高放废物地质处置天然类比研究——以某铀矿床地下水为例.pdf

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1、第28卷第1期铀矿冶Vo1．28NO．12009年2月URANIUMMININGANDMETALLURGYFeb．2009高放废物地质处置天然类比研究——以某铀矿床地下水为例李新春，张展适，欧阳荷根(东华理工大学土木与环境工程学院，江西抚州344000)摘要：放射性核素的迁移是高放废物处置研究的核心问题，而地下水被认为是核素迁移的主要途径。以某铀矿床地下水中稀土元素、铀等微量元素作为化学类似物，类比研究放射性核素的迁移问题。研究结果表明，该铀矿床自形成以来稀土及其类似物会随地下水迁移，放射性核素铀并末随地下水发生明显的迁移。大致可以类比说明一旦地

2、下水浸泡了核废物场址库，有可能会浸泡出处置库中的稀土元素及其类似物，而核素铀并未随地下水发生明显迁移。这一结果可以提高人们对于高放废物处置的信心。关键词：铀矿床；地下水；高放废物；地质处置；天然类比中图分类号：X59i文献标识码：A文章编号：1000—8063(2009)01—0026—05目前，处置低、中放废物的方法已趋于成熟，在介质中的迁移速率和方式很大程度上取决于岩至于高放废物的处置方法，通过对多种处置方案石一水系统的地球化学性质。现从天然类比的角的对比，已经确定深地质处置(置于地下500～度以某铀矿床的地下水为例，分析不同产状地下1000

3、m)为首选，公认这种处置方式可以有效地水中稀土、铀等元素的含量并探讨其迁移转化规圈闭废物中的放射性核素口]。由于高放废物含有律，在此基础上来类比核废物中相关长寿命放射较多长寿命a辐射体，并具有较大的放射性比活性核素的迁移问题。度和较多的衰变热，所以对高放废物处置的要求所选铀矿床是某中生代火山杂岩型热液铀矿为：I)隔离时间需超过10a(低、中放废物仅为田中的一个以花岗斑岩为主岩的花岗斑岩型铀矿300~500a)；2)处置介质一般选用透水性较差的床，矿体埋深不等，从地表直到上千米。该矿床地岩石；3)处置深度一般为500～1000m(低、中放表的矿体已

4、开采完毕，目前正在开采的矿体埋深废物处置深度大多不超过100m)¨2]。主要介于3O0～500m之间。已有的研究表明该放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性矿床的成矿时间大约在99～115Ma之间，不同废物中的核素从其本身或包装体向外移动]。目期次的成矿温度介于154～190℃之间，矿体主要前国内外针对核素迁移问题做了大量研究，但至呈脉状、细脉状或网脉状分布，矿体的形成是构今世界上还没有高放废物地质处置库投入运行。造、岩浆和热液叠加作用的结果。研究区地下水2O世纪70年代科学家从天然反应堆得到启示，按其埋藏和赋存条件可分为4种类型：第四系坡认为可

5、通过研究与核废物处置库或处置屏障相似积、洪积层孔隙潜水，基岩风化带裂隙水，基岩裂的天然类似物和人工类似物，类比评价核废物处隙水，构造裂隙密集带脉状水。前2种地下水动置的安全性和可行性。目前核废物处置的类比研态及富水性受水文气象因素控制明显，后2种地究已是国际上的研究热点之一。下水动态较稳定，富水性与构造性质、开启程度及铀矿床的地下水系统，含有很多与高放废物规模大小等有关，并且常渗透流经矿体和矿床，而相同或性质相类似的核素，如铀、钍、稀土等，它们矿床正好位于古水热系统的减压排泄区[4_5]。研收稿日期：2008—05—10基金项目：国家自然科学基金

6、项目(40772068)；核废物地质处置项目(高放废物地质处置条件下放射性核素迁移的地球化学实验和理论模型研究)；国家社会公益研究专项资助项目(2O05DIB2l221)作者简介：李新春(1982一)，女，北京市人，在读硕士研究生，研究方向为资源水文地质学。第1期李新春，等：高放废物地质处置天然类比研究——以某铀矿床地下水为例27究主要采集后2种地下水作为类比对象。(XSD)、坑道水(50M一3，90M一3)、矿石堆旁井水研究区与高放废物处置区具有以下几点相似(HJG)、某矿床露天采场炮眼自流水(XSw)。采性：1)含矿主岩性质类似于我国候选的核

7、废物处样时还特别注意了以下问题：采集同位素样品时置库主岩；2)矿床的成矿时间远大于高放废物处尽量注意取样容器内不能有气泡，以免样品与大置时间(>10a)；3)类比研究的地下水类型主要气中的同位素进行交换；待测阳离子的水样采用选择的是可能流经矿体的基岩裂隙水和构造裂隙』D(HNO。)为470g／L的溶液酸化至pH<1，以固密集带脉状水；4)该矿床为热液铀矿床，经历了与定水样中的阳离子。高放废物处置库近场主岩相似的热演变史。1．2样品的分析测试方法研究微量元素迁移特征对高放废物安全评价pH，温度等极易变组分现场采用990型酸度的意义在于：高放废物中的

8、一些核素(尤其是长寿计测定。常量元素质量浓度由东华理工大学分析命核素)在自然界中不存在或数量甚微(例如，测试中心测定，其中阳离子的测试方