花崗巖裂隙中放射性核素遷移試驗及模擬研究.pdf

1、裂隙介質中的核素遷移研究是高放廢物地質處置中的一個重要研究方向，對我國核廢物處置的發(fā)展具有重要意義。本文在總結國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，自行設計加工花崗巖單裂隙裝置、含填充物的有機玻璃構建裂隙裝置、擴散裝置和彌散裝置，先后完成了鈾、釷混合元素作為溶質在花崗巖及單裂隙中的運移實驗。采用數(shù)值模擬方法預測核素U-238、Th-232及毒性核素Pu-242和Am-243在甘肅北山裂隙系統(tǒng)中的遷移情況。得出主要結論如下：
　?。?）花崗巖對釷

2、的阻滯作用強于鈾，核素在2mm巖片中的擴散系數(shù)大于4mm巖片中的擴散系數(shù)，鈾和釷的擴散系數(shù)分別為1.81×10-11～3.73×10-11，6.89×10-12～7.16×10-12，阻滯系數(shù)分別為8933～9097，14328～14565。
　?。?）核素在2mm巖片中的彌散系數(shù)大于4mm巖片中的彌散系數(shù)，鈾和釷的彌散系數(shù)分別為3.87×10-10～5.65×10-10，8.18×10-12～1.49×10-11。阻滯系數(shù)分別為

3、8861～9100，14152～14418。
　　（3）核素在花崗巖裂隙中的運移能力與裂隙中水流流速有關。隨著流速的減小，核素與花崗巖裂隙表面接觸時間增長，核素在花崗巖中的擴散、吸附、離子交換等作用加強，導致峰現(xiàn)時間滯后，穿透曲線的拖尾程度加劇，核素的相對濃度值減小。從核素相對濃度值減小程度上看：釷>鈾，主要原因是釷自身化學性質使其在裂隙中更難溶解、遷移。
　　（4）花崗巖單裂隙中縱向彌散度：釷<鈾。
　?。?）同一核

4、素，混合核素在裂隙中的運移能力較單一核素強，混合元素中鈾的穿透曲線較單一核素鈾的穿透曲線有峰現(xiàn)時間提前，相對濃度值升高的現(xiàn)象，推測其原因是混合核素在花崗巖裂隙中的離子交換作用互相影響，使其在裂隙中的滯留量減小，導致花崗巖對核素的阻滯作用能力減弱。
　?。?）裂隙中填充礦物粘土的種類與數(shù)量影響核素的遷移行為，裂隙中填充礦物粘土的穿透曲線的相對濃度值：蒙脫石<伊利石<綠泥石，峰現(xiàn)時間：綠泥石<伊利石<蒙脫石，核素在含蒙脫石的裂隙中遷移