Abstract
緩衝材料為放射性廢料處置場的一環,其對於防止地下的入侵及遲滯核種外洩之功能非常重要,而地下水中的陰陽離子對黏土礦物吸附鍶銫核種扮演著極重要的角色,因此地下水造成的影響為本實驗研究的方向。地下水中主要含鉀、鈉、鈣、鎂、硫酸根、碳酸根,因此模擬地下水以靜態批次實驗個別探討不同濃度之單一陽離子及混合後的影響,另以動態吸附實驗求其反應速率常數,進一步了解吸附機制,除此之外再考量高放射性廢料之衰變熱,因此將室溫與80℃作比較。實驗結果顯示,在溫度方面,由於吸附過程為放熱反應,因此當溫度上升不利於此反應。由於黏土礦物本身為負電荷中心,因此須考量礦物的性質及離子交換能力。日興土方面以二價陽離子影響最大,在蘭嶼土及大屯山灰土中,鉀與鍶銫的競爭極為激烈,因此可知此四種黏土礦物對鉀離子的吸附作用極強。絲光沸石屬較特殊的礦物,其吸附陽離子有其固定孔穴,而孔穴間的競爭成為吸附能力的變因。總結來說,當外加陽離子濃度增加時吸附量遞減,原因為交換陽離子濃度增加則其交換能力強。將陽離子混合後,其依據陽離子特性及濃度高者為主要控制變因。其吸附量均低於個別時的吸附量,其影響並無累加性。至於陰離子方面影響極微,除硫酸根外,其餘皆可忽略。動態吸附方面實驗結果顯示薄膜擴散、粒子擴散、離子交換無法判斷何者為反應速率決定步驟。原因在於外加陽離子的競爭及其濃度大小。綜合上述結果,地下水對黏土礦物之影響除硫酸根易與高濃度的鍶產生沉澱外影響大多來自陽離子。因此選擇場址須考量當地地下水中陽離子含量,以作正確的評估。