Am(Ⅲ)胶体稳定性及其在膨润土胶体上的吸附行为

以北山BS03#地下水为水相,探究Am(Ⅲ)胶体形成及其在膨润土胶体上的吸附行为。通过Zeta电位激光粒度分析仪与不对称流场流分离检测仪(AF4)和批式实验法探究多种因素,如pH值、不同CO_(2)浓度氛围、离子强度和温度对胶体稳定性和吸附行为的影响。结果表明:Am(Ⅲ)胶体的形成及稳定性和Am(Ⅲ)的水溶液化学性质息息相关,升高温度或增大离子强度会减小Am(Ⅲ)胶体的稳定性,而CO_(2)浓度升高和pH增大则有利于Am(Ⅲ)胶体的形成与稳定性;随着pH的增大,Am(Ⅲ)-膨润土胶体颗粒密度增大,而Am(Ⅲ)的吸附率先减小后增大;离子强度升高有利于Am(Ⅲ)的吸附,但胶体颗粒密度下降;气相CO_(2)浓度升高对颗粒密度和Am(Ⅲ)吸附具有促进作用。

137Cs 和 90Sr 在北山花岗岩中吸附和扩散探究

关键核素在相关介质中的吸附和扩散参数获取是深地质处置安全评价的重要组成部分。探究了137Cs和90Sr在北山不同地区花岗岩中的吸附和扩散过程,并通过拟合扩散数据给出有效扩散系数。不同地区花岗岩矿物组成基本类似,但是具体比例有所差异。吸附实验结果表明:算井子地区的花岗岩对137Cs和90Sr的吸附性能最强,而新场和沙枣园地区的花岗岩的吸附性能相当。137Cs在新场、算井子和沙枣园地区的有效扩散系数分别为9.0×10^(-14)、9.3×10^(-14)和1.0×10^(-13) m^(2)·s-1,90Sr在新场、算井子和沙枣园地区的有效扩散系数分别为1.2×10^(-13)、5.6×10^(-13)和3.2×10^(-13) m^(2)·s-1,两种核素在3个地区的花岗岩中的有效扩散系数差异不大,表明北山地区花岗岩内部孔隙结构具有一定的一致性。

^(99)Tc 在膨润土和北山花岗岩中的弥散行为

^(99)Tc因其半衰期长达21万年且以TcO_(4)^(-)形式存在时随地下水迁移能力强,是高放地质处置中重点关注的核素之一。为估测^(99)Tc在北山高放候选处置废物地质场址中的迁移能力,研究了北山地下水中TcO_(4)^(-)在高庙子膨润土和北山花岗岩中的弥散行为。结果表明:地下水中TcO_(4)^(-)和3 H在高庙子膨润土和北山花岗岩中的弥散行为类似,表明膨润土和花岗岩对TcO_(4)^(-)迁移的阻滞能力很弱。地下水中TcO_(4)^(-)在高庙子膨润土和北山花岗岩中的弥散系数随水流速和温度的增大而增大,弥散度相对稳定。

模拟高放废物地质处置条件下锝在去离子水体系中的胶体行为

^(99)Tc是高放废物地质处置中重点关注的关键核素,深地质处置条件下其在地下水中的胶体行为对其迁移行为可能存在较大影响,亟需系统开展研究。本文在模拟高放废物地质处置的低氧和低浓(氧气含量小于5 ppm、^(99)Tc初始浓度10^(-9)~10^(-5) mol/L)条件下,首先探讨了用膜过滤法研究锝胶体行为的可行性,发现pH值和离子强度等对^(99)Tc的液闪测定无明显影响,且过滤器对Tc(Ⅳ)和Tc(Ⅶ)均无显著吸附行为,基于此初步建立了锝胶体行为研究的膜过滤实验方法,并采用该方法研究了去离子水体系中锝的胶体行为。结果表明:Tc(Ⅶ)不易发生水解反应,在低氧条件下无明显胶体行为,并能长期稳定地存在于体系中,可能具有较强的迁移能力;Tc(Ⅳ)易水解而聚集为胶体,在较宽pH值范围内(pH=4~11)以真胶体形式在398 d实验周期内较长期地稳定存在于体系中,其浓度高于以离子形态存在的Tc(Ⅳ)的数倍甚至1个数量级,所形成的胶体可能会提高地质处置条件下Tc(Ⅳ)的迁移能力,但体系离子强度升高会使Tc(Ⅳ)胶体易凝聚为大颗粒物质甚至沉淀,导致锝以真胶体形态存在和迁移的可能性降低,因此高放废物处置中,锝胶体行为对其迁移行为的影响应予以足够重视和研究。

模拟高放废物深地质处置条件下Se在铁基材料上的氧化还原行为

以铁基材料(纯铁和304L不锈钢)和Na_(2)SeO_(4)/Na_(2)SeO_(3)溶液为研究对象,依托低氧手套箱,在常温、低氧条件下,采用静态批式法开展了Se(Ⅵ/Ⅳ)和铁基材料氧化还原作用研究,利用离子色谱法分析研究浸泡铁基材料的Na_(2)SeO_(4)溶液和Na_(2)SeO_(3)溶液浓度变化,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)和拉曼光谱(Raman)等技术,对反应前后铁基材料样品的表观形貌、元素分布、物相组成进行较为系统的物理-化学表征。结果表明,SeO_(4)^(2-)/SeO_(3)^(2-)在纯铁体系中的反应速率明显快于其在304L不锈钢体系中的反应速率;铁基材料还原SeO_(3)^(2-)的速率快于SeO_(4)^(2-)的。

镎在 GMZ01 型缓冲材料中的迁移研究

深地质处置是国内、外公认的高放废物处置方式,高放废物中的放射性核素在处置缓冲回填材料的迁移是处置库安全评价研究的重要内容。分析了我国首选缓冲回填材料GMZ01型缓冲材料的矿物成分,并使用批式法和恒定源扩散法研究了237Np在其上的吸附和扩散行为,获得处置库安全评价所需的吸附分配比(Kd)和有效扩散系数De值。实验结果表明:GMZ01型缓冲材料主要成分为蒙脱石,具有较多的孔隙结构。237Np在GMZ01型缓冲材料25℃条件下的Kd值为(17±3)mL·g^(-1),有效扩散系数为(1.12±0.08)×10^(-11) m^(2)·s^(-1)。