放射性核素的分布与迁移
核素迁移(徐鑫鑫)
核素迁移的现状和发展（西南科技大学安全技术及工程2010000598 徐鑫鑫）摘要：本文着重评述了当前有关放射性废物地质处置的核素迁移研究的进展，介绍了核素的迁移机理，以及讨论了迁移化学和天然类比体系。
关键词：核素迁移，进展，核废物处理，迁移化学全世界面临着能源遗乏的紧张局面,大力发展核能将是一种不可避免的趋势。
我国在核能发展方面,由于过去认识落后,起步很晚,加上现在资金和技术上的困难,在本世纪末的发展规模是很有限的。
但可以预见到,在下一个世纪我国的核电事业必将有较大的发展,以满足大规模的社会主义建设对能源的需求。
从另一方面看,发展核电的重要前提是必须安全地处置核动力反应堆产主的大量的放射性废物。
这些被公众所厌恶的废物的安全处置问题,已经成为当前核电发展的严重障碍。
如在瑞士,法律规定核电站对核废物的贮存和处置负有责任。
为此,五个核电站共同出资建立了“国家放射性废物处置组织(NAGRA)”全面负责规划、研究和解决这个难题,然后将根据废物处置方案的安全可靠性,进行全国公民投票来决定继续使用核电站还是关闭全部核电站。
最终安全地处置核废物的目的是将放射性废物与人类环境相隔离,使人类不受其放射性的危害。
世界各国公认的较为安全的处置方法(主要指高放废物)是地质处置,即将放射性废物处置库建造在深度地质层中,使用工程的和天然的多层屏障将废物隔离起来,天然的深厚的地质岩层和地层成为有效的最后屏障。
可是,必须看到这种屏障并不能保证绝对的安全。
在几百年、几千年后水泥废物库及包装体终将分崩瓦解,废物中的各种放射性核素将随着地下水流,或多或少地从地下废物库中迁移到生物圈中来。
因此，对放射性核素的迁移行为和规律的研究是放射性废物安全处置的一个十分关键的问题]2][1[。
1 核素的迁移机理放射性核素在岩石中随地下水的迁移主要包含三种物理化学作用:1) 由于水流运动及流体个别质点流速、流向差异而引起的机械弥散与分子扩散综合作用而导致的核素迁移,称为水动力弥散；2) 核素随地下水的宏观迁移，称为对流弥散；3) 吸附作用,当放射性核素随地下水流穿过被水饱和的岩石孔隙时,由于溶液pH值不同,在固液界面上进行不同程度的离子交换,形成岩石孔隙表面对核素的吸附作用,从而减缓扩3[ 。
铀尾矿中放射性核素的迁移研究
铀尾矿中放射性核素的迁移研究曾文淇【摘要】铀,一种天然存在的重金属,在环境中以各种化学形式存在.自从1789年被发现以来,它一直引起人们的兴趣,因为它可应用于生产核能.随着人口飞增和经济的不断发展,目前世界上已有多个国家和地区建有核电站.铀尾矿的露天堆放会使其中的放射性元素(U、Th等)与毒害金属元素会被淋洗出来.放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动.本文旨在论述铀尾矿中放射性核素迁移的机理以及总结几种常见的研究方法,对国内外一些研究进展进行一个较全面的介绍总结.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P42-45)【关键词】铀尾矿;放射性核素;核素迁移【作者】曾文淇【作者单位】东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文随着人口的快速增长和经济的飞速发展，人类对能源的需要也随之大量增加。
化石燃料不可再生而且带来了大量污染，急需要开发更多的新型清洁能源。
目前世界上已有多个国家和地区建有核电站[1-2]。
放射性核素的迁移是指放射性物质或放射性废物中的放射性核素从其本身及包装体向外的移动。
放射性核素迁移的研究是环境保护最关切的中心课题，它的主要任务是研究各种放射性核素在工程材料、地质层等屏障材料中的吸附、滞留、扩散，以及在地下水中的输运行为，为处理放射性事故和处置放射性废物的永久性场所的选址、设计和建造，提供重要依据和评估。
我国现有的铀尾矿放射性元素综合研究中，主要集中于放射性环境水平、辐射剂量的调查和评价及治理对策的研究，而对铀尾矿库以及放射性元素在环境中的迁移、扩散、溶剂热/吸附规律研究较少。
此外相对于一些西方发达国家，我国对铀尾矿的研究相对落后[3-5]。
2.1 关键核素和污染物核素迁移研究中，需要考虑放射性核素的毒性、半衰期、含量大小、对固化体性能影响、物理化学性质及其化化反应等因素。
放射性核素在环境中的迁移与迁移规律
放射性核素在环境中的迁移与迁移规律放射性核素是指在自然界中具有放射性的核素，它们的存在会对生态环境和人类健康带来很大的影响。
放射性核素在环境中的迁移是指，它们从产生源地向周围环境扩散的过程。
放射性核素的迁移规律是指，在迁移过程中，它们的扩散和转移的规律。
1.放射性核素在土壤中的迁移规律放射性核素经由大气降落，往往会进入土壤中，所以它们在土壤中的行为非常重要。
土壤中，放射性核素的迁移规律通常可以分为以下几种：1.1 离子交换作用离子交换是指一种化学反应，它可以在离子之间传递原子。
放射性核素在土壤中的交换过程通常省略了放射性核素的化学反应，直接以可与非放射性同位素交换离子的方式实现。
1.2 扩散作用扩散是指溶质的高濃度向低濃度方向慢慢移动。
放射性核素在土壤中的扩散过程通常受限于土壤孔隙的大小和形状、水分和作物根的分布。
1.3 沉降作用沉降是指溶质在含有重物的溶液中向下沉降。
放射性同位素可以通过重力作用向土壤深层沉降，尤其是在土壤中的水分下沉时。
1.4 粘着作用粘着是指物质表面附着物质的作用。
放射性核素在土壤颗粒表面上的粘着作用通常是通过化学吸附和物理吸附来实现的。
2.放射性核素在水中的迁移规律放射性核素在地下或地表水中迁移和转移的方式与在土壤中有很大的不同。
在水中，放射性核素的迁移规律通常可以分为以下几种:2.1 分散作用分散是指微观的运动和混合过程。
放射性核素在流动的水中通过扩散、涟漪、湍流等分散方式扩散到远离源头的地方。
2.2 吸附作用吸附是指物质对所接触到的表面吸附。
放射性核素在水中通常会吸附在悬浮颗粒和沉积物上。
2.3 沉降作用沉降是指溶质在含有重物的溶液中向下沉降。
放射性核素在水中通常会沉降在水底沉积物上，并随着时间的推移向水下深层移动。
3.放射性核素在大气中的迁移规律放射性核素在大气中的迁移通常会受到气溶胶、尘埃、云、雨和风等气象因素的影响。
放射性核素在大气中的迁移规律通常可以分为以下几种：3.1 气溶胶作用气溶胶是指空气中存在的温度和湿度难以评估的沉淀物质。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测环境放射性核素迁移转化形态模拟预测是一种重要的科学方法，用于研究放射性核素在环境介质中的迁移、转化与转运过程。
该方法可以帮助我们更好地了解放射性核素在环境中的传播规律，进而采取有效的措施来保护环境和人类健康。
放射性核素是指具有放射性衰变性质的同位素或同质异能素，其存在会对环境和生物体产生潜在的危害。
因此，了解放射性核素的迁移、转化和转运过程对于环境保护和核安全至关重要。
通过开展环境放射性核素迁移转化形态模拟预测研究，可以预测放射性核素在不同环境介质（如土壤、水体、大气等）中的迁移规律，以及其在不同形态下的转化过程。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测的基础是建立一个合理的模型。
模型的建立包括对放射性核素迁移转化规律的理论研究和实验数据的分析。
其中，放射性核素迁移转化规律的理论研究主要涉及核素与环境介质之间的相互作用机制研究，例如核素的吸附、解吸、迁移和沉积等过程；实验数据的分析则是通过对实验室或野外实测获得的数据进行整理、分析和统计，以验证模型的准确性。
在环境放射性核素迁移转化形态模拟预测中，需要考虑到多种因素的影响。
首先，放射性核素的物理性质如衰变常数、放射能量和辐射类型等对其迁移转化过程产生影响。
其次，环境介质的特性如pH值、纹理结构和化学组成等也会对放射性核素的迁移、转化和转运过程产生重要影响。
此外，特定环境条件下的微生物活动、氧化还原状态以及阳离子与阴离子的配位反应也会对放射性核素的行为产生影响。
环境放射性核素迁移转化形态模拟预测的结果可以用于评估核事故后的环境影响或放射性核废物的处理与处置。
例如，在核能发电厂事故中，通过模拟预测可以评估核素释放后在环境中的传播和积累情况，以便采取合适的紧急措施和应对策略。
此外，该方法还可以应用于核废物的处理过程中，为选择合适的处理方法和安全处置方案提供科学依据。
随着技术的进步和数据的积累，环境放射性核素迁移转化形态模拟预测方法正在不断发展和完善。
北京大学辐射防护科研组环境放射性核素研究进展
北京高校辐射防护科研组环境放射性核素探究进展随着人类社会的进步和进步，能源的需求也不息增长。
然而，能源的开采和使用带来了一系列的环境问题，其中之一就是放射性核素的释放与排放。
放射性核素对人类和生态环境的影响日益引起人们的关注。
为了更好地熟识和防范放射性核素的潜在危害，北京高校辐射防护科研组开展了环境放射性核素的探究。
起首，探究组通过对环境中放射性核素的长期监测，了解了北京市及周边地区放射性核素的污染状况。
据探究发现，大气中的放射性核素主要来自于核设施的运营和核武器试验等人类活动，地面和地下水体则主要受到了核燃料循环过程中的污染。
同时，也发现了一些特殊环境中的异常放射性核素含量，如垃圾填埋场和工业废水处理厂周边的土壤等。
这些探究结果为制定有效的防控策略和措施提供了重要依据。
其次，探究组还通过对放射性核素的迁移和转化过程的模拟与探究，解析了不同核素在环境中的行为和影响。
探究组接受数值模拟方法，模拟了大气、水体和土壤中放射性核素的迁移和转化过程。
通过模拟猜测，探究组发现，在气候条件变化、土壤类型和水文地质条件等因素的综合作用下，放射性核素的浓度和分布状况将发生显著变化，从而影响生态系统的稳定性。
该探究结果为环境放射性核素的评估和风险管理提供了科学依据。
另外，探究组还开展了对环境中放射性核素来源和迁移途径的溯源探究。
通过对含有放射性核素的样品进行同位素比例测定和核素特征分析，探究组可以准确地判定出放射性核素的来源和迁移途径。
尤其是对于一些特殊环境污染的溯源，探究组的探究效果为环境监测和治理工作提供了有力支持。
最后，探究组还进行了环境放射性核素的环境影响评判探究。
通过对放射性核素的环境传输特征、在生态系统中的迁移转化及其对生物的迫害效应等方面的综合探究，探究组评估了放射性核素对环境和人体的潜在风险。
探究结果显示，存在一些区域和特定环境中放射性核素的浓度超过了安全标准，可能对生态环境和大众健康产生潜在恐吓。
放射性核素_60_Co在土壤中的淋溶和迁移分布
Ag ri eul t叮 al, I s ti n ot t e of N u c l ea r Ag h eul o ral Sei t en c es, Zh j i e n g Un a i ver si , y t
n vi E o n r m e n t I S a c 记 nce, 2010,30(8): 1118一 1122
Pa ( d d y 5011, yel lo w 一 e d 501 r 1)w eI e st d i u ed b y u si g n
e su r lt s sho w ed t ha t t h e s户 沈 if c a i t i C vi y ofeoba t t 一 l 0i n col le ct edl ea c hi ng w a t erw s a
w a t er w i th ti m e
Fig. 2
小粉 土淋 溶速 率: 5 . ( 0 卜0 .7 1 ) L m
爪; 黄 红壤 淋溶 速率 :
( 4. 4肚 0. 55) m L/ h
由图 2 可见 , 2 种土壤淋溶水中 6 0c 较少, 在淋溶的 4佗 16 h
的含量
取, 每次 收集 3 管, 最后一次收集 淋溶水后 ,称 取总 的淋 溶 水量 .再将 淋溶 柱 置于 室 外晒 干(风 干), 沿 向切 割, 然后 置于 8 0 下烘干 至恒 重.从 收集 的
1 . 7 cm. s 装土后用适量蒸馏水灌水沥滤 压实, 并 观察和控制各装置的淋溶速率.由于土壤物理性 质的差异 ,淋溶速率只控制在每种土壤大致相同, 并分别测定各土柱的淋溶速率. 静置 24 h 后, 在处 于淹水(水深约 s c m )状态下的 PV C 管中一次性 各 灌入 60 e o 水溶 液 4. om L , t匕 活度 为 337. 55 Bq /角 工 , 用玻璃棒谨慎搅匀. 在整个实验期间适时 加 蒸馏 水 , 以保 持 土柱 处于淹 水 状 态和 淋溶 的连 续性. 1. 3 采样 淋 溶水 按 0 . 5, l,4 , 12 ,24 , 72, 120, 16 5, Z 16 h 收
放射性核素在森林生态系统中的迁移规律及核污染土地的利用
放射性核素在森林生态系统中的迁移规律及核污染土地的利用刘国华1**舒洪岚2(1南京林业大学,南京210037;2江西财经大学林学院,南昌330032)摘 要 放射性核素常危及生态系统的稳定,给人类的生命和健康带来巨大的威胁。
森林生态系统具有独特的特点和功能,利用其修复放射性污染的土壤具有重要的意义。
本文就森林生态系统对放射性核素的截持、保持、放射性核素在森林生态系统中的移动规律以及森林生态系统对放射性核素污染土壤的修复进行了探讨。
关键词 森林生态系统,放射性核素,移动规律,土壤修复中图分类号 X171 1 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2005)02-0187-03Behavior of radionudides in the forest ecosystem and the usage of soils contaminated with radionuclides.L IU G uohua 1,SHU Ho nglan 2(1N anj ing For estry Univer sity ,N anj ing 210037,China;2Jiangx i Financial and Economic University ,N anchang 330032,China).Chinese Jour nal of Ecology ,2005,24(2):187~189.T he pr esence of radionuclides in soils often jeopardizes ecosystem stability and renders a serious risk to human health.Fo rest ecosystem has special peculiarities and functions w hich can be used to r emediate the r adionuclide contaminated soils.Radionuclides retent ion in forest,behavior of radionuclides in for est ecosystem,and usage of soils contaminated wit h radionuclides were discussed in this paper.Key words radionuclide,behav ior,for est ecosystem,r emediatio n.**通讯作者收稿日期:2002-05-28 改回日期:2003-02-201 引 言自20世纪中叶以来,由于核技术的发展,放射性核素污染已经成为当今非常重要的环境问题。
放射性核素的分布与迁移
丰度：99.3% 丰度：0.7%
铀的主要物理化学性质-8种
• 多价性：+3，+4，+5，+6 在酸性溶液里：U2+、 U3+、 UO2+、 UO22+
• 化学活泼性： 铀几乎可以与除了惰性气体元素外所有的元素发 生化学反应。块状金属铀在室温条件下的空气中 可以缓慢地被氧化，形成黑色的UO薄膜；高纯 度的金属铀在室温的空气和水中都能自燃。
• Th 在表生带以机械风化迁移为 主，并富集于残积物，冲积物和 滨海沉积物中
• (重砂：独居石）
K
极容易从矿物中释放而转入水中，具有 很强的迁移能力．水中钾极易被生物吸 收，并参与形成次生矿物。
•在氧化带极易被淋滤，分解，迁移
• Rn: 没有发现化合物，密度为9.27g/L
• 广泛分布，在浓度差、温度差、压力差作 用下迁移
岩浆活动
（反复作用，主要 在 20 亿年以后）
贫矿化
变质作用
富铀区
构造运动 原始分溶
初始富集
（35 亿年以后）
地壳早期演化
地壳上部（花岗岩） 地壳下部（玄武岩）
作用
（月岩阶段，约 35 亿年以后）
• U、Th、Ra的分布随深度的增加而减少
• 各圈层中钍的含量约为铀的4倍，且稳定
• 铀在石陨石中的含量高于在铁陨石中的含 量
地球各圈层中铀、钍和镭的含量
地球各圈层
U/ppm
沉积岩
地 花岗岩 壳 玄武岩
地幔 地核
2.6 4.0 1.0 0.012 0.013
Th/ppm
7.0 13.5 4.0 0.048 0.013
• 亲氧性 失去6个价电子后形成稀有气体原子结构（s2 p6）。 是一种亲氧元素，不形成硫化物。
放射性核素锶在地质环境中的迁移研究
关 键 词： 亲 骨元 素 ； ｓ ｒ ； 单 一介 质 ； 实验模 拟 ； 数 值模 拟 中图分 类 号 ： Ｘ ８ ３ ３ 文献 标 志码 ： Ａ
Ｔｈ ｅ Ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｒａ ｄ ｉ ｏ ｎ ｕ ｃ ｌ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｔ ｉ ｕ ｍ ｉ ｎ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ￣
１放 射性Ｓ ｒ的产 生及其危害
放射性 废物是 核能利用 不可避 免 的伴 生物 。 绝 大部分放 射性 废物来 自核 电站 、 核燃 料循 环各 阶段 和核武器等 。通 常放射性废物含 有铀镭系 和铀 系天 然 放射性核素 、 铀裂 变产 物 、 超铀元 素或 中子 活化 产 物 等各类放 射性 物质。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｎ ｕ ｃ ｌ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｔ ｉ ｕ ｍ ｉ Ｓ ａ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｏ ｎ ｙ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｓ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｈ ａ ｒ ｍ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｂ ｏ ｄ ｙ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ａ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｌ ｄ ｈ ａ ｄ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｎ ｖ ａ ｉ ｒ ｏ ｕ ｓ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｎ ｕ ｃ ｌ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｔ ｉ ｕ ｍ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍｅ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｓ ｔ ｌ ｙ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｏ ｎ ｐ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｄ ｉ ａ ，
铀尾矿库放射性核素迁移研究现状
广 东 化 工 2013年 第1期· 60 · 第40卷 总第243期铀尾矿库放射性核素迁移研究现状周敏，杜洋(东华理工大学，江西 抚州 344000)[摘 要]随着核工业的发展，铀矿冶工业亦得到迅速发展。
由于铀矿水冶的特点，产生了大量的尾矿，而尾矿库是核燃料生产系统中储存放射性废物数量最庞大的场所，尽管人们在尾矿库的设计、建造、运行及退役后的处理方面都充分考虑了其安全性，但是，随着时间的推移以及不可预料的各种地下水文地质等运动，其工程屏障的完整性可能受到破坏，从而导致尾矿中的放射性核素随地下水运动迁移到生物圈，进而影响到周围环境质量状况和附近居民的安全健康。
因此，对尾矿库放射性核素迁移的研究具有重要的意义。
[关键词]铀尾矿库；放射性核；迁移研究[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)01-0060-02The Uranium Tailings Radionuclide Migration ResearchZhou Min, Du Yang(East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, China)Abstract: With the development of the nuclear industry, uranium mining and milling industry has also developed rapidly. Due to the uranium hydrometallurgical characteristics, resulting in a large amount of tailings and tailings pond is the storage of radioactive waste in the nuclear fuel production system in the largest number of places and people in the design of tailings, construction, operation and decommissioning after treatment fully considered its security, However, as time goes on, as well as unpredictable geology, groundwater movement, the integrity of the engineered barriers may be damaged, leading to radionuclides in the tailings with the movement of groundwater migration to the biosphere, thereby affecting the quality status of the surrounding environment and the safety and health of nearby residents. Therefore, the tailings pond radionuclide migration study has important implications.Keywords: uranium tailings ；radioactive nuclear ；migration research20世纪50年代后期，美国地质学家提出了科罗拉多高原砂页岩卷状铀矿床的淋积成因理论，引起了人们对铀的水迁移作用的普遍关注。
第一节放射性核素在体内的代谢一、放射性核素进入体内的途径与吸收
第一节放射性核素在体内的代谢放射性核素经多种途径进入人体后，沉积于体内某些组织器官和系统引起的放射损伤称为内照射放射损伤（radiation injuries from internal exposure）。
内照射损伤在战时和平时均可发生。
战时，放射性核素的内污染是由放射性落下灰（雨）进入人体内所致。
平时，放射性核素的工业、农业、医学等领域中广泛的应用，若使用不当、防护不周、或意外事故，均有可能造成内污染。
一、放射性核素进入体内的途径与吸收核战争时的放射性落下灰和放射性战剂及平时污染于环境中的的放射性核素，可通过食物、水和空气、经消化道、呼吸道、皮肤和伤口进入体内。
（一）经消化道进入放射性核素可经过污染的手、或饮用被污染的水、食物、药品等，也可通过食物链经消化道进入体内。
放射性核素吸收率最高的是碱族元素（钠、钾、铯）和某些非金属元素（碘、碲），可达90％以上；其次是碱土族元素（锶、钡）为10％～40％；镧系和锕系元素的吸收率最低，约为0.01％～0.1％。
（二）经呼吸道进入放射性核素可以气态、气溶胶或微小粉尘的形式存在于空气中，气态放射性核素（氡、氙、氚）易经呼吸道粘膜或透过肺泡被吸收入血。
粉尘或气溶胶态的放射性核素在呼吸道内的吸收决定于粒径大小及化合物性质。
一般粒径愈大，附着在上呼吸道粘膜上愈多，进入肺泡内愈少，吸收率低。
难溶性化合物在肺内溶解度很低，多被吞噬；而可溶性化合物则易被肺泡吸收入血。
粒径大于1μm者，大部分被阻滞在鼻咽部、气管和支气管内；粒径在0.01～1μm的落下灰危害最大，大部分沉积在肺部（包括细支气管、肺胞管、肺泡、肺泡囊）。
部分吸收入血，部分被吞噬细胞吞噬后滞留在肺内成为放射灶。
沉积在鼻咽部，气管和支气管的放射性灰尘大部分通过咳痰排出体外或吞入胃内，仅少部分吸收入血。
（三）经伤口和皮肤粘膜进入伤口和皮肤粘膜沾染放射性核素后，若不及时洗消，放射性核素将通过伤口和皮肤粘膜的渗透、吸收进入体内。
放射性废物处置中核素迁移研究现状及展望
Vol. 38 No. 1Mar. 2021第38卷第1期2021 年 3 月世界核地质科学World Nuclear GeoscienceDOI ： 10・3969/j ・ issn. 1672-0636・2021 ・01・015放射性废物处置中核素迁移研究现状及展望谢龙龙，李洪辉，赵帅维，武海花，张冰焘（ 中国辐射防护研究院， 太原 030006）［摘要］放射性废物根据分类标准采取不同的处置方式。
放射性核素具有半衰期长、放射性强等特点，调研了国内、外低、中、高放射性核素处置研究的工作进展,并从核素种类、黏土类型、具体迁移研究 方法、研究设备方面，总结了当前国内、外的研究现状,对我国放射性废物处置中的核素迁移工作提出了相应的建议。
［关键词］放射性核素；迁移；研究方法［中图分类号］TL942 ［文献标志码］A ［文章编号］1672 0636（2021）01 0125 09Study status and prospect of radionuclide migration inRadioactive Waste DisposalXIE Longlong , LI Honghui , ZHAO Shuaiwei , WU Haihua , ZHANG Bingtao( China Institute for Radiation Protection ，Taiyuan 030006 ， China)Abstract ： Radioactive waste is treated in different ways according to classification criteria. Thenuclides that need attention have the characteristics of long half-life and strong radioactivity , etc. The article has extensively investigated the progress of research on the disposal of medium ， low and high radionuclides at home and abroad ， and has studied the nuclides ， clay types ， specific migration research methods , and research equipment. On the aspect , it summarizedthe current research status at home and abroad ， and put forward corresponding suggestions forradionuclide migration in China.Key words ： radionuclide ； migration ； research method 截至2020年4月底，中国大陆在运核电机组47台,年发电量位列全球第3；在建核电机 组15台，规模居世界首位［1］°核电站在运行和退役过程中不可避免会产生放射性废物。
放射性核素迁移研究的现状与进展
态 、 附及迁 移行 为 等 。 吸
实验土柱中进行 迁移 ， 实验完毕后再切 割土柱样 进行分析 ， 获得 核素 的迁移情况 。如近年 来 中国 辐射防护研究院与 日 本原子力研究所合作 开展 了 盱 ｓ ∞Ｃ ３ Ｃ ＂３ ｐ ２Ｐ ４ ｍ等核素在野外 ｒ ｏ １ ｓ ２ Ｎ ３ ｕ２ Ａ ４ ７ ８ １
境和条件（ 如核索所处环境的 ｐ Ｈ值 、 微生物环境、 土壤粒度 、 固液 比等 ） 来研究核素迁移 ， 可在尽可 能短 的时间内掌握核 素迁移 的一些 特性常数 （ 如 分 配系 数 Ｋ 值 、 配 比 Ｄ 分 值 、 留 因 子 Ｒ 值 ） 滞 ， ， 了解核素的大致迁移 情况 ， 而为进一 步的野外 从 现场实验研究奠定基础。如 Ｖ ｓｌ ¨ ａ ｉ ｖＧ 等通过 ｓｅ
联系 人简介： 刘宁（９ 一 ， 研究员， １ ６ ）男， ６ 主要从事放射化学、 同位隶技术及，用的 直 研究。Ｅａ ：ｉ２＠２３ｎ ｍｉｎｕ ０ ６．ｅ ｌｌ ７ ｔ
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化 学研 究 与 应 用
第１ ８卷
开展核素迁移 的研究 逐渐受到重视 ， 主要手段 其 是 挖掘 多 口监 测 井 ， 监测 井 并 壁安 装 实验 箱 ， 在 把
明了比率 Ｄ／ １ ｒ ｄ 在影响核素迁移速度方面 （ ＋ Ｋ ） 的重要性 。李书绅等¨ 对 Ｎ ￣８ｕ和 Ａ ｐ２Ｐ ３ ｍ在 包气带黄土 中的迁移进 行 了模拟实验 ， 到 了这 得 三种 核 素在 黄土 中 的垂 向扩 散 系数 、 延迟 系数等 。 除了上述 实验室模拟研究 外 ， 可 以用 物理 还 和数学模 型方程来 描述核素 的迁移。刘 阳等¨
素迁移研很大的进展。本文 拟从核素迁移 的研究方法、
土壤放射性核素的来源与迁移
土壤放射性核素的来源与迁移作者：李锐仪来源：《环境》2015年第13期摘要：地球环境中的放射性核素具有天然放射性来源和人为放射性来源，其迁移研究对放射性污染的治理有重要意义。
本文介绍了土壤中放射性核素的化学与迁移行为，着重分析了影响土壤放射性核素积累和迁移的因素（包括土壤理化性质、核素理化性质和生物等方面），并对今后核素迁移研究的方向进行了思考。
关键词：放射性核素土壤来源迁移放射性是某些元素原子核裂变是发生的能量以电磁放射或快速粒子形式进行的释放过程，而元素的同位素物质可散发射线的称为放射性核素。
自然环境中存在许多放射性核素，包括天然放射性核素（40K、238U和232Th等）和人为放射性核素（主要有137Cs、134Cs、90Sr、240Pu、131I等）。
天然放射性核素所造成的人体内照射剂量和外照射剂量都很低，它们不影响人类的正常生活。
可是，随着核技术尤其是核电站的迅猛发展，不可避免地产生了大量放射性废物，这些废物中的核素衰变引起电离辐射造成了人体多种疾病，对人类的危害极大。
目前，核废物处置方法主要是深度地质处置，即将放射性废物处置库建造在深度地质层中，使用工程的和天然的多层屏障将废物隔离起来[1]。
可是，随着时间的推移，多层屏障必将遭到破坏，废物中的各种放射性核素就会或多或少地随着地下水流或岩石裂隙从地下废物库中扩散、迁移到岩层或土层中。
土壤作为环境的重要组成部分，其中的放射性核素的迁移大大影响到其他圈层中核素的含量与分布。
因此，了解土壤中放射性核素的来源以及其迁移规律对指导放射性污染的治理有重要意义。
1 土壤放射性核素的来源1.1 成土母质“原生放射性核素”指的是在地球形成期间出现的原子序数大于83的放射性核素，这些放射性核素一般分为铀系、钍系和锕系三个系列，它们通过放射性衰变，产生大量α、β和γ射线，对地球环境产生强烈的影响。
其中具有足够长半衰期，以致至今仍能探测到，并意义重大的有40K、238U和232Th。
第三章 天然放射性核素的分布与迁移
矿体和分散晕中的铀，内于剥蚀作用向沉积区 发生迁移，在冲积层和洪积层形成铀含量局部富集 地段。
分散晕（原生晕、次生晕）
原生晕 在矿床形成过程中同时生成的
铀元素富集的过渡带
次生晕
放射性核素到底从那里来？
（二）放射性核素在岩石中的 分布
与岩性有关 与岩石的地质年代有关
岩浆岩>沉积岩 酸性岩 >中性岩 量越高
泥质页岩>砂岩>石灰岩>石膏 变质岩放射性元素含量与变质前原
来岩石物质成分及变质过程有关
（四）在土壤中的分布
Th:银白色金属，集中在地壳上部 花岗岩中，组成四价化合物， 在 近地表，钍非常稳定，几乎没有 迁移。
Ra:银白色金属，两性元素，很 容易进入天然晶体的毛细管和 微裂隙中。
在氧化环境下易沉淀
！！铀镭不平衡
K
在氧化带极易被淋滤，分解， 迁移
Rn: 没有发现化合物，密度为 9.27g/L
指矿体或原生晕暴露到地表风化带部分
①形成矿物碎屑沿斜坡向下迁移，称机械 分散晕。它受降水多少，温度变化和地形 地貌影响很大；
②铀在化学风化影响下，被水溶解，并与 水中物质作用，形成铀盐；随地下水和地 表水流进行迁移，通过渗透、扩散、毛细 管吸附等，赋存在松散覆盖层中.
取决于成土母质 常见值： U 2-4ppm Th 8-12ppm K 1-2%
在大气中的分布
二、天然放射性核素的迁移
（一）U、Ra、Th、K特征
U：银色金属、强亲氧性、亲石元素 U+4及U+6
在深部还原带，以四价离子形式存 在，沉淀。
现在海洋核污染指标
现在海洋核污染指标
海洋核污染指标是衡量海洋中核污染程度的一组指标，包括以下几个方面：
1. 海洋放射性核素浓度：测量海洋中放射性核素的浓度，如放射性铯、放射性锶、放射性碘等。
这些核素可能来自核事故、核电站排放、核试验等。
2. 海洋放射性核素累积量：表示海洋中放射性核素的总量，反映了核污染物在海洋生态系统中的积累程度。
这个指标可以通过测量水体、沉积物或生物体中的放射性核素含量来评估。
3. 海洋生物体放射性核素含量：测量海洋生物体中的放射性核素含量，如鱼类、贝类、藻类等。
这些生物体可能通过摄食或直接吸收放射性核素污染物质进入体内。
4. 放射性核素在海洋中的迁移、转化和积累：研究核污染物在海洋中的迁移、转化和积累过程，包括放射性核素的沉降、迁移路径、转化反应等。
5. 海洋区域核污染水平：按照海域的不同划分，评估海洋区域的核污染水平，包括海洋区域中放射性核素的分布情况、浓度水平以及生物体的放射性核素含量等。
这些指标可以帮助科学家、政府和环保组织了解海洋核污染的程度，制定相应的管理措施和政策，以保护海洋生态系统和人类健康。
核环境监测与评价放射性物质通过生物链向人的转移
生物膜的组成和结构
概念 生物膜是构成细胞所有膜的
总称，包括围在细胞质外围的 质膜和细胞器的内膜系统 组成 膜脂 膜蛋白 糖类 无机盐 金属离子 水
外周膜 内膜系统
生物膜的分子结构模型
▪ 流体镶嵌模型 ▪ 1972年 Singer和Nicolson提出，认为生物
膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子 层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动 脂质的海洋中。 ▪ 与过去模型的主要差别 ▪ 突出了膜的流动性 ▪ 显示了膜蛋白分布的不对称性
比表面越大，从空气、水或土壤中吸收蓄积的能力越大。 生理和代谢特征：
生物代谢速率越快，生物对放射性核素的摄取、吸收和排泄 也就越快；
生物的物理和代谢作用随年龄、性别、健康状况以及温度、日 照等气候因素有关。
存在于生物体内某特定组织中的放射性同位素，由于生 物学的过程，比如通过代谢或排泄就会使之从该组织中排出。 在这种情况下，当放射性同位素的量降到开始量的1/2时所 需的时间就称为生物半衰期。
组织中存在的放射性同位素通过自发衰变和生物过程 两方面使放射性减少，此两过程共同造成的、使放射性强度 降为开始时的1/2时所需的时间叫做有效半衰期。射线对组 织的作用是有效半衰期越长作用越大。
如144Ce和239Pu可分别蓄积在肝脏和骨组织内，长期缓慢 的蓄积可对这些器官组织造成相当大的内照射。
放射性核的化学形态同样影响放射性核的积贮、迁移。
如分子碘主要经吸入途径进入生物体内；离子态碘则以 水溶态经食入被生物蓄积，有机碘最易被人体吸收。
2、生物的特性和行为
生物的某些固有特性和行为特征对其吸收、蓄积放射性核素 的能力有很大的影响。 外表形态和表面性质：
生物膜的特性
㈠ 膜分子结构的不对称性 ㈡ 膜分子结构的流动性
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Potassium
• A silver white soft easily metled metal that is a simple substance. It is found in nature in large quantities, but only in combination with other substance, such as in plants and rocks, and it is necessary to the existence of all living things.
• 亲氧性 失去6个价电子后形成稀有气体原子结构（s2 p6）。 是一种亲氧元素，不形成硫化物。
• 歧化性 5+铀离子仅能在pH2-4的水溶液中存在。 • 水解性 4+和6+铀离子都容易水解形成氢氧化物 • 成络性 铀是强络合物形成体，能与无机和有机配
位体形成种类繁多的络合物。迁移和富集！！
镭（Z=88）
铅（z=82）
• 深灰色金属，密度为11.35g/cm3。 • 在空气加热熔化生成氧化物PoO，可导致铅中
毒。 • 是良好的核辐射防护材料。
• 自然界有七个铅的同位素，其中四个是放射性 的，三个是稳定的。
• 老铅，低本底的铅，不含或含水量极少的放射 性铅。
自然界存在的放射性矿物
放射性矿物 矿物名称
第三章 天然放射性核素的分布与迁移
• 为何应用伽马能谱资料可以进行地质填图？ • 天然放射性核素的分布有何规律？
本章重点内容
• 放射性核素的基本特性 • 放射性核素在自然界的分布 • 放射性核素的迁移 • 铀地球化学及成矿地质作用 • 我国典型铀矿类型
结合起来讲
放射性核素的基本特性
• 铀（uranium) • 镭（radium) • 氡（rndon and thoron) • 钋（polonium） • 钍（thorium) • 钾（potassium, kalium)
铀（Z=92）
• 原子量：238.029 • 密度为19.05g/cm3 • 原子体积：12.5cm3/mol • 银色金属，具有金属光泽，质较软，易机械加工，
化学性质与铁相似，在空气中易氧化，也易溶于 酸。
• 自然界有三个铀的同位素 238U，半衰期：4.47×1010 a 235U，半衰期：7.04×1010 a 234U，半衰期：2.45×1010 a
Ra/10-10% Th/U
-
2.7
1.4
3.4
0.34
4.0
0.0040
4.0
0.0010
4.3
在地球壳层中的分布
• P.43 表3-1-1 • 238U、232Th、40K的分布
• 地壳>上地幔>下地幔>地核
丰度：99.3% 丰度：0.7%
铀的主要物理化学性质-8种
• 多价性：+3，+4，+5，+6 在酸性溶液里：U2+、 U3+、 UO2+、 UO22+
• 化学活泼性： 铀几乎可以与除了惰性气体元素外所有的元素发 生化学反应。块状金属铀在室温条件下的空气中 可以缓慢地被氧化，形成黑色的UO薄膜；高纯 度的金属铀在室温的空气和水中都能自燃。
放射性核素在自然界的分布
• 在地球壳层中的分布 • 在岩石中的分布 • 在土壤中的分布 • 在地表水中的分布 • 在地下水中的分布
铀在地壳、地幔和地核中的分布
• 地壳（0-35km） • 地幔（35-2900km） • 地核（2900-6371km）
• 地壳的成分相当于花岗岩和玄武岩成分的平均值； 地幔的成分相当于石陨石的成分；地核的成分相 当于铁陨石的平均值
• 原子量：226 • 密度为5g/cm3
• 银白色金属，具有金属光泽，在空气中不稳定，易与水 作用而形成Ra(Oห้องสมุดไป่ตู้)2。在自然界广泛分布。
• 自然界有四个镭的同位素 226Ra，半衰期：1600 a 224Ra, 半衰期：3.64d 228Ra 223Ra
氡（z=86）
元素周期表第Ⅵ周期的零族元素 原子半径：0.13nm 单原子放射性气体分子直径为0.46nm 惰性气体，不活泼，无色无味。
氡转化为固态的温度约为-113℃。熔点为-71℃。 沸点为-62℃。氡气的密度比空气要重，0℃1个 标准大气压下氡气的密度为9.73×10-3g/cm3 ，常 温下氡及子体在空气中能形成放射性气溶胶而污 染空气。
• 惰性放射性气体，可形成水合物，但自然界不存 在氡的氧化物。较重要的有三个同位素。
• 自然界有三个氡的同位素 222Rn，半衰期：3.824 d 220Rn, 半衰期：55.3 s 219Rn，半衰期：3.96 s
• U、Th、Ra的分布随深度的增加而减少
• 各圈层中钍的含量约为铀的4倍，且稳定
• 铀在石陨石中的含量高于在铁陨石中的含 量
地球各圈层中铀、钍和镭的含量
地球各圈层
U/ppm
沉积岩
地 花岗岩 壳 玄武岩
地幔 地核
2.6 4.0 1.0 0.012 0.013
Th/ppm
7.0 13.5 4.0 0.048 0.013
钋（z=84）
• 银色金属，具有金属光泽，密度为9.4g/cm3。在 空气或氧中氧化成黄色氧化物。钋及氧化物能溶 于胶酸体，，是生放成射黄性色核Po素C中l4 液重体容。易钋形盐成容胶易体水的解核而素形。成
• 自然界有七个氡的同位素，重要的有： 210Po，半衰期：138.4 d 218Po，半衰期：3.05 min
• 氧化还原性： 金属铀和低价态铀都是强还原剂，能与水强烈反 应。 在自然界，不存在金属铀和三价铀的化合物。
铀的主要物理化学性质
• 两重性 酸性：6+与第六副族元素Cr、Mo、W的同价化合 物性质相似，在氧化环境中存在。 弱碱性： 4+与第三副族元素的稀土元素的性质相似， 在还原环境中存在。在深部，与锕系元素共生。
赋存岩石或矿床
钾矿物
正长石和微斜长石 白云母 明矾石 钾石盐，光卤石
酸性火成岩和伟晶岩的主要组份 酸性火成岩和伟晶岩的主要组份 酸性火山岩的饰变 沉积岩是盐岩沉积
钍矿物 铀矿物
独居石 方钍石 钍石、铀钍矿
沥青铀矿
钒钾铀矿 脂铅铀矿
花岗岩、伟晶岩、片麻岩 花岗岩、伟晶岩 砂矿
花岗岩、伟晶岩及AgPbCu等脉状矿床 砂岩 与沥青铀矿共生