高放废物处置库天然类比及其有关的地球化学问题 - 物探与化探.PDF

　第３２卷第５期 物　探　与　化　探 Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．５　 　２００８年１０月 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ Ｏｃｔ．，２００８　 高放废物处置库天然类比及其有关的地球化学问题 郭永海，王驹，王志明，刘淑芬，宗自华，周佳 （核工业北京地质研究院，北京　１０００２９） 摘 要：介绍了高放废物处置库天然类比研究的主要内容，重点阐述了类比研究中涉及的地球化学问题，包括核素 溶解度和化学形态研究、核素迁移速率研究、核素迁移影响因素研究，并总结相关问题研究取得的成果和认识。 关键词：高放废物处置库；天然类比；核素；迁移和阻滞 中图分类号：Ｐ６３２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－８９１８（２００８）０５－０５７４－０４ 　　世界先进国家核能发展历史表明，放射性废物 迄今为止，国内外研究核素迁移主要采用的方 的安全处置，尤其是高放废物，已成为制约核工业可 法有４种： 实验室模拟实验； 根据化学热力学和 ① ② 持续发展的关键因素之一，已引起国际社会的广泛 化学动力学理论开展计算机模拟； 核废处置库地 ③ 关注。我国国防工业和核能事业５０年的发展，已经 下实验室实验； 天然类比。虽然在实验室中可以 ④ 积累了一定数量的高放废物。当前，我国核电进入 模拟它们的迁移规律，但是，由于岩石—水系统的复 了一个新的快速发展阶段，高放废物将随之大量增 杂性，很难在实验室中真实地再现系统的条件，还有 加，为保证我国核工业的持续发展，保护人类生存环 时间和空间尺度的限制等；计算机模拟需要在获得 境，必须解决高放废物安全处置问题。 大量可靠实验数据基础上开展，是一种很有前景的 通过诸多处置方案的对比，目前，深地质处置以 前沿性方法；地下实验室造价昂贵，实验受到极大限 其安全性和现实性成为世界各国的首选方案，对于 制（ＡｌｏｎｓｏＵ．，ＭｉｓｓａｎａＴ．，ｅｔａｌ．，２００３；Ｒｅｉｍｕｓ 这种方案而言，处置库场址的选择是问题的关键。 Ｐ．，ＰｏｈｌｌＧ．ｅｔａｌ．，２００３）。而天然类比研究，可以 一个适宜的场址，必须具备有效圈闭和阻止核素迁 超越场址评价技术固有的时间和空间的限制，收到 移的性能，实际上，在选址过程中所开展的各项地 事半功倍的效果。在以往的研究中，大多将铀、钍矿 质、地球化学、水文地质等工作，归根结底就是提供 床区作为开展天然类比研究的地质系统，这样的系 可靠的背景资料来描述、评价和预测核素在未来处 统实际上相当于核素迁移实验研究的天然实验室， 置库系统中的迁移行为，为场址性能评价提供依据。 系统中含有许多种与高放废物中相同或性质相似的 随着高放废物处置库选址工作的不断深入，处置库 核素，如铀、钍、氡、镭、锶、铅、碘等，与高放废物处置 天然类比研究在选址和场址性能评价中的作用也越 库系统相似，核素在介质中的迁移速率和方式，在很 来越受到关注。 大程度上取决于岩石—水系统的化学性质［１－２］。 实际上，高放废物处置库天然类比研究涉及的 １　高放废物处置库天然类比的含义 内