铀尾矿渗滤液中铀在地下水中的迁移模拟

选择某铀尾矿库作为研究对象,采集尾矿坝中的铀尾矿样品、含水层砂土样品及隔水层粘土样品,研究U在关键地层土壤样品上的等温吸附规律及降雨条件下U的浸出过程,得到U在关键地层的吸附迁移参数及源项释放规律,并运用FEFLOW6.2软件建立铀尾矿评价区地下水三维模型,模拟U的迁移行为及浓度分布。实验结果表明U在砂土与粘土上的吸附符合线性等温吸附模型,分配系数K_d分别为20.41 L/kg、45.92 L/kg;实验周期内酸雨淋浸与去离子水淋浸条件下U浸出平衡浓度分别为0.83 mg/L、0.79 mg/L,浸出率分别为46.07%、20.92%。模拟结果表明经过30年的迁移,U污染晕峰值浓度为0.595 mg/L,峰值浓度迁移距离为36.44 m;经过50年的迁移,U污染晕峰值浓度为0.440 mg/L,峰值浓度迁移距离为42.93 m。     

基于地球化学模拟分析杂质矿物对酸法地浸采铀的影响

为探明酸法地浸采铀过程中杂质矿物对铀浸出的影响,以分批浸出试验为基础,采用反应路径模拟探讨杂质矿物对铀浸出机制的影响,利用反应溶质运移模型探讨杂质矿物对铀浸出化学场时空特征的影响。模拟结果表明：方解石、黄铁矿、赤铁矿会与铀矿竞争酸,竞争由强至弱依次为方解石、赤铁矿、黄铁矿,其中黄铁矿在酸浸条件下溶解较弱,但生成的低价硫和亚铁离子能降低溶浸液的Eh值,导致铀浸出减少,赤铁矿在酸浸条件下因耗酸而降低溶浸液的酸度,但又促进黄铁矿的溶解,进而影响铀的浸出;在时间上,杂质矿物会使铀的溶解迁移存在不同程度的滞后,铀的溶解-沉淀旋回周期延长,整个模拟矿层沥青铀矿完全溶解时间更长,铀浸出速率降低;在空间上,杂质矿物会使模拟矿层中铀矿溶解范围减小,铀矿溶解-沉淀旋回过程中沉淀量增加,U（Ⅵ）迁移浸出所需时间延长,浸出铀的迁移累积峰值变化不同。     

某铀尾矿库区地下水238U迁移模拟

将铀尾矿库核素迁移问题概括为均质多孔介质中稳定的二维水流条件下的三维溶质迁移问题,利用Visual Modflow软件(MT3D)采用全隐式差分法对某铀尾矿库放射性核素迁移进行了模拟研究,模拟值结果与浓度实测值较吻合,揭示了尾矿库放射性核素时空迁移规律。     

卡姆斯特地区水文地质条件与铀成矿关系

卡姆斯特地区铀矿找矿工作取得了重大突破,发现喀拉萨依矿产地。前人对该区含矿建造、构造类型、铀源条件和控矿因素等进行了大量研究,但对地下水与铀成矿关系研究欠深入。研究水文地质条件与铀成矿关系,对扩大铀矿找矿成果和总结铀成矿规律,建立研究区找矿模式有重要意义。依据地下水赋存条件及分布规律,划分水文地质单元,总结水动力场特征;利用热力学计算水中铀存在形式,分析地下水化学特征,判断地下水所处氧化-还原环境。认为划分的4个水文地质单元具有相对独立的补给-径流-排泄体系,不同的水动力条件形成的层间氧化带和铀矿化规模不同。研究区具有较好的水文地球化学分带性,补给区地下水处于弱氧化环境,铀以溶解、迁移为主,水铀氧化-还原电位差和水中铀存在形式表明地下水处在氧化-还原过渡环境。铀水文地球化学环境发生重大变化的径流区是找矿有利地带。综合分析认为：喀拉萨依水文地质单元铀成矿最有利,红盆水文地质单元铀成矿较有利,5164水文地质单元铀成矿空间有限,4164水文地质单元铀成矿空间较小。     

高放废物处置库野马泉预选地段地下水铀存在形式及迁移特征

甘肃北山野马泉地区是我国高放废物处置库预选场址之一。本文以该预选场址为例,在地下水铀、钍含量及其同位素比值测试、分析基础上,计算了铀存在形式。结果表明,地下水中的铀主要以U(OH)₄(aq)形式存在。探讨了铀的迁移特征,认为在当地的地质、水文地质等环境条件下,铀的迁移能力很低。     

U、238Pu在砂质含水层中的迁移机制研究

放射性核素在非均质含水层多孔介质中以水流为载体的迁移是一个复杂的物理化学过程,为了准确模拟放射性核素释入环境介质后在潜层地下水中的迁移,必须借助物理试验和数值模拟技术。本试验以干旱地区砂土介质为研究对象,研制了饱和带砂土弥散渗透试验土柱装置,分别将U和238Pu以液相点源形式布设在土柱入水断面处,试验周期结束后解体测量U、238Pu在土柱空间内的浓度分布,利用Hydrus-3D建立溶质迁移三维数值模型模拟相关试验参数。试验结果表明:U 14 d内在土柱中沿水流方向向下迁移了24.3 cm,峰值浓度为7.03μg·cm-3,拟合得到分配系数为35 mL·g~(-1),纵向弥散度为22 cm、横向弥散度为25 cm;238Pu在140 d内沿水流方向向下迁移了2.1 cm,峰值浓度为0.47 ng·cm-3,拟合得到分配系数为6 500 mL·g~(-1),纵向弥散度为2 cm、横向弥散度为25 cm。U、238Pu在非均质试验土柱中迁移曲线的不同主要与砂土介质和溶质的吸附滞留作用有关,由本试验给出的相关弥散渗透迁移试验方法可为放射性核素在土壤介质中迁移、转化规律研究提供技术支撑及理论支持。     

中低放固体废物西北处置场环境地质研究

西北处置场是中低水平放射性固体废物的处置场。研究表明,场址区无不良地质现象,工程地质条件较好。场地内不含第四系浅层水,第三系承压水埋深较大。查明了地下水的补给、流量和排泄条件。通过地下水弥散实验研究获得了地下水实际流速、流向、纵横向弥散度和弥散系数。包气带研究获得了岩土的非饱和渗透系数。场址区岩土具有较高的可     

一种耦合表面络合吸附作用的地下水溶质迁移模型初探

地下水中溶液化学作用对溶质迁移的影响日渐引起人们的关注，特别是发生于固-液表面的吸附作用，对溶质迁移的影响具有非常重要的作用。关于吸附机理的解释很多，其中表面络合吸附是近年来解释吸附作用比较成功的假说之一。本文建立了一个基于表面络合吸附作用的地球化学模式，并将其与传统的对流-弥散模型相耦合，建立了一个能够考虑表面络合吸附影响的溶质迁移模型。通过与已发表的某著名算例的结果进行的对比分析，与前人结果吻合较好，表明本文所建立的模型获得了初步成功。     

基于GMS的某铀矿地下水中铀迁移模拟

为了掌握某地浸铀矿地下水中铀的迁移状况,结合某地浸铀矿的地质条件和相关参数,建立了此地浸矿的三维水流模型和地下水水质迁移模型。通过应用GMS软件数值模拟软件,模拟某地浸铀矿采区地下水中铀的运移范围和运移规律,通过模拟结果,发现铀的迁移随地下水流场的影响较大,在低水头区域有浓度富集现象的存在。模拟1、5、10、20年后,区域内的铀浓度逐渐趋向稳定,模拟结果可以铀矿地下水污染防治提供数据依据。     

典型铀矿区包气带砂质黏土在不同流速下的水动力弥散规律研究

铀化学性质活泼,兼具放射性和化学毒性,易发生活化、迁移与富集。铀矿退役后存在的污染物迁移扩散涉及范围广,各核素和其他重金属之间的相互关系复杂,长期影响环境质量和人体健康。水动力弥散是核素在土中迁移的重要形式,弥散度是污染物迁移模拟中最常用的参数。针对我国某典型铀矿区包气带砂质黏土,以³H溶液为示踪剂,进行不同流速下的土柱穿透试验,并运用对流-扩散方程拟合溶质穿透曲线得到弥散度,结果表明,随着流速增大,³H穿透曲线向左移动,且逐渐变陡,且土柱越早到达峰值浓度,峰值浓度也越高;水流速越慢,穿透曲线的后半段³H浓度下降越慢,穿透曲线的“拖尾”现象越严重;1倍、5倍、10倍最大年降雨量条件下,土柱的水动力弥散度D_L分别为1.25、3.60、15.00 cm。     

多因素耦合作用下缓冲材料对铀的长期阻滞效应数值模拟北大核心CSCD

近场环境条件下核素在缓冲材料中的迁移扩散受控于温度场、渗流场、膨胀应力场和化学吸附场的耦合作用,其对核素的阻滞特性将影响到核素随地下水向处置库围岩迁移并返回生物圈的能力,开展多因素耦合作用下缓冲材料对铀的长期阻滞效应研究,对地质处置库的长期安全性评价具有重要的意义。本研究基于混合物理论、连续介质理论、质量守恒、动量守恒、能量守恒及溶质扩散的Fick定律,推导出饱和缓冲材料中核素迁移扩散的热-水-力-化耦合控制方程,并借助于COMSOL Multiphysics软件的直接全耦合求解优势,以自主研制的缓冲材料长期阻滞性能Mock-up实验装置为几何模型,采用内置接口和添加热-水-力-化耦合控制方程中的耦合项作为源项相结合方式,实现了多物理场耦合作用下铀在饱和缓冲材料中迁移扩散行为的直接耦合分析,其长期阻滞特性数值模拟结果表明:初期阶段铀在缓冲材料中迁移扩散较缓慢,迁移距离随时间增幅在1 m左右;中后期阶段,随缓冲材料对铀的吸附容量逐渐趋于饱和后,其迁移距离较初期阶段增加更为明显,迁移距离随时间增幅为3 m左右。多因素耦合下核素在饱和缓冲材料中迁移扩散的热-水-力-化耦合控制方程构建、求解及长期阻滞性能模拟研究的方法,能够为我国高放废物深地质处置库地下实验室开展1∶1工程尺度的工程屏障设计与安全性能评价提供技术参考。     

海拉尔盆地砂岩型铀成矿水文地质条件分析

本文论述了海拉尔盆地水文地质特征，初步分析了盆地的古水文地质条件，结合可地浸砂岩型铀成矿理论，对盆地砂岩铀成矿的水文地质条件进行了分析评价，并且优选出可供今后进一步工作的成矿远景区。认为在盆地古水文地质旋回中，存在有较长古地下水风化淋滤作用阶段，而且次一级水文地质单元边部发育有平缓的构造斜坡带，古地下水具有完善的补—径—排水动力系统且至今具有继承性，具备铀成矿作用形成的水文地质条件。     

应用~(234)U和~(238)U同位素评价铀选冶厂流出物对浅层地下水的污染——美国科罗拉多中南部研究实例

在科罗拉多Caon城附近的铀选冶厂周围采集了47个不同铀浓度的地下水样品,测定其~(234)U/~(238)U放射性活度比值(AR值)。结果表明采用铀同位素可以确定地下水中铀污染物的分布,也可指示影响铀浓度变化的混合作用和化学沉淀作用。采自选冶厂及其下游地区高度至中度污染的地下水样品中溶解铀的浓度超过100μg·L~(-1),典型的活度比在1.0～1.06之间。其他从距选冶厂较远的下游浅层冲积含水层中采集的样品铀浓度在10～100μg·L~(-1)之间,且主要的趋势是随着活度比升高(1.06～1.46)铀浓度降低。这一结果与由选冶厂废液(AR≈1.0)和冲积物含水层中具低铀浓度,AR值变化于1.3～1.5之间的水相混合的结论是一致的。在冲积含水层中,AR值<1.3的钻孔空间分布与根据水化学和水文学所预测的污染分布相一致。远离污染区的钻孔,其AR值都>1.3,被认为是轻度或无污染。这种研究方法可以有效地扩展到研究类似的铀矿开采、选冶或后处理厂等场址,只要当地的水文地质条件有利于铀迁移,产生的铀污染与当地地下水就具有明显的同位素差别。     

花岗岩单一裂隙中Na、Cu、U的迁移试验

花岗岩作为高放废物处置库的地质屏障,其所含裂隙形成大量"通道"为废物在地下水运移提供条件,研究其迁移规律可为管控高放废物等问题提供理论数据。试验使用自制花岗岩裂隙溶质迁移试验设备,进行了以Na、Cu、U为示踪剂的迁移试验,得出以下结论:(1)裂隙中各示踪剂随迁移距离增加,相对浓度峰值逐渐减小,峰面积逐渐增大,时间-相对浓度曲线"缩首"现象减弱且"拖尾"现象明显;(2)对比三种示踪剂迁移曲线发现,曲线"缩首"现象程度UNaCu,曲线"拖尾"现象程度CuNaU;推测出花岗岩对三种示踪剂阻滞作用CuNaU;(3)使用配线法分别求出Na、Cu、U的纵向弥散度分别为:0.084 2~0.107 7m、0.092 1~0.116 2m、0.095 8~0.133 7m;横向弥散度为:0.000 77m、0.000 66m、0.000 30m。     

托斯特凹陷乌伦古河组第Ⅲ旋回铀价态的研究

在沉积砂岩中铀受地球化学环境的影响以U4+和U6+的形式存在,铀的迁移和富集被砂岩的孔隙度、胶结类型、胶结程度和地下水的氧化-还原能力等因素控制.通过对铀的价态研究划分托斯特凹陷乌伦古河组第Ⅲ旋回的氧化-还原过渡带,确定了地下水的流向,这与实际情况较为吻合.     

计算模拟铀在北山地下水的种态分布及在两种不同材料上的吸附

为了解铀在北山地下水的存在种态和吸附行为,利用CHEMSPEC软件计算了铀在北山地下水的种态分布及其在石英和水合氧化铁两种材料上的吸附,并考察了pH、Eh和不同离子浓度的变化对铀种态分布的影响。结果显示:在酸性条件下,铀主要以U(OH)_4(aq)形式存在;在中性和弱碱性条件下,主要以UO_2(CO_3)_2~(2-)和UO_2(CO_3)_3~(4-)形式存在;在强碱性条件下,主要以UO2(OH)_3~-形式存在。U的价态受电位影响较大,在还原条件下,U(Ⅳ)较稳定,在氧化条件下,U(Ⅵ)较稳定。不同离子的引入会影响U的种态分布,其影响大小顺序为HCO_3~-F~-SO_4~(2-)Cl~-。U(Ⅵ)在石英上的吸附随pH同步增大,并在pH=4.3处达到最大值,U(Ⅵ)在水合氧化铁的吸附随pH增大而先增大后减小,pH在5.7~8.2内达到最大值。     

高放废物处置库野马泉预选场址地下水放射性同位素特征

甘肃北山野马泉地区是我国高放废物处置库预选场址之一.文章阐述高放废物处置库天然类比研究的主要内容,并阐述类比研究中涉及的地球化学问题.以野马泉岩体为例,研究地下水铀、钍含量及放射性特征、铀同位素特征.初步认为,在当地的地质、水文地质等环境条件下,铀的迁移能力有限,迁移距离较小.这一认识为预选场址评价提供了重要的信息和依据.?＃     

离子交换色层法分离铀同位素的实验研究

本文利用色带迁移法研究了树脂交联度、树脂粒度、树脂床温度、带迁移速度(流速)、以及推移剂的性质与组成等因素对铀同位素分离的影响,给出了铀同位素分离的较佳条件,得到了比以往U(Ⅵ)络合物体系较好的分离结果,并对结果进行了一定的讨论。     

扎河断裂对伊犁盆地南缘511矿床水文地质条件的影响

断裂构造在地浸砂岩型铀矿的形成过程中既是地下水的补给区,也是地下水的排泄区。在伊犁盆地南缘511矿床内扎河断裂还具有阻挡作用,造成了断裂两侧水文地质条件的不同。通过对511矿床扎河断层东、西两盘地下水的补-径-排条件及地下水动力场的对比,认为扎河断裂是造成511矿床在断裂东、西两盘铀成矿规模和铀矿体形态存在差异的原因之一。     

中低放固体废物西北处置场环境地质研究

西北处置场是中低水平放射性固体废物的处置场。研究表明,场址区无不良地质现象,工程地质条件较好。场地内不含第四系浅层水,第三系承压水埋深较大。查明了地下水的补给、流量和排泄条件。通过地下水弥散实验研究获得了地下水实际流速、流向、纵横向弥散度和弥散系数。包气带研究获得了岩土的非饱和渗透系数。场址区岩土具有较高的可交换性Ca~(2 ),吸附研究表明,岩土对~(63)Ni和~(239)pu具有较强的吸附和阻滞能力。西北处置场具有良好的环境地质条件,能为核废物处置提供有效的地质屏障。