[发明专利]一种核素扩散实验装置及其方法

说明书

本发明公开了一种核素扩散实验装置及方法，包括米级扩散装置和采集装置，在固相介质中设置放射性核素，在设定扩散时间后，取出扩散装置中任意位置处的填充介质，即可得到放射性核素精确位置、深度的扩散迁移信息；本发明的装置结构简单，方法简便，可最大程度地反映实际环境条件，低扰动获得放射性核素扩散迁移介质；本发明的装置及方法不仅可用于放射性核素地下水环境系统扩散行为研究；还可用于对非放射性垃圾填埋场等厂址的污染物地下水环境迁移研究，所得研究结果可应用于环境影响评价领域。

技术领域

本发明属于核安全评价技术领域，具体涉及一种核素扩散实验装置及其方法。

背景技术

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，处置场的安全性能很大程度上代表着放射性废物处置的安全程度。

目前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属于研究热点。现有的方法采用现场野外实验用于反映实际环境条件下放射性核素扩散迁移行为，但其不能很好的还原实际环境条件。而大尺度固相介质放射性核素扩散迁移实验相较于现场野外实验更能反映实际环境条件下放射性核素扩散迁移行为。大尺度核素扩散实验相较于小尺度厘米级核素扩散实验的尺度扩大至米级，其装置设置与小尺度厘米级均不同，小尺度厘米级的核素扩散实验装置与方法不能直接应用于大尺度中。因此，亟需一种对放射性核素扩散迁移研究的大尺度固相介质放射性核素扩散迁移实验的装置与方法。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大尺度均质介质中核素扩散迁移实验装置及其方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种核素扩散实验装置，包括尺寸为米级的扩散装置、采集装置，所述采集装置采集扩散装置中经放射源填充的固相介质；所述扩散装置包括顶部防渗层、底部防渗层、四周防渗层，所述顶部防渗层设有注水通气管，内部分层填充介质；所述采集装置包括取样手把、活塞手把、联动杆、刀头；所述刀头与所述活塞手把的底部连接；所述联动杆位于所述活塞手把两侧；所述取样手把位于所述联动杆的顶部。

进一步地，还包括活塞，所述活塞位于所述活塞底部与刀头之间。

进一步地，还包括固定轴，所述刀头通过固定轴与上述联动杆连接。

进一步地，还包括护台，位于所述取样手把的下方，取样手把的一端与护台轴连接；所述护台固定于所述联动杆上。

进一步地，还包括排气口，所述排气口位于活塞的上方。

进一步地，本发明还提供了一种核素扩散实验方法，包括以下步骤：

(1)根据固相介质密度，在扩散装置中进行分层填充介质，直至高度到达放射性源的埋藏高度处；

(2)将放射性核素添加到少量所述固相介质中，将放射源扩散迁移后的岩土样品放入扩散装置中心处，继续分层填充，直至高度到达扩散装置顶部防渗层；

(3)密封扩散装置四周，向注水通气管处缓慢通水，待所有注水通气口水头高度一致时结束注水；

(4)放射性核素扩散迁移设定时间结束后，抽去部分水后，采用采集装置取出放射源扩散迁移后的岩土样品；

(5)待所需放射源扩散迁移后的岩土样品全部取出后，将扩散装置中剩余固-液相介质进行水泥固化处置。

进一步地，所述步骤(4)中，采用采集装置取出放射源扩散迁移后的岩土样品包含以下步骤：

(41)根据预设取样位置，将刀头插入相应取样位置，下压取样手把，通过联动杆带动刀头自动闭合将样品挖出；