高放废物

摘要： 高放废物的安全处置是核能可持续发展的前提,日益受到世界有核国家的高度重视。深地质处置是目前国际上普遍接受的高放废物最终处置方案,我国计划在21世纪中叶建成高放废物地质处置库。地下实验室是建设高放废物地质处置库工程必不可少的科学研究设施,开展地下实验室核素迁移现场实验是地质处置库工程的必经阶段。为有效推进我国高放废物地质处置核素迁移现场实验工作,系统调研了瑞士Grimsel Test Site地下实验室在核素迁移实验计划和研究工作方面的开展情况。在此基础上,结合我国高放废物地质处置需求和地下实验室工程研发,提出了我国高放废物地质处置地下实验室核素迁移现场实验研究建议。

摘要： 全球32个国家目前拥有在运核电机组439台,总装机容量为3.92亿千瓦。全球截至2020年底累计产生约40万吨乏燃料,其中三分之一接受了后处理,另外三分之二处于贮存状态。乏燃料数量目前在以每年约7000吨的速度增加。乏燃料安全管理直接影响着核电的可持续发展。1各国核燃料循环策略总体而言,世界各国的核燃料循环策略可分为两种,即开式和闭式:前者将乏燃料视为高放废物,直接进行深层地质处置。

摘要： 高放废物地质处置地下实验室建设项目是我国“十三五规划”的重点项目。文章介绍了我国首座高放废物地质处置地下实验室场址筛选的总体思路、筛选准则、候选场址特征、场址比选的定性和定量方法、比选过程和最终结果。我国首座地下实验室总体定位为第三代地下实验室,即特定场区型地下实验室。以此为指导,综合分析对比了甘肃北山、内蒙古、新疆三大预选区中9个预选场址(旧井西、新场、沙枣园、算井子、雅满苏、天湖东、阿奇山1号、塔木素、诺日公)的地质条件、未来自然变化、水文地质条件、人类活动、建造和工程条件、环境保护、土地利用、社会经济和人文条件等场址条件和特征,先筛选出新场、沙枣园、诺日公和雅满苏4个场址。在获得当地政府同意的基础上,经国家层面的专家评审会,最终确定甘肃北山新场为我国首座高放废物地质处置地下实验室场址。以新场场址为基础,完成了地下实验室的工程设计。2021年6月地下实验室正式开工建设。

摘要： 烧绿石具有优异的理化稳定性和耐辐照稳定性,被认为是理想的放射性核素固化基材。然而,人造烧绿石在烧结过程中对核素的选择性高,从而限制了其固化核素的种类和数量。针对上述问题,本工作以镧系元素铕(Eu)、钐(Sm)、钕(Nd)模拟放射性的锕系核素,成功制备得到了2、3、4组元的烧绿石结构陶瓷固化体。结果表明,目标核素均匀地固溶在烧绿石的晶格结构中形成了单相均一的多组元烧绿石陶瓷固化体。化学浸出实验表明,多组元烧绿石结构具有优异的抗浸出性能,是一种具有应用前景的高放废物陶瓷固化体候选材料。

摘要： 2021年6月21日《世界和新闻》报道,中国原子能机构(CAEA)宣布,位于中国甘肃省酒泉市附近的北山地下研究实验室的建设已经启动。该实验室将设在戈壁沙漠地下560 m以下的花岗岩中,用来测试该地区是否适合长期贮存高放废物。6月17日,北山场址举行了奠基仪式。出席活动的有来自中国原子能机构、生态环境部、酒泉市、肃北县、中国核工业集团有限公司、中国铀集团有限公司和北京核工业地质研究院的代表。

摘要： 以内蒙古高庙子(GMZ01)钠基膨润土为原料,利用Hot Disk TPS 2500热常数分析仪测量了作为缓冲材料的高压实试样的导热性能,分析了干密度、含水率和孔隙率等因素对导热性能的影响,并拟合分析了试样导热系数的理论预测模型,结果表明:GMZ01钠基膨润土缓冲材料的导热系数、热扩散系数均随干密度和含水率的增大而增大,随孔隙率的增大而减小,且导热系数与热扩散系数的变化趋势相同;运用SPSS软件拟合出4种导热系数预测模型,对比分析各模型的实验值和预测值后发现,Kahr方程预测的GMZ01钠基膨润土导热系数与实测值吻合较好;基于SPSS软件拟合得出的多因素条件下的导热系数预测方程,可准确预测高含水率下的GMZ01钠基膨润土导热系数变化趋势。

摘要： 【韩联社首尔2022年7月5日电】韩国政府2022年7月5日出台能源新政,决定将核电份额到2030年升至三成以上。产业通商资源部表示,当天的国务会议审议通过了“新政府能源政策方向”。据此,到2030年,核电在电力结构中所占比重将超过30%。政府决定重启新韩蔚核电厂3号和4号机组建设工作,并在确保安全的前提下使现有核电厂继续运行,提升核电份额。政府将制定高放废物管理特别法,并成立国务总理直属机构,制定高放废物管理方案。

摘要： 为对高放废物处置库进行安全评估,建立了岩土材料饱和-非饱和的渗流-温度-应力(THM)多场耦合数值模型,对处置库(处置容器、缓冲材料和围岩)进行非饱和THM多场耦合数值模拟。基于COMSOL Multiphysics软件平台,以北山花岗岩高放废物处置库和内蒙古高庙子膨润土为研究对象,对高放废物处置库进行长达500 a的数值模拟,对比分析耦合与非耦合的模拟结果,并对渗透率、导热系数和地下水深度等参数进行敏感性分析。结果表明:耦合模拟的温度比非耦合模拟的温度低13°C;地下潜水面由0 m上升到1000 m的时候,缓冲材料完全饱和的时间由703 a下降到了28 a;围岩的固有渗透率下降5个数量级时,缓冲材料的饱和时间由28 a上升到了250 a;各个物理场相互耦合,共同影响处置库的长期稳定性。

摘要： 文章通过文献分析了国内外废物处置及气体迁移研究现状,重点对气体产生、气态放射性核素释放及处置库内气体迁移仿真研究进行了阐述.通过开展高放处置库内气体产生的机理和实验研究,从而得到处置库内产生气体的种类、速率等关键信息,通过数值模拟预测处置库内氡析出机制及其迁移行为,建立关键部位氡析出异常的处置库气体迁移行为预警理论模型框架,定性分析氡析出异常与处置坑屏蔽性能、坑内气压和关键气体浓度的相关性关系,建立处置库气体迁移行为预警模型研究,为地下实验室项目的顺利推进及高放废物的安全处置具有重要意义。

摘要： 以焦耳加热陶瓷电熔炉生产的含16wt%模拟高放废物(HLW)的硼硅酸盐玻璃固化体作为实验材料,研究了玻璃固化体在不同热处理温度下的析晶行为和热稳定性。结果表明:固化体的最大析晶峰温度在700~800°C之间,析晶活化能为160~230kJ/mol,700~900°C热处理有透辉石和普通辉石相的产生。研究析晶、热历史之间的相关性将有助于预测高放废物玻璃中结晶相的产生,研究结果为焦耳炉固化工艺的控制提供理论依据。

摘要： 通过总结国际上高放废物地质处置安全目标设定现状,从科学、技术和理念三个层面分析安全目标的确定方法和依据,深入探讨安全目标存在差异的深层原因,在此基础上针对我国高放废物处置安全研究现状和需求,从安全目标的选择、适用时间、对无意闯入者的防护等方面提出我国确定高放废物处置安全目标的建议.

摘要： 安全评价是基于场址调查和工程科研提供输入,以论证处置库的长期安全性,是高水平放射性废物(高放废物)地质处置开发的核心工作.本文结合我国高放废物地质处置选址阶段的实际需要,综述了国外选址及其安全评价的范围和相互作用,阐述了安全评价在场址比选及后续计划发展中的重要作用;以芬兰、瑞士选址阶段的发展规划(历程)为例说明了选址阶段安全评价的应用方式,初步指出了我国下阶段选址工作在明确安全要求、完善安全评价方法、构建安全全过程系统分析体系等方面的发展方向.

摘要： 本文主要介绍实验室模拟高放废物地质处置系统性能.从处置库安全评价出发,结合法国粘土岩实验室模拟高放废物地质处置系统性能研究,主要包括围岩组分及其水化学相互作用、水动力特性、温度影响、核素穿透与阻滞、玻璃固化体浸出、容器材料腐蚀等.最后,提出实验室模拟高放废物地质处置系统性能设想.

摘要： 膨胀性能是高放废物处置库缓冲材料的关键参数之一,缓冲材料的膨胀性能与处置库功能的稳定性密切相关,准确地预测评价膨润土膨胀性能具有重要意义.为了研究缓冲材料膨胀性能与干密度、有效蒙脱石含量的关系,本文采用恒体积膨胀法研究了高放废物处置基本材料GMZ07和GMZ24-200膨润土的膨胀力,并利用膨胀仪研究了GMZ24-20膨润土的膨胀率.试验表明,膨胀力随时间增长而增大,膨胀力随着干密度的增大而增大,且干密度越大,试样初始膨胀速率越大,表现为膨胀力时程曲线初始曲线越陡.GMZ07膨润土膨胀力曲线在低密度时具有“双峰”结构,高密度时则不明显;GMZ24-200膨润土膨胀力曲线未见“双峰”.GMZ07膨润土的蒙脱石含量高于GMZ24-200膨润土,导致GMZ07膨润土的膨胀力大于GMZ24-200膨润土的膨胀力.对两种膨润土最大膨胀力与干密度进行了拟合,最大膨胀力与干密度呈指数关系,利用公式表示最大膨胀力与有效蒙脱石含量之间的关系.可以看出,GMZ24-200膨润土膨胀量随时间增大而增大,最大膨胀率与干密度呈线性关系.

摘要： 国内外对于高放废物固化基材的选取开展了大量研究工作,其中钆锆烧绿石(Gd2Zr2O7)被认为是最具潜力的核素固化基材之一.但钆锆烧绿石对不同价态的铀元素的固溶能力、固溶度以及相应固化体的物相、结构影响规律依旧缺乏较系统的研究.本研究选取U3O8为处理对象,根据U在氧化物中的两种常见价态(+4,+6)设计固化体配方(Gd2-3x(U4+U6+2x)Zr2O7+7x/2,Gd2Zr2-3x(U4+xU6+2x)O7+2x,Gd2-2xU6+2xZr2-xU4+xO7+3x,Gd2-xU4+xZr2-2xU6+2xO7+ 5x/2)开展实验,重点探究U3O8在钆锆烧绿石固化体中的赋存状态(占位、固溶度、氧化价态等)及晶格固核机理.利用XRD，SEM等分析技术对样品进行测试与表征。结果表明：不同系列样品保持单一物相（烧绿石／萤石型结构相）条件下，对U3O8的极限固溶度分别为38.25wt%，60.76wt%，53.49wt%，82.29wt%。其中Gd2-3x(U4+xU6+2x)Zr2O7+7x/2系列样品的晶胞参数随着固溶量增加而递减，与其它系列样品相反。SEM结果显示，固化U3O8后的固化体样品晶粒尺寸有所增加且排布变得更加规律，Gd，Zr和U元素在样品中分布较为均匀。

摘要： 高放废物因含半衰期长、放射性活度高的锕系核素给人类和生态环境构成极大威胁,对其安全有效处理处置是核能健康发展的可靠保障.采用人工矿物基材对锕系核素进行晶格固化处理,因其化学包容具有良好的安全稳定性,备受国内外学者广泛研究.随后,国内外学者采用多种人工矿物对单一模拟核素进行了固化处理研究,筛选出多种对特定核素具有良好固化能力的人工矿物固化基材.然而,真实高放废物存在组分复杂、核素价态多等特点,因此,筛选对多核素具有良好的适应性、大的固溶量及良好的综合稳定性等的固化基材成为高放废物处理处置领域研究热点及难点问题之一.

摘要： 高放废物深地质处置中，通常选用膨润土作为最后一道人工屏障。对临安钠基土和GMZ钙基膨润土进行了自由膨胀试验,研究其不同蒙脱石含量下的自由膨胀特性及其对溶液水化学的影响.试验结果表明:临安钠基土和GMZ钙基土的膨胀体积随着蒙脱石含量的增加而增加,且最大膨胀体积与蒙脱石含量间呈对数关系;水合作用引起溶液中阳离子浓度的变化,Na+和K+浓度随着蒙脱石含量的减小而减小,且Na+浓度与蒙脱石含量间呈对数关系.膨润土水合膨胀过程中膨胀能力的大小对浸出液的水化学有重要的影响.

摘要： 基于我国初步开发的高放废物深地质处置概念设计以及我国某设计计算书核素源项数据,自编程序计算了135Cs在缓冲材料(膨润土)中的迁移情况,计算结果表明:5000年到100万年,缓冲材料中135Cs都有一定的活度浓度分布;缓冲材料中内侧(入口处)放射性活度随时间呈先增后减趋势,存在峰值,2～3万年左右峰值出现.缓冲材料中内侧(出口处)核素135Cs放射性活度分布同样遵循随时间先增后减趋势,在早期(3万年左右)就达到峰值,该峰值在700Bq/m3以上;此后出口处放射性活度开始下降,到100万年时约为250Bq/m3.灵敏度分析结果表明:不同的分配系数、扩散系数对135Cs的迁移影响较大,不同的渗透系数、水头对135Cs的迁移影响较小.

摘要： 铈元素和钚具有相似的化学性质,在高放废物玻璃固化中被广泛用于模拟钚等三价和四价的锕系元素.本研究采用铁磷硼酸盐玻璃固化CeF3化合物,评估模拟高价元素氟化物玻璃固化体的稳定性.玻璃原料在1050～1200°C下(熔制温度低于硼硅酸盐玻璃)熔融后空气冷却形成固化体,质量比为xCeF3-(100-x)(26Fe2O3-10B2O3-64P2O5)(其中x-10、20、30).对制备的玻璃(玻璃陶瓷)固化体采用产品一致性试验(PCT)对其化学稳定性进行分析,采用x射线衍射(XRD)测试固化体结构,并用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌.PCT试验中采用100到200目的玻璃粉末置于10ml去离子水中在90°C下浸泡7天,测试了溶液中元素浸出浓度,并计算了各元素的累积浸出率在10-3g/m2水平,明显优于硼硅酸盐的玻璃固化体.样品的XRD分析表明,x-20wt％时CeF3的固化体开始析晶,部分铈元素以独居石型磷酸铈晶体的形式存在,随着铈元素含量的增加晶体含量越高,与SEM观察结果一致,试样的化学稳定性也得到一定的提高.试验结果表明氟化铈-铁磷硼酸盐玻璃(玻璃陶瓷)固化体对CeF3包裹率可达到30wt％.

摘要： 为缓解暂存库废靶件井贮存压力,减少后期处理处置成本,提高生产效率、降低生产安全风险.对原有的废靶件的接收、组装、贮存工艺进行改进,探索高辐照剂量废物的接收、组装、贮存新方法.中等放射性水平废靶件直接装箱工艺改进应用,不但优化了收储工艺,而且处理成本大幅降低,规避了无法焊接的技术难题,有效保证了相关院所重点项目的任务完成;简化了操作工艺,提升了生产效率,降低了人员受照剂量,提高了安全性,减少了二次废物产生量,实现了废物最小化;解决了困扰我所高放废物无法接收的难题,保证了我所军品、民品等重点科研生产的顺利进行,并为我院较高放射性固体废物的处理,提高了良好的经验参考.

摘要： 能够为乏燃料贮存腔提供充分通风的在地下贮存多个容置有高放废物的废料罐的系统和方法。一方面，本发明涉及一种系统，其包括：进气管壳，其形成大体上竖直的进气腔；多个贮存管壳，每个贮存管壳均形成大体上竖直的贮存腔；密封废料罐，其用于保持高放废物并定位在一个或多个贮存腔内，使得在贮存管壳和废料罐之间存在间隙，每个贮存腔的水平截面均容纳不超过一个废料罐；可拆卸盖，其定位在每个贮存管壳的顶部上从而形成盖-管壳界面，每个盖均包括在周围环境和贮存腔之间形成通道的出风口；以及管道网络，其在进气腔的底部和每个贮存腔的底部之间形成通道。

摘要： 能够为乏燃料贮存腔提供充分通风的在地下贮存多个容置有高放废物的废料罐的系统和方法。一方面，本发明涉及一种系统，其包括：进气管壳，其形成大体上竖直的进气腔；多个贮存管壳，每个贮存管壳均形成大体上竖直的贮存腔；密封废料罐，其用于保持高放废物并定位在一个或多个贮存腔内，使得在贮存管壳和废料罐之间存在间隙，每个贮存腔的水平截面均容纳不超过一个废料罐；可拆卸盖，其定位在每个贮存管壳的顶部上从而形成盖－管壳界面，每个盖均包括在周围环境和贮存腔之间形成通道的出风口；以及管道网络，其在进气腔的底部和每个贮存腔的底部之间形成通道。

摘要： 本申请公开了一种利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，包括以下步骤：1)将高放废物进行研磨，干燥后得到干燥粉末；2)对干燥粉末进行压片操作，得到块状废物；3)将块状废物置于微波烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100°C～1400°C，烧结温度下保温2h～4h，冷却后得到高放废物陶瓷固化体。本发明提供了一种节能、升温速度快、改善性能、降低烧结温度的微波烧结技术，所得的高放废物陶瓷固化体具有硬度高、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈。本发明的方法具有较高的使用价值和发展潜力。

摘要： 本申请公开了一种利用微波直接玻璃化处理高放废物的方法，包括以下步骤：1)对高放废物加入酒精后研磨，干燥后得到干燥粉末；2)对干燥粉末进行压片操作，得到块状废物；3)将块状废物置于微波烧结炉中进行烧结，烧结温度为1500°C～2000°C，烧结温度下保温0h～2h，冷却后得到高放废物玻璃固化体。本发明的方法具有工艺简单、高效便捷、安全可靠等特点。本发明所得的玻璃固化体具有较高体积密度、硬度，综合稳定性优异，同时也符合放射性废物处理处置的相关要求，在抑制高放射性物质进入并在自然界中迁移等方面有良好的表现。

摘要： 本申请公开了一种利用放电等离子直接玻璃化处理高放废物的方法，包括以下步骤：1)将高放废物加入酒精后研磨，干燥后得到干燥粉末；2)将得到的干燥粉末加压成型，得到块状废物；3)将块状废物置于SPS设备中直接进行烧结，经冷却后得到高放废物玻璃体。本申请通过放电等离子技术直接玻璃化处理高放废物，避免了复杂的固化基材与废物的设计，且能够在复杂工作环境下简单直接处置来源复杂、种类复杂的高放废物。

摘要： 本申请公开了一种利用放电等离子直接陶瓷化处理高放废物的方法，包括以下步骤：1)将高放废物研磨，干燥后得到干燥粉末；2)将得到的干燥粉末放入石墨模具加压，在SPS设备中直接进行烧结，烧结温度为1500～2000°C，在烧结温度下保温3min～15min，经冷却后得到高放废物陶瓷体。本申请相对于传统烧结方法能够大幅度缩短烧结时间，同时还能对烧结过程中的样品进行物理施压，具备快速、高效等特点，能够获得高性能的陶瓷体。

摘要： 本实用新型涉及隧道工程机械施工技术领域，特别是涉及高放废物处置坑掘进主作业单元的管节转移装置，提供一种目前没有的管节转移装置，方案是，具有在主作业单元底座上掘进口与管节中转平台之间移动的滑动座，滑动座上设有可升降的升降座，升降座上设有可水平摆动的夹臂，夹臂具有左夹臂和右夹臂，一夹持油缸的固定端和活动端分别铰接在左夹臂和右夹臂上，主作业单元底座上设有滑轨和齿条，滑动座底部滑槽啮合在滑轨上，本实用新型利用平移和旋转相结合的手段向掘进口取放管节使管节位置放置准确的同时因两种动作的幅度都较小且可以同时进行所以也节约了空间和动作时间。

摘要： 本实用新型涉及隧道工程机械施工技术领域，尤其是一种高放废物处置坑掘进系统的吸渣装置，为了解决市面上急需一种机动性强、结构简单易于维护、安全性高和自动化程度高的吸渣装置的问题，提供一种高放废物处置坑掘进系统的吸渣装置，包括吸渣除渣罐、收放机构和真空发生器，所述吸渣除渣罐转动安装在收放机构上，并通过收放机构的展开或回缩实现吸渣除渣罐的伸出或收回，本实用新型的吸渣除渣装置具有机动性强、结构简单易于维护、安全性高和自动化程度高的特点。

摘要： 本实用新型涉及隧道中坑体施工设备技术领域，特别是真空密闭排渣的高放废物处置坑掘进系统，提供目前没有的处置坑掘进系统，方案是具移动和可定位于隧道内垂直向下掘进的主作业装置和可移动吸渣装置，主作业装置排渣管和吸渣装置吸渣管相连；主作业装置包括掘进头和逐个叠加在掘进头上方的若干个管节，掘进头转动刀盘上设吸渣孔，掘进头具与吸渣孔相通的第一送渣管，管节设与第一送渣管相通的第二送渣管，第一送渣管与第二送渣管之间以及各第二送渣管之间可分离密闭连接；主作业装置具机架和下压盘，具一伸缩管，伸缩管上端与排渣管连接，掘进过程先与第一送渣管可分离式密闭连接后与第二送渣管可分离式密闭连接的伸缩管下端固定于下压盘。

摘要： 本实用新型涉及隧道中坑体施工设备技术领域，特别是高放废物处置坑掘进系统，提供紧凑、高效破岩、高效出渣和快速组装的掘进系统，方案是具有移动可定位的垂直向下掘进的主作业装置，若干管节、管节存放装置、电源、液压站、管线收放装置、吸渣装置和控制装置；具有掘进初始时位于掘进孔中的掘进头、压动和提起掘进头和逐个同轴叠加在掘进头上方的管节的下压油缸，管节与掘进头以及管节与管节之间可拆式连接，具第二中转台和将管节在第二中转台与掘进头上方转移的第二转移装置；掘进头和管节具分离式密闭连接的排渣管，管线卷绕在管线收放装置上，管线的内端经旋转接头与控制装置、电源和液压站相连，管线的外端接掘进头，管节外壁具走线槽。