聚變堆是核能發(fā)展的最終選擇，也是目前人類解決未來(lái)能源問(wèn)題的根本途徑之一。鎢及其合金因其高熔點(diǎn)、低濺射率及較低的氚滯留等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是理想的面向等離子體候選材料，在高能中子輻照下，聚變堆運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生一定水平鎢活化粉塵；氚是聚變堆的燃料，堆內(nèi)氚盤存量可達(dá)千克量級(jí)。氚和鎢活化粉塵具有可移動(dòng)性特點(diǎn)，是聚變堆的主要輻射源項(xiàng)。特別在事故工況下，會(huì)向環(huán)境釋放一定水平氚和氣載鎢活化粉塵，經(jīng)大氣擴(kuò)散沉積在周邊土壤環(huán)境中。氚和鎢活化粉塵在土壤中會(huì)發(fā)生復(fù)雜行為：形態(tài)轉(zhuǎn)化、吸附/解吸、遷移等，其遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制尚不明確，模型尚未建立。

本項(xiàng)目擬分別針對(duì)氚和鎢活化粉塵在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為開(kāi)展研究，采用數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法，獲得土壤遷移速度、土壤固液分配系數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，建立變化氣象條件下的土壤遷移模型。通過(guò)本研究，期望能夠掌握動(dòng)態(tài)氣象條件下土壤氚遷移的基本規(guī)律并揭示土壤對(duì)鎢的吸附解吸-遷移機(jī)理，為聚變堆輻射環(huán)境評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

利用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)對(duì)高嶺石表面大部分吸附位點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)討論，得到鎢酸根離子在高嶺石表面較為合理的吸附機(jī)理；將得到的吸附機(jī)理推廣至其他礦物，得到了鎢酸根離子在這些礦物表面的吸附能與吸附強(qiáng)度。進(jìn)行靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行比對(duì)，以得到準(zhǔn)確的土壤吸附數(shù)據(jù)選擇合適的土壤樣本采集點(diǎn)進(jìn)行土壤樣品采集，對(duì)采集的土壤樣本進(jìn)行詳細(xì)的理化性質(zhì)分析。

探究了源項(xiàng)、土壤類型、氣象條件以及植物種類對(duì)氚在土壤中遷移的影響，得到了不同條件對(duì)于氚在土壤中的遷移行為的具體影響形式，總結(jié)歸納出不同條件對(duì)于氚在土壤中的遷移行為的不同影響程度。進(jìn)行氚的土柱實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)對(duì)二者的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，以確保結(jié)果的合理性。