237Np、238Pu、241Am和90Sr在包气带黄土、含水层和工程屏障材料中迁移规律研究 含长寿命核素中低放废物近地表处置安全性评价方法学研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1研究的目的与意义 1

1.1.1 近地表处置废物评价方法学完整性的要求 1

1.1.2长寿命放射性核素安全评价的特殊性 1

1.1.3国内外缺乏超铀核素迁移试验数据 2

1.2研究内容与技术路线 3

1.2.1研究内容 4

1.3试验方案设计考虑的主要问题 7

1.2.2技术路线 7

1.3.1确定野外试验的尺度和降水条件 8

1.3.2解决试验中的技术难点 8

1.3.3搞好质量保证 9

1.3.4确保辐射安全措施 11

1.4主要研究成果 11

1.4.1主要成果 11

1.4.2主要试（实）验结果 11

1.4.3主要创新 16

参考文献 17

1.4.4研究工作中的一些新发现 17

第2章 试验场区的水分运移 20

2.1 引言 20

2.2试验场自然地理及水、土和气象特征概述 20

2.2.1试验场地理位置及地形地貌特征 20

2.2.2试验场气象特征 21

2.2.3试验场土壤特征 21

2.2.4地下水化学成分 22

2.3.1地层 23

2.3地下水的运动 23

2.3.2试验场水文地质特征 24

2.3.3地下水水位 24

2.3.4含水层渗透系数 28

2.4黄土非饱和带水分运移现场研究 30

2.4.1非饱和带水分运移特点 30

2.4.2强交替带水分运移现场观测与研究 30

2.5试验场区蒸发量计算 36

2.5.1现场气象要素观测 36

2.5.2现场土壤蒸发量计算与结果 37

2.6土壤水特征曲线的实验室测量 43

2.6.1压力仪法测定土壤水特征曲线的原理与方法 43

2.6.2土壤水特征曲线的测量步骤 44

2.6.3实验结果 44

2.6.4结果与讨论 47

参考文献 49

第3章 超铀核素在包气带黄土中迁移的野外试验 51

3.1 引言 51

3.2现场试验总体设计以及试验技术与过程 52

3.2.1试验总体设计 52

3.2.2试验技术与过程 52

3.2.3人工喷淋装置与模拟降雨 55

3.2.4室内蒸发量的测量 55

3.2.5土芯取样 56

3.2.6样品测量 60

3.2.7试验坑污染土壤清除与处置 61

3.3.1垂向迁移 63

3.3核素垂向与侧向迁移试验结果 63

3.3.2侧向迁移 69

3.4包气带中核素迁移对比试验 71

3.4.1试验目的 71

3.4.2试验方案 71

3.4.3试验过程 71

3.4.4试验结果与讨论 72

3.5试验坑水流入渗示踪观测与对比试验 75

3.5.1人工喷淋试验坑水流入渗观测 75

3.5.2水分入渗对比试验观测 76

3.5.3天然条件下试验坑水分运移示踪观测 82

3.6结论与讨论 83

3.6.1试验方法与技术 83

3.6.2试验结果 84

参考文献 87

第4章 双介质组构的屏流效应 88

4.1 引言 88

4.2现场试验研究 88

4.2.1试验与观测 88

4.2.2试验结果分析 90

4.2.3渗流量计算结果与分析 95

4.3实验室实验研究 101

4.3.1定性实验 101

4.3.2定量实验 106

4.4主要结论 109

参考文献 110

第5章 核素在含水层迁移的现场示踪试验研究 111

5.1 引言 111

5.2.1设计与建造前的工作 113

5.2地下研究设施（URF） 113

5.2.2设计 119

5.2.3施工中的保护措施 122

5.2.4 URF建造过程中的测试 123

5.2.5 URF运行过程中的测试工作 124

5.3示踪剂在水平土柱中的迁移试验（Type Ⅰ） 125

5.3.1 水平土柱 125

5.3.2未扰动土壤样品的采集 126

5.3.3土柱内土壤参数测量 127

5.3.4预试验 128

5.3.5示踪剂迁移试验 129

5.3.6试验结果 133

5.3.7观察到的一些现象 135

5.3.8试验结果的分析与讨论 136

5.4放射性示踪剂在未扰动含水介质中的迁移试验（TypeⅡ） 141

5.4.1框架 141

5.4.2框架插入和提取预试验 141

5.4.3试验 143

5.4.4试验结果及数据处理 147

5.4.5结论与讨论 151

5.5稳定示踪元素在未扰动含水层介质中的迁移试验（TypeⅢ） 153

5.5.1试验布局 153

5.5.2水样的采集 153

5.5.3土壤样品的采集 154

5.5.4试验结果 154

5.5.5试验结果的分析与讨论 155

5.6.1试验装置 158

5.6 3H和Br在含水层介质中的混合迁移试验 158

5.6.2试验内容 159

5.6.3试验 160

5.6.4渗透系数K的测定 160

5.6.5试验结果 161

5.6.6结果的分析与讨论 163

参考文献 165

6.1引言 166

6.2包气带中核素迁移模拟实验技术 166

第6章 包气带中核素迁移模拟实验 166

6.2.1模拟实验土柱 168

6.2.2人工喷淋 170

6.2.3核素迁移（分布）实验测量方法 171

6.2.4流场参数直接测量方法的可行性试验 173

6.2.5土柱“芯吸管”芯吸效应的有效性检验 174

6.3实验过程 175

6.3.1土柱模拟实验装置建立 175

6.3.2试验土柱稳定流场参数测定 175

6.3.4示踪源层铺放 178

6.3.3土柱稳定流场的建立 178

6.3.5土柱解体取样操作过程 179

6.4示踪剂迁移结果 184

6.4.1237Np分布的直接测量 184

6.4.2取样测量结果 184

6.4.3实验结果拟合 187

6.4.4关于示踪核素Sr在包气带模拟实验土柱中的迁移速度 189

6.5讨论 190

6.5.1讨论 190

6.5.2对今后实验方法改进意见的设想 191

参考文献 192

第7章 含水层中核素迁移模拟试验 193

7.1实验 193

7.1.1实验箱和实验土柱 193

7.1.2供水系统 193

7.1.3示踪源层 194

7.1.4切割取样 195

7.1.5样品分析 196

7.2.1流量 197

7.2流场参数 197

7.2.2土壤参数 198

7.2.3 4#箱土柱内水势测量 199

7.3放射性核素实验结果 201

7.3.1纵向中心线上的浓度分布 201

7.3.2径向上的浓度分布 202

7.4稳定元素实验结果 203

7.4.1纵向中心线上的浓度分布 203

7.4.2径向上的浓度分布 205

7.5实验结果拟合 206

7.5.1假设、方程和参数 206

7.5.2拟合结果 207

7.6结论与讨论 210

7.6.1结论 211

7.6.2问题与讨论 212

参考文献 213

8.2工程屏障材料研究现状及研究方法分析 214

8.1引言 214

第8章 核素在工程屏障材料中的现场迁移试验 214

8.3现场包气层试验简述 217

8.4核素在膨润土材料中迁移的现场试验 217

8.4.1试验材料及其表征 217

8.4.2试块制备 219

8.4.3示踪源层制备与试块埋设 219

8.4.4取样、切割和分析 220

8.4.5试验结果与讨论 221

8.5.1试验内容 225

8.4.6结论 225

8.5现场包气带条件下核素在水泥材料、水泥砂浆粉中以及土壤中的迁移研究 225

8.5.2试验布置与示踪剂用量 227

8.5.3取样与测量 228

8.5.4试验结果与讨论 228

8.5.5结论 234

8.6建议 235

参考文献 235

9.1工程屏障材料性能研究概况 238

第9章 工程屏障材料性能的实验室研究 238

9.2含Sr,Nd,Ce和含237Np,238Pu低中放废物水泥固化体浸出研究 239

9.2.1实验内容 239

9.2.2实验结果与讨论 246

9.2.3结论 246

9.3超铀核素在混凝土中的扩散规律研究 246

9.3.1实验部分 247

9.4.1研究内容 255

9.4膨润土回填材料的屏障性能研究 255

9.3.2结论 255

9.4.2渗透试验 256

9.4.3分配系数测量 260

9.4.4 Np在中国膨润土中的扩散研究 263

9.4.5讨论 266

参考文献 267

第10章 超铀核素吸附特性研究 268

10.1超铀核素迁移研究动向 268

10.2.1实验准备 270

10.2超铀核素237Np,238Pu的静态吸附 270

10.2.2实验内容及方法 271

10.2.3 238Pu的实验结果与讨论 273

10.2.4 237Np的实验结果与讨论 276

10.2.5结论 280

10.3超铀核素237Np,238Pu的动态迁移 280

10.3.1实验 281

10.3.2实验结果与讨论 285

10.3.3结论 293

10.4.1实验 294

10.4碳酸盐和有机质对237Np和241Am吸附的影响 294

10.4.2实验结果与讨论 297

10.4.3结论 303

10.5 237Np在实验容器器壁上的吸附 304

10.5.1实验材料与设备 304

10.5.2实验方法 304

10.5.3实验结果与讨论 305

10.6黄土粒径和地下水中［Na+］对237Np的吸附影响 307

10.6.1实验 307

10.5.4结论 307

10.6.2实验结果与讨论 309

10.7 稳定元素Ce（Ⅲ）,Nd（Ⅲ）在黄土上的吸附 310

10.7.1实验 310

10.7.2实验结果与讨论 311

10.8 3H,Br在原状黄土柱上的迁移比较 313

10.8.1实验 314

10.8.2实验结果 314

10.8.3讨论 316

10.9超铀核素237Np的循环柱吸附 317

10.9.1循环柱实验装置的设计 317

10.9.2实验 318

10.9.3实验结果与讨论 320

10.9.4结论 324

参考文献 325

11.1 Np,Pu在地下水和工程屏障平衡水中的形态计算研究 329

11.1.1地球化学模式 329

第11章 超铀核素化学形态研究 329

11.1.2地下水及工程屏障平衡水的制备和分析 331

11.1.3 Np,Pu的形态计算研究 333

11.1.4结论 337

11.2 Np,Pu在地下水中的价态 337

11.2.1各种价态的稳定性 337

11.2.2地下水中Np,Pu价态分析 338

11.3.1文献综述 340

11.3胶体的形成及对核素迁移的影响 340

11.2.3结论 340

11.3.2试验现场地下水中的天然胶体 343

11.3.3 Np,Pu在现场地下水及载体胶体溶液中的胶体行为 345

11.3.4胶体存在对核素在黄土上吸附行为的影响 347

11.3.5结论 349

11.4超铀元素络合行为及其对迁移的影响 350

11.4.1文献综述 350

11.4.2腐殖酸与超铀元素的络合及其对迁移的影响实验研究 352

11.5 吸附在黄土中的237Np的形态研究 356

11.5.1实验 356

11.4.3实验总结 356

11.5.2实验结果与讨论 358

11.5.3结论 360

11.6现场核素迁移试验砂源中核素的形态及其淋洗研究 360

11.6.1实验概述 360

11.6.2实验结果与讨论 361

11.6.3结论 363

参考文献 363

12.1.1源项模式 368

12.1核素在地质介质中迁移模式的研究进展 368

第12章 核素在地质介质中迁移的数值模拟 368

12.1.2地下水模式 369

12.1.3地表水模式 369

12.1.4剂量模式 370

12.1.5综合模式 370

12.2地下水流动与核素迁移模式 371

12.2.1地下水非饱和带与饱和带中的流动数学模式 371

12.2.2核素在非饱和带与饱和带中迁移的数学模式 373

12.3.1试验场地下水流场模拟 375

12.3地下水流动与核素迁移野外试验数值模拟 375

12.3.2核素在包气带中迁移模拟 379

12.3.3核素在含水层水平土柱中的迁移模拟 384

12.3.4核素在含水层框架中迁移试验模拟 394

12.4主要结论 400

参考文献 401

第13章 结束语 404

13.1研究工作特点 404

13.2.1屏流效应问题 405

13.2几个问题的讨论 405

13.2.2水泥固化体非饱和浸出问题 407

13.2.3变质水泥问题 410

13.2.4非饱和流场问题 410

13.3 评价含长寿命放射性核素废物处置安全性应注意的几个问题 412

13.3.1保护后代 412

13.3.2关键组 413

13.3.3防护最优化的几个问题 413

13.3.4对长时期辐射的评价问题 414

参考文献 415