[發(fā)明專利]一種地質處置工程屏障材料的加速老化方法

在審

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• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN109060642A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 劉偉;葉盾毅;楊仲田;梁棟;李洪輝;賈梅蘭;趙帥維;毛亮
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

本發(fā)明屬于核輻射防護技術領域，涉及一種地質處置工程屏障材料的加速老化方法。所述的加速老化方法包括如下步驟：(1)對所述的工程屏障材料先后進行單純γ輻照老化、單純熱老化和輻照?熱順序老化；(2)在所述的輻照?熱順序老化后，確定并測試敏感性表征指標；(3)對所述的敏感性表征指標的測試結果進行對比分析，給出三種加速老化作用后所述的敏感性表征指標劣化的相對程度，從而給出反應機理并建立動力學方程，在此基礎上對所述的工程屏障材料的性能進行保守性的推斷。利用本發(fā)明的地質處置工程屏障材料的加速老化方法，能夠在長時間尺度下給出工程屏障材料性能演化的準確結論或者偏保守的結論。

技術領域

本發(fā)明屬于核輻射防護技術領域，涉及一種地質處置工程屏障材料的加速老化方法。

背景技術

高水平放射性廢物(HLW)具有核素半衰期長(部分核素的半衰期為幾十萬年)、釋熱量大、生物毒性高等特點，因此，目前國際上對其公認的處置方式為深地質處置，從而達到與人類長久隔離的目的。深地質處置多基于多重屏障原理進行設計，其中乏燃料/廢物固化體本身是第一道屏障，處置容器是第二道屏障，緩沖/回填材料是第三道屏障，而處置介質(圍巖)和周圍的地質環(huán)境是第四道屏障。在上述四道屏障中，前三道屏障屬于工程屏障，可以通過工程設計使其適合特定的條件；而第四道屏障是天然屏障，主要通過選址工作加以確定。

此外，一般又根據(jù)屏障的位置、功能、受廢物體影響的程度、在其中發(fā)生演化過程等，可以將處置系統(tǒng)劃分為近場和遠場，近場包括工程屏障材料及圍巖擾動帶。而對于處置系統(tǒng)近場而言，工程屏障材料將長期受到輻照場、溫度場、水勢場、應力場、化學場以及微生物等多場耦合作用的影響。因此，在眾多因素共同作用下，工程屏障材料長期性能演化是地質處置安全評價中關心的核心問題之一。

但是，目前關于工程屏障材料長期性能演化研究的方法基本上都是近似驗證外推法，即在接近真實處置的溫度以及其它環(huán)境條件下進行一定時間(數(shù)月至數(shù)年)的近似驗證(主要研究為熱-水-力-化學(THMC)臺架試驗和地下實驗室原地加熱試驗)，分析推定材料的長期性能。一般來說，這種方法很難獲得材料的演化機理和動力學方程，故無法建立長時間尺度下的時-溫演化關系；而若只根據(jù)短時間尺度下的性能演化去推斷長時間尺度下的性能演化，則所得到的結論可信度較低。因此，為了獲得長時間尺度下工程屏障材料性能演化的準確結論或者偏保守的結論，需要建立新的試驗方法，加速老化方法是其中之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種地質處置工程屏障材料的加速老化方法，以能夠在長時間尺度下給出工程屏障材料性能演化的準確結論或者偏保守的結論。

為實現(xiàn)此目的，在基礎的實施方案中，本發(fā)明提供一種地質處置工程屏障材料的加速老化方法，所述的加速老化方法包括如下步驟：

(1)對所述的工程屏障材料先后進行單純γ輻照老化、單純熱老化和輻照-熱順序老化；

(2)在所述的輻照-熱順序老化后，確定并測試敏感性表征指標；

(3)對所述的敏感性表征指標的測試結果進行對比分析，給出三種加速老化作用后所述的敏感性表征指標劣化的相對程度，從而給出反應機理并建立動力學方程，在此基礎上對所述的工程屏障材料的性能進行保守性的推斷。

本發(fā)明的加速老化方法的基本原理為：

(1)要預測某種材料在其使用條件下的壽命，由于試驗模擬條件和試驗周期等多方面因素的限制，一般情況下無法采取真實條件模擬，最佳的方法是采用加速老化試驗；

(2)尋找敏感性性能表征指標，然后根據(jù)這些指標數(shù)據(jù)確定輻射和熱作用對材料性能的影響是協(xié)同作用還是疊加作用；

(3)根據(jù)輻射和熱兩個因素對加速老化試驗結果影響之間的關系，研究并掌握老化反應機理，建立反應動力學方程，預測材料的使用壽命；