铀、锶的迁移形态及地球化学屏障物料研究

【摘要】：本文叙述了铀、锶在某极低放废物预选填埋处置场地下水中存在形态以及其沉积条件的热力学计算和场址地球化学工程屏障物料的选择研究。首次通过理论计算确定铀、锶在填埋场地下水中存在的化学形态：得出铀、锶在地下水中的沉积条件；通过静态吸附实验选择基础物料和添加剂，选出填埋场地球化学工程屏障的合适天然物料。 利用化学热力学平衡分析模式、地球化学条件及已知的热力学数据，完成了铀在地下水中存在形式和沉积条件的理论计算。结果表明场址地下水中U~(4+)在天然氧化条件下不存在，主要是以U(Ⅵ)形态存在，主要有：UO_2(CO_3)_2~(2-)，UO_2CO_3~0，UO_2(CO_3)_3~(4-)等，占99％以上，其次为UO_2(OH)_2~0，UO_2(OH)~+和UO_2~(2+)等，但不足1％。实际上是UO_2(CO_3)_2~(2-)等碳酸铀酰络合物占绝对优势(99％)。 用Nernst方程计算了场地下水中U(Ⅵ)还原为UO_2时的Eh值，并对影响Eh值变化的因素进行了讨论。结果表明，该处置场地下水中U(Ⅵ)以UO_2沉淀的Eh值为(－0.177+0.011)V。U(Ⅵ)和配体CO_3~(2-)浓度，以及溶液pH等均对Eh值具有影响。通过多种Ox-Red电对的Eh计算，可以检验地下水化学热力学模型的正确性。 热力学计算得出锶在地下水中的主要存在形态为：Sr~(2+)离子占绝对优势(99.38％)；SrHCO_3~+离子只占0.55％；SrCO_3~0胶体形式更少，只占0.019％；锶的主要沉积途径为生成SrCO_3沉淀，当地下水的pH值升高，CO_3~(2-)阴离子浓度增大时，将有利于SrCO_3沉淀的生成。 四种基础物料的吸附实验结果为：橙黄色砂质亚粘土(Ⅲ样品)对铀的K_d较大，达到三个数量级(1228.4)，并且物料充足，符合就近取材的原则，是较