德国卡尔斯鲁厄理工学院放射性废物处置研究所所长Horst Geckeis教授来我校访问

    5月18日上午，Horst Geckeis教授与北京大学化学学院刘春立教授、中国工程物理研究院二所、七所、中科院高能物理所、中科院地质与地球物理研究所等单位的有关研究人员进行了深入的学术交流。Horst Geckeis教授介绍了德国的核能发展、放射性废物处置现状，刘春立教授介绍了我国放射性废物处理和处置技术路线，双方就感兴趣的研究方向交换了意见，并探讨了深入合作、联合研究的可行性。下午两点，第546期兴大报告在化学学院A204报告厅举行，100余名研究生和教师参加了报告会。化学学院副院长陈兴教授主持报告并介绍了Horst Geckeis教授的情况。Horst Geckeis教授在放射化学、地球化学等学术领域具有很高的造诣和广泛的国际知名度，是卡尔斯鲁厄理工学院放射性废物处置研究所所长、德国核废料管理委员会成员、德国处置库研究组织主席、德国化学会放射化学学部主席、核素迁移系列国际会议主席。

    在此次兴大报告中，Horst Geckeis教授从四个方面介绍了他所在的放射性废物处置研究所的工作，以及锕系元素环境化学行为研究的意义，主要包括环境中钚的来源及行为；胶体的形成及其对锕系核素迁移的影响；复杂氧化还原条件下铀的环境化学行为；以及超铀核素与天然有机物的配位。

  地壳中天然产生的钚(²⁴⁴Pu,²³⁹Pu)含量极低，位于赤道几内亚的天然裂变反应堆在漫长的演化过程中产生了约2吨钚；截至2014年，全球钚的存量约为2500吨；核试验和事故释放到环境中的钚约为20吨。在英国、美国、俄罗斯等多个试验场的近场环境中可以检测到钚。通常来讲钚的迁移速度极慢，但在地下水的条件下会生成胶体或者与胶体结合而加速迁移。研究表明在地下水的离子强度和pH条件下，Th(IV)和Pu(IV)会聚合形成稳定的胶体。在地下实验室的现场实验中，借助于高灵敏度的加速器质谱可以检测并得到多个核素的流出曲线。实验表明，形成胶体会显著加速核素的迁移；而受吸附反应控制的金属离子的迁移极慢，同位素比值的测试结果表明Pu(IV)经过25年时间才迁移到检测端。胶体是影响核素迁移的重要因素，除此之外，锕系元素通常具有多个氧化态，氧化还原电位也将显著影响其迁移行为。处置工程中含铁的废物罐腐蚀生成铁的氧化物矿物，如磁铁矿等，也可与锕系元素发生氧化还原反应而改变其迁移行为。研究发现六价铀酰离子与磁铁矿接触会被还原，从而从高溶解度易迁移的六价铀离子转化为低溶解度不易迁移的四价铀。通常五价的铀会发生歧化反应而生成四价与六价的铀，而在本体系中，借助于ANNK同步辐射光源HR-XANES方法，发现了磁铁矿中存在稳定的五价铀。除此以外，有机物分子通过与钚金属离子配位而使二氧化钚的溶解度增大，通常使用Th(IV)作为类似物来推测Pu(IV)的形态和溶解度，Horst Geckeis教授指出二者存在较大的不同，这样的类比会产生较大的误差。

   Horst Geckeis教授在报告中指出锕系元素环境化学研究不仅有助于评价锕系元素在生物圈的传播，更有助于我们了解其在深地质处置库环境下的行为。随着研究的不断深入人们对锕系元素环境化学行为的了解逐步增加，但依然有很多未知的机理有待探索。Horst Geckeis教授鼓励年轻学者积极参与到放射化学研究中。报告结束后，Horst Geckeis教授和与会者进行了深入的讨论。此次报告受到老师和同学们的高度好评。陈兴教授向Horst Geckeis教授赠送了“兴大报告”的奖章，并合影留念。

文：杨小雨

图：贾丽娟

编辑：牛