本文從我國(guó)高放廢物處置庫(kù)工程屏障設(shè)計(jì)需求出發(fā),以內(nèi)蒙古高廟子鈉基膨潤(rùn)土和甘肅北山地下水為研究對(duì)象,運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試、理論分析以及數(shù)值模擬等多種研究方法,開(kāi)展鈉基膨潤(rùn)土與地下水水-巖作用實(shí)驗(yàn)與模擬研究。主要結(jié)論如下:（1）通過(guò)開(kāi)展高廟子鈉基膨潤(rùn)土與不同鹽溶液相互作用L₂₅（5⁵）正交試驗(yàn)研究,揭示了溶液pH值、離子濃度、溫度、固液比及時(shí)間對(duì)體系pH值、膨潤(rùn)土可交換陽(yáng)離子等關(guān)鍵參數(shù)的影響,認(rèn)識(shí)了不同條件下膨潤(rùn)土與鹽溶液主要發(fā)生的離子交換類型。結(jié)果表明,膨潤(rùn)土具有很好的pH緩沖性能,在不同條件下均能維持體系處于堿性條件。（2）建立了膨潤(rùn)土與北山地下水相互作用實(shí)驗(yàn)技術(shù)流程,通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別獲得了膨潤(rùn)土與北山地下水在常溫低氧條件下作用1年和高溫低氧條件下作用150天地球化學(xué)特征參數(shù)變化規(guī)律;確定了膨潤(rùn)土在北山地下水中釋放膠體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù);認(rèn)識(shí)了體系主要發(fā)生的離子交換反應(yīng)類型,并建立了離子交換熱力學(xué)模型,結(jié)果表明膨潤(rùn)土-北山地下水在實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間范圍內(nèi)可以維持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。為揭示近場(chǎng)地球化學(xué)環(huán)境及評(píng)價(jià)膨潤(rùn)土化學(xué)性能提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。（3）... 

【文章來(lái)源】：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：160 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

高放廢物處置庫(kù)近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)核素遷移示意圖

如圖3-13 所示。鋁（鎂）氧八面體片是由兩層相對(duì)的硅氧四面體片提供四個(gè)氧原子和兩個(gè)由處于同一平面的羥基提供的氧原子所構(gòu)成的八面體共棱連接形成八面體片，而金屬鋁（鎂）陽(yáng)離子則位于八面體中心，從而形成鋁（鎂）氧八面體片。當(dāng)三價(jià)陽(yáng)離子占據(jù) 2/3 八面體空間時(shí)形成二八面體片。而當(dāng)二價(jià)陽(yáng)離子占據(jù)所有八面體空間時(shí)，則形成三八面體片。在蒙脫石的兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元層之間由可交換的大半徑陽(yáng)離子 Na+、Ca2+、K+等填充。圖 3-13 蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)示意圖3.5.2 層間離子交換蒙脫石中的可交換性離子與液相中的離子發(fā)生的離子交換反應(yīng)，可以用如下反應(yīng)式表述，以可交換性 Na+被液相中 Ca2+置換為例：（3-14）平衡常數(shù) K 可以用如下表達(dá)式表述：（3-15）式中 X 是層間表面點(diǎn)位，[]表示膨潤(rùn)土被吸收/交換的 NaX，CaX2，以及液相中 Na+，Ca2+。K 是平衡常數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)用菱鐵礦采自陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣鐵礦，采集的樣品呈現(xiàn)灰綠色。依據(jù)《SY/T 6210-1996 沉積巖中粘土礦物總量和常見(jiàn)非粘土礦物 X 射線衍射定量分析方法》，采用 X-衍射測(cè)定其礦物成分含量如表 4-1和圖4-1所示。采用 X 射線熒光光譜儀測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表 4-2 所示。表 4-1 試驗(yàn)用菱鐵礦試樣主要礦物成分 wt %礦物 石英 白云石 菱鐵礦含量 6.4 3.2 90.4注：測(cè)試結(jié)果由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心提供表 4-2 試驗(yàn)用菱鐵礦試樣化學(xué)成分 wt %SiO2Al2O3Fe2O3MgO CaO Na2O K2O MnO TiO2P2O5燒失量 FeO10.36 1.05 6.83 3.03 2.75 0.045 0.124 4.18 0.051 0.038 27.67 43.84注：測(cè)試結(jié)果由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心提供由測(cè)試結(jié)果可知，該礦石純度較高，主要礦物菱鐵礦占到 90.4%，除此之外，還含有少量的石英和白云石。主要化學(xué)成分為 FeO，占到 43.84%。

【參考文獻(xiàn)】：
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