中国已经确定采用深地质处置方法处置高放废物，并提出在2020年前后建成高放废物地质处置地下实验室，本世纪中叶建造高放废物地质处置库的总体设想。为实现国家的既定目标，系统开展关键核素在预选处置库围岩、缓冲回填材料以及模拟废物体中的吸附和迁移行为研究，为处置库选址预评价提供基本数据迫在眉睫。甘肃北山地区是我国高放废物地质处置库的重点预选区，目前国内还缺乏针对甘肃北山花岗岩的关键核素迁移参数数据库。129I在高放废物中含量大、半衰期长、价态多、迁移能力强，是选址预评价的重点关注核素之一。因此很有必要系统研究129I在甘肃北山花岗岩/地下水系统中的迁移行为，以及温度、氧浓度等对其迁移行为的影响，为中国高放废物处置库选址预评价和处置库安全评价提供基本参数及理化模块。为了安全处置那些迁移能力强的关键核素，需要一些吸附材料来阻滞其迁移。一种快速的筛选吸附材料的方法对处置化学研究具有重要的实用价值。为了预测核素在长时间跨度内的迁移行为，需要建立描述核素扩散及水力学弥散的数学模型，用以计算达到一定指标所需的屏障材料及其厚度，预测一旦地质处置库受损后放射性核素的时间和空间分布。　　 在本工作中首先对所采用的扩散介质北山花岗岩进行了基本理化性质的表征，并研究了γ辐射场对北山花岗岩及其组成单矿结构组成的影响。实验结果表明，北山花岗岩及其组成单矿（除黄铁矿外）在5.0x106 Gy的剂量范围内没有发生明显的结构变化，说明其具有良好的辐射稳定性。黄铁矿可以消耗地下水辐解产生的氧化性产物，这对维持处置库的还原性环境，促进高价态核素的还原，减弱其扩散和迁移能力是有利的。　　 利用改进的通透扩散实验装置及特别设计的恒温及低氧系统，研究了温度对125I（129I的替代物）在北山花岗岩中扩散的影响，同时初步研究了氧浓度、离子强度、辐射场等因素对125I扩散参数的影响。研究结果表明，碘在北山花岗岩中的有效扩散系数（De）与温度之间满足“修正的Nernst方程”。在我们所研究的温度范围内北山花岗岩的结构因子保持不变。核素在受到γ射线照射（5.0x106Gy）后的岩片中的扩散行为和在未辐照的岩片中的扩散类似。低氧环境下碘的De增加了一个数量级，可能的原因是花岗岩裂隙表面的电荷分布发生了变化。增大离子强度可以减小固液界面双电层的厚度，增大了碘的扩散通道，使得其De也有所增大。实验中所用的核素浓度极低，空气中的氧气不足以将I-氧化。　　 用脉冲源柱法实验研究了125I在北山花岗岩岩粉柱中的弥散情况，并分析了流速和淋洗液的pH值对其弥散行为的影响。实验结果表明，在没有添加剂的情况下，对流-水力学弥散是碘在岩粉柱中迁移的主要机制。添加剂的作用可用一级动力学吸附来描述。碘的弥散系数（D）随着流速的增加而增加，随着淋洗液pH值的增加而减小。岩粉表面的电荷分布的改变可以改变碘的水力学弥散程度进而对D产生影响。柱法实验同静态吸附实验一样，可以用来研究材料对核素的吸附能力。通过比较流出曲线的高度可以快速地判断材料吸附能力的大小，实验结果由于考虑了水流的作用，更具有实际意义。　　 利用新编的环境化学种态分析软件CHEMSPEC计算了铀在海水中的种态分布，CHEMSPEC的计算结果与PHREEQC的计算结果符合很好。在铀工艺中游离酸浓度的测定方面，CHEMSPEC的计算结果与实验结果高度吻合。用CHEMSPEC计算的镅在尤卡山地下水中的溶解度与实验结果基本吻合。根据CHEMSPEC的计算结果，合理地解释了镅在榆次现场扩散实验中的结果，并指认了镅的扩散峰对应的种态。这些例子都说明了CHEMSPEC已有的功能模块达到了世界先进水平，CHEMSPEC的出现填补了国内相关领域的空白。