处置库近场膨润土胶体产生及稳定性研究进展

发布时间：2025-03-17 21:24

　　 作为处置库缓冲/回填材料的压实膨润土,在地下水侵蚀作用下释放胶体,稳定、移动的胶体可能促进放射性核素的迁移,从而威胁处置库的长期安全。在阐述膨润土胶体定义和表征基础上,全面总结了胶体产生试验、机理及稳定性等方面成果。结果表明,膨润土胶体是蒙脱石晶层不断水化、分离自由胶体粒子扩散到水溶液中而产生的,胶体浓度和粒径受黏土特性、地下水动力和化学条件等因素影响显著,胶体稳定性受黏土特性和地下水化学条件、温度影响明显。胶体产生试验装置包括静态和动态两种形式,目前还不能实现实时自动监测。经典DLVO理论未考虑pH对胶体边缘电荷的影响以及多价反离子的效应,应用于蒙脱石黏土胶体产生模型的建立和胶体稳定性预测时存在较大局限性。为此,提出在拓展试验研究、创新理论研究及数值模拟等方面开展进一步研究的建议。

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【部分图文】：

图2 膨润土胶体的形态表征[12,21]

胶体形态表征常用扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。SEM制样简单、图像立体、对样品污染小，图2(a）为动态侵蚀试验产生的FEBEX膨润土胶体SEM图像，可观察到粒径为200～300nm的颗粒，是由更小的纳米粒子（30～50nm）组成[21]。TEM能观察到小于2μ....

图3 胶体的矿物和元素组成[8,31]

膨润土胶体的矿物及元素组成可借助X射线衍射（XRD）和能量色散光谱（EDX）进行分析。图3(a）为庆州膨润土胶体XRD图谱，显示主要矿物成分为蒙脱石[31]。EDX可获取元素组成，图3(b）为FEBEX膨润土胶体EDX图谱，显示胶体主要元素组成为Si,Al,O以及Ca,Na,Fe....

图1 膨润土侵蚀和胶体产生[10-11]

基于多重屏障设计概念的深地质处置被认为是安全处置高水平放射性废物的有效方法。研究表明高压实膨润土能够愈合接缝[1]、延缓地下水入渗[2]、阻滞核素迁移[3-4]、传导核素衰变热[5]，维护处置库整体稳定性[6]，是良好的缓冲/回填材料。花岗岩等坚硬岩层作为天然屏障时，因施工开挖扰....

图3 胶体的矿物和元素组成[8,31]

图3胶体的矿物和元素组成[8,31]2膨润土胶体产生试验研究

本文编号：4035491