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核环境模拟技术研发平台建立关键技术及应用

科技成果管理与研究 2024年第4期19卷 82-85页

作者：姚仁太顾志杰刘群张俊芳廉冰李建国范丹黄莎张艾明吕明华中国辐射防护研究院山西西太原030006

放射性物质环境迁移模拟及其有效性研究是国际社会高度关注的问题,特别是1986年切尔诺贝利核电站事故、2011年福岛核事故这些社会影响广泛的核事故的发生,促进了放射性核素在环境中迁移模拟研究、核事故后果评价技术的发展。

关键词：放射性物质环境模拟核事故后果评价放射性核素技术研发平台福岛核事故切尔诺贝利核电站事故技术及应用

放射性核素在饱和多孔介质原状土中运移机制研究

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原子能科学技术 2022年第12期56卷 2625-2635页

作者：陈超谢添朱君石云峰李婷杨松张艾明骆志平中国原子能科学研究院辐射安全研究所北京102413 中国辐射防护研究院山西太原030006

为科学评估处置场及核设施退役治理过程中的长期风险,需了解放射性核素在含水层复杂地质环境中的反应机制和迁移行为。本文通过室内静态批式法及动态原状土柱实验,开展了^(90)Sr、^(137)Cs、^(238)Pu、^(241)Am在饱和多孔介质细砂中的... 详细信息

为科学评估处置场及核设施退役治理过程中的长期风险,需了解放射性核素在含水层复杂地质环境中的反应机制和迁移行为。本文通过室内静态批式法及动态原状土柱实验,开展了^(90)Sr、^(137)Cs、^(238)Pu、^(241)Am在饱和多孔介质细砂中的动态迁移转化过程研究,构建了核素在土壤及地下水环境中迁移的理论模型,利用实验手段解析了核素微界面不可逆吸附反应过程,计算了核素迁移浓度分布曲线。结果表明:静态实验^(90)Sr吸附-解吸等温线并不完全重合,且二者之间存在一夹角φ(φ=32.38°),由亚平衡吸附理论可知,^(90)Sr的吸附-解吸过程具有明显的不可逆性,其吸附作用以离子交换反应为主;^(137)Cs、^(238)Pu、^(241)Am的吸附-解吸等温线近乎平行,表现出良好的吸附可逆性,3种核素以表面配合反应为主。对于^(90)Sr,动态柱法非平衡吸附模式考虑了溶解相与吸附相之间的一级速率系数β,计算所得浓度分布曲线与实测浓度分布曲线吻合较好,通过拟合得到^(90)Sr在含水层细砂介质中的分配系数为0.85 mL/g,β为0.16 h^(-1);^(137)Cs、^(238)Pu、^(241)Am在平衡吸附、非平衡吸附两种模式下所得核素浓度分布曲线与实测曲线吻合均较好,拟合分配系数K_(d)依次为4.9×10^(2)、2.1×10^(4)、6.0×10^(3) mL/g,表明核素在土壤介质中的吸附能力越强,其吸附-解吸速率越快,体系反应达到平衡的时间越短,平衡吸附模式与非平衡吸附模式拟合结果越接近。

关键词：放射性核素不可逆吸附运移非平衡模式

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负水头环境土壤水分湿润锋运移三维模拟

灌溉排水学报 2020年第4期39卷 42-51,58页

作者：朱君李婷谢添张艾明中国辐射防护研究院核环境模拟与评价技术重点实验室太原030006

【目的】更加有效地控制土壤含水率,指导节水灌溉。【方法】采用负水头土壤水分湿润锋运移试验和Hydrus-3D三维土壤水分运移数值模型,研究了山西榆次砂土、壤土在负水头高度(0、-0.5、-1.0m)时的土壤水分湿润锋运移规律和模型的有效性... 详细信息

【目的】更加有效地控制土壤含水率,指导节水灌溉。【方法】采用负水头土壤水分湿润锋运移试验和Hydrus-3D三维土壤水分运移数值模型,研究了山西榆次砂土、壤土在负水头高度(0、-0.5、-1.0m)时的土壤水分湿润锋运移规律和模型的有效性。【结果】水分累积入渗量随着时间的增加逐渐增大,与时间呈良好的幂函数关系;湿润锋随着时间的增加逐渐向水平、垂直方向扩大,曲线呈1/4椭囿状,最大湿润距离与时间的平方根呈良好的线性关系;湿润锋入渗速度随着负水头高度的增加逐渐减小,与时间呈良好的幂函数关系。实测湿润锋包络面积与模型计算值的偏差,砂土为0.51%~7.21%,壤土为0.22%~16.03%。【结论】所建三维模型可以用于描述负水头环境下土壤水分湿润锋的运移特征,并用于预测各种条件改变下的湿润锋运移和含水率分布。

关键词：负水头累积入渗量湿润锋入渗速度 Hydrus-3D

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实验室尺度三维含水层核素迁移模型试验

核化学与放射化学 2019年第3期41卷 290-296页

作者：朱君邓安嫦张艾明中国辐射防护研究院

为了准确模拟和预测核素在含水层中的分布、累积情况,借助物理模型试验与核素迁移模式客观反映其迁移、转化规律是不可或缺的手段。以山西第四系粉质壤土潜水层地下水为研究对象,建立实验室尺度下的核素迁移三维模型试验,示踪核素90Sr... 详细信息

为了准确模拟和预测核素在含水层中的分布、累积情况,借助物理模型试验与核素迁移模式客观反映其迁移、转化规律是不可或缺的手段。以山西第四系粉质壤土潜水层地下水为研究对象,建立实验室尺度下的核素迁移三维模型试验,示踪核素90Sr以点源形式布设在断面中心位置,通水量为375mL/d。结果表明,260d后中心点处90Sr浓度峰值沿轴向迁移了3.9cm,峰值活度浓度为1.04×10^4Bq/cm^3;随着与轴线距离的增加,径向上、下对称6个区域的峰值浓度逐渐减小,上半部活度浓度为1.02×10^3~8.03×10^3Bq/cm^3,峰值迁移距离约为2.7~3.6cm,下半部活度浓度为1.86×10^3~9.80×10^3Bq/cm^3,峰值迁移距离约为3.3~3.6cm。结合试验体中90Sr的浓度分布,建立Hydrus-3D核素迁移三维数值模型,拟合得到了90Sr在粉质壤土中的吸附分配系数为79.0mL/g,纵向弥散度为0.7cm,横向弥散度为0.8cm。

关键词：核素迁移三维模型 Hydrus-3D 90Sr

痕量^(90)Sr在近海沉积物中吸附特性研究

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核电子学与探测技术 2020年第5期40卷 751-755页

作者：陈超朱君张艾明中国辐射防护研究院太原030006

本研究深入分析了滨海核设施排放^(90)Sr在表层沉积物中的吸附动力学、固体浓度(Cp)与初始浓度(C0)对吸附特性影响实验。实验结果表明:Cp=100g·L^(-1),C0=2.20×10^(-8)mol·L^(-1),吸附量随时间首先呈指数快速增长,该阶段吸附过程主... 详细信息

本研究深入分析了滨海核设施排放^(90)Sr在表层沉积物中的吸附动力学、固体浓度(Cp)与初始浓度(C0)对吸附特性影响实验。实验结果表明:Cp=100g·L^(-1),C0=2.20×10^(-8)mol·L^(-1),吸附量随时间首先呈指数快速增长,该阶段吸附过程主要受物理吸附和离子交换机制控制,5 d后吸附趋于平衡;当C,在0.25~100g·L^(-1)之间时,^(90)Sr分配系数随C,增大明显降低,吸附体系随Cp升高吸附可逆性明显减弱;当C。在1.47×10^(-12)-1.46×10^(-9)mol·L^(-1)时,体系满足Freundlich等温线性吸附,90Sr在表层沉积物上吸附解吸分配系数随C0增大保持不变。

关键词： ^(90)Sr 表层沉积物分配系数固体浓度初始浓度

基于CiteSpace对内蒙古自治区粮食产量现状的分析

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乡村科技 2023年第24期14卷 13-16页

作者：张潇王雨晴张艾明牛佳敏张婷婷赤峰学院资源环境与建筑工程学院内蒙古赤峰024000

从中国知网数据库选取1987—2022年318篇以“内蒙古”和“粮食产量”为关键词的期刊文献,以CiteSpace为工具,对样本文献进行可视化分析,包括发文数量趋势、当前的研究热点及未来研究趋势。结果表明,2008年以后,内蒙古自治区粮食产量问... 详细信息

从中国知网数据库选取1987—2022年318篇以“内蒙古”和“粮食产量”为关键词的期刊文献,以CiteSpace为工具,对样本文献进行可视化分析,包括发文数量趋势、当前的研究热点及未来研究趋势。结果表明,2008年以后,内蒙古自治区粮食产量问题得到重视,内蒙古自治区的产粮地位逐渐凸显,有关内蒙古自治区粮食产量的研究增多,而且研究视角更为多元、研究热度有所提升。

关键词：粮食产量 CiteSpace 内蒙古自治区

近海核电厂核素地下水释放通量的模型计算方法

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吉林大学学报（地球科学版） 2021年第1期51卷 201-211页

作者：朱君李婷陈超谢添张艾明中国辐射防护研究院核环境模拟与评价技术重点实验室太原030006

为了定量计算陵区近海核电站排水管线泄漏情景下核素通过地下水途径向海洋环境的释放通量,以某近海核电站为例进行研究。首先,应用GOCAD软件建立三维地形地质模型,刻画地层的分布、剥蚀以及倾向等特点;然后,运用地下水数值模拟软件FEFLO... 详细信息

为了定量计算陵区近海核电站排水管线泄漏情景下核素通过地下水途径向海洋环境的释放通量,以某近海核电站为例进行研究。首先,应用GOCAD软件建立三维地形地质模型,刻画地层的分布、剥蚀以及倾向等特点;然后,运用地下水数值模拟软件FEFLOW精细刻画丘陵区地下水系统的补给、径流和排泄特征;最后,以不被吸附滞留的核素3H和被吸附滞留的核素90Sr、137Cs为对象,通过实验测定了90Sr、137Cs在不同岩土介质中的分配系数,模拟计算了排水管线连续渗漏60 a后3H、90Sr、137Cs在地下水中的放射性分布及释放。结果表明:3H迁移速度基本与地下水流速一致,地下水中的最大放射性浓度为0.285 0 Bq/L,第20 000天时向收纳水域的释放通量达到最大值,约526 Bq/d;90Sr吸附性能相对较弱,最大迁移距离约80 m,地下水中的最大放射性浓度为0.032 1 Bq/L;137Cs吸附能力较强,相当长的时间内被滞留在管线附近,地下水中最大放射性浓度分别为6.840×10^(-3) Bq/L,释放通量为0 Bq/d。由弥散度的不确定分析可知,弥散度越大,地下水中3H的最大放射性浓度越小,向海洋环境的释放通量越多。

关键词：近海核电厂丘陵区地下水释放通量核素迁移

典型铀矿区包气带砂质黏土在不同流速下的水动力弥散规律研究

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核电子学与探测技术 2023年第5期43卷 975-984页

作者：王赵明杨松谢添陈文杰梁鹏亮陈超石云峰张艾明中国辐射防护研究院核环境模拟与评价技术重点实验室太原030006

铀化学性质活泼,兼具放射性和化学毒性,易发生活化、迁移与富集。铀矿退役后存在的污染物迁移扩散涉及范围广,各核素和其他重金属之间的相互关系复杂,长期影响环境质量和人体健康。水动力弥散是核素在土中迁移的重要形式,弥散度是污染... 详细信息

铀化学性质活泼,兼具放射性和化学毒性,易发生活化、迁移与富集。铀矿退役后存在的污染物迁移扩散涉及范围广,各核素和其他重金属之间的相互关系复杂,长期影响环境质量和人体健康。水动力弥散是核素在土中迁移的重要形式,弥散度是污染物迁移模拟中最常用的参数。针对我国某典型铀矿区包气带砂质黏土,以3H溶液为示踪剂,进行不同流速下的土柱穿透试验,并运用对流-扩散方程拟合溶质穿透曲线得到弥散度,结果表明,随着流速增大,3H穿透曲线向左移动,且逐渐变陡,且土柱越早到达峰值浓度,峰值浓度也越高;水流速越慢,穿透曲线的后半段3H浓度下降越慢,穿透曲线的“拖尾”现象越严重;1倍、5倍、10倍最大年降雨量条件下,土柱的水动力弥散度DL分别为1.25、3.60、15.00 cm。

关键词：铀矿区包气带水动力弥散穿透曲线

^(99)Tc在甘肃某处置场及周边区域的吸附-解吸特性与赋存形态研究

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核电子学与探测技术 2023年第2期43卷 339-347页

作者：王鹏王赵明石云峰杨彪梁鹏亮谢添张艾明陈超中国核科技信息与经济研究院北京100048 中国辐射防护研究院核环境模拟与评价技术重点实验室太原030006

^(99)Tc半衰期长,赋存形态多样且容易被生物吸收利用,是高放废物处置中最需要考虑的放射性核素之一。以^(99)Tc为研究对象,在甘肃某处置场实地取样,针对不同岩样开展吸附-解析试验。试验结果表明,^(99)Tc在6种岩土样中的分配系数值为0.7... 详细信息

^(99)Tc半衰期长,赋存形态多样且容易被生物吸收利用,是高放废物处置中最需要考虑的放射性核素之一。以^(99)Tc为研究对象,在甘肃某处置场实地取样,针对不同岩样开展吸附-解析试验。试验结果表明,^(99)Tc在6种岩土样中的分配系数值为0.70~34.2 L/kg,差距较大。其中^(99)Tc在中-微风化大理岩、强风化大理岩中的吸附效果较好;在砂岩、花岗岩等岩体中的吸附效果较差且吸附可逆性较强。进一步利用PHREEQC软件,研究改变氧化还原电位pE、pH条件下^(99)Tc在处置库预选区地下水中的赋存形态变化。计算结果表明,pH对^(99)Tc的赋存形态影响较小,在pH=2~13时,TcO_(4)^(-)是其主要存在形态。pE值对^(99)Tc的赋存形态影响较大,pE-3.19时,^(99)Tc主要以99 TcO_(4)^(-)形态存在。pE值为-3.5--3.0时,地下水中还有少量Ⅳ价^(99)Tc:TcO(OH)_(4)、(TcO(OH)_(2))^(2),Ⅶ价TcO_(4)^(-)。

关键词： ^(99)Tc 高放废物处置吸附解析赋存形态