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    膨潤土在高放射廢物深地質處理方向的應用進展
    作版權:土霸王膨潤土    時間:2022-09-14 10:47:15

       自20世紀中葉以來,核能發電、醫藥和工業中的放射性材料利用以及核武器生產產生了大量高放射性廢物(High-level radioactive waste, HLW)。部分高放射性核廢料的半衰期甚至比使用核技術或輻射技術的半衰期長得多,例如,243Am、239Pu和237Np的半衰期長達7.38×103年、2.41×104年和2.14×106年,高放廢物安全有效的處置是“完整的核燃料循環”中重要的一環,已受到了世界的廣泛關注。
       二十世紀50年代,高放廢物的地質處置方法被首次提出,近半個世紀以來,幾乎所有有核國家都已經開展了關于高放廢物處置的地質處置方法研究。與現代社會產生的其它類型危險廢物不同,隨著時間的推移,核廢料會自發的放射性衰變,放射性危險逐漸降低并最終消失。因此,只要將核廢料隔離“足夠”長時間,“足夠”長的距離,就能限制放射性材料對未來人群的輻射影響,使其釋放到環境中的輻射水平低于天然背景,實現核廢料的安全處置。
       基于深地質處置的多重屏障體系(天然圍巖-膨潤土緩沖屏障-廢物包封罐-廢物固化體)是國際上廣泛認可的處置方法。通過多重屏障對放射性廢物進行永久隔離,隔離期大于1000年,甚至100000年,確保輻射照射保持在合理、可行和盡可能低的水平,從而實現地質處置設施關閉后的安全。
       高放射性廢物安全處置,是事關我國核工業健康持續發展的重大戰略決策。2017年2月,國務院批復同意《核安全與放射性污染防治“十三五”規劃及2025年遠景目標》[1]。該規劃指出,“十三五”期間,重點任務是加快高放廢物處置研究,重點工程是高放廢物地質處置地下實驗室建設。2020年規劃目標是,形成與我國核工業發展相適應的放射性廢物處理處置能力。2025年遠景目標是,放射性廢物及時得到安全處理處置。
       針對緩沖屏障的功能要求,國際社會從材料篩選、性能測試以及材料制備等方面開展了大量的研究。膨潤土材料由于其低滲透性、高膨脹性、良好的密封和自愈合能力以及較強的化學吸附和離子交換能力,最終選定膨潤土材料作為緩沖回填屏障的主要基礎材料。
       緩沖回填材料的膨脹性能,是高放廢物處置庫設計的重要指標之一,要充分發揮其安全屏蔽作用,作為緩沖回填屏障的膨潤土或膨潤土混合物材料,就必須具有足夠的膨脹自愈能力,才能更好的發揮其防滲、吸附等作用。膨潤土包封層(體)的密封性好壞,對于整個處置庫的工程性能起著決定性的作用。近二十多年來,我國就緩沖回填材料的選擇進行了大量的研宄工作。膨潤土因其優越的吸附性能、膨脹自愈性能以及極低的滲透性被確認為我國理想的緩沖回填材料。緩沖回填設施的安全屏蔽功能需要通過適當的工程設計來實現。包括膨潤土主料和所添加骨料的選擇、添加骨料比例的優化、材料厚度設計以及施工控制指標和施工技術等,這些都需要通過室內實驗到放大工業試驗,再到地下實驗室原位試驗的分階段論證。

       總之,膨潤土在高放射廢物深地質處理方向的應用前景很有前途,通過各部門的通力合作相信在這一方向會有大的突破,進而造福人類。

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