《花崗岩風化物中鈾的動力學吸附及其模擬套用研究》是依託北京大學，由易樹平擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：花崗岩風化物中鈾的動力學吸附及其模擬套用研究
- 項目負責人：易樹平
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
放射性廢物的處置關係到核工業的可持續發展和環境安全，目前已成為國際社會關注的熱點問題之一。在各類核素中，核素鈾由於其典型性和複雜性而成為國際研究的前沿和熱點；另一方面，花崗岩則以其低滲透性和分布的廣泛性而成為放射性廢物處置的重要介質之一。基於此，依託我國華南低中放廢物處置場項目，採用動力學吸附實驗、吸附等溫線實驗和土柱實驗相結合的實驗方法，開展鈾在花崗岩風化物中的動力學吸附和解吸規律研究，以從地球化學反應層面揭示鈾的運移過程，並研究流速、粒度等對鈾的吸附和運移過程的影響；然後通過考慮耦合的水動力和多組分反應運移理論，採用數學建模的方法量化研究鈾的運移過程和吸附機理，模擬分析鈾在固液相間分布係數的變化規律及其影響機制，並研究將反應性運移理論和室內實驗結果套用到野外場地模擬的方法。本課題研究可為放射性廢物處置場地的安全性評價提供理論依據和技術支撐，同時可為其它核素的反應性運移研究提供有效借鑑。
結題摘要
放射性廢物的處置關係到核工業的可持續發展和環境安全，目前已成為國際社會關注的熱點問題之一。依託我國華南低中放廢物處置場調查項目，採用動力學吸附實驗、吸附等溫線實驗和土柱實驗相結合的實驗方法，開展了鈾在花崗岩風化物中的動力學吸附和解吸規律及場地尺度模擬套用研究。結果表明，花崗岩風化物對鈾具有較強的吸附作用，鈾在花崗岩風化物中的吸附/解吸是個動力學過程，吸附區域可分為平衡吸附和動力學吸附兩類，前者主要發生在風化形成的粘土礦物表面，後者則主要受花崗岩晶內吸附點控制；強風化花崗岩對鈾的總體吸附能力大於全風化花崗岩，表明強風化花崗岩中殘留的某些礦物比全風化花崗岩風化物的粘土礦物具有更強的吸附能力；另一方面，由於風化過程逐步打開了花崗岩的內部表面積，因此全風化花崗岩中產生平衡吸附的能力大於強風化花崗岩。花崗岩風化物對鈾的阻滯能力主要由其產生平衡吸附的能力控制，因此全風化花崗岩對鈾的阻滯能力大於強風化花崗岩。採用表面絡合模型，可以正確模擬鈾的多組分反應性運移過程。結合實驗結果，模擬計算得鈾的表面絡合反應常數log K = 26.5，全風化、強風化花崗岩風化物的吸附點濃度分別為6×10-7 mol/g和8.5×10-7 mol/g，動態參數分別為：全風化花崗岩µ = -3.26、σ = 2.84，強風化花崗岩µ = -3.82、σ = 2.76。土柱實驗實測和模擬計算結果均表明，鈾的分配係數是不斷變化的，這一結論在銫的吸附類比研究中得到了進一步的印證。最後，不同核素場地尺度、大周期的模擬套用技術研究結果表明，在設計處置單元分布情況下，場平條件極大地降低了核素運移導致的污染風險。對流作用控制了保守型核素的運移，而弱吸附性核素和強吸附性核素的運移則主要受控於吸附作用；相對靈敏度分析結果表明模型的靈敏度具有核素和參數的雙重獨立性，並且對某些參數的敏感度隨時間的不同而發生變化。上述研究結果表明在進行核素運移模型校正和預測時應對不同核素和參數區別對待，從而達到正確模擬的目的。本課題研究可為放射性廢物處置場地的安全性評價提供理論依據和技術支撐，同時可為其它核素的反應性運移研究提供有效借鑑。
