核废物深部地质处置方案及试验

国际上普遍认为，对核废物进行深部地质处置是长期保护人类及生存环境不受核污染的最为安全可靠的措施。为此，许多核能利用国家提出了处置方案，建立了地下实验室，并对其方案展开了大量的现场技术试验及基础理论研究，取得了极为宝贵的经验。所有的处置方案都是根据多重屏障原理建立的，即包括自然地质屏障（各种围岩）和工程屏障（废物体＋包装罐＋缓冲回填体）。各国根据地质条件，选择了不同岩石作为处置库的围岩，主要有盐岩、结晶岩、泥岩和凝荻岩。介绍了为在这些岩体中建造处置库提山的典型处置方案，方案的现场试验，试验中所观察的热-水-气-力过程和其数值模拟结果。     

高放废物地质处置中的地质、水文 地质、地球化学关键科学问题

 深地质处置是目前国际上普遍接受的高放废物最终处置方案。该方案对处置库采用人工屏障和天然屏障的“多重屏障系统”概念设计。天然屏障是处置库长期安全至关重要的保证。如何选择可靠的天然屏障,主要靠地质、水文地质、地球化学等工作来完成。通过对国内外高放废物地质处置研究的回顾,阐述高放废物地质处置研究中与地质、水文地质、地球化学相关的关键科学问题,重点介绍预选场地地质、水文地质、地球化学研究的主要内容、主要方法和手段,讨论目前国际上关注的关键水文地质、地球化学问题,如水文地质、水文地球化学模拟、核素在天然介质中迁移、地下水–废物–岩石相互作用、岩体地球化学封闭性等。     

中国高放废物处置库缓冲材料物理性能

深地质处置被国际上公认为处置高放废物的最有效可行的方法。中国深地质处置的概念模型采用多重工程屏障系统（包括废物固化体、废物容器、外包装、缓冲／回填材料）和适宜的地质围岩地质体共同作川来确保高放废物与生物圈的安全隔离。膨润上由于具有极低的渗透性和优良的核素吸附等性能向被国际上选作缓冲材料的基础材料。经过全国筛选，高庙子膨润土矿床被选作我国缓冲材料供应基地。从2000年起，对产自该矿床的钠基膨润土GMZ-1开始了系统的研究工作。介绍了GMZ-1的矿物组成、基本特征和GMZ-1在不同干密度、不同含水量条件下的热传导、水传导、力学性能参数及GMZ-1在不同干密度条件下的膨胀特性参数测定结果。GMZ-1钠基膨润土具有蒙脱石含量高（75％左右）、杂质矿物相对较少的特点，对于该材料的系统和深入研究对于开发我国缓冲回填材料技术，确保高放废物的安全有效处置有重要意义。     

高放废物地质处置缓冲回填材料研究进展综述

随着核能的发展,不可避免要产生大量高放射性废物。对于高放废物的处置国际上普遍接受的方法是深部地质处置。膨润土及其含砂混合料以其优异的性能被认为是高放废物地质处置库中理想的缓冲/回填材料。该文从仪器设备的研制、本构模型、膨胀特性、模型实验及原位试验、热-力-水耦合过程的理论研究及其数值模拟等方面简要总结了膨润土及其含砂混合料作为缓冲/回填材料的一些国际研究进展。作者期待国家相关部门能加大经费投入和支持力度,推动我国这一领域的研究走向全面和深入,为核能事业的发展保驾护航。     

高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特征

 高放废物深地质处置中，缓冲/回填材料系统起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是高放废物地质处置库长期安全性和稳定性的有效保障。前人研究表明，膨润土是理想的缓冲/回填材料。在归纳总结压实膨润土膨胀力的室内试验研究成果的基础上，采用恒体积试验法研究高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特性，该膨润土已经被确定为我国高放废物地质处置库首选缓冲材料。结果表明，高压实高庙子膨润土GMZ01膨胀力随时间的变化曲线是一条渐近线，而时间/膨胀力与时间之间存在很好的线性关系；膨胀力发展过程曲线与吸水量曲线具有明显的阶段性特征；高压实高庙子膨润土的膨胀力和干密度之间存在指数关系，干密度是影响膨胀力的一项重要的因素。所取得的膨胀力特性成果，对于高庙子膨润土膨胀性能的正确判定具有非常重要的意义。     

核废物地质处置缓冲/回填材料研究综述

随着核能的发展,将要产生大量高放射性核废物。对于核废物的处置国际上普遍采用的方法是地质处置。膨润土及其混合集成材料以其优异的缓冲性能被很多核能国家选为核废物地质处置库中理想的缓冲/回填材料。文章通过对目前国内外研究现状进行分析,简要总结了膨润土及其混合集成材料的基本特性、热传导性、渗透性以及多场耦合等方面的研究进展,期待能为推动我国这一领域的研究走向全面和深入提供参考。     

高放废物深地质处置及其研究概况

简要介绍了高放废物深地质处置的概念及其关键技术问题、高放废物工程屏障及其研究概况、高放废物处置库的选址因素及选址过程、处置库的主要岩石力学问题与候选主岩、地下实验室核素迁移示踪研究概况，最后，简要介绍了美、法、俄、韩、中等国在高放废物处置方面的研究计划与进展。     

国外高放废物地下实验室处置工艺现场试验概述

分析了国际上地质处置技术先进国家的高放废物地质处置方案,总结了国外高放废物地下实验室所开展的相关试验项目,为开展我国高放废物处置工艺研究和地下实验室功能分析、需求研究和试验项目内容提供可靠依据和技术输入。     

比利时高放废物处置库设计及与基岩和工程屏障体系的热–水–力性状的相关研究

在比利时，泥岩中地质处置是高放废物最终处置的首选。处置库在高放废物与生物圈之间的多重屏障基础上设计的，而Boom泥岩作为基岩的研究已有20多年历史。1980年比利时做出重大决定，建立名为HADES的地下研究机构，以研究Boom泥岩在地下223 m处的力学性质，并调查和论证处置的可行性，为处置库屏障(天然和人工)提供可靠数据。在HADES的众多现场试验中，很多试验用来对基岩和工程屏障体系(包括封口和回填的可行性)的热–水–力性状进行研究，包括CACTUS，ATLAS，BACCHUS和 RESEAL等项目。自1995年以来，研究开发计划向大型和示范性试验方向发展。最主要成果是运用工业技术建立地下研究设施(竖井和井巷)可行性得到了验证，且这种工业技术给研究提供一个较好机会，便于进一步认识基岩泥岩(CLIPEX方案)的水–力性状及了解隧道开挖工程(SELFRAC课题)对挖掘破坏区的影响。另一个重大成果是成功地实现对一种称为“OPHELE”的预制膨润土(人工屏障材料)加热和水化地面大型试验。下一步工作内容包括实现大尺寸现场加热器试验(PRACLAY试验)，此试验预计于2006年开始，并可持续10 a之久。据此，首先简要描述比利时高放废物处置库设计，然后回顾Boom泥岩和工程屏障体系的热–水–力性状相关试验，最后介绍下一步大规模PRACLAY试验。     

放射性废物地质处置中主要岩石力学问题

放射性核废物的地质处置是一个关系到国计民生多学科交叉的综合性问题。它不仅提出了许多挑战性的科学和技术课题，而且在一个更高的层面上对国家核能，核废物，国防和环境保护事业中大型科学研究的总体规划和组织实施，经费保障及工程建设等提出了立法和政策方面的要求。岩石力学和岩石工程是计算机性废物地质处置问题的一个极其重要的方面。放射性废物地下处置系统的设计，现场址质调查，工程设计和施工，运行以及系统长期安全性评估均含有重要的岩石力学和岩石工程内容，因而在放射性废物地质处置的研究和发展规划中有不可取代地位，据此，首先对核废物地质处置的总体系统及各个主要环节的主要理论和工程问题作一个简要的介绍。然后在此基础上，提出在可行性研究及现场勘查调研对岩石力学和岩石工程主要内容，要求及目前国际上的动态和发展方向。讨论的重点是节理岩体的温度，应力，流体流动及化学反应过程耦合效应的数值方法，试验研究，及其国际放射性废物处置事业中的进展和前景及中国在核废物地质处置方面所开展的研究工作以及所取得的进展。