镎在地下水中的物质形态模拟程序开发

摘要

通过编制地球化学软件，即使用数学公式与化学反应方程式所建立的地球化学作用的模型进行分析求解，是当前对高放废物地质处置库中核素在地质层中迁移行为进行分析的一种重要研究手段。核素的化学形态与其迁移行为有着密不可分的关系。根据研究体系中的组分与浓度，通过相关反应方程式以及相对应的平衡常数与相关的热力学数据，计算体系中可能存在的物种以及其平衡浓度，从而得到相应元素在该体系中的化学形态分布。
　　在对高放废物处置库中放射性核素在地质层中的迁移行为研究中，镎元素是其中的关键之一。本文选择镎作为研究对象，展开地下水中镎的化学形态的计算。通过分析镎与地下水中可能存在的CO32-、OH-、SO42-等阴离子相互作用，同时考量存在大量的钙、钠等阳离子的影响以及在平衡过程中涉及到的镎的不同价态的氧化还原作用与温度、pH、Pe等因素可能对其的影响，结合水化学中沉淀-溶解、络合、氧化还原几类反应的相关知识，通过数学方法建立了离子强度模型、氧化还原模型、络合反应模型与沉淀反应模型，并使用PHP语言编程对镎的存在形态进行了计算分析。通过实例计算，镎在地下水中存在的形态以NpO2+为主，占Np总量的87.29％、其次为NpO2CO3-，占Np总量的12.43%，同时还存在少量的 NpO2SO4-、NpO2(CO3)23-、NpO2F、NpO2(OH)等形式。该计算结果与PHREEQC的结论趋势一致，该软件具有一定的可靠性。同时分析了 pH、Pe以及温度对镎的存在形态的影响情况。两个程序的计算结果均表明， pH的变化对Np存在的价态没有影响，但会影响其存在形态，且在该体系可计算范围内，均是NpO2+与NpO2CO3-含量较高，其余存在形态含量极低。计算结果的差别主要是由于迭代过程中的初值选取方法、迭代计算方法、数据库中数据不同等原因所造成的。通过对比与程序检验，该程序基本能用于镎在地下水中存在形态的计算。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题的背景与目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究主要内容

第2章 镎在地下水中存在形态化学模型与数学模型

2.1 化学模型

2.2 镎在地下水中存在形态的数学模型计算

2.3本章小结

第3章 镎的化学形态计算程序开发

3.1程序结构与算法

3.2离子强度及活度计算模块

3.3氧化还原计算模块

3.4络合反应计算模块

3.5沉淀反应计算模块

3.6程序介绍

3.7 程序检验

3.8本章小结

第4章 程序运行与数据分析

4.1数据可靠性验证

4.2 pH对镎种态分布的影响

4.3 Pe对镎种态分布的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

附 录A

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢