199315(02)裂片核素在岩石中的迁移研究——Ⅱ.核素~(134)Cs在花岗岩中的扩散与渗透
核素迁移(徐鑫鑫)
核素迁移的现状和发展（西南科技大学安全技术及工程2010000598 徐鑫鑫）摘要：本文着重评述了当前有关放射性废物地质处置的核素迁移研究的进展，介绍了核素的迁移机理，以及讨论了迁移化学和天然类比体系。
关键词：核素迁移，进展，核废物处理，迁移化学全世界面临着能源遗乏的紧张局面,大力发展核能将是一种不可避免的趋势。
我国在核能发展方面,由于过去认识落后,起步很晚,加上现在资金和技术上的困难,在本世纪末的发展规模是很有限的。
但可以预见到,在下一个世纪我国的核电事业必将有较大的发展,以满足大规模的社会主义建设对能源的需求。
从另一方面看,发展核电的重要前提是必须安全地处置核动力反应堆产主的大量的放射性废物。
这些被公众所厌恶的废物的安全处置问题,已经成为当前核电发展的严重障碍。
如在瑞士,法律规定核电站对核废物的贮存和处置负有责任。
为此,五个核电站共同出资建立了“国家放射性废物处置组织(NAGRA)”全面负责规划、研究和解决这个难题,然后将根据废物处置方案的安全可靠性,进行全国公民投票来决定继续使用核电站还是关闭全部核电站。
最终安全地处置核废物的目的是将放射性废物与人类环境相隔离,使人类不受其放射性的危害。
世界各国公认的较为安全的处置方法(主要指高放废物)是地质处置,即将放射性废物处置库建造在深度地质层中,使用工程的和天然的多层屏障将废物隔离起来,天然的深厚的地质岩层和地层成为有效的最后屏障。
可是,必须看到这种屏障并不能保证绝对的安全。
在几百年、几千年后水泥废物库及包装体终将分崩瓦解,废物中的各种放射性核素将随着地下水流,或多或少地从地下废物库中迁移到生物圈中来。
因此，对放射性核素的迁移行为和规律的研究是放射性废物安全处置的一个十分关键的问题]2][1[。
1 核素的迁移机理放射性核素在岩石中随地下水的迁移主要包含三种物理化学作用:1) 由于水流运动及流体个别质点流速、流向差异而引起的机械弥散与分子扩散综合作用而导致的核素迁移,称为水动力弥散；2) 核素随地下水的宏观迁移，称为对流弥散；3) 吸附作用,当放射性核素随地下水流穿过被水饱和的岩石孔隙时,由于溶液pH值不同,在固液界面上进行不同程度的离子交换,形成岩石孔隙表面对核素的吸附作用,从而减缓扩3[ 。
铀尾矿中放射性核素的迁移研究
铀尾矿中放射性核素的迁移研究曾文淇【摘要】铀,一种天然存在的重金属,在环境中以各种化学形式存在.自从1789年被发现以来,它一直引起人们的兴趣,因为它可应用于生产核能.随着人口飞增和经济的不断发展,目前世界上已有多个国家和地区建有核电站.铀尾矿的露天堆放会使其中的放射性元素(U、Th等)与毒害金属元素会被淋洗出来.放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动.本文旨在论述铀尾矿中放射性核素迁移的机理以及总结几种常见的研究方法,对国内外一些研究进展进行一个较全面的介绍总结.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P42-45)【关键词】铀尾矿;放射性核素;核素迁移【作者】曾文淇【作者单位】东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文随着人口的快速增长和经济的飞速发展，人类对能源的需要也随之大量增加。
化石燃料不可再生而且带来了大量污染，急需要开发更多的新型清洁能源。
目前世界上已有多个国家和地区建有核电站[1-2]。
放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动。
放射性核素迁移的研究是环境保护最关切的中心课题，它的主要任务是研究各种放射性核素在工程材料、地质层等屏障材料中的吸附、滞留、扩散，以及在地下水中的输运行为，为处理放射性事故和处置放射性废物的永久性场所的选址、设计和建造，提供重要依据和评估。
我国现有的铀尾矿放射性元素综合研究中，主要集中于放射性环境水平、辐射剂量的调查和评价及治理对策的研究，而对铀尾矿库以及放射性元素在环境中的迁移、扩散、溶剂热/吸附规律研究较少。
此外相对于一些西方发达国家，我国对铀尾矿的研究相对落后[3-5]。
2.1 关键核素和污染物核素迁移研究中，需要考虑放射性核素的毒性、半衰期、含量大小、对固化体性能影响、物理化学性质及其化化反应等因素。
【高中生物】小小“侦察兵” 工作细无声
【高中生物】小小“侦察兵” 工作细无声【高中生物】小小“侦察兵”工作细无声1.示踪原子和同位素示踪法同位素是二十世纪科学史上的重大发现之一。
同位素示踪法是随之产生的一项科学应用技术。
简单地说，带有“放射性标记”的原子叫做示踪原子。
同位素示踪法（isotopictracermethod）是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。
形象地说，就是把示踪原子派出去当“侦察兵”，让它去跟踪研究对象。
匈牙利化学家吉奥吉·赫维西（1885-1966）于1923年首次研究了铅盐在具有天然放射性212pb的豆类中的分布和转移。
1934年，在制备了磷的放射性同位素后，他对体内的磷进行了示踪试验。
随着加速器和核反应堆的发明，产生了大量的同位素，同位素示踪法也得到了广泛的应用。
2.放射性同位素的特点放射性同位素是不稳定的。
它的原子核将持续自发地发射射线，直到它成为另一种稳定的元素，这被称为“核衰变”。
放射性同位素可以在核衰变过程中发射α射线β射线γX射线或电子俘获，但放射性同位素不一定在核衰变过程中同时发射这些射线。
核衰变速率不受温度、压力、电磁场和其他外部条件的影响，也不受元素的化学状态的影响，只与时间有关。
放射性同位素的衰变率通常用“半衰期”来表示。
半衰期长的放射性同位素被认为是实验中鉴定化合物的理想工具。
3.同位素示踪法的基本原理和特点同位素示踪中使用的放射性核素与自然界中相应的普通元素及其化合物具有相同的化学和生物性质，但具有不同的核物理性质。
因此，同位素可以作为一种标记物来制造含有同位素的标记化合物，而不是相应的未标记化合物。
利用放射性同位素连续发射特征射线的核物理性质，核探测器可以随时跟踪其在体内或体外的位置、数量和转化。
用放射性同位素作示踪剂不仅灵敏度高，测量方法简单易行，能准确测量和定位，而且符合研究对象的生理条件。
放射性同位素示踪法具有以下四个特点：3．1灵敏度高放射性同位素示踪法可以测量10-17kg~10-21kg的水平，即从1015个非放射性原子中可以检测到一个放射性原子，但迄今为止最精确的化学分析方法很难测量10-15kg的水平。
200022(02)花岗岩体单裂隙中核素迁移数学模型Ⅲ.扩散模型及其有限单元法解
52 cf 5 z2
+
52 cf 5 x2
, 0 ≤ x ≤ L , 0 ≤ z ≤ b , t ≥0 ; (1a)
cf ( x , z ,0) = 0 , 0 ≤ x ≤ L , 0 ≤ z ≤ = c0 , 0 ≤ z ≤ b , t > 0 ;
经数学推导得到离散方程 :
∑ ∑ mL [ DeL ici + DeL jcj + DeL Kck ] +
e
mL e
[ ReL i
dci dt
+
ReL j
dcj dt
+
R
e L
k
dck dt
]
=
0
(6)
κ 式中 , DeL i =
D
5
N
e i
5x
5
N
e L
5x
+
5
N
e i
5z
5
N
e L
5z
+
5 5
c z
5 NL 5z
d xdz +
R
5 5
c t
N
L
d
xd
z
(
L
= 1 ,2 , …, N )
D
D
∫ =
D
5 5
xccos (
n
,
x)
+
5 5
zccos (
n
,
z
)
NL ds
(5)
B
D 为扩散区域 ,即 0 ≤x ≤L ,0 ≤z ≤a ; B 为扩散区域的边界 , n 为边界的法方向 。
3 迦辽金有限单元法计算
放射性核素铯在土壤中的迁移
核电站的影响
• 我国核电正在起步,在核能开发利用过程中, 会有一定数量的放射性核素进入环境(水体、 土壤和空气等)，最后经过动植物由食物链 进入人体，造成危害，尤其是一些中、长 寿命的放射性核素在农、牧、渔产品中的 积累是人们密切关注的问题。90Sr，137Cs等 放射性核素,在核电厂排放的废水中占总放 射性含量的50%以上，对周围环境造成极大 的影响。
137Cs在土壤中的迁移
核素(nuclides)的概念
• 核素：具有特定质子数、中子数和核能态， 而且其平均寿命长得足以被观察到的一类 原子(核)。 • 作为一个核素，它必须能在一个可以测量 的时间内（一般大于10-10s）存在，而迅速 衰变着的激发态原子以及核反应中的不稳 定中间体都不是核素。
核素迁移与转化的概念
• 实验装置 实验土柱用对Cs 吸附较少的有机玻璃制成, 柱 的内径为2.8cm, 有效长度为3.0cm, 柱子底部 有孔板可过水并且防止土壤流失。柱中装有 包气带土壤样, 装土样时, 在野外直接将原状 土压入有机玻璃柱中, 使其性质尽量接近原状 土。有机玻璃柱上端有塞子, 塞紧,保证柱内水 在恒流泵压力下不向上溢出。塞子中间有一 小孔, 可以插入注液导管, 导管插紧后水不会 溢出。导管为对Cs 较少吸附的聚乙烯。
土壤有机质对137Cs 的吸附固定
• 原因 有机质能提供大量的交换性阳离子，而 土壤中的阳离子交换量增大时，能增加土壤 对放射性核素的吸附和固定。 137Cs的迁移受粘土矿物和有机质的紧密 吸附这两个主要因素的影响。
实验方法的研究
• 小型土柱氚水渗透试验 原理： 由柱的氚水淋洗流出曲线测定柱的有效孔 隙度, 由柱的氚水淋洗穿透曲线测定土柱在该 流速下的弥散系数, 进一步算出弥散度, 该弥 散度可以用于大型柱试验中计算大柱试验流 速下的水力弥散系数。为大型柱试验提供参 数。
放射性核素在地质介质中的迁移研究
放射性核素在地质介质中的迁移研究
王榕树;冯为
【期刊名称】《核化学与放射化学》
【年(卷),期】1994(000)002
【摘要】利用拉普拉斯变换给出了迁移方程在一维近似条件下的解析解，并且研究了核素表观扩散系数和地下水流速等参数对扩散的影响，结果表明，在核素迁移过程中，核素的扩散作用是主要的，而地下水的输运作用是次要的。
【总页数】1页(P117)
【作者】王榕树;冯为
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P641.3
【相关文献】
1.放射性核素锶在地质环境中的迁移研究 [J], 杨森;王永利;黄艺;张志程
2.放射性核素在不同介质中的迁移规律研究现状及进展 [J], 刘媛媛;魏强林;高柏;陈功新
3.放射性核素在裂隙介质中迁移模型研究综述 [J], 刘金英;杨天行;徐红敏;黄继国
4.放射性核素在不同介质中的迁移研究进展 [J], 庹先国;徐争启;穆克亮
5.放射性核素在地下介质中迁移机理与模型研究 [J], 马腾;王焰新
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裂片元素化学研究
27
表 锶、钙和钡的硝酸盐在HNO3中的溶解度
硝酸盐
硝酸浓度（mol/L）
15
17
19
硝酸钙
7.38
2.46
0.49
硝酸锶 9.66×10-2 1.45×10-3 4.35×10-4
硝酸钡 2.29×10-3 1.91×10-4 7.62×10-5
28
离子交换法：
硝酸锶沉淀：硝酸锶在水中的溶解度大，在高浓 度硝酸中溶解度变得很小，可以形成硝酸锶沉淀。为 放化分离锶的经典方法。在60%~80%HNO3介质中 沉淀Sr(NO3)2，可与大多数裂变产物核素分离，只有 钡一起沉淀。
26
硫酸锶： 在锶载体溶液的重量法测定中，硫酸锶是较适宜
的称重形式。在含锶的中性溶液中，加入过量的 1:1H2SO4溶液后，加乙醇使溶液的水与乙醇的比例达 到1:1，以降低硫酸锶的溶解度。
1 .4 s
4 .6 s 2 3 .4 s 6 1 .9 s 9 .4 h
1 5 .2 d 稳 定
5 8 C e P r N d P m S m E u G d
1 .4 s 1 .7 s 1 2 .9 s 2 7 .7 s 8 .0 m in 1 5 .1 5 h 稳 定
5 8 C e P r N d P m S m E u G d
元素； 4、以碳酸盐形式沉淀放射性锶（89Sr、 90Sr ），测
总β； 5、放置15天后，分离测量90Y。
32
例：某环境样品，经分离得89Sr、90Sr混合样，测 定它们的总活度为12Bq，放置10d，分离出90Y，化学 收率为85%，经测定90Y的活度为5.5Bq，问该环境样 品中89Sr、90Sr的活度各为多少Bq？如放置15d？已知 90Y ： 64h， 90Sr ：28.8a。
核与辐射安全百问百答
核与辐射安全百问百答一、放射源相关问题1、我国是如何进行放射源管理工作的？我国核能与核技术利用事业的发展一直坚持“安全第一、质量第一”的根本方针和要求。
同时采取多种措施手段保障放射源管理工作实施。
环境保护部（国家核安全局）作为我国环境保护主管部门，对放射源的安全和防护工作实施统一监督管理。
近年来，建立了与国际接轨的监管体系，全面提高了监管能力，制定并完善了法规标准，已颁布实施《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》、《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》、《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》等规定。
国家核安全局对放射源工作单位全面实施辐射安全许可证管理，采取环境影响评价、竣工环境保护验收手段以及放射源进出口、转让和转移审批及备案等管理措施，开发使用国家核技术利用辐射安全管理系统，实现了放射源安全、实时、科学、动态的管理，对全国放射源生产、销售、进出口、转让、异地使用和处置各环节进行了“从摇篮到坟墓”的全过程跟踪监管，核技术利用逐步走向规范化。
我国对放射源实行分类管理，根据放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类；同时对放射源实行身份管理，每枚生产或进口的放射源将按规则分配与标号相对应的唯一的放射源编码与之终身相随；要求放射源工作场所或含源设备设置明显的放射性标识和中文警示说明，根据放射源潜在危害大小，建立相应的多重防护和安全措施，并对可移动的放射源定期进行盘存等，确保放射源生产、销售、使用的安全。
随着全国城市放射性废物库的建成，废旧放射源的收贮能力得到了极大的提高，促进了闲置、废旧放射源处理及安全隐患的消除。
在各级环保部门的共同努力下，放射源和射线装置辐射监管工作不断深入，固有安全设施得以改进，辐射安全水平持续提高。
辐射事故年发生率从20世纪90年代的每万枚6.2起下降至“十一五”期间的每万枚2.5起，各级环保部门积极应对并妥善处置多起影响辐射安全的放射源突发事件，保障了辐射工作人员、公众、和环境的安全。