核废物处置-5

1、第五章第五章 放射性废物处置放射性废物处置 地球化学地球化学 放射性废物处置的目的，是阻滞废物中放射性废物处置的目的，是阻滞废物中放射性核素向生物圈释放、迁移。放射性核素向生物圈释放、迁移。 一般将废物体至生物圈之间的空间范围一般将废物体至生物圈之间的空间范围分为近场和远场两个区段。近场是指废物分为近场和远场两个区段。近场是指废物库建造过程中的全部人工扰动岩石区段，库建造过程中的全部人工扰动岩石区段，其制约着放射性核素或其他物质从废物固其制约着放射性核素或其他物质从废物固化体中的释放过程。远场是指废物处置库化体中的释放过程。远场是指废物处置库外侧未受人工扰动的天然地质体，即未扰外侧未受人工扰动

2、的天然地质体，即未扰动岩石至生物圈之间的空间范围。远场制动岩石至生物圈之间的空间范围。远场制约着放射性核素或其他物质向生物圈迁移约着放射性核素或其他物质向生物圈迁移的过程。的过程。 第一节第一节 放射性废物深部放射性废物深部地质处置库的地球化学环境地质处置库的地球化学环境核废物深处置库中的放射性核素向外核废物深处置库中的放射性核素向外释放和迁移，明显受处置库近场地球化学释放和迁移，明显受处置库近场地球化学环境的影响，例如温度、压力、地下水的环境的影响，例如温度、压力、地下水的化学成分和化学成分和PHEh状态、辐射场等。低、状态、辐射场等。低、中放废物浅埋处置场所处的地球化学环境中放废物浅埋处置

3、场所处的地球化学环境与地表、近地表环境相似。与地表、近地表环境相似。一、地下水的化学成分一、地下水的化学成分地下水的化学成分是安全评价核废物地下水的化学成分是安全评价核废物处置库的重要参数之一。不同产地的同处置库的重要参数之一。不同产地的同一种岩石中的地下水成分可差异很大，一种岩石中的地下水成分可差异很大，即使同一地区的同种岩石中的地下水化即使同一地区的同种岩石中的地下水化学成分，也随温度、深度等变化而变化。学成分，也随温度、深度等变化而变化。核废物深部地质处置库周围的地下水主核废物深部地质处置库周围的地下水主要与裂隙水有关。要与裂隙水有关。 二、温二、温 度度 由核废物由核废物(尤其高放废物

4、尤其高放废物)释放的衰变释放的衰变热，可使处置库近场温度逐渐升高。高放热，可使处置库近场温度逐渐升高。高放废物玻璃固化体中心最高温度可达废物玻璃固化体中心最高温度可达400500 。据国际原于能机构公布的资料。据国际原于能机构公布的资料(1985)，经短期冷却，经短期冷却(10a)的高放发物的高放发物在其处置初期，近场温度最高可超过在其处置初期，近场温度最高可超过250；在此后；在此后60a其温度逐渐降至其温度逐渐降至100 。核废物处置库近场、远场的温度变化取核废物处置库近场、远场的温度变化取决于下列因素：决于下列因素：(1)废物种类废物种类 乏燃料的发热量明显大于乏燃料的发热量明显大于乏燃

5、料后处理高放废物的发热量。因此，乏燃料后处理高放废物的发热量。因此，乏燃料深处置库上方岩石的温度梯度一般乏燃料深处置库上方岩石的温度梯度一般大于在同种岩石中处置容量相同的后处理大于在同种岩石中处置容量相同的后处理高放废物处置库上方的温度梯度。高放废物处置库上方的温度梯度。 (2)处置主岩种类处置主岩种类 废物处置主岩不废物处置主岩不同，其导热性能也有差异，由此造成同，其导热性能也有差异，由此造成处置库周围岩石中的温度场特征也不处置库周围岩石中的温度场特征也不同。同。 (3)离废物体的距离离废物体的距离 核废物深处核废物深处置库近场、远场的温度场变化，与距置库近场、远场的温度场变化，与距离废物体

6、的远近密切相关，随着远离离废物体的远近密切相关，随着远离废物体，温度梯度逐渐降低，直至消废物体，温度梯度逐渐降低，直至消失。失。(4)地热增温率地热增温率 核废物深处置库近场和远场核废物深处置库近场和远场的温度是废物衰变热和当地地热增温叠加的温度是废物衰变热和当地地热增温叠加的结果。废物深处置库宜选择在地热增温的结果。废物深处置库宜选择在地热增温率较小的地段，以尽量降低处置库内温度。率较小的地段，以尽量降低处置库内温度。(5)废物年龄废物年龄 核废物的衰变热随时间而衰减。核废物的衰变热随时间而衰减。因此，年龄较大废物的衰变释热量较小；因此，年龄较大废物的衰变释热量较小；反之，则释热量较大。因此

7、，暂存时间和反之，则释热量较大。因此，暂存时间和地质处置时间越长的废物，其使周围介质地质处置时间越长的废物，其使周围介质增温的效应也越小。增温的效应也越小。(6)处置废物数量和外包装容器大小处置废物数量和外包装容器大小 对于对于比活度和衰变热相同的废物，其处置库容比活度和衰变热相同的废物，其处置库容量越大、处置废物数量越多，废物库近场、量越大、处置废物数量越多，废物库近场、远场增温幅度越大；反之亦然。远场增温幅度越大；反之亦然。 (7)废物处置方式废物处置方式 高放废物在处置库中的高放废物在处置库中的处置密度越大，库中主岩温度越高；反之处置密度越大，库中主岩温度越高；反之亦然。亦然。(8)废物

8、暂存时间废物暂存时间 废物在处置前暂存时间废物在处置前暂存时间越长，衰变热散失越多，处置后处置库近越长，衰变热散失越多，处置后处置库近场温度增高越小。因此，适当延长废物暂场温度增高越小。因此，适当延长废物暂存时间，可提高处置的安全程度。存时间，可提高处置的安全程度。 三、压三、压 力力 核废物处置体系所受的压力主要来自：核废物处置体系所受的压力主要来自：地下水静水压；岩石静压力；废物地下水静水压；岩石静压力；废物衰变热使固化基质、回填材料等受热膨胀，衰变热使固化基质、回填材料等受热膨胀，产生膨胀压力；回填材料饱含地下水后产生膨胀压力；回填材料饱含地下水后产生的膨胀压力。产生的膨胀压力。 压力对

9、废物处置体系造成的不利影响主压力对废物处置体系造成的不利影响主要有：易使废物容器发生机械破裂，在要有：易使废物容器发生机械破裂，在废物体中形成应力裂隙加速核素向近场废物体中形成应力裂隙加速核素向近场释放；回填材料、岩盐等在压力作用下释放；回填材料、岩盐等在压力作用下易发生塑性蠕动，从而可能改变处置工程易发生塑性蠕动，从而可能改变处置工程结构，影响废物处置安全性。结构，影响废物处置安全性。四、四、PH-Eh状态状态核废物深处置库一般处于弱氧化核废物深处置库一般处于弱氧化弱弱还原环境（主要为弱还原环境，地下水还原环境（主要为弱还原环境，地下水Eh0 0.2）。近场地下水）。近场地下水PH值约值约为

10、为6.58.5（弱酸（弱酸弱碱性），少数情弱碱性），少数情况下可出现较强的酸性或碱性。况下可出现较强的酸性或碱性。 五、辐射场五、辐射场 高放废物的高放射性比活度使处置库高放废物的高放射性比活度使处置库近场处于较强的辐射场之中。辐射作用可近场处于较强的辐射场之中。辐射作用可降低废物体的耐浸出性。降低废物体的耐浸出性。局部氧化场将对处置库体系产生以下影局部氧化场将对处置库体系产生以下影响：响： (1)(1)促进工程屏障的氧化侵蚀，加速促进工程屏障的氧化侵蚀，加速其崩解和失效。其崩解和失效。(2)(2)增高废物元素增高废物元素( (或核素或核素) )在地下水溶液中的溶解度。在地下水溶液中的溶解度。

11、 (3)(3)处置主岩处置主岩中某些矿物的结构受到不同程度破坏，甚中某些矿物的结构受到不同程度破坏，甚至发生分解。至发生分解。(4)(4)加速放射性核素的近场加速放射性核素的近场释放和远场迁移。释放和远场迁移。第二节第二节 放射性核素的近场释放放射性核素的近场释放一、近场释放的一般情景一、近场释放的一般情景近场作用近场作用：核废物处置库周围地下水、扰核废物处置库周围地下水、扰动岩石、废物容器材料、回填材料与废动岩石、废物容器材料、回填材料与废物固化体之间的相互作用。物固化体之间的相互作用。近场释放近场释放：废物中的放射性核素在近场作：废物中的放射性核素在近场作用下向外释出的过程。用下向外释出的

12、过程。 放射性核亲近场释放情景放射性核亲近场释放情景 ：指由于自然指由于自然因素因素(或事件或事件)、人类活动或废物处置库、人类活动或废物处置库系统本身的故障等造成处置库工程屏障系统本身的故障等造成处置库工程屏障失效，废物中的放射性核素向近场地下失效，废物中的放射性核素向近场地下水中释放的过程或情景。水中释放的过程或情景。核素释放情景分析核素释放情景分析：指对这类释放过程的指对这类释放过程的研究和分析。研究和分析。 核素近场释放情景分析可分为一般情核素近场释放情景分析可分为一般情景分析和特定场景分析和特定场(库库)情景分析两类。情景分析两类。 释放情景分析方法主要有专家判断分释放情景分析方法主

13、要有专家判断分析法、故障树图示法和模拟分析法三种，析法、故障树图示法和模拟分析法三种，其中较常采用的故障树图示法是将导致其中较常采用的故障树图示法是将导致核素近场释放的处置库工程失效的因素。核素近场释放的处置库工程失效的因素。 在处置废物前，一般先将处置库中的在处置废物前，一般先将处置库中的地下水抽干、通风，以使处置库处于干地下水抽干、通风，以使处置库处于干燥状态下接受废物。燥状态下接受废物。 释放情景大致经历以下阶段释放情景大致经历以下阶段 ： (1)深处置库封闭后若干时间，地下水深处置库封闭后若干时间，地下水重返库内，并向工程屏障中的回填区渗重返库内，并向工程屏障中的回填区渗透；透； (2

14、)回填材料吸水膨胀、产生膨胀压力；回填材料吸水膨胀、产生膨胀压力；回填材料发生塑性流动、充填周围所有回填材料发生塑性流动、充填周围所有孔隙。孔隙。 (3)地下水进入回填材料后，两者发生地下水进入回填材料后，两者发生物理化学作用，同时部分地改变了地下物理化学作用，同时部分地改变了地下水的化学成分。在辐射线作用下，地下水的化学成分。在辐射线作用下，地下水发生辐解作用，增强了地下水对工程水发生辐解作用，增强了地下水对工程屏障的氧化侵蚀能力。经一定时间后，屏障的氧化侵蚀能力。经一定时间后，氧化性地下水向废物容器逼近。氧化性地下水向废物容器逼近。 (4)废物容器因地下水侵蚀或压应力废物容器因地下水侵蚀或

15、压应力作用，出现破裂；地下水进入容器与废作用，出现破裂；地下水进入容器与废物体接触。若出现天然、人为突发性破物体接触。若出现天然、人为突发性破坏事件坏事件地震、断裂、钻探等地震、断裂、钻探等)，上述过，上述过程会大大地加快。程会大大地加快。 (5)废物固化体被氧化性地下水侵蚀、废物固化体被氧化性地下水侵蚀、溶解，核素浸出，向近场地下水释放。溶解，核素浸出，向近场地下水释放。由衰变热造成的温度场促进这种释放过由衰变热造成的温度场促进这种释放过程。程。 Roxburgh(1987)参与美国华盛顿参与美国华盛顿州玄武岩中废物处置工程州玄武岩中废物处置工程(BWIP)研究研究计划后，提出了以下释放情景

16、分析：计划后，提出了以下释放情景分析： (1)出现相互联通的断裂系；出现相互联通的断裂系； (2)发生岩浆侵入发生岩浆侵入(岩墙、岩床岩墙、岩床)； (3)处置库竖井封闭失效；处置库竖井封闭失效； (4)人为钻探活动；人为钻探活动； (5)地震引起主岩中出现大量裂隙。地震引起主岩中出现大量裂隙。 二、废物固化体中放射性二、废物固化体中放射性核素的浸出机制核素的浸出机制 与放射性核素向近场地下水中释放的与放射性核素向近场地下水中释放的有关作用主要是溶解、离子交换和生成有关作用主要是溶解、离子交换和生成化学反应层。化学反应层。 1溶解溶解 放射性核素从废物固化体中向地下水放射性核素从废物固化体中向

17、地下水的释放，主要藉溶解作用实现。在常温的释放，主要藉溶解作用实现。在常温常压地下水中，废物体也遭缓慢溶解。常压地下水中，废物体也遭缓慢溶解。当地下水的温度、压力增高时当地下水的温度、压力增高时(在深处置在深处置条件下条件下)，该类溶解过程加快。，该类溶解过程加快。 2.离子交换离子交换 离子交换离子交换是固相从液相中吸收一定量是固相从液相中吸收一定量的离子，同时向液相中释放出相同电荷的离子，同时向液相中释放出相同电荷符号的离子，固液相间的离子以等量进符号的离子，固液相间的离子以等量进行交换的过程。离子交换主要受化学组行交换的过程。离子交换主要受化学组分扩散作用的制约。分扩散作用的制约。 3生

18、成化学反应层生成化学反应层 废物固化体与水溶液作用时，首先废物固化体与水溶液作用时，首先在废物固化体表层发生化学组分的溶解、在废物固化体表层发生化学组分的溶解、扩散、离子交换、吸附、沉淀、结晶等扩散、离子交换、吸附、沉淀、结晶等作用，并形成化学反应层。反应层的厚作用，并形成化学反应层。反应层的厚度约为度约为0.0n-nm，随浸出温度增高、时，随浸出温度增高、时间增长而增厚。间增长而增厚。 三、放射性核素近场释放三、放射性核素近场释放 的实验研究方法的实验研究方法 研究核素近场释放的实验方法可有地研究核素近场释放的实验方法可有地面实验室研究法和地下实地研究法两类。面实验室研究法和地下实地研究法两

19、类。 1.地面实验室研究地面实验室研究 在地面实验室测定各类废物固化体的在地面实验室测定各类废物固化体的浸出率及其随环境条件的变化特征，可有浸出率及其随环境条件的变化特征，可有静态法静态法(ISO法、法、MCC-1法等法等)和动态法和动态法(Soxhlet法等法等)两类方法。两类方法。 静态浸出法静态浸出法:将待测定废物固化体将待测定废物固化体(样样块块)置于盛有一定浸出剂的容器置于盛有一定浸出剂的容器(聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯等聚丙烯等)内，在一定温度下静态浸取。内，在一定温度下静态浸取。 动态浸出法动态浸出法:模拟地下水流动状态，模拟地下水流动状态，让具有一定温度的浸出剂以一定流速流让具有一

20、定温度的浸出剂以一定流速流经试样，试样不断与新鲜浸出剂相接触。经试样，试样不断与新鲜浸出剂相接触。 在相同温压条件下，动态浸出率一般在相同温压条件下，动态浸出率一般大于静态浸出率，这是由于动态浸出试大于静态浸出率，这是由于动态浸出试样表面不易生成保护层样表面不易生成保护层(化学反应层化学反应层)，流动溶液对试样的溶解速度一般比静止流动溶液对试样的溶解速度一般比静止水溶液的大。水溶液的大。 2地下实地研究地下实地研究 在地下实验处置场在地下实验处置场(库库)内实地试验研究废物内实地试验研究废物固化体的浸出形状，是取得放射性核素近场释固化体的浸出形状，是取得放射性核素近场释放等资料的可靠方法，是设

21、计处置工程和对处放等资料的可靠方法，是设计处置工程和对处置体系进行安全评价的重要依据之一。置体系进行安全评价的重要依据之一。（1）低、中放废物固化体实地试验）低、中放废物固化体实地试验 低、中放废物固化体在浅埋条件下的实地低、中放废物固化体在浅埋条件下的实地浸出试验，在试验中，将废物固化体或废物罐浸出试验，在试验中，将废物固化体或废物罐直接埋于一定深度的土壤中，经数年至十余年直接埋于一定深度的土壤中，经数年至十余年监测，测得废物在实地处置条件下其中放射性监测，测得废物在实地处置条件下其中放射性核素释放特征。核素释放特征。(2)高放废物固化体地下实地试验高放废物固化体地下实地试验 处置高放废物尚

22、无成功实践和经验、处置高放废物尚无成功实践和经验、因而对高放废物的地下实验室实地试验，因而对高放废物的地下实验室实地试验，已成为当前国际研究热点，其研究范围已成为当前国际研究热点，其研究范围不仅包括核素近场释放特征，而且还涉不仅包括核素近场释放特征，而且还涉及处置的所有方面。及处置的所有方面。四、放射性核素近场释放四、放射性核素近场释放模型研究实例模型研究实例 由瑞士科学家建立的在深处置库条件下由瑞士科学家建立的在深处置库条件下高放废物玻璃固化体中核素的近场释放模高放废物玻璃固化体中核素的近场释放模型，是国际上少数同类研究实例之一。型，是国际上少数同类研究实例之一。放射性核素与回填材料之间的相

23、互作放射性核素与回填材料之间的相互作用可用分配系数用可用分配系数Kd表征，若考虑到岩石孔表征，若考虑到岩石孔隙度、密度的影响，可利用尺隙度、密度的影响，可利用尺Kd计算得到计算得到阻滞系数阻滞系数Rf，Rf表示某核素在理想无阻滞表示某核素在理想无阻滞介质中的迁移速度与在该介质中实际迁移介质中的迁移速度与在该介质中实际迁移速度之比，它与分配系数有以下关系：速度之比，它与分配系数有以下关系：式中：式中：是岩石孔隙度；是岩石孔隙度；是岩石密度；是岩石密度；RfRf是是阻阻滞系数；滞系数；KdKd是分配系数。是分配系数。第三节第三节 放射性核素的远放射性核素的远 场迁移场迁移 从处置废物库中释放进入地

24、下水中从处置废物库中释放进入地下水中的放射性核素，一方面随缓慢流动的地的放射性核素，一方面随缓慢流动的地下水向外移动，或在静止地下水中籍自下水向外移动，或在静止地下水中籍自身扩散作用向远场迁移，甚至进入生态身扩散作用向远场迁移，甚至进入生态环境（环境（p242图图5.14），另一方面，在），另一方面，在核素迁移过程中，其又将受地质介质核素迁移过程中，其又将受地质介质（岩石、土壤、回填材料等）的阻（岩石、土壤、回填材料等）的阻滞，滞，核素政最终迁移特征取决于这二种过程核素政最终迁移特征取决于这二种过程的总效应。因此，地下水和岩土的特性的总效应。因此，地下水和岩土的特性是制约是制约放射性核素远场迁

25、移的最重要因放射性核素远场迁移的最重要因素。素。 近场地下水中的放射性核素可呈溶解状、近场地下水中的放射性核素可呈溶解状、胶体状、悬浊状或吸附状等随地下水向远场胶体状、悬浊状或吸附状等随地下水向远场迁移。迁移。 一、放射性核素远场迁移机制一、放射性核素远场迁移机制 放射性核素随地下水迁移的机制十分复杂，放射性核素随地下水迁移的机制十分复杂，其主要机制是对流、扩散、机械弥散及岩土其主要机制是对流、扩散、机械弥散及岩土对核素的阻滞。对核素的阻滞。 1.对流对流 放射性核素随地下水的运动称为对流，放射性核素随地下水的运动称为对流，当地下水的流动为达西流时，其携带的放射当地下水的流动为达西流时，其携带

26、的放射性核素对流通量密度（性核素对流通量密度（J0）与地下水中放射）与地下水中放射性核素浓度（性核素浓度（C）、地下水流速（）、地下水流速（u）和岩土孔）和岩土孔隙度（隙度（n）有以下关系：）有以下关系： J0=unC发生该式表示放射性核素随地下水运动而且发发生该式表示放射性核素随地下水运动而且发生迁移。生迁移。 2.扩散扩散 由于放射性核素在近场地下水中的不均匀由于放射性核素在近场地下水中的不均匀分布，即使地下水不流动，核素也会从高浓度分布，即使地下水不流动，核素也会从高浓度处向低高浓度处扩散处向低高浓度处扩散 3.机械弥散机械弥散 水在多孔介质中运动时，位于孔隙中心水在多孔介质中运动时，位

27、于孔隙中心的运动速度最大，孔隙碧附近因摩擦阻力而运的运动速度最大，孔隙碧附近因摩擦阻力而运动速度变小，因而使同一孔隙不同点的流速不动速度变小，因而使同一孔隙不同点的流速不同，并且不同流速和流向的地下水在多孔岩土同，并且不同流速和流向的地下水在多孔岩土中混合，造成地下水中放射性核素浓度均一化，中混合，造成地下水中放射性核素浓度均一化，这一作用称为机械弥散。弥散与扩散的效果相这一作用称为机械弥散。弥散与扩散的效果相似，二者统称为下动力弥散作用。似，二者统称为下动力弥散作用。 4.介质对放射性核素的阻滞介质对放射性核素的阻滞 地下水中的放射性核素在岩土中迁移时，地下水中的放射性核素在岩土中迁移时，受

28、岩土阻滞作用。地质介质对放射性核素的阻受岩土阻滞作用。地质介质对放射性核素的阻滞，是相对于地下水迁移的一种反作用。滞，是相对于地下水迁移的一种反作用。 介质对核素的阻滞性能可用吸附比介质对核素的阻滞性能可用吸附比（Rd）、阻滞系数（）、阻滞系数（Rf）和分配系数（）和分配系数（Kd）表）表征。征。 地质介质对放射性核素迁移的阻滞机制包地质介质对放射性核素迁移的阻滞机制包括吸附、离子排斥、分子筛（离子筛）、基质括吸附、离子排斥、分子筛（离子筛）、基质扩散、生物沉淀物等，其中分子筛（离子扩散、生物沉淀物等，其中分子筛（离子筛）筛） 、离子交换和基质扩散作用属物理作用，、离子交换和基质扩散作用属物理

29、作用，其它则属化学作用。有人将这二类作用统称为其它则属化学作用。有人将这二类作用统称为吸着作用。吸着作用。 基质扩散基质扩散p244 分子筛（离子筛）分子筛（离子筛）p244 吸附吸附p245生物沉淀物生物沉淀物 p247离子排斥离子排斥p248二、地下水中放射性核素迁移的数学模型二、地下水中放射性核素迁移的数学模型 地下水中放射性核素迁移的数学模型很多，均是根据不同地下水中放射性核素迁移的数学模型很多，均是根据不同条件推导而得。由于核素在三维空间的迁移十分复杂，所有条件推导而得。由于核素在三维空间的迁移十分复杂，所有影响因素并非一个数学模型所能概括。这里仅介绍常用的地影响因素并非一个数学模型

30、所能概括。这里仅介绍常用的地下水中放射性核素二维、三维迁移数学理论模型，假设地下下水中放射性核素二维、三维迁移数学理论模型，假设地下水为非稳定层流，介质为含孔隙、裂隙岩石。水为非稳定层流，介质为含孔隙、裂隙岩石。 1.二维迁移方程二维迁移方程p248 2.三维迁移数学模型三维迁移数学模型p248 三、三、 放射性核素迁移的放射性核素迁移的研究方法研究方法 放射性核素迁移的研究方法有实验室放射性核素迁移的研究方法有实验室研究和野外实地研究两类。研究和野外实地研究两类。1、核素迁移的实验室研究、核素迁移的实验室研究 在实验室内一般采用吸附法（动态、在实验室内一般采用吸附法（动态、静态）和扩散法测定

31、表征放射性核素迁静态）和扩散法测定表征放射性核素迁移特征的阻滞系数（移特征的阻滞系数（Rf）、分配系数）、分配系数（Kd）、扩散系数（）、扩散系数（D）等参数。）等参数。(1)(1)静态吸附法静态吸附法 实验研究核素迁移特征的静态吸附法实验研究核素迁移特征的静态吸附法又称批式法、分批测定法、间歇平衡法、又称批式法、分批测定法、间歇平衡法、间歇法等。该方法是将粉碎岩土样或块间歇法等。该方法是将粉碎岩土样或块状岩土样与一定体积含有放射性核素的状岩土样与一定体积含有放射性核素的水溶液水溶液(地下水或模拟地下水地下水或模拟地下水)混合，定期混合，定期搅拌或振荡样品，经一定时间搅拌或振荡样品，经一定时间

32、(粉碎样约粉碎样约数周，块状样为数月或数年数周，块状样为数月或数年)，待固液间，待固液间达到化学平衡后，分离固液相，测两者达到化学平衡后，分离固液相，测两者的放射性活度或核素浓度。的放射性活度或核素浓度。 (1)(1)静态吸附法静态吸附法 另一种静态吸附实验方法是将岩土样另一种静态吸附实验方法是将岩土样制成磨光块制成磨光块( (片片) )，然后将其置于含有示，然后将其置于含有示踪核素的水溶液中，经吸附平衡后，用踪核素的水溶液中，经吸附平衡后，用裂变径迹法或裂变径迹法或显微照相法测定不同矿显微照相法测定不同矿物对核素的总吸附量，以及研究被吸附物对核素的总吸附量，以及研究被吸附核素在样品中的分布特

33、征等。核素在样品中的分布特征等。 (2) (2)动态吸附法动态吸附法 实验研究核素迁移特征的动态吸实验研究核素迁移特征的动态吸附法又称充填柱法、吸附柱法等，这附法又称充填柱法、吸附柱法等，这是将含有放射性核素的水溶液是将含有放射性核素的水溶液( (地下地下水或模拟地下水水或模拟地下水) )，以一定速率流经，以一定速率流经充填有岩土样品的充填柱，使固液相充填有岩土样品的充填柱，使固液相接触，缓慢吸附。最后根据固体样品接触，缓慢吸附。最后根据固体样品吸附核素量及核素在样品柱中的分布吸附核素量及核素在样品柱中的分布状况，研究核素迁移特征。状况，研究核素迁移特征。扩散法扩散法 实际上是一种静态吸附实验

34、方法，实际上是一种静态吸附实验方法，这是将岩片样品置于含有示踪核素的水这是将岩片样品置于含有示踪核素的水溶液中，于是核素缓慢地沿岩石微裂隙溶液中，于是核素缓慢地沿岩石微裂隙扩散、迁移。定期测定水溶液中核素浓扩散、迁移。定期测定水溶液中核素浓度，即可算得表征核素扩散特征的本征度，即可算得表征核素扩散特征的本征扩散系数、容量因子、分配系数等。扩散系数、容量因子、分配系数等。核素迁移的实验室研究方法的对比核素迁移的实验室研究方法的对比实验方法实验方法优点优点缺点缺点静态法静态法操作简单、实验操作简单、实验周期短周期短测含两种以上价态的核素时无法分测含两种以上价态的核素时无法分别测得其别测得其KdKd

35、值；值；振荡操作可使岩粒相互磨擦、形成振荡操作可使岩粒相互磨擦、形成新表面和新表面和SiSi，FeFe等胶体，影响测定结等胶体，影响测定结果；果；实验容器表面吸附问题较突出。实验容器表面吸附问题较突出。动态法动态法易获得阻滞参数易获得阻滞参数等与核素迁移有等与核素迁移有关的数据关的数据实验周期较长实验周期较长扩散法扩散法较真实地反映放较真实地反映放射性核素在含裂射性核素在含裂隙岩石中的迁移隙岩石中的迁移行为行为实验装置复杂实验周期过长。实验装置复杂实验周期过长。2 2核素迁移的野外实地研究核素迁移的野外实地研究(1)(1)野外注水抽水实验野外注水抽水实验 在相应地段实地施工在相应地段实地施工( (或利用原有或利用原有) )钻孔钻孔( (或井或井) )，将含有示踪核素的水溶液，将含有示踪核素的水溶液注入其中一个钻孔注入其中一个钻孔( (注水孔或示踪核素释注水孔或示踪核素释放孔，经一定时间间隔后，不断从附近放孔，经一定时间间隔后，不断从附近监测孔中取水样测定其中示踪核素活度。监测孔中取水样测定其中示踪核素活度。由此可获得各核素迁移持征。由此可获得各核素迁移持征。 天然或人工类比体研究天然或人工类比体研究