Geological Storage of Highly Radioactive Waste pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Pusch, Roland

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:1736.00元

装帧:

isbn号码:9783540773320

丛书系列:

图书标签:

• Geological disposal
• Radioactive waste
• High-level waste
• Deep geological repository
• Waste management
• Nuclear energy
• Geochemistry
• Hydrogeology
• Safety assessment
• Long-term storage

地下深处的静默之所：放射性废物地质处置的前沿探索与实践 图书简介 本书深入探讨了人类文明在处理高放废物——特别是核能发展过程中产生的、具有长期高放射性与长半衰期的物质——所面临的终极工程与环境挑战：地质处置。我们聚焦于将这些废物安全、永久地隔离于地质深处的稳定岩体之中，以确保其在数十万乃至百万年的时间尺度内不对生物圈构成威胁。 本书并非关于特定书名“Geological Storage of Highly Radioactive Waste”的综述，而是从一个更宏大、更细致的视角，对地质处置的科学基础、工程挑战、多学科集成以及全球实践经验进行全面的梳理和分析。我们旨在为地质学家、核工程师、环境科学家、政策制定者以及所有关注可持续能源和长期风险管理的人士，提供一个关于此关键议题的深度参考。 --- 第一部分：挑战的起源与科学基石 第一章：高放废物的特性与时间尺度的哲学 本章首先剖析了乏燃料和高放射性废物（HLW）的物理化学特性，包括其热量释放、放射性衰变链的复杂性以及长半衰期放射性核素（如碘-129、钚-239、碳-14）的长期行为。我们探讨了“地质时间尺度”的含义——这并非人类历史经验能够触及的范畴。如何将现代科学认知外推至数万代人的未来，成为贯穿全书的核心哲学困境。本章将详细阐述安全指标的设定，以及如何通过“限制剂量”和“参考环境影响”来量化未来数百万年的风险。 第二章：深入岩石圈：候选地质环境的遴选 地质处置库（Repository）选址是整个项目的基石。本书详尽介绍了全球公认的、具备长期稳定性的地质环境类型，包括： 花岗岩体（Crystalline Rock）： 探讨其低渗透性、机械强度高以及水文地质条件的稳定性，并分析了世界范围内（如瑞典的花岗岩区）的勘探案例。 粘土层（Clay/Shale Formations）： 侧重于粘土矿物对放射性核素的强大吸附能力（离子交换和化学键合），以及其极低的水力传导系数。深入分析了欧洲（特别是比利时和法国）在粘土层研究中的关键发现。 蒸发岩（Salt Formations）： 讨论岩盐的自愈合特性（蠕变和封闭性），以及其作为优良的辐射屏蔽体所具备的优势与潜在挑战（如水残留和诱发性裂缝）。 本章的核心在于多参数耦合分析——如何结合岩石力学、水文地质学、地球化学和热学性质，对特定场址进行多重筛选和风险评分。 --- 第二部分：多重屏障系统的工程设计与集成 地质处置的安全并非依赖单一因素，而是建立在一个多重屏障系统（Multi-Barrier System）之上。本书将此系统分解为两个主要部分：工程屏障和天然地质屏障。 第三章：工程屏障的构建：容器、缓冲材料与回填 详细阐述了工程屏障的三个关键层次： 1. 贮存容器（Canister）： 分析了不同容器材料的选择（如碳钢、铜、钛合金）及其在不同地质环境下的腐蚀模型。重点讨论了容器的寿命预测，以及如何通过设计冗余来应对不确定性。 2. 缓冲与填充材料（Buffer and Backfill）： 详细研究了膨润土（Bentonite Clay）作为主要缓冲材料的特性，包括其吸水膨胀性、对水分迁移的阻滞作用以及对放射性核素的吸附性能。对不同粒径和矿物成分的膨润土进行了性能对比。 3. 封堵系统（Sealing Systems）： 探讨了用于封闭处置库通道、回填空间和钻孔的材料，如水泥基材料、沥青和特定岩石碎屑的混合物，以及它们在长期水饱和条件下的稳定性。 第四章：水流与地球化学的长期相互作用 放射性核素的迁移主要依赖地下水。本章聚焦于水文地质模型的构建，如何预测处置库周围地下水流场的长期变化（数十万年）。更关键的是，深入分析了核素迁移的化学控制： 溶解度限制： 解释了不同温度和pH值下，关键核素（如铀、钚）的溶解度变化。 表面化学与吸附/解吸： 阐述了放射性物质在岩石/缓冲材料界面上的化学反应机制，特别是对高活性核素的“固定化”过程。 热效应： 探讨了废物热量对库区水温和流场的影响，以及高温如何加速腐蚀和改变岩石的渗透性。 --- 第三部分：风险评估、监管与社会接受度 第五章：性能评估与安全案例（Performance Assessment） 性能评估是证明地质处置安全性的核心科学工具。本章详细介绍了用于模拟整个处置系统（从废物源到生物圈）的数学模型框架。重点介绍了： 耦合模拟工具： 如何集成热-力-流-化学过程的复杂模型（如有限元/有限差分方法）。 不确定性分析（Uncertainty Analysis）： 讨论如何量化输入参数（如渗透率、腐蚀速率）的随机性，并使用蒙特卡洛方法评估长期风险分布。 后性能评估（Post-Closure Assessment）： 阐述了如何构建“隔离时间窗”，即从处置完成到放射性水平降至天然本底水平所需的时间段内的风险评估方法。 第六章：从概念到现场：全球地质处置库的案例研究 本书选取了数个具有代表性的国际项目进行深度剖析，而非仅仅罗列。 瑞典/芬兰的深入地下研究设施（SFR/Onkalo）： 分析其“现场验证”策略，以及如何在建造过程中不断优化设计和确认场地特性。 德国的Konrad和Gorleben的选址与争议： 探讨在成熟的工程技术背景下，社会政治因素如何影响选址的最终决策。 美国和加拿大的深层处置研究： 比较了它们在花岗岩和页岩中探索的不同技术路线。 第七章：监管框架、公众参与与伦理责任 地质处置的成功不仅是技术问题，更是社会契约的建立。本章探讨了： 国际原子能机构（IAEA）的指导原则： 评估不同国家监管机构如何将国际标准转化为可执行的国内法规。 透明度与可逆性： 讨论如何平衡“永久性”目标与保持一定程度的“可逆性”以应对未来技术进步的需求。 社会接受度（Social Acceptance）： 分析“邻避效应”（NIMBY）的根源，以及建立长期信任机制、确保利益相关者参与的有效途径，包括经济补偿、教育推广和信息共享的策略。 --- 结论：面向未来的地质处置 本书最后总结了当前研究的前沿方向，包括对更高热负荷废物（如快堆燃料）的适应性研究、新型缓冲材料的开发，以及利用先进传感技术进行长期库区监测的前景。我们重申，地质处置是基于科学的、审慎的、对后代负责任的解决方案，其成功依赖于严谨的科学方法、高度集成的工程设计和持续的社会对话。

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