包气带黄土环境研究与放射性废物处置

黄土中的粘粒含量较高、比表面积较大、吸附性较强、阳离子交换容量也较高,这些因素对迟滞放射性核素的迁移有利。而且黄土的非饱和渗透系数K(θ)远远低于它的饱水渗透系数K_(?)。使得放射性核素在黄土中的迁移很慢。因此,包气带黄土作为中、低放射性废物处置库的环境屏障是可行的。     

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（^234U/^238U,^230Th/^234U,^226Ra/^230Th,^230Th/^238U)，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^234U,^230Th,^226Ra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。     

关中盆地深层地热水~(36)Cl测年研究

前期同位素水文地球化学的研究成果显示,关中盆地深部地下热水存在地质历史时期残余的沉积水,这直接关系到地热水资源的可持续开发利用。为此本文运用~(36)Cl测年法对其深层地下热水的年龄进行尝试性研究。~(36)Cl测年结果表明,关中盆地深层地热水最大的~(36)Cl年龄范围为988.69~1 123.98 ka,不同构造单元、不同热储封闭条件、不同成因类型的地下热水具有不同的~(36)Cl年龄。其中,文热4、渭热4两样点的~(36)Cl年龄分别为988.69~1 123.98 ka、675.69~809.77ka,在一定程度上分别代表了咸礼断阶和固市凹陷深层地热水的赋存年龄,提供了关中盆地残存沉积水的~(36)Cl年龄证据。由于这2个样点的地下热水仍存在一定量的入渗水混入,所以计算年龄小于实际年龄,此~(36)Cl测年结果应视为沉积水的下限年龄,估计关中盆地原始沉积水的年龄至少在百万年以上。     

应用~2H、~(18)O同位素示踪华北平原石家庄包气带土壤水入渗补给及年补给量确定

采集2个不同深度包气带土壤水2 H、18 O同位素剖面ZK1,ZK2,应用天然稳定同位素2 H、18 O示踪的方法,研究了华北山前冲积平原石家庄地区包气带土壤水入渗补给的历史演化特征。结果显示,研究区内,以0.05m为取样间隔,δ2 H、δ18 O值可以明显指示出大气降水及灌溉水入渗补给时间—剖面深度位置的年际对应关系。ZK2的δ2 H、δ18 O值随着埋深的增大出现周期性的波动,具有分层现象的岩性差异并不明显,说明ZK2剖面以活塞流的入渗方式补给地下水。在0~3.90m深度,δ2 H、δ18 O值显示降水和灌溉水的入渗补给时间为2011年10月至2001年11月。18 O峰值位移法计算补给量的结果显示,降水、灌溉水通过包气带补给地下水的垂向运移速度为38.5~65.0cm/a,年均入渗补给量为131.3~185.3mm。同时,对比2003年及2005-2007年降水量数据,说明少雨年份农业灌溉用水量的大小对当地地下水的入渗补给量起着关键性作用。     

江苏滨海平原弱透水层封存的古咸水及其运移过程

滨海平原弱透水层广布且多赋存古咸水,其盐度分布及运移过程深刻影响着含水层地下水的演变,却得到甚少关注.采集了江苏滨海区7个浅层钻孔弱透水层原状样品,压榨法收集孔隙水.利用孔隙水天然示踪剂ρ(Cl),ρ(Br)剖面和数值模拟分析了弱透水层孔隙水盐度特征和运移机制.得出浅层孔隙水ρ(Cl)垂向剖面存在2个趋势:①峰值在表层...     

海相年轻沉积物~(36)Cl定年研究

提取、纯化海相沉积颗粒表面"诱导吸附"的36Cl(和Cl),制成加速器质谱(AMS)测定放射性比度I(36Cl/Cl)所需的标准样品,即高纯度AgCl;定量计算出沉积颗粒沉积封闭时的放射性比度I0(36Cl/Cl),依据放射性衰败定律I=I0e-λt计算得到沉积年龄t。研究结果表明:年轻的海相沉积物沉积封闭时的36Cl放射性比度I0与地理纬度之间存在一定比例关系,采取具有代表性、无污染的太平洋表面海水(4°18′N,161°09′E),经AMS测出的36Cl放射性比度IL为99.34±10.30,再利用36Cl产率与纬度的关系图,得出"放射性比度-产率"的比例常数μ为23.65238。测定了两个海底沉积物和一个海底锰结核的放射性比度I,计算得到的沉积年龄分别为83.2×104a、74.0×104a、17.6×104a。文章提出的I0定值计算方法具有科学依据,可操作性强,为揭示海洋沉积地层相关关系和沉积年龄精确测定提供技术支撑。     

广西平果龙何屯岩溶洼地剖面土壤~(137)Cs和~(210)Pb比活度分布的影响因素研究

~(137)Cs和~(210)Pb技术广泛应用于土壤侵蚀研究,但由于岩溶区的特殊性,如地表地下双层结构的存在,土壤形成慢,土层薄且不连续,易被侵蚀等特点,一定程度上限制了~(137)Cs和~(210)Pb技术在岩溶区的应用。文章选取广西平果果化石漠化综合治理示范区龙何屯洼地剖面,沿剖面采集土壤样品,进行~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度研究,得到以下认识:(1)土壤表层及整个土壤剖面~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度正相关,主要是人类活动及土壤迁移引起的土壤再分配导致的;(2)石穴地的137Cs和~(210)Pb放射性比活度均为最大,除受到邻近裸岩影响还与石穴地良好的集水集土条件有关;(3)洼地底部及沟底~(137)Cs和~(210)Pb放射性比活度相对偏小,主要是坡面长期受到地表径流侵蚀影响,土壤和泥沙在此沉积导致的;(4)退耕还林之后土壤得到很好的保护,并能拦截一定量上游带来的土壤,但由于岩溶环境的特殊性,地下漏失无法避免。     

测定地下水年龄的最新方法——~(30)C1法

本文介绍了用~(36)Cl法测定地下水年龄的最新方法,概述了~(36)Cl的起源、~(36)Cl的分布特征及其计时原理,~(36)Cl计时中值得注意的问题。     

极低放废物近地表处置的环境安全评价方法研究

放射性废物处置是当前严峻的环保问题之一,从经济、安全和高效角度出发,将极低放废物从中、低放废物中分离出来单独处置,对核废物的管理与处置具有重要意义。本文以我国西南某极低放废物备选处置场为研究对象,系统分析了处置的相关技术方法,重点研究了屏障技术和环境安全评价方法及其应用。针对拟建在古泥石流体山区山顶上的处置场,选取核素90Sr作为处置对象,选用盆状屏障式处置库,估算产生的核素90Sr的总活度和比活度。选用筛分的颗粒d<1 mm的介质作为屏障材料,厚度为0.5 m,批试验结果显示上述材料对90Sr的吸附效果明显;模拟计算结果显示核素90Sr在50 a内被完全阻滞在包气带中,可以达到安全处置废物的要求。     

包气带增厚区土壤水力参数及其对入渗补给的影响

为探讨包气带深部增厚区土壤水力参数变化对入渗补给过程的影响,采用压力膜仪对河北正定深部包气带(8.0~21.0 m)10个原状土样进行水分特征曲线测试,利用RETC软件中Mualem-van Genuchten导水率模型对其拟合,获取含水率与非饱和导水率的关系曲线,并根据达西法对其进行分析讨论.结果表明:场地包气带深埋区的非饱和导水率为25~240 mm/a.当某一埋深历史水位下降速度越快,该埋深处相同含水率情况下土壤非饱和导水率越大,说明对应土层的入渗补给强度越大;因包气带厚度增大使原来位于饱水带的层状非均质土层转变为包气带,潜水位波动下降过程中深部包气带土层因排水压密作用,使得土壤水力特性发生变化,进而影响垂向入渗补给过程.      

高放废物处置库新疆雅满苏和天湖预选地段地下水同位素特征及其指示意义

高放废物地质处置是将高放废物与人类环境安全隔离的有效途径。高放废物处置库的围岩通常为低渗透的岩体,其安全性在很大程度上取决于围岩对核废物的屏障功能和作为核素迁移载体的裂隙水运动特征。因此,开展处置库场址水文地质评价工作尤为重要。新疆雅满苏和天湖预选地段是我国高放废物处置库预选地段之一。花岗岩是选定的围岩。在过去的3年里,为了认识该地段地下水的形成机制和更新能力,提供该区处置库场址筛选和评价的依据,在该区开展了区域水文地质调查和地下水样品采集。根据调查结果和样品测试数据,本文主要讨论了该地段地下水同位素特征及其水文地质意义,结果表明,地下水δ~2H值主要分布在10.6‰至-82.5‰之间,平均值-46.1‰;δ~(18)O值主要分布在10.2‰至-9.8‰‰之间,平均值-2.06‰;地下水氚含量在1TU~46.1TU之间。地下水δ~2H和δ~(18)O散点图显示,二者主要落在大气降水线的附近和下方,表明区内地下水主要源自当地现代降水的补给,并经受了强烈的蒸发作用,且深部地下水交替能力明显弱于浅部地下水。这一认识为该区处置库选址和场址评价提供了重要水文地质依据。     

加速器质谱计测定地下水~(36)Cl年龄方法

本文详细地介绍了~(36)Cl的采样方法和制样要求。描述了在中国原子能科学研究院HI-13型加速器基础上建立的AMS系统,并且报道了用该系统测定的~(36)Cl结果。最后简述了地下水~(36)Gl年龄的计算原理。     

综合物探方法在王家庄地热田勘查中的应用

介绍了常规电测深方法配合放射性测量及充电法在通山县王家庄地热勘查中划分地层、岩体,探测含水裂隙带的应用效果情况。放射性剖面测量可以快速划分不同岩性地层的分布情况,常规电测深成果初步确定了控制地下热水的构造分布情况,其中充电法成果较准确地反映了含地下热水破碎带的赋存状况,经钻探验证取得了较好的勘查效果。     

核废物处置的工程地质问题

一、核废物的特性及其危害 在核工业生产、核能利用、同位素应用和核物理研究试验中,都会产生放射性气体、液体和固体废物。按其放射性强度可分为高强度放射性废物(简称高放废物);中强度放射性废物(简称中放废物);低强度放射性废物(简称低放废物)三类,亦常称之为居里级、毫居里级和微居里级废物。从安全处置核废物的角度来看,它的主要特性是:     

用36Cl研究灰岩侵蚀速率的理论与方法

从理论上研究了方解石中^36Cl 的5种起源：（1）近地表Ca散裂和散裂成因的中子捕获；（2）由Ca产生的负μ介子捕获；（3）负μ介子捕获以后的中子发射；（4）由快μ介子引起的光致蜕变反应产生的中子；（5）由U裂变和（α，n）反应产生的中子。论述^36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征；（1）^36Cl浓度随深度增加而减少；（2）深度能够自然地区分由不同生成反应形成的^36lμl贡献；（3）为了把测量的N(Ca)/N(Cl)比值的范围；（4）甚至在最干旱条件下，灰岩的浸蚀也是不可避免的，并且在稳定状态下起重要 作用。详细概述了^36Cl的采样方法和AMS分析技术，研究了测定灰岩侵蚀速率的数学模型，并且对一些灰岩表面侵蚀速率作了评价。     

裂隙岩体渗透系数确定方法研究

裂隙岩体渗透系数以及渗透主方向的确定对研究岩体渗透性大小及各向异性具有重要意义。高放废物地质处置库介质岩体的渗透性能将直接影响其使用安全性。本文运用离散裂隙网络模拟的方法对我国高放废物处置库甘肃北山预选区3#钻孔附近裂隙岩体进行了渗透性质分析。通过对3#钻孔171.5~178.0m段压水试验数据的反演,标定了离散裂隙网络渗流模型中的裂隙渗透参数(导水系数T)。利用标定的离散裂隙网络模型对场区裂隙岩体进行了渗流模拟,确定了该区域裂隙岩体的渗流表征单元体(REV)的尺寸大小以及渗透主值和主渗透方向。运用离散裂隙网络模型计算得出的渗透主值的几何均值与现场压水试验计算结果较接近,证明了计算结果的有效性。     

宇宙成因核素~(10)Be、~(36)C1及其加速器质谱测定

~(10)Be、~(36)Cl是宇宙射线与大气成份进行散裂核反应的产物。它们在大气圈停留1—2年,然后通过降水沉降至地表。~(10)Be半衰期1.5×10~6a,~(36)Cl半衰期0.301×10~6a,均属纯β放射体,在自然界含量极低,传统的衰变测量法已难以适应现代地球科学中高分辨研究的需要,七十年代末八十年代初兴起的加速器质谱技术使这两核素的测量灵敏度提高了五个数     

花岗岩—花岗岩接触带的元素、核素迁移地球化学——高放废物安全处置的天然类比

两种不同时代、相互接触的花岗岩,由于其化学成分上的差异以及后期水—岩反应,在漫长的地质历史时期内必然导致其中元素、天然放射性核素的迁移,这种迁移行为可类比为高放废物深地质处置库中放射性废物的近场迁移行为。广西资源县境内的某处印支期花岗岩(全岩Rb-Sr年龄214±3 Ma)和海西期花岗岩(锆石U-Pb年龄196±31 Ma)接触带,根据全岩化学成分、O、Pb同位素待征和铀系核素的~(234)U/~(238)U,~(234)U/~(230)Th,~(230)Th/~(238)U,~(226)Ra/~(230)Th等核素活度比值,其两侧花岗岩在其演化过程中成为一个相对开放的比学体系,但由于其附近没有明显的开放性断裂,其中常量元素、微量元素及天然铀系核素在接触带中的迁移距离仅约1～2m,接触面薄弱带中发生的水-岩反应仅使化学组分迁移约30 cm。花岗岩裂隙是流     

高放废物处置库芨芨槽预选场址深部地下水同位素研究

深地质处置是目前国际上普遍接受的高放废物安全处置方案.对于这种方案而言,安全处置高放废物的前提是选择适宜的场址,而场址的适宜性在很大程度上取决于其水文地质条件.高放废物处置库场址需要低渗透岩体作为处置库围岩,对于低渗透岩体而言,经典和传统的水文地质研究方法受到了很大的限制,而同位素技术与其他水文地质方法结合时,却能发挥出良好的作用.本文以目前我国高放废物处置库预选场址之一的芨芨槽场址为例,重点讨论了同位素方法在花岗岩体场址水文地质研究中的应用.根据钻孔不同深度的地下水环境同位素(δD、δ18O、3H和14C)组成特征,结合场址水文地质条件,识别了区内地下水的来源,揭示了控制地下水运移交替速率的主要因素.结果表明,该区深部地下水14C年龄高达8000 a左右,说明其交替、运移十分缓慢,但同时也含有少量的氚,说明地下水以侧向补给的“老水”为主,接受当地大气降水入渗补给的“新水”所占比例很小.此外,通过地下水14C年龄与取样段岩芯采取率的对比,认识到对于区内的花岗岩体而言,决定地下水交替、运移速率的主要因素是裂隙的发育程度,而不是深度.     

~(239)Pu在某核废物处置预选区包气带的迁移预测

在西北某核废物处置库选址研究的基础上,对放射性核素239Pu在研究区包气带中的迁移进行了计算预测。结果表明,由于降水入渗量少、岩土介质对溶解形式Pu的吸附作用强,在24万年的时间跨度内,239Pu难以穿越处置库下方包气带进入潜水含水层;偏保守地考虑胶体可能促使Pu以水流速度迁移时,239Pu至迁移潜水面需480 a以上。研究认为,可溶性239Pu通过地下水途径对生态环境产生不可接受影响的可能性小;采用Kd模式可能导致对239Pu迁移速率的严重低估,应重视在水动力作用下239Pu胶体迁移景象的后果评价。