注入区的地球化学性质引起的放射性废液的阻滞作用和稀释作用

天然地球化学因素对地下废物处置系统的设计及其随后的运行都是非常重要的。事实证明,采用放射性废液处置场地与砂质含水层中硫酸地浸铀矿山地球化学相似性的对比分析是一种有效的方法,用这种方法可以预言放射性废液注入含水层中引起的一系列地球化学变化,评估陆源含水层的地球化学稀释性能。这表明,这种含水层注入区中的一系列地球化学过程(中和、还原、吸附、沉淀、孔隙阻塞和辐射分解)可导致与放射性废液有关的污染物的稀释、降解和固相的固定作用。     

高放废物地质处置库安全特性研究

高水平放射性废物(简称高放废物)是一种放射性强、毒性大、含有长半衰期核素且发热的特殊废物,对其进行最终处置难度极大,面临一系列的科学、技术、工程及社会学的挑战。高放废物安全处置的核心是,要确保在数万年甚至更长时间内,将高放废物与生物圈进行有效隔离。我国核武器研制和生产过程中,已经积累了一批亟待地质处置的高放废物,急需开展技术研发,并建设处置库对其进行最终地质处置。另外,我国核电站乏燃料后处理产生的高放废物以及某些不宜后处理的乏燃料,也需进行最终地质处置。本文针对高放废物安全处置的要求,对高放废物处置库的工程屏障(玻璃固化体、废物罐、缓冲材料等)和天然屏障(处置库围岩)的安全特性进行了研究,介绍了我国高放废物地质处置库选址、工程屏障和安全评价的进展。     

回填材料膨润土和沸石的吸附特性研究

一、引言核废物处置的目的是将核废物与人类环境相隔离,使人类不受放射性的危害。目前,公认的安全的核废物处置的方法是具多重屏障(包括回填材料和围岩等)的地质处置。但如果这些屏障一旦失效,废物体可能被破坏,放射性核素就可能随地下水流从废物体中释放出     

高放废物处置库野马泉预选场址地下水放射性同位素特征

甘肃北山野马泉地区是我国高放废物处置库预选场址之一.文章阐述高放废物处置库天然类比研究的主要内容,并阐述类比研究中涉及的地球化学问题.以野马泉岩体为例,研究地下水铀、钍含量及放射性特征、铀同位素特征.初步认为,在当地的地质、水文地质等环境条件下,铀的迁移能力有限,迁移距离较小.这一认识为预选场址评价提供了重要的信息和依据.?＃     

HLW竖直处置热分析

处置库中废物罐表面的最高温度不能超过100℃,这个标准决定着处置库的热库容。废物罐处置时剩余衰变热量、工程屏障系统材料的热特性、间隙的存在、处置主岩的初始温度及其热特性、处置库的布局等都是影响处置库中废物罐表面温度的因素。文章对处置主岩和工程屏障系统材料的热物理特性进行了分析和研究,对工程屏障系统不同间隙的热传导特性进行了研究,应用解析法和数值法对单个废物罐周边的温度发展进行了热传导特性研究。研究表明,最重要和最敏感的参数是废物罐的初始处置剩余衰变热量;而主岩和工程屏障系统材料参数的不确定性及其自然变化性和工程屏障系统废物罐周边间隙是影响废物罐表面最高温度的两个最主要的因素;工程屏障系统内部间隙的温度偏差小于10℃,内部间隙越大,温度偏差越大,外部间隙在被水充填时的温度偏差比间隙被空气充填时的温度偏差要小1～3℃。     

高水平放射性废物处理处置标准分析

本文阐述了我国高水平放射性废物处理处置标准的重要性,对国内外高水平放射性废物处理处置标准现状进行了阐述和分析,针对高放废物处理处置标准体系、高水平放射性废液成份分析、高放废液固化体性能要求及检验方法、高放废物处理处置工程经济及深地质处置等方面的标准化问题进行了研究分析,提出了开展高水平放射性废物处理处置标准化工作的意见和建议。     

地质处置库安全功能与特性

从对放射性废物的包容、隔离、阻滞、延迟等安全功能出发,研究分析了处置库应具备的总体安全功能。针对屏障性能演化、地下水流、核素迁移等方面分析了工程屏障系统、天然屏障系统应满足的安全特性。     

高放废物地质处置中的工程材料

凡人类从事于与核材料有关的许多生产、生活活动均可能产生不同活度的放射性废物.高放废物由于具有放射性水平高、发热量大、核素寿命长等特点,其安全处置倍受全球科学家和广大公众所重视.目前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.借鉴已有研究成果,我国采用多重工程屏障系统(包括废物固化体、废物罐及其外包装和缓冲/回填材料)和适宜的地质围岩地质体共同作用来确保高放废物与生物圈的安全隔离.参照国际上该领域的研究成果,结合我国处置概念,本文就高放废物地质处置中的工程材料(废物固化体、废物罐、外包装、缓冲材料、回填材料),以及其材料选择、设计要求和研究重点等进行了总结.     

镎、钚在处置区的存在形式及影响因素

镎、钚是某些放射性废物中的关键核素，无论是中低放废物泥浆的水力压裂法处置还是高放废物的深地质处置，都必须首先了解处置区和处置条件下水介质中核素镎、钚的存在形式。本文选用地球化学模式程序EQ3/6计算了低中放和高放废物中关键核素镎、钚在处置区水介质中的形式，并讨论了水介质和pH条件对核素存在形式的影响。结论是核素镎、钚的存在形式主要受水介质条件的影响，但pH条件也是影响核素镎、钚存在形式的重要因素。     

放射性废物处置安全全过程系统分析及有关问题的探讨

本文根据IAEA第SSG-23号安全导则,对放射性废物处置安全全过程系统分析及其在英国、法国、美国、芬兰、瑞士、瑞典等国家放射性废物处置中的应用情况作了概括性的介绍。结合我国放射性废物处置管理的现状,对我国处置场的环境影响评价和安全分析中存在的主要问题进行了探讨。为促进我国安全全过程系统分析工作的全面开展,建议加快制定相关标准,将“安全全过程系统分析”作为我国放射性废物处置的许可条件,在景象开发、长期演变、坚稳性、不确定性、管理系统等方面加强研究。     

高放废物地质处置库预选场址水文地质研究进展

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。对于这种处置方案而言，最有可能使处置库系统中放射性核素释放并进入生物圈的机制是地下水的作用。本文阐述了这种地下水的作用，包括地下水与工程屏障的相互作用、地下水在地质屏障中的核素迁移作用及核素滞留作用；介绍了处置库场址评价中水文地质研究的国际进展和动向；重点介绍了我国高放废物处置库预选场址水文地质研究进程和概况。     

放射性核素在花岗岩处置库中迁移的天然类似物模拟研究

花岗岩是放射性废弃物处置库的优选围岩类型之一，天然类似物的研究可为在花岗岩中建设处置库的选址、评价和设计提供在实验条件下无法获得的重要参考资料，主要研究断裂体系与流体循环途径，热液蚀变，热液演化，Ｕ、Ｔｈ和ＲＥＥ等元素的地球化学行为，次生矿物及其对有关放射性核素的阻滞作用和物质转移模拟。     

开挖损伤区（EDZ）对核素迁移的影响

随着核电的发展,核电站产生的乏燃料处理处置受到了大众的高度关注。通过对嬗变法、稀释法和隔离法等方法的综合对比,目前,高放废物深地质处置是国内外公认处理核废物的最佳办法。在处置库建造阶段,由于开挖使得围岩中应力重新分布,围岩发生扰动,岩体内部原生裂隙出现扩展、连通,产生新生的微裂隙,岩体的渗透系数变大,这种区域即为开挖损伤区（excavation damaged zone, EDZ）。EDZ位于高放废物处置库工程屏障和远场围岩中间,是放射性核素迁移的重要迁移通道。地下水流经深部围岩裂隙与扰动层破碎带发生水岩反应导致成分发生变化,进而影响高放废物中核素释出速率与迁移参数,需要在地下实验室开挖过程中获取大尺度裂隙围岩及扰动层破碎带,建立核素释出和迁移装置,获得地下水侵入深部围岩裂隙与扰动破碎带导致高放废物核素释出与迁移参数变化规律,对于整个地质处置场的安全评价具有重要意义。研究人员通过实验和计算机软件进行模拟分析发现,EDZ区的裂隙水、Eh pH、裂隙充填物、裂隙中的胶体以及裂隙中的腐殖酸等,均会对核素迁移产生影响。开展EDZ对高放废物体核素源项释放的影响研究和深部围岩条件下核素迁移行为研究,掌握关键核素在深部地质条件下的释出规律及其在EDZ区域和裂隙中的迁移规律,优化迁移模型,将为地下实验室运行阶段开展核素迁移实验提供技术储备,为我国高放废物处置库场址比选、概念设计和安全评价提供技术支撑和科学依据。     

Analyses of disposal efficiency based on nuclear spent fuel cooling time and disposal tunnel/pit spacing for the design of a geological repository

The purpose of deep geological disposal of high-level radioactive waste (HLW) including nuclear spent fuels is to isolate and to inhibit the release of radioactive material for a long time so that its toxicity does not affect the biosphere. The main requirement for the HLW repository design is to keep the buffer temperature below 100 °C in order to maintain the integrity of the engineered barrier system. The cooling time of the spent fuels discharged from nuclear power plants is the key consideration factor for the efficiency and economic feasibility of such a repository. We analyze the spacing of the disposal tunnels and pits, the disposal area and the uranium density for the deep geological repository layout to satisfy the thermal requirement of the disposal system. To do this, thermal stability analyses of a disposal system have been performed using varying spent fuel cooling times and spacing of the disposal tunnels and pits. The results show that the time to reach the maximum temperature within the design limit of the temperature in the disposal site is likely to be shortened as the cooling time of the spent fuel becomes shorter. Also it seems that controlling the disposal pit spacing is considered more advantageous than controlling the disposal tunnel spacing to meet the allowable thermal criteria in the repository from thermal and economical points of view. The results of these analyses can be used for a deep geological repository design and detailed analyses with exact site characteristics data will reduce the uncertainty of the results.     

辐射和热对高放废物地质处置库缓冲材料性能演化的影响

辐射和释热是高放废物的内在特性,辐射和热对膨润土性能的影响对于高放废物地质处置库安全评价至关重要。本文对国外近年来有关辐射和热对工程屏障材料性能的影响研究成果进行了初步的调研,其中有关热对工程屏障材料性能影响的调研主要集中关注了在较高温度(100 ℃以上)时工程屏障材料性能的变化。     

固体放射性废物水泥砂浆固定配方工程验证试验

为完成某废物库回取、整备设施中整备车间固体废物的整备，满足车间水泥固定系统的工程应用需求，对初期实验室研究的中低放固体废物固定配方在该系统上进行200 L废物桶和2 m³废物箱的工程验证试验，考察该配方的固化体性能，如固化过程中的温升、固化体均匀性等，并确定加料顺序和搅拌时间等工艺参数。结果表明，生产的固化体符合行业标准(EJ 1186-2005)的要求，满足国家废物运输和处置要求。     

Efficiency analyses of the CANDU spent fuel repository using modified disposal canisters for a deep geological disposal system design

Deep geological disposal concept is considered to be the most preferable for isolating high-level radioactive waste (HLW), including nuclear spent fuels, from the biosphere in a safe manner. The purpose of deep geological disposal of HLW is to isolate radioactive waste and to inhibit its release of for a long time, so that its toxicity does not affect the human beings and the biosphere. One of the most important requirements of HLW repository design for a deep geological disposal system is to keep the buffer temperature below 100 °C in order to maintain the integrity of the engineered barrier system. In this study, a reference disposal concept for spent nuclear fuels in Korea has been reviewed, and based on this concept, efficient alternative concepts that consider modified CANDU spent fuels disposal canister, were developed. To meet the thermal requirement of the disposal system, the spacing of the disposal tunnels and that of the disposal pits for each alternative concept, were drawn following heat transfer analyses. From the result of the thermal analyses, the disposal efficiency of the alternative concepts was reviewed and the most effective concept suggested. The results of these analyses can be used for a deep geological repository design and detailed analyses, based on exact site characteristics data, will reduce the uncertainty of the results.     

Ca^(2+)盐溶液在高庙子膨润土中的扩散研究北大核心CSCD

高放废物地质处置库近场地下水可能会对处置库内的屏障体系产生影响,降低处置库的安全稳定。为研究地下水中盐离子在处置库内缓冲回填体系的扩散规律,本文开展了静态无外荷载条件下内蒙古高庙子(GMZ)膨润土在Ca^(2+)盐溶液中自发渗吸的吸附扩散室内试验。从土的微观结构和经典扩散理论对Ca^(2+)在不同干密度和初始饱和度的膨润土试样中的自发扩散规律进行了分析。研究结果表明,在膨润土初始饱和度相同的情况下,试样阻滞系数随其干密度增加而增大,此时Ca^(2+)的扩散能力减弱;当膨润土干密度相同时,随着初始饱和度的增加基质吸力作用减弱,阻滞系数减小,Ca^(2+)的扩散能力减弱。     

德国放射性废物地质处置的研究历程

本文简要介绍了德国放射性废物地质处置及相关研究的历程和现状,包括中低放废物和高放废物的处置情况,同时从技术层面分析了德国高放废物处置库场址评价所面临的问题。希望对于我国放射性废物地质处置的研究有所启示。