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?做核资源与环境领域 创新研究的“国家队”
文章来源:中国核工业报 日期:2018年11月21日

  日前,科技部与江西省人民政府联合发文,批?#23478;?#25176;东华理工大学省部共建“核资源与环境国家重点实验室”。这是我国核资源与环境领域建立的首个国家重点实验室。该实验室将以国家核行业重大战略需求为导向,以汇聚拔尖人才为牵引,重点围绕铀成矿理论与勘查方法、铀矿采冶方法与技术、核废物处置与环境治理三个研究方向开展基础研究与应用基础研究,形成国内一流、国际知名的核资源与环境基础研究能力。本文特介绍该实验室将如何发力进行相关研究,以飨读者。

  铀是被誉为“核工业的粮食、战略核力量的军工基石”的重要战略资源和能源矿产。但我国铀矿资源较为匮乏且禀赋不佳,难?#26376;?#36275;国家能源安全和国防科技工业发展的需要。因此,制约核工业发展的瓶颈一直存在,铀资源的勘查、采冶和核废物处置等相关科研问题成为众多学者关注的焦点。

  “作为我国核工业领域的第一所高等学校,东华理工大学高擎‘核学’‘地学’两杆大旗,为我国核大国地位的确立、为国防科技工业的发展和地方经济的建设作出了重要贡献。”东华理工大学党委书记柳和生表示,“此?#20301;?#25209;建设核资源与环境国家重点实验室,意味着学校在相关领域有了基础研究和应用基础研究的‘国家队’。?#26412;?#20182;介绍,目前实验室已经集中该校相关学科的优秀人才资源,形成了以知名专家学者为学术带头人、中青年学术骨干为中坚力量的高水平科研团队,将为我国核资源与环境领域的发展提供有力的创新动力和智力支撑,?#20013;?#21161;力国家核能发展战略以及铀矿大基地建设。

  聚焦一?#21512;?00米以下“第二勘查空间”“寻宝”

  全球铀矿资源丰富,但分?#25216;?#20026;不均,主要集中在澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大、俄罗斯等国。鉴于铀资源的重要性,美国、俄罗斯、日本等国多年前就已建立起充足的铀矿资源储备。据国际原子能机构报告,我国铀矿探明储量居世界十名开外。且我国铀矿资源具有规模小、品位低、选冶?#35759;?#22823;等特点,常有其他矿产伴生,大量复杂、难处理的铀资源?#24418;?#24471;到?#34892;?#24320;发利用。

  在铀矿勘探方面,加拿大、澳大利亚等具有资源优势的国家走在世界前?#26657;?#20854;深部铀矿勘查可达2000~3000米。目前我国绝大部?#20540;?#21306;的勘查深度不足500米,在深地(500~2000米)探测中仍有巨大的找矿潜力。随着核电产业的?#26438;?#21457;展,我国铀矿资源需求?#20013;?#25856;升。因此,扩大储量、提升产能,保障铀资源供应安全成为一块难啃的“硬骨头”。

  但地质人最不怕的,就是?#23567;?#30828;骨头”。作为全国核资源与环境领域学科体系最为齐全的高校,东华理工自诞生之日起就开启了数十年如一日的“入地”攻关。

  在新时期,为突破我国铀资源“第二勘查空间?#20445;?#25915;克深地铀资源勘查的关键科学瓶?#20445;?#19996;华理工核资源与环境实验室发扬地质人“逢山爬山,遇水涉水”的精神,培养和集聚核资源勘查与方法研究创新团队、地球探测与信息技术创新团队、铀资源勘查与铀矿产品提取技术创新团队等多个高层次人才队伍,以我国典型铀矿集区为研究对象,开展铀矿地质、地球物理和地球化学的综合研究,建立典型矿床找矿模型,拓展找矿空间,扩大找矿成果;加强深部铀矿勘查方法与技术的基础研究与应用研究,对铀资源精准定量与评价,为国家铀矿资源勘查提供理论支撑。

  聚焦二:趟出经济、环保、高效的铀矿采冶之路

  在我国铀矿分布版图中,南方多为硬岩型铀矿,北方多为砂岩型铀矿。矿床类型不同,采冶方式也不尽相同。“硬岩型铀矿采冶通常采用成本相对低廉的铀矿堆浸方法技术。但随着铀资源需求量逐年上升,硬岩型铀矿山浅部富矿资源逐渐被开采殆尽,而低品位铀矿石的堆浸资源回?#31456;实停?#24223;石和尾渣等存在较大的环境问题,致使铀矿开发?#35759;燃?#22823;、生产成本增高。而针对砂岩型铀矿采?#20445;?#30456;关技术走在世界前列的美、俄等国通常采用酸法或微?#32422;?#20013;性浸出等化学浸出方法。但?#26376;?#34255;深、品位低、还原性强、成?#25351;?#26434;的铀矿石,这些方法均难取得理想效果。”实验室主任孙占学教授介绍。

  那如何经济、环保、?#34892;?#22320;开采复杂、难处理的铀矿?怎样解决这类铀矿“浸出机理与控制方法”?#20219;?#39064;?

  针?#26434;?#23721;型铀矿采?#20445;?#23454;验室的科研团队提出“生物-矿物-溶浸液强关联”的浸出理论,研发出新型绿色生物堆浸系统集成工艺,现已推广应用并取得良好的经济效益。针对砂岩型铀矿采?#20445;?#23454;验室沿着生物地浸采铀技术的发展方向,重点开展铀矿浸出水-岩作用机理、微生物浸铀方法与技术以及铀分离与测试新方法三个方面的研究。目前,实验室已将研究成果应用于伊犁盆地难浸翼部矿体铀资源回收,取得了良好成果。

  同时,铀矿采冶样品因成?#36136;指?#26434;,其快速准确?#27835;?#20063;是一项极富挑战的难题。当前国内外对铀及伴生元素的测定是以化学法和原子光谱法为主,样品测定前需要经过溶解、分离、富集等许多繁琐的步骤,为此,实验室创建了复杂基体样品直接质谱新方法,无需样品前处理,可快速准确地直接进行?#27835;?#27979;定。此外,结合当前人工智能的快速发展,实验室?#22411;?#22312;离子化领域取得新突破,实?#25351;?#25918;射?#32422;?#31471;环境下铀矿采冶过程中化学成分的自动?#27835;?#19982;调控。

  聚焦三:力促铀矿产业生态化

  随着铀矿采冶工作的长期开展,放射性废物存量不断增加,将?#28304;?#27668;、土壤和水域生态环境造成潜在威胁。特别是随着核电的快速发展,我国核电站产生的核废物也将越来越多。因此,核废物处置、核素分离富集、辐射监测与环境修复研究逐渐进入公众视野,铀矿产业生态化也成为我国生态文明建设的必然要求。

  为了祖国的绿水青山,东华理工的科研人员深知重任在肩。放射性废物处理与处置、核设施退役治理理论与方法的创新,高放废物深地质处置与环境安全的技术体系与评价标准的构建,放射性污染治理新技术的开发,大气氡及气载放射性物质形成机理的研究……一系列?#34892;?#30340;辐射监测技术与经济可行的环境修复技术研究,都成了实验室科研团队的重点研究方向。

  因为粘土岩自封?#25307;?#20248;异、?#22303;?#33021;力强,采用花岗岩和粘土岩吸附解吸放射性核素,成为目前国际公认的可行?#38498;?#23433;全性最高的核废物处置方案。实验室按照我国“放射性废物地质处置设施选址”安全导则要求,开展粘土?#39029;?#22336;总体要求、关键特性指标及评价技术的研究工作,并通过区域地质调查、地球物理勘探和地球化学?#27835;觶?#21021;步确定预选区和泥岩目标层位,再进行不同预选区的?#21592;取?#31579;选,为国家高放废物处置库预选地?#21619;员?#21644;预选场址推荐提供支撑。

  针对放射性污染地下水中核素离子的存在形态,实验室开展放射性污染地下水治理理论研究和技术开发;在典型铀矿区放射性核素污?#22659;?#22320;建立修复示范工程,开展修复技术的环境风险评估,建立修复技术规程与设计规范;开展江西省主要稀土矿区放射?#32422;?#27688;氮污染机理?#25176;?#22797;技术研究,建立示范工程;研究核素分离富集,回收放射性废水中的有价核素,以提高资源利用率和减小放射性废水对环境的危害。

  通过模拟仿真及现场试验,研究气载放射性物质形成机理与运移规律,探求一定条件下形成气载放射性物质动态稳定场的?#23578;型?#24452;;制定气载放射性物质测量与校准方法研究及计量标准,研发气载放射性物?#22987;?#37327;标准装置,构建气载放射性物质的单核素或多核素的标准气态场;开展核设施气载放射性物质释放及迁移规律的研究,对气载放射性物?#35270;行?#36752;射计量开展系统化、大区域调查和评估,研究开发不同类型气载放射性物质污染的?#34892;?#27835;理方法。

  “今后,实验室将在科技部的协助下,与业务对口的其他国家重点实验室建立学术交流和合作关系,提升研究能力和科研水平,并统筹技术创新引领专项和基地人才专项等国家科技计划,为自身的科研能力和科研基础条件建设提供支持。同时,作为依托单位,东华理工也将大力支?#36136;?#39564;室的建设,并?#28304;?#20026;契机挖掘相关领域学科优势、孕育高水平研究成果,进一步加快‘行业领先、区域一流’特色高水平大学和‘双一流’大学建设,为服务国防军工行业和江西地方经?#23186;?#35774;提供更有力的智力支持和人才保障。”柳和生表示。(朱天星)

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