4.7.2 实验数据及数据处理

4.7.2 实验数据及数据处理

1.通透扩散实验

在进行通透扩散实验操作时,每次从样品池(取样池或源液池)中取样进行测量后,都会向样品池中补充与取样相同体积的背景电解质溶液。如此,每次取样后,样品池中75Se(Ⅳ)的浓度会因样品量的减少及溶液的稀释而降低。同时,由于75Se的半衰期较短(120 d),75Se的衰变也会使75Se(Ⅳ)的浓度(比活度)不断降低。因此,要想获知扣除取样及核素衰变后75Se(Ⅳ)在北山花岗岩中的实际扩散情况,需要对样品池中75Se(Ⅳ)的浓度进行取样及衰变校正。设每次从样品池中取出体积为Vs(m3)的样品溶液进行放射性活度测量,并及时补充相同体积的背景电解质溶液。如果第i次取样后直接测定的样品池中的浓度(比活度)为Cs(i),则样品池经过放射性衰变及取样校正后的浓度C(i)可表示为

式中,λ 为75Se的衰变常数;ti为第i次取样的时间,s。在我们的研究工作中,每次取样的体积Vs为1.0×10-3dm3

以某组扩散池为例,其源液池及取样池经取样及衰变校正后的数据如图4-47所示。由图4-47可见,由于75Se的半衰期只有120 d,而整个实验周期持续超过200 d,因此取样及75Se的衰变对整个扩散实验流出曲线的影响非常明显。源液池或取样池的流出曲线经校正后,75Se(Ⅳ)的浓度曲线均表现为线性形式。同时,源液池流出曲线的校正结果表明,在整个实验过程中,由于源液池体积大且放射性核素浓度高,扩散过程并未对源液池中的核素浓度造成明显影响。

图4-47 扩散池取样数据的校正

2.吸附模型的选择及实验数据的拟合

数据的拟合采用DKFIT程序。DKFIT程序在对实验数据进行拟合时,自动进行取样校正和衰变校正,无须用手动方法对实验测定数据进行取样及衰变校正。由于校正后源液池中的核素浓度基本保持不变,在用DKFIT程序进行拟合时较难收敛,因此,数据处理中只对取样池的实验数据进行拟合分析。

由于Se是弱吸附性核素,在用DKFIT程序对实验数据进行拟合时,选用无吸附模型及线性等温吸附模型进行分析。图4-48为用DKFTI程序对两个扩散池流出液的测量数据进行拟合的结果。由图4-48可见,选取无吸附模型及线性等温吸附模型对数据进行拟合时,拟合曲线与数据点均吻合良好。根据通透扩散实验获得的温度和p H 影响的数据(表4-20),用线性等温吸附模型拟合得到的吸附平衡分配系数的数值很小,说明完整的花岗岩岩片对Se的吸附很弱。

图4-48 DKFIT程序对取样池数据的拟合结果

表4-20 不同的吸附模型拟合的结果比较

通过对扩散实验得到的75Se(Ⅳ)在北山花岗岩中流出液样品测量结果的拟合,得到相应的De和Kd列入表4-21中。各实验考察条件下的数据结果均为相同条件下的双平行或三平行实验数据,经合理性评估后得到的平均结果。

表4-21 不同实验条件下扩散及吸附实验的数值结果

备注:50*为采用传统通透扩散法获取的50℃时的实验结果,而50#则为采用新研制的高温扩散装置获取的50℃时的实验结果。

表4-21中的数据表明,75Se(Ⅳ)在北山花岗岩中的有效扩散系数De的大小为(0.83±0.13)×10-13~(54.42±1.02)×10-13m2/s。