在(zai)核(he)能(neng)利(li)用過(guo)程(cheng)中，高放(fang)廢液(ye)及其(qi)固化(hua)體的(de)安全(quan)處置(zhi)是保(bao)障(zhang)核(he)工(gong)業可持(chi)續發(fa)展的核(he)心環(huan)節(jie)。這(zhe)類(lei)廢物(wu)具(ju)有(you)極(ji)-強(qiang)的放(fang)射性和極(ji)長的半(ban)衰期(qi)，壹(yi)旦(dan)處置(zhi)不(bu)當，將對生態環(huan)境和人(ren)類(lei)健(jian)康(kang)構成深遠威(wei)脅。如何將高放(fang)廢液(ye)轉化(hua)為(wei)穩(wen)定固化(hua)體，並(bing)對(dui)其(qi)進行安全(quan)封(feng)存，已(yi)成為(wei)全(quan)球核(he)能(neng)領(ling)域亟待解(jie)決(jue)的(de)世界(jie)性難(nan)題(ti)。在(zai)這(zhe)壹背景(jing)下，地(di)質處(chu)置(zhi)被(bei)廣(guang)泛(fan)認為(wei)是目(mu)前(qian)最(zui)可行的終-極(ji)方(fang)案，而(er)其(qi)中“固廢"過(guo)程(cheng)的關(guan)鍵(jian)環(huan)節(jie)——“造(zao)縫"技術(shu)的(de)精(jing)準控(kong)制(zhi)，直(zhi)接(jie)決定了處置(zhi)工(gong)程的(de)安全(quan)性與可(ke)靠(kao)性。

高放廢液(ye)及其(qi)固化(hua)體：從液(ye)態到(dao)固(gu)態的(de)“固廢"之(zhi)變(bian)

高放廢液(ye)是核(he)燃料(liao)後處理過(guo)程(cheng)中產(chan)生的強(qiang)放(fang)射性液體，其(qi)成分(fen)復(fu)雜、放射性活度(du)高(gao)、毒性大。為(wei)了便於(yu)長期安全(quan)處置(zhi)，必須將其(qi)轉化(hua)為(wei)穩(wen)定的固化(hua)體，如玻(bo)璃(li)固(gu)化(hua)體、陶瓷(ci)固(gu)化(hua)體或(huo)人(ren)造(zao)巖石固化(hua)體等。這(zhe)壹過(guo)程(cheng)即“固(gu)廢"的(de)核(he)心工(gong)藝(yi)之(zhi)壹(yi)，旨(zhi)在(zai)將放射性核(he)素固(gu)定在(zai)穩(wen)定的晶格(ge)或玻(bo)璃(li)網(wang)絡結(jie)構(gou)中，大幅(fu)降(jiang)低其(qi)遷(qian)移能(neng)力。

然(ran)而，即便(bian)經過(guo)固(gu)化(hua)，固化(hua)體本(ben)身(shen)仍(reng)可能(neng)存在(zai)微(wei)觀缺陷(xian)，且在(zai)長期地(di)質處置(zhi)過(guo)程(cheng)中，仍可(ke)能(neng)受到(dao)地(di)下水(shui)侵(qin)蝕(shi)、溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)、壓力作用等因素影響(xiang)，導致(zhi)放(fang)射性核(he)素緩慢釋(shi)放。因此，僅(jin)靠(kao)固化(hua)體本(ben)身(shen)的(de)屏障作(zuo)用尚(shang)不足以(yi)確(que)保(bao)萬(wan)-無(wu)-壹(yi)失(shi)，必須將其(qi)置(zhi)於(yu)更(geng)深層次(ci)的(de)多重(zhong)屏(ping)障系(xi)統(tong)中，而地(di)質處置(zhi)庫(ku)的(de)圍巖正是這(zhe)壹系(xi)統(tong)的關(guan)鍵(jian)天(tian)然(ran)屏障(zhang)。

地(di)質處(chu)置(zhi)與“造(zao)縫"工(gong)程：構(gou)建(jian)多重(zhong)屏(ping)障的精妙(miao)之(zhi)舉(ju)

地(di)質(zhi)處(chu)置(zhi)的(de)核(he)心，是將高放(fang)廢液(ye)固(gu)化(hua)體深埋於(yu)地(di)下深處穩(wen)定巖層中，通(tong)過(guo)工(gong)程屏(ping)障（固(gu)化(hua)體、包裝容器、回填材(cai)料(liao)）與天(tian)然(ran)屏障(zhang)（圍巖）的協同(tong)作(zuo)用，實(shi)現放(fang)射性廢物(wu)的永(yong)-久(jiu)隔(ge)離(li)。在(zai)這(zhe)壹系(xi)統(tong)中，圍巖不僅(jin)是物(wu)理屏(ping)障，更(geng)是阻滯核(he)素遷(qian)移的(de)化(hua)學屏(ping)障。

為(wei)提(ti)升圍巖的阻滯性能(neng)，工(gong)程上(shang)常(chang)需(xu)對(dui)其(qi)進行“造(zao)縫"處理(li)，即在(zai)圍巖中人工(gong)制造(zao)壹(yi)系(xi)列(lie)分(fen)布(bu)均勻(yun)、結(jie)構可(ke)控(kong)的(de)裂(lie)縫網(wang)絡。這(zhe)些(xie)裂(lie)縫並(bing)非(fei)簡單(dan)的缺陷(xian)，而是經過(guo)科(ke)學(xue)設計(ji)的“安全(quan)通(tong)道(dao)"，其(qi)作用在(zai)於(yu)：壹(yi)方面，通(tong)過(guo)裂(lie)縫網(wang)絡引導地(di)下水(shui)流(liu)動(dong)，避免其(qi)對固(gu)化(hua)體直(zhi)接(jie)沖(chong)刷；另(ling)壹(yi)方面，裂(lie)縫可被(bei)回(hui)填材料(liao)填(tian)充，形成次(ci)級(ji)屏障(zhang)，進(jin)壹(yi)步增強對放射性核(he)素的(de)吸(xi)附與阻滯。

然(ran)而，“造(zao)縫"過(guo)程(cheng)必須精準控(kong)制(zhi)。若(ruo)裂(lie)縫分(fen)布(bu)不均或尺(chi)寸(cun)過(guo)大(da)，反(fan)而可能(neng)成為(wei)核(he)素快(kuai)速(su)遷(qian)移的(de)捷(jie)徑；若(ruo)裂(lie)縫過(guo)少或過(guo)小(xiao)，則無(wu)法(fa)充分(fen)發(fa)揮(hui)預期(qi)阻滯作(zuo)用。傳(chuan)統的(de)應力造(zao)縫（通(tong)過(guo)機(ji)械應力誘導(dao)裂(lie)縫）和加(jia)速造(zao)縫（快速(su)生成裂(lie)縫）技術(shu)雖(sui)能(neng)提(ti)升效率(lv)，卻因缺乏實時(shi)監測(ce)手(shou)段，難(nan)以(yi)精(jing)確(que)控(kong)制(zhi)裂(lie)縫的形(xing)態與分(fen)布(bu)，埋下安全(quan)隱患。

低場(chang)核(he)磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)：破(po)解(jie)“造(zao)縫"監測(ce)難(nan)題(ti)的(de)革命性工(gong)具(ju)

在(zai)這(zhe)壹背景(jing)下，低場(chang)核(he)磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)（LF-NMR）憑(ping)借其(qi)無(wu)損(sun)、快(kuai)速、微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)表征(zheng)能(neng)力，為(wei)“固(gu)廢"過(guo)程(cheng)中的“造(zao)縫"工(gong)藝(yi)帶來(lai)了革命性突(tu)破(po)。相(xiang)較(jiao)於(yu)傳(chuan)統檢測(ce)方(fang)法(fa)，LF-NMR能(neng)夠(gou)實時(shi)、動(dong)態地(di)分(fen)析固(gu)化(hua)體及圍巖內部(bu)的(de)孔(kong)隙(xi)結構、水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)及骨架(jia)變(bian)化(hua)，為(wei)優(you)化(hua)“造(zao)縫"過(guo)程(cheng)提供精(jing)準數據支持(chi)。

在(zai)圍巖“造(zao)縫"過(guo)程(cheng)中，低場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)可(ke)實(shi)時(shi)監測(ce)孔隙(xi)水(shui)的(de)遷(qian)移與轉化(hua)，以(yi)及巖石骨架在(zai)應力作用下的(de)動(dong)態響(xiang)應。通(tong)過(guo)分(fen)析核(he)磁(ci)信(xin)號的(de)變(bian)化(hua)，可判(pan)斷裂(lie)縫的萌(meng)生、擴展及分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)，確(que)保(bao)裂(lie)縫網(wang)絡均(jun)勻(yun)、合(he)理。

在(zai)應力造(zao)縫場(chang)景(jing)中，低場(chang)核(he)磁(ci)技(ji)術(shu)可(ke)與三軸(zhou)壓縮測試(shi)設備(bei)聯用，實(shi)時(shi)監測(ce)巖樣在(zai)不(bu)同軸(zhou)壓下的(de)內部(bu)損(sun)傷(shang)演化(hua)過(guo)程(cheng)。這(zhe)壹可(ke)視化(hua)"的損(sun)傷(shang)演化(hua)過(guo)程(cheng)，為(wei)建(jian)立(li)精(jing)確的巖石損(sun)傷(shang)力學模(mo)型(xing)提(ti)供(gong)了依據，使得應力造(zao)縫的控(kong)制(zhi)從“經驗判斷(duan)"升(sheng)級(ji)為(wei)“數(shu)據驅(qu)動(dong)"，有(you)效避免了因過(guo)度(du)加(jia)載導致的(de)圍巖強度(du)劣(lie)化(hua)。

高放(fang)廢液(ye)及其(qi)固化(hua)體的(de)安全(quan)處置(zhi)，是核(he)能(neng)可(ke)持(chi)續發(fa)展的生命線，而(er)“固廢"過(guo)程(cheng)中的精(jing)準“造(zao)縫"則是地質(zhi)處置(zhi)安全(quan)屏障的核(he)心保(bao)障(zhang)。低場(chang)核(he)磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)的(de)引入(ru)，不(bu)僅(jin)破(po)解(jie)了傳統(tong)“造(zao)縫"技術(shu)中因監測手(shou)段匱(kui)乏導(dao)致的裂(lie)縫分(fen)布(bu)不均難(nan)題(ti)，更(geng)為(wei)優(you)化(hua)“固廢"工(gong)藝(yi)、提(ti)升多重(zhong)屏(ping)障系(xi)統(tong)效能(neng)提(ti)供了強有(you)力的技(ji)術(shu)支(zhi)撐。

應用案(an)例：