模拟核应急环境放射性污染土壤的固化机理及稳定性研究

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基于核应急事故发生地点的随机性,本研究选取了不同类型的土壤作为研究对象。分别将一定质量的Ce O2和Sr SO4与选取的土壤混合以模拟核应急环境下被放射性污染的土壤,通过微波烧结的方法,将获得的模拟放射性污染土壤制备成为玻璃固化体。对获得的土壤玻璃固化体的物相、微观结构和微观形貌进行分析,得到模拟放射性元素在获得的玻璃固化体中的存在形式;并且对固化体的化学稳定性以及物理性质进行研究。主要的研究结果如下:(1)在模拟核应急环境下被An4+放射性污染土壤的研究中,选取了潮土、风沙土和盐碱土作为研究对象。对不同Ce O2掺杂量下的模拟放射性污染土壤进行微波烧结玻璃化处理。当Ce O2掺杂量低于15 wt.%时,可以成功将Ce固溶到以铝硅酸盐为主体的网络结构中。(2)通过密度和维氏硬度测试对获得的模拟An4+放射性污染土壤玻璃固化体的物理性质进行研究。结果表明当Ce O2掺杂量低于极限固溶度时(15 wt.%),固化体的密度与硬度均随着掺杂量的增加而提高。(3)在模拟核应急环境下被放射性锶污染土壤的研究中,选取了风沙土、灰漠土和盐碱土作为研究对象。对不同Sr SO4掺杂量下的放射性污染土壤进行微波烧结玻璃化处理。当Sr SO4掺杂量分别在风沙土、灰漠土和盐碱土中低于17 wt.%、32 wt.%和30 wt.%时,可以成功将Sr固溶到以铝硅酸盐为主体的网络结构中。(4)通过28天的浸出实验对极限固溶度下的模拟放射性锶污染土壤玻璃固化体进行化学耐久性测试,结果表明玻璃固化体中Sr释放速率在前14天中随着浸出实验的进行快速降低。28天后的Sr释放速率低于10-4 g·cm-2·d-1数量级。(5)通过密度和维氏硬度测试对获得的模拟射性锶污染土壤玻璃固化体的物理性质进行研究。结果表明,玻璃固化体的密度与维氏硬度均随着Sr SO4掺杂量的增加而增大。然而,当固化体中出现晶体相时,维氏硬度会有一定程度的下降。
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