放射性废物玻璃固化体溶解行为 及机理研究进展

玻璃固化体是高放废物深地质处置场景下最有潜力的固化体形式,其化学稳定性直接决定了核素释放的速率和总量。本文综述了放射性废物玻璃固化体溶解行为和机理的研究进展,主要包括溶解动力学过程、相应控制机理及影响因素,以期为我国放射性废物处置工程安全评价提供参考。     

氨基膦酸改性硅胶吸附分离铂和钯

采用化学接枝法合成了氨基膦酸改性硅胶吸附剂,考察了其对溶液中铂（Pt）和钯（Pd）的吸附分离性能,测试了溶液pH值、吸附时间、初始金属离子浓度、离子强度和固液比对吸附的影响,并考察了改性硅胶吸附剂的重复使用性能。改性硅胶吸附剂对Pt和Pd的吸附主要受溶液pH值影响,而离子强度和固液比对吸附的影响不大。吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附方程。改性硅胶吸附剂180 min时,pH=2时对Pt的平衡吸附容量为18.5 mg/g,pH=6时对Pd的平衡吸附容量为29.9 mg/g,利用改性硅胶吸附剂不同pH值条件下的吸附行为差异可分离回收溶液中的Pt和Pd。用5 mL 0.1 mol/L HNO₃为基质的6%硫脲溶液可实现Pt和Pd的解吸,解吸率分别为99.3%和99.2%。所合成的氨基膦酸硅胶吸附材料可回收重复使用。     

氨基膦酸衍生硅胶吸附剂分离铂、钯和铀

基于曼尼希反应原理,采用化学接枝法合成了氨基膦酸衍生硅胶吸附剂,考察了其对溶液中铂、钯和铀的吸附分离性能。测试了溶液pH、吸附时间、初始金属离子浓度、离子强度和固液比对吸附的影响,吸附选择性及吸附剂的重复使用性能,分析了吸附机制,并用动态柱法对模拟高放废液中3种金属离子进行了回收。衍生硅胶对铂、钯和铀的吸附与溶液pH值关系密切,离子强度、固液比对吸附的影响不大;吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型。在pH 2时,吸附剂3 h内对铂、钯的平衡吸附容量分别为18.5和19.9mg·g-1,pH 6时3 h内的铀平衡吸附容量为62.1 mg·g-1,利用不同pH条件下的吸附差异可分离回收溶液中的铂、钯和铀。受金属离子溶液化学形态控制,吸附剂对铂、钯有较好的吸附选择性。用5 ml 5%硫脲可完全解吸吸附于衍生硅胶上的铂和钯,5 ml 0.1 mol·L-1HNO3可定量解吸铀。衍生硅胶吸附材料可回收重复使用,采用双柱联合可定量回收模拟废液中的3种金属元素。     

亚硝酸钠对膨润土中16MnR钢的缓蚀效果

在放射性废物地质处置中,为确保废物容器较长时间内的完整性,防止容器内放射性核素扩散,采用在容器表面涂装防腐蚀涂层,并用压实膨润土填埋的方式进行处理。考虑到膨润土膨胀、收缩过程中产生的应力会破坏容器表面防腐蚀涂层,而回填材料和地下水中含有的氯离子,可侵入钢与膨润土界面,使钢去钝化而发生局部腐蚀。本工作取地下水和柯尔碱膨润土对16MnR钢试片进行浸泡腐蚀试验,研究亚硝酸钠对膨润土中16MnR钢的缓蚀效果。另外,由于压实膨润土的非饱和渗透特性对于评价缓冲回填材料性能具有重要意义,故采用压力膜仪分别测量添加亚硝酸钠膨润土和原土的土水特征曲线。结果表明,当添加亚硝酸钠浓度大于临界浓度时,缓蚀效率与亚硝酸钠浓度成正比,0.60%后,缓蚀效率可达95%;添加亚硝酸钠膨润土的吸水/脱水速度较慢,持水性能较好。     

电迁移技术在获取核素迁移参数中的应用

电迁移技术可快速、高效获取核素迁移参数,在核素迁移研究领域具有广阔应用前景。传统电迁移方法利用电场驱动核素离子快速定向运移,通过土体精确切割、浓度定量测定及理论模型拟合可快速获取核素在土体中的扩散迁移参数,目前该技术在单一种态核素的迁移研究中已得到成功应用,但仍无法满足强吸附性核素的迁移实验研究需要。为此,本文对传统电迁移技术进行改进,设计了cm级流出法电迁移实验装置,并建立了相应的迁移模型与参数求解方法,开展了以⁸⁸Sr为示踪剂、柯尔碱膨润土为介质载体的电迁移实验,验证了流出法在电迁移研究中的可行性,为后续钚等多种态、强吸附性核素的电迁移实验研究奠定了理论基础。     

钚在低碳钢包装容器腐蚀产物上的吸附行为研究进展

研究低碳钢材质容器腐蚀机理及其腐蚀产物对钚的吸附行为对评价放射性废物处置场地安全性具有重要意义。通过研究低碳钢包装容器在放射性废物处置库中的腐蚀行为以及腐蚀产物对钚的吸附行为研究，可为准确预测钚的迁移行为和处置库安全评价提供理论基础。本文综述了废物地质处置条件下包装容器材料可能的腐蚀机理，系统总结了腐蚀产物对钚的吸附行为、影响吸附的主要因素以及吸附机理等方面的国内外研究进展，为今后深入研究腐蚀产物对钚的吸附机理提供参考。     

逐项迭代法在ID-ICP-MS测定~(239)Pu不确定度合成中的应用

阐述了不确定度评估中一种不确定度合成方法——逐项迭代法,即将数学模型中的中间量用单一参数代替,分别合成中间量的不确定度,逐步迭代,直至获得测量结果的总不确定度。与传统的合成方法相比,逐项迭代法运算简便、逻辑性强、可比较性好,适用于复杂数学模型中独立分量的快速合成。采用该方法对ID-ICP-MS测定239Pu的不确定度进行了合成和评估。结果表明,R239/242m(即m239/m242测量值)的不确定度及242Pu稀释剂中239Pu杂质含量的不确定度是造成分析结果不确定度的主要因素,实际测量中应尽量提高仪器的短期稳定性,选用较纯的稀释剂或准确标定稀释剂中239 Pu的含量以降低分析结果的不确定度。     

痕量单一价态钚溶液的制备

建立了痕量Pu(Ⅳ)、Pu(Ⅴ)、Pu(Ⅵ)溶液的制备方法,并跟踪了各价态钚溶液的稳定性。采用TTA选择性萃取Pu(Ⅳ)、HDEHP萃取Pu(Ⅳ+Ⅵ)的方法分析了溶液中钚价态的分布。结果表明,将浓度为10-11 mol/L量级的钚溶液在1mol/L HNO3体系中反复蒸干可制得Pu(Ⅳ)溶液;Pu(Ⅳ)在0.5~1mol/L HNO3-0.1mmol/L KMnO4溶液体系中反应24h,可获得Pu(Ⅵ)溶液;Pu(Ⅵ)避光保存5d后,可得到Pu(Ⅴ)溶液,各单一价态钚溶液的纯度均大于90%。在pH=3.0、0.01mol/L NaCl体系中,各价态均不能稳定存在,因此,所需单一价态钚溶液应新鲜制备。     

钚在低碳钢包装容器腐蚀产物上的吸附行为研究进展

研究低碳钢材质容器腐蚀机理及其腐蚀产物对钚的吸附行为对评价放射性废物处置场地安全性具有重要意义。通过研究低碳钢包装容器在放射性废物处置库中的腐蚀行为以及腐蚀产物对钚的吸附行为研究，可为准确预测钚的迁移行为和处置库安全评价提供理论基础。本文综述了废物地质处置条件下包装容器材料可能的腐蚀机理，系统总结了腐蚀产物对钚的吸附行为、影响吸附的主要因素以及吸附机理等方面的国内外研究进展，为今后深入研究腐蚀产物对钚的吸附机理提供参考。     

不明放射性物品的快速鉴别

社会上出现的不明放射性物品可能会产生确定性效应,必须对其迅速处理,作出快速准确鉴别是提出合理处置方案的基本依据。本文建立不明放射性物品鉴别方法,通过就地HPGeγ谱仪等现场检测手段、实验室HPGeγ谱仪测量、ICP-MS分析和密度测量等实验室分析手段,快速鉴定1件不明放射性物品的属性。结果表明,该不明放射性物品属高纯度贫化铀金属,其235U与238U丰度比为0.454%。