柱法研究弱吸附性核素的迁移特性

发布时间：2020-05-25 17:09

【摘要】：随着核能的飞速发展,高水平放射性废物(高放废物)的处置问题己经迫在眉睫了。目前被认为最有效的处置方式是深地质处置。我国的甘肃北山成为处置库的重要预选区域,其围岩的主要成为为花岗岩,拟采用的回填材料为膨润土,而膨润土中含有一定量的伊利石。本工作采用脉冲柱法研究了碘在北山花岗岩和伊利石上的吸附迁移行为。主要考察了流速、颗粒大小、pH、碘的化学形态、孔隙率、初始浓度、柱长等对其吸附迁移行为的影响。实验结果表明:(1)流速对于碘离子在北山花岗岩和伊利石上的迁移行为有显著影响,弥散系数随着流速的增大而增大,对其进行线性拟合,拟合效果良好(R20.99),所得斜率弥散度在先前所报道的文献范围内。(2)颗粒大小对于碘离子在在北山花岗岩和伊利石上的迁移行为有显著影响,随着粒径的减小,分配系数Kd逐渐增大,主要是由于粒径减小,其比表面积增大,增加了更多的吸附位点,使得吸附能力增强。(3)pH对于碘离子在北山花岗岩和伊利石上的吸附略有不同,对于北山花岗岩,随着pH的增大,其弥散系数逐渐的减小,而对于伊利石,当pH=3～7时,随着pH的增大弥散系数增大,pH=7时弥散系数最大,而pH=8～12时,弥散系数随着pH的增大而减小。(4)北山花岗岩对碘离子和碘酸根离子略有不同,对碘酸根离子(Kd=0.30g/cm3)的吸附能力要强于对碘离子(Kd=0.17g/cm3)的。(5)孔隙率对于碘离子在北山花岗岩上的迁移行为影响规律并不明显,需要进一步的实验探讨。(6)柱长对于碘离子在北山花岗岩上也有一定的影响,随着柱长的增加,吸附能力减弱。(7)初始浓度对于碘离子在北山花岗岩和伊利石上吸附迁移并没有影响,原因是注入的碘离子的量只有20μL,量太少了。但是通过改变不同的注射浓度,得出适用于该柱法实验碘化物的浓度范围为10-4～10-3 mol/L。(8)PCR固态高分子对碘离子的吸附能力略强于北山花岗岩与伊利石。本实验所得的研究结果可提升人们对于放射性核素在地质介质中迁移行为的认知水平,为我国的高放废物处置库安全评价提供基本参数和技术支持。
【图文】：

淋洗液,实验装置图,有限公司

逦北京化工厂逡逑２．２实验仪器和设备逡逑柱法实验装置如图２－１所示。包括淋洗液存储瓶、分析型高压输液泵（北京逡逑橙达仪器有限公司）、六通阀、岩粉柱（直径４．６邋ｍｍ，柱长５邋ｃｍ、１０邋ｃｍ）、紫外逡逑检测器（天津博纳艾杰尔科技有限公司）、计算机等部分。逡逑ｐｕｍｐ逡逑＾逡逑）邋￣￣邋｜｜逡逑一＾邋３逡逑３逦ｃｏｍｐｕｔｅｒ逡逑ｓｉｘ－ｗａｙ逡逑ｖａｋｉｅ邋Ｖ逦ｒ＾—0邋ｎ逡逑ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ邋ｗａｓｔｅｒ逡逑ｄｅｔｅｃｔｏｒ邋ｃｏｎｔａｉｎｅｒ逡逑图２－１柱法实验装置图逦－逡逑１０逡逑

柱体积,流出曲线,阻滞系数,峰值

由式２－３可知流出曲线是一条非对称的钟形曲线。在流出曲线的峰值处所逡逑对应的柱体积数等于阻滞系数的实验值（＆）邋［２（Ｘ６６），即心＝（如ｒ）ｏｗ．，？，．。其形状逡逑由柱体积数和ｐｅｃｌｅｔ数尸ｅ这两个参数共同决定。图２－２为心＝］００时，，Ｐｅ＝５、逡逑１０、２０、５０、１００邋时的流出曲线，图邋２－３邋为尸ｅ＝１０邋T，／？ｃ＝５０、１００、２００、４００逡逑时的流出曲线。从图２－２可以看出当Ｋ００保持不变时，随着／Ｖ值的减小，逡逑峰值在不断的减小，且曲线变得越来越光滑、对称。当八＞５０时，其峰值所对逡逑应的柱体积数不再发生改变且等于阻滞系数。从图２－３可以看出约ＰｄＯ保持逡逑不变时，随着札的增大，峰值不断减小且曲线变得更加的光滑。当心＜１００时，逡逑其峰值所对应的柱体积数等于阻滞系数。结合两幅图可知，并不是一个变量单逡逑一的控制流出曲线的高度，另一个变量单一的控制流出曲线的宽度，而是两者逡逑共同作用的结果，且只有心和值满足一定条件时才有心逡逑00３邋Ｉ￣￣逦——广逦１０＾逦—…—广．—ｔ邋．．．逡逑０．０２５逡逑５０逡逑０．０２邋？邋［＼逦－逡逑＿逦：逡逑￡邋０．０１５邋－逦／２０邋＼逡逑：l#逦：逡逑Ｊ邋ＩＪ邋Ｊ邋．逦Ｉ逡逑０逦５０逦１００逦１５０逦２００逦２５０逦３００逡逑ｎＰＶ逡逑图２－２在兄．＝邋１００时
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL942

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