一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置及方法与流程

本发明属于放射性核素地下水环境迁移行为研究领域，具体涉及一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置及方法。

背景技术：

1、核能作为清洁能源也必将快速发展。可以预见的是，处置核能产业废物的重要设施-处置场也必将大量投入建设，与一般废物处置场不同，政府对放射性废物处置场明确要求开展核素在不同工程与环境介质中的扩散行为研究以获得关键参数，并基于此进行设施的安全性评价，因此获得准确的核素扩散行为参数对安全评价工作是十分重要的。相较于太阳能、风能等其他清洁能源相比，制约核能发展的主要问题之一是核设施的安全性，这也是公众“恐核”的主要因素，因此核安全一直都是各国学者关注的热点。这整个核电产业中，处置库作为放射性废物的最终处置场所，是核能产业后端的重要设施，其设施的安全性一直都是我国“安全发展核电”要求的重要组成部分，可以说处置场的安全性能就代表着放射性废物处置的安全程度，是回答公众对于核能安全可靠性问题的重要环节。

2、对于处置库的安全性能评价研究中，放射性核素在工程屏障(回填材料)与天然屏障(围岩介质)中的扩散迁移行为一直都是各国学者的研究热点，目前研究放射性核素扩散迁移的手段主要为室内扩散实验与野外现场实验，后者由于获得的参数能更加反映现场实际环境条件，一直以来都是各国学者探索的主要实验手段。对于野外现场测量实验，其难点主要包括以下三个方面：如何保证在野外环境中放射性核素不会泄露；如何在装置内外构建稳定的水力联系；如何在实验过程中，实时获得实验样品(或数据)。

3、由于此类实验本身“门槛”较高，目前市面上还未形成标准化的实验装置，项目实验操作的流程与标准同样未建立，这对于放射性废物处置场安全评价工作是十分不利的，因此急需要形成一套专门的实验研究装置与操作流程。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置及方法，以标准化的进行关键参数的采集，具有设备安全性、样品稳定性、长期耐用性的优点，可为放射性废物处置场安全评价工作提供大量的数据与技术支持。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，设置于地质钻孔内，包括：装置主体，装置主体包括依次设置的进水层、密封层、水质分析层、稳压层、动力层、扩散层及出水层，所述进水层、所述水质分析层、所述稳压层、所述动力层及所述扩散层依次连通，所述扩散层与地表连通，所述稳压层内设置有放射性核素示踪剂；其中，所述进水层用于将地下水抽入，并穿过所述密封层进入所述水质分析层内，所述水质分析层用于测量地下水的ph-eh，所述稳压层用于稳定放射性核素示踪剂与地下水之间的水压，所述动力层用于给地下水及放射性核素示踪剂提供动力，以将地下水及放射性核素示踪剂输送至所述扩散层内的实验介质上，并将经过实验介质的地下水及放射性核素示踪剂穿过所述出水层输送至地表。

3、进一步，所述进水层内设置有进水蠕动泵，以通过所述进水蠕动泵将地下水抽入。

4、进一步，所述水质分析层内设置有地下水ph-eh的探测器。

5、进一步，所述稳压层内设置有稳压腔体，所述稳压腔体内活动设置有稳压器，以将所述稳压腔体分隔为地下水腔体及示踪剂腔体，所述地下水腔体分别与所述水质分析层及所述动力层连通，所述示踪剂腔体内设置有放射性核素示踪剂，并分别与所述动力层及所述扩散层连通。

6、进一步，所述动力层内设置有地下水蠕动泵及示踪剂蠕动泵，所述地下水蠕动泵分别与所述地下水腔体、所述水质分析层及所述扩散层连通，所述示踪剂蠕动泵分别与所述示踪剂腔体及所述扩散层连通。

7、进一步，所述扩散层内设置有原液箱及取液箱，所述原液箱与所述示踪剂腔体及所述示踪剂蠕动泵连通，并穿过所述出水层形成原液口，所述取液箱与所述地下水蠕动泵连通，并穿过所述出水层形成取液口，实验介质位于所述原液箱与所述取液箱之间。

8、进一步，所述用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置还包括装置固定件及传送层，所述装置固定件位于地质钻孔内，以固定所述装置主体，所述传送层位于所述出水层靠近地面的一侧，并与地面连通。

9、进一步，所述用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置还包括样品收集组件，所述样品收集组件位于地面上，以收集所述装置主体中穿过所述出水层输出的样品。

10、进一步，所述原液口及所述取液口处皆设置有出水蠕动泵。

11、本发明还提供一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的方法，包括步骤：在野外场地布置采样钻孔，并将装置主体放置于钻孔内并进行固定；进行地下水抽取，充分饱和实验介质，并记录地下水ph、eh数据；对装置主体采样，并进行放射性核素进行分析；当数据达到扩散平衡后，关闭装置主体，完成实验。

12、本发明的效果在于：能够形成一套应用于野外现场情况下的核素扩散行为关键参数的装置及方法，且适配一般主要的地质钻孔尺寸，从而具有设备安全性、样品稳定性、长期耐用性的优点，可为放射性废物处置场安全评价工作提供大量的数据与技术支持。

技术特征：

1.一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，设置于地质钻孔内，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

5.如权利要求4所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

6.如权利要求5所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

7.如权利要求1所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

8.如权利要求1所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

9.如权利要求6所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置，其特征在于：

10.一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结
本发明涉及一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置包括装置主体，装置主体包括依次设置的进水层、密封层、水质分析层、稳压层、动力层、扩散层及出水层，所述进水层、所述水质分析层、所述稳压层、所述动力层及所述扩散层依次连通，所述扩散层与地表连通，所述稳压层内设置有放射性核素示踪剂。本发明还提供一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的方法，采用本发明所述的一种用于现场测量核素扩散行为关键参数的装置及方法具有设备安全性、样品稳定性、长期耐用性的优点，可为放射性废物处置场安全评价工作提供大量的数据与技术支持。

技术研发人员：石云峰,张艾明,廉冰,杨松,陈文杰,陈超,于伟跃,林海鹏,杨彪,熊维佳
受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13