Actinide Speciation in High Ionic Strength Media: Experimental and Modeling Approaches to Predicting Actinide Speciation and Migration in the Subsurface

مدیریت و دفع زباله‌های رادیواکتیو مسائل کلیدی بین‌المللی است که برای تضمین حفاظت عمومی و محیط‌زیست به یک مبنای علمی و بنیادی نیاز دارد. مقادیر زیادی از ضایعات هسته‌ای موجود باید برای محصور کردن رادیواکتیویته به شکلی مناسب برای دفع تصفیه شوند. تصفیه این زباله ها به دلیل تنوع بسیار زیاد، چالش های مهندسی و علمی فوق العاده ای را به همراه دارد. جداسازی زمین‌شناسی زباله‌های فرااورانی رویکردی است که در حال حاضر توسط همه کشورهای هسته‌ای برای دفع نهایی آن پیشنهاد شده است. برای موفقیت در این تلاش، درک رفتار پلوتونیوم و سایر اکتینیدها در رسانه های محیطی مربوطه ضروری است. مدل‌های مفهومی برای سیستم‌های ذخیره‌سازی زباله و زباله در سطح بالا، به دلیل پیچیدگی و غیر ایده‌آل بودن، مشکلات علمی زیادی را ارائه می‌کنند. به عنوان مثال، بسیاری از زباله های هسته ای سطح بالا در ایالات متحده به عنوان مواد الکترولیت غلیظ قلیایی ذخیره می شوند، جایی که شیمی اکتینیدها در چنین شرایطی به خوبی درک نشده است. این عدم درک، جداسازی و تصفیه موفقیت آمیز این زباله ها را محدود می کند. همچنین، کشورهایی مانند ایالات متحده و آلمان قصد دارند زباله های حاوی اکتینید را در ذخایر نمک زمین شناسی دفع کنند. در این مورد، درک ویژگی‌های زایی و انتقال اکتینیدها در آب نمک برای اطمینان در عملکرد مخزن و فعالیت‌های ارزیابی ریسک حیاتی است. بسیاری از آب‌های زیرزمینی عمیق زیر سایت‌های آلوده موجود نیز دارای قدرت یونی بالایی هستند. تا همین اواخر، مبنای علمی برای توصیف شیمی اکتینید در چنین سیستم‌هایی بسیار محدود بود.

The management and disposal of radioactive wastes are key international issues requiring a sound, fundamental scientific basis to insure public and environmental protection. Large quantities of existing nuclear waste must be treated to encapsulate the radioactivity in a form suitable for disposal. The treatment of this waste, due to its extreme diversity, presents tremendous engineering and scientific challenges. Geologic isolation of transuranic waste is the approach currently proposed by all nuclear countries for its final disposal. To be successful in this endeavor, it is necessary to understand the behavior of plutonium and the other actinides in relevant environmental media. Conceptual models for stored high level waste and waste repository systems present many sCientific difficulties due to their complexity and non-ideality. For example, much of the high level nuclear waste in the US is stored as alkaline concentrated electrolyte materials, where the chemistry of the actinides under such conditions is not well understood. This lack of understanding limits the successful separation and treatment of these wastes. Also, countries such as the US and Germany plan to dispose of actinide­ bearing wastes in geologic salt deposits. In this case, understanding the speciation and transport properties of actinides in brines is critical for confidence in repository performance and risk assessment activities. Many deep groundwaters underlying existing contaminated sites are also high in ionic strength. Until recently, the scientific basis for describing actinide chemistry in such systems was extremely limited.