耐辐射奇球菌对放射性核素铀的吸附行为研究

采用耐辐射奇球菌活体为生物吸附剂,进行了对水溶液中放射性核素铀的批量吸附实验。主要研究了溶液pH、初始铀浓度对吸附放射性核素铀效果的影响,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)等手段分析了其吸附机理。结果表明:在pH 5,c0=100mg·L-1时其吸附效果最佳,而最大饱和吸附量qmax为240mgU·g-1。结合扫描电镜与能谱分析结果认为,耐辐射奇球菌表面附着了大量的含铀片状结晶物,并且其吸附过程主要以离子交换或表面络合的方式吸附铀。比较吸附铀前后菌体红外光谱图和红外分峰图发现,耐辐射奇球菌吸附铀后的整体谱形有了一定的变化,特别是蛋白质中酰胺基团、羟基、羧基以及磷酸基团等活性基团可能参与了吸附过程,并且在906cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2+2的伸缩振动峰。可见,利用具有抗辐射特性的耐辐射奇球菌为生物吸附剂,以期在放射性环境中对放射性核素铀的吸附具有一定的潜在途径。

壳聚糖与壳寡糖结构及其对放射性核素铀吸附性能

采用酸碱滴定法测定壳聚糖和壳寡糖脱乙酰度分别为90.9%和90.1%,用IR方法表征了壳糖中乙酰基和氨基。MALDI-FT-MS进一步给出了经葡聚糖凝胶柱纯化后壳寡糖脱乙酰度和聚合度的信息。通过壳聚糖吸附性能的研究发现,壳聚糖对放射性核素铀具有较强的吸附能力,吸附率达96%以上,即使在大量Cu2+存在情况下,也可高效吸附放射性核素铀,说明壳聚糖有望成为一种新型的放射性核素吸附去污材料。

核素铀、镅在地下水中赋存形态模拟

核素在地下水中的赋存形态对其迁移扩散能力有一定影响。为探究核素在黏土岩区域地下水中的赋存形态,以内蒙古阿拉善地区某黏土岩预选场址地下水为介质,采用PHREEQC软件并结合OECD/NEA发布的最新热力学数据库计算了核素铀、镅在地下水中的赋存形态,并分析了pH对核素赋存形态的影响。结果表明:内蒙古阿拉善地区地下水中铀主要以Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)和CaUO_(2)(CO_(3))_(3)^(2-)形式存在,镅主要以Am(CO_(3))^(+)形式存在;pH会对核素赋存形态有重要影响,核素发生的络合反应类型会随着pH的变化而改变,进而生成不同的络合物。

某花岗岩型铀矿床中铀系核素和类比元素迁移特征──高放废物处置库安全评价的天然类比研究

某花岗岩型铀矿床中铀天然衰变系长寿命核素和类比微量元量，自该矿床５１Ｍａ前生成以来，未向周围花岗岩中发生远距迁移，铀矿体及近矿岩石至今仍处于化学封闭状态。矿石、岩石裂隙处局部出现有核素、元素迁移和沉淀，因裂隙细小且大多充填有粘土矿物等，迁移距离不足２５－３０ｍ，且仅发生在距今１０－１０６ａ及至今时距内。

两花岗岩体接触带铀系核素迁移的初步模拟

随着世界各国大力发展核电,放射性废料的安全处置已成为当今研究热点和前沿学科。高放废物深地质处置的安全性主要取决于处置库内放射性核素向生物圈的迁移程度。在侵入岩中,放射性核素主要是通过地下水沿岩石孔隙从处置库向生物圈迁移的。为了理解放射性核素在花岗岩体接触带的迁移行为,本文根据两花岗岩体接触带中样品的铀系核素放射性活度比值(^(234)U/^(238)U,^(230)Th/^(234)U,^(226)Ra/^(230)Th,^(230)Th/^(238)U),利用α-反冲(弹射)作用引起的放射性不平衡理论,计算了铀系核素子体(234)U、^(230)Th、^(226)Ra在后期地下水的作用下在花岗岩体接触带及其裂隙内的迁出率、迁入率,并进行了质量平衡的计算。结果表明,经α-反冲作用进入流体的核素的迁出率要远大于因核素自然衰变的消亡率;裂隙充填物及裂隙能阻滞大量核素的迁移,其沉淀核素来自接触带花岗岩;花岗岩能强烈阻滞核素的迁移,可作为阻止放射性核素从核废料地下处置库向外迁移的有利天然屏障。

324铀矿床近地表矿体中长寿命铀系核素和类比微量元素迁移特征

对一近地表铀矿体中某些铀系长寿命核素的放射性平衡状态和14种微量元素迁移特征研究得出，自该铀矿床63Ma前生成至今，仅近1Ma来，当上覆花岗岩遭剥蚀使矿体近地表时，矿石中天然放射性核和微量元素才因水-岩反应沿围岩破碎带、裂隙发生迁移；裂隙两侧岩石受水-岩反应影响的范围较小，裂隙面的化学组分以溶失为主，裂隙两侧粘土化花岗岩中则以核素、元素的扩散和吸附为主。最后阐述了本研究结果对高放废物处置库安全评价的类比意义。

铀在北山花岗岩中的吸附迁移影响因素研究

运用水文地球化学模拟软件PHREEQC-Ⅱ,对铀元素进入中国高放废物处置预选场研究区地下水后的状况进行了模拟和预测。模拟得到核素铀进入研究区地下水后的元素浓度分布和迁移情况及外界因素变化引起地下水中铀迁移的行为,同时采用批式法测定不同条件下铀在甘肃北山花岗岩中的分配系数,研究了岩石粒径、溶液初始浓度、水相pH和温度对分配系数的影响,实验结果表明花岗岩对铀的吸附能力较弱,其中溶液初始浓度、粒径、温度影响较小,pH值对岩石的吸附性能有较大影响,在接近中性条件下影响达到最大,这与采用模拟软件模拟结果基本吻合。通过模拟和实验对比,能更好地研究在北山预选区处置条件下地下水-废物-岩石的相互作用过程中核素的迁移行为,从而为处置库系统安全评价提供有关依据。

铀系核素及其探测技术在石油和天然气勘查中的应用前景

本文阐述了铀系核素及其探测技术寻找油气的机理，分析了在运用中提出的异议，从国内外已取得成果的基础上肯定了有效性，论证了方法的广阔前景。

固相萃取α能谱法快速测定环境样品中铀放射性核素

为了对环境中放射性污染水平进行有效监测,需要对环境样品中铀放射性核素进行分析。本实验采用浓硝酸溶液加热浸取样品中的铀,UTEVA树脂对铀进行吸附并用稀盐酸溶液进行解吸,有机物TTA萃取制成α测量源,通过示踪剂铀-232的计数来校正铀(铀-234、铀-235和铀-238)的化学回收率。本方法实现了对环境样品中铀放射性核素的快速分析,同时进行了条件实验,确定了最佳测量条件:浸取液为8.0 mol/L硝酸溶液,解吸液为0.01 mol/L盐酸溶液,示踪剂用量为180 mBq。结果表明,当样品用量为0.5 g,测量时间100000 s时,该方法的最小可探测活度浓度为0.13 Bq/kg,满足环境样品中铀放射性核素的分析要求。

基于HPGe谱仪分析放射性核素238U活度浓度

在核科学基础研究和许多应用领域中,γ能谱分析测量技术发挥越来越多的作用,HPGe谱仪是地质样品γ能谱分析中广泛使用的仪器。能谱分析方法是通过选取铀衰变系列中某一子体核素的适当的特征峰来分析母体核素活度浓度。采用相对比较方法,放射性核素238U活度浓度偏差在20%以内。在此基础上,考虑特征峰位受到其他核素的干扰影响,利用效率刻度曲线相比法在理论上推导出去除干扰核素后的公式,实验结果表明后者方法求得238U的活度浓度偏差比前者降低,结果在11%以内。

基于HPGe谱仪分析放射性核素238U活度浓度

在核科学基础研究和许多应用领域中,γ能谱分析测量技术发挥越来越多的作用,HPGe谱仪是地质样品γ能谱分析中广泛使用的仪器。能谱分析方法是通过选取铀衰变系列中某一子体核素的适当的特征峰来分析母体核素活度浓度。采用相对比较方法,放射性核素238U活度浓度偏差在20%以内。在此基础上,考虑特征峰位受到其他核素的干扰影响,利用效率刻度曲线相比法在理论上推导出去除干扰核素后的公式,实验结果表明后者方法求得238U的活度浓度偏差比前者降低,结果在11%以内。

利用地面γ总量转换为空气吸收剂量率进行环境辐射水平评价——以桂阳县潘家村和永兴县土桥村实测数据为例

在长期的铀矿普查中,我国积累了海量的γ总量数据资料,但应用这些数据进行放射性环境评价的研究极少。本文从γ总量和空气吸收剂量率的测量原理出发,通过梳理γ总量、放射性核素含量与空气吸收剂量率之间的关系,建立起地面γ总量与空气吸收剂量率之间的联系,分析了仪器参数对测量误差的影响,认为γ总量仪器bK/bU=2.287、bTh/bU=0.430时,测量的γ总量与空气吸收剂量率满足严格线性关系,因此γ总量仪器的bK/bU、bTh/bU值越接近这两个数值,测得的γ总量转换为空气吸收剂量率越准确;利用湖南省电离辐射计量站模型进行了γ总量转换为空气吸收剂量率的系数求解,并分析了误差,推测了仪器参数中钾的铀当量值、钍的铀当量值的大致范围;在郴州市桂阳县潘家村岩体和郴州市永兴县土桥村灰岩地区进行了γ总量、γ能谱、空气吸收剂量率的同点位实测,结果显示,当核素含量比CK/CU均值小于1、CTh/CU均值小于3时,利用γ总量(FD3013仪器测得)估算的空气吸收剂量率与利用Beck公式根据能谱估算的空气吸收剂量率的误差基本处于同等水平,均方根误差均小于15%。根据国内核素的CK/CU、CTh/CU均值,认为国内大部分地区可以利用由FD3013仪器(或类似性能仪器)测得的γ总量数据估算空气吸收剂量率。利用已有铀矿普查资料中的γ总量数据转换计算有效空气吸收剂量率,为快速大面积评估环境天然放射性外照射水平提供了方法参考。

田湾核电站周围公众因铀钍系放射性核素摄入所致内照射剂量

目的分析田湾核电站运行前30km范围内公众膳食结构,估算内照射剂量,为评估核电站辐射对人群的影响提供科学依据。方法根据UNSCEAR 2000报告书中方法,统计食品消费量,分类计算食品中铀钍系放射性核素浓度,依据剂量转换系数分析内照射剂量。结果与世界食品平均消费量比较,田湾核电站周围公众膳食特点为谷物、叶类制品和鱼制品年消费较多;铀钍系放射性核素致核电站周围公众年内照射待积有效剂量儿童为691μSv.a-1,成人为327μSv.a-1;成年人中渔民待积有效剂量536μSv.a-1。结论 210Po、210Pb和228Ra是经膳食影响田湾核电站周围公众内照射剂量的主要核素;渔民由于居住距离及膳食结构方面特点,应进一步关注其内照射剂量估算与评价;居民膳食结构特点和我国食品中部分核素的活度浓度较大是公众年待积有效剂量高的原因;需要定期调查掌握饮食状况和食谱变化。

某地土壤对水溶液中核素U的吸附实验研究

目前对中低放射,生水平核废物安全有效的处置方法主要是近地表地质处置法,地下水运移是促使核素扩散迁移的最主要因素,如何有效阻滞核素在水体中的扩散是当前急需解决的重要课题。用土壤等介质吸附模拟核废液中的核素实验研究成为对各种理论和设计的验证和指导。铀作为长寿命放射性元素,其对环境的危害倍受人们关注。目前铀的吸附实验主要采用静态法和动态法,静态法主要定量考察pH值、铀浓度、水土比、温度、压强、时间、阴离子、阳离子、细菌浓度等因素中某一个因素在设定其他条件情况下对吸附的影响,所用吸附剂主要有粘土矿物、胶体、微生物及树脂等。动态法主要是模拟特定条件的动态淋滤实验,可以考察元素浓度随时间、流量等的动态变化,更接近于实际情况。针对特定的水土条件,可以在吸附介质中加入适当的添加剂使之更有利于阻滞铀的迁移,且能降低土体的渗透性。通过分析并参考前人实验方法,针对某地特定的水土条件及氧化—还原条件,首先对预选土壤TY_4作了成分和表面电荷的测试。其化学成分:ω(SiO_2)=52.96%,ω(Al_2O_3)=19.61%,ω(Fe_2O_3)=7.22%,ω(CaO)=1.76%,ω(MgO)=1.85%,ω(K_2O)=1.99%,ω(Na_2O)=0.32%,ω(P_2O_5)=0.12%,ω(MnO)=0.064%,ω(TiO_2)=1.05%,ω(FeO)=0.70%,ω(Loss)=11.70%,ω(OH^-)=3.88%,ω(H^+)=10.66%;矿物成分:伊利石28%、绿泥石17%、石英50%、长石5%;表面电荷:pH=5.9、AEC(阴离子交换容量)=116.7μmol/g、CECm(最大阳离子交换容量)=66.8μmo1/g、CECp(永久负电荷)=75.7μmol/g、CECv(可变负电荷)=91.1μmol/g、CECpH(特定pH负电荷)=87.7μmol/g(pH=5.9)。阴离子交换容量(AEC)为116.7μmol/g(以每克TY_4土样计,下同)相对于当地土壤平均值(70.0μmol/g)其正电荷特别发育,经静态实验测得其对铀的吸附能力很强,分配系数K_d=6.97×10.mI/g,是当地土平均值的2.5倍,故选择正电荷发育的TY.作为吸附介质。对TY.土样所做的静态条件实验表明加Ca(OH)_2作添加剂可以增大分配系数,实验证明添加5%效果最佳,然后配制一定浓度的铀溶液作为模拟核废液,本次实验配制铀初始浓度为:1.56 mg/L,水质特征为:pH=6.6~7.5;Eh=450~600 mV;矿化度200.05 mg/L。考虑到将来处置库释放出的淋滤液呈弱酸性—中性(pH=6.0~7.8)、强氧化性特征,铀在场区地下水中主要以铀酰碳酸盐、磷酸盐络合阴离子形式存在,且低浓度铀的滞留主要靠吸附作用,故本次实验主要考虑以吸附的方式将铀固定下来。实验过程首先将野外取回的TY_4土样在实验室经自然风干后,剔除生物残骸、植物碎片,用木棒轻敲,过筛取粒径小于4.75 mm的备用,按质量比5%称取Ca(OH)_2,同时筛取1.18~2.36 mm粒径建筑用石英砂作为配比材料。使用石英砂作配比材料是为了增大土样的渗透系数,加夹实验室内实验进度。用PVC管制作3个不同高度的土柱,柱内径为8 cm,柱芯高度分别为12,24,36 cm,用砂纸均匀打磨内壁,增加粗糙程度。将称好的土样和Ca(OH)_2混匀后再按质量比1:1加入所选的石英砂,充分混匀后装柱,每个柱子在装柱时柱体各部分密实程度力求均匀,柱号分别为1~#,2~#,3~#,每个土柱均有进水和出水2个阀调节流量。实验时先用源水浸泡土柱,水饱和后输入模拟核废液。由于最初不清楚输出核素浓度的大小和变化规律,开始取样闻隔为每天2次,随着吸附的进行取样间隔逐渐增大,并定期观测土柱输出液的流量、温度,pH,U浓度的变化,直至核素输出浓度接近于输入浓度值,表示屏障吸附接近饱和。样品测试前需进行预处理:取25 mL待测液于烧杯中,用1:1 HNO_3调节pH=3~3.5之间,然后转移至50 mL容量瓶中定容待测。样品测试前期在中国工程物理研究院进行(使用WGJ-Ⅱ型激光铀分析仪),后期在成都理工大学理化中心进行(使用Optima 5300V型ICP-OES检测仪)。考虑到屏障的有效性,将屏障的环境容量限值定为源项释放浓度之半,作为允许的污染影响限值,即ρ/ρ_0≤0.5(其中ρ为铀流经屏障后的输出浓度,ρ_0为铀的起始浓度),在此限值下讨论柱体的吸附性能。根据实验数据拟合曲线,得出铀输出浓度与输入浓度之比(ρ/ρ_0)随输出流量、pH值的变化曲线。对比1~#,2~#柱可知,随着高度的增加吸附量呈明显增大的趋势,且渗透系数明显减小。用Elovich方程对1~#柱和2~#柱进行了拟合,拟合结果较好(相关系数R^2>0.90),说明实验过程是一非均相分散过程。1~#,2~#柱在pH分别为11和9附近时,吸附效果明显增加,表现为在一定pH区间(对应一段时间)内ρ/ρ_0值减小或保持不变,说明在该pH区间内屏障的吸附效果是增强的。3~#柱实验结果显示其渗透系数偏大,这可能是由于其土壤内部局部出现裂缝或漏洞,导致水体局部"短路",其实验信息不作为有效数据讨论,仅作参考对比。今后实验中应进行水动力学参数实验,判断土柱的理化特性。实验结果表明:本次动态淋滤吸附实验使用TY_4土样加5%Ca(OH)_2作为吸附介质,不但增加了土壤的分配系数,而且营造出了碱性环境,降低了体系的电动势,减小了离子的化学活动性,有利于U的吸附滞留。随高度增加屏障的吸附性能增大,渗透系数减小。屏障在pH值为11和9附近时吸附效果最佳。

Uranium comminution age responds to erosion rate semiquantitatively

Here we present(^(234)U/^(238)U)data from river sediments collected on the Tibetan Plateau.The(^(234)U/^(238)U)ratios of a specific grain size fraction show good correlation with erosion rates,which were determined by in-situ–produced cosmogenic nuclides.This correlation has previously been observed in a wide range of geomorphic settings,suggesting that(^(234)U/^(238)U)ratios of fluvial sediments have great potential to quantify erosion rates.