高放廢物處置巖體適宜性評價QHLW方法水化學(xué)指標(biāo)研究

劉亦亨，陳亮，王駒，劉健

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029）

核能的開發(fā)和利用產(chǎn)生了高放射性廢物（以下簡稱高放廢物），如何安全地處置高放廢物已經(jīng)成為每個有核國家都必須面對的課題。經(jīng)過半個多世紀(jì)的探索，國際上公認(rèn)最安全可行的處置方案是深地質(zhì)處置。該方法主要思路就是通過在深地質(zhì)環(huán)境下建立多重屏障體系，將高放廢物與生態(tài)圈進(jìn)行有效的隔絕。在該體系下，圍巖作為阻滯核素向生物圈遷移的最后一道屏障，對處置庫的長期安全性起著至關(guān)重要的作用。評價巖體的處置適宜性是高放廢物處置庫研發(fā)的重要內(nèi)容。芬蘭的 T.McEwen等［1］建立了 RSC（Rock Suitability Classification）巖體分級方法，并利用該方法完成了Okiluoto處置庫場址巖體適宜性評價?；谖覈母叻艔U物處置庫研發(fā)工作實(shí)踐，提出了處置庫場址巖體適宜性評價方法QHLW，并將成果應(yīng)用到我國高放廢物處置地下實(shí)驗(yàn)室場址比選工作中［2］。

除了大型斷層、地應(yīng)力、滲透性等常規(guī)因素，在高放廢物處置巖體適宜性評價方法中還需要重點(diǎn)考察地下水化學(xué)環(huán)境。圍巖的地下水化學(xué)環(huán)境直接影響處置庫長期安全性（萬年甚至更長時間尺度上的安全）［3］。在我國的高放廢物處置巖體適宜性評價方法QHLW中，將pH值、氯離子濃度以及TDS值 （溶解總固體含量）3項(xiàng)指標(biāo)共同考慮提煉出 “水化學(xué)環(huán)境指標(biāo)”，在計(jì)算公式中作為一個系數(shù)修正結(jié)果。這種處理方式可以完成場址篩選的需要。但是，我國高放廢物處置研發(fā)工作正在逐漸進(jìn)入地下實(shí)驗(yàn)室階段，對場址巖體各個部位進(jìn)行精細(xì)化評價的需求逐漸增強(qiáng)。然而，目前QHLW方法中概化式的 “水化學(xué)環(huán)境指標(biāo)”很難滿足上述精細(xì)化要求。

因此，本文系統(tǒng)分析了瑞典和芬蘭等國在相關(guān)方面的研究成果［4-5］，并基于我國的現(xiàn)場和室內(nèi)試驗(yàn)測試結(jié)果，對QHLW方法中地下水化學(xué)影響指標(biāo)進(jìn)行深入探討，并提出優(yōu)化建議。

1 水化學(xué)的影響分析

在高放廢物處置多重屏障體系的防護(hù)下，地下水是唯一可能貫穿整個屏障的介質(zhì)。因此，地下水的化學(xué)性質(zhì)一定程度上決定了多重屏障的長期化學(xué)穩(wěn)定性。芬蘭負(fù)責(zé)研發(fā)高放廢物處置庫的Posiva公司認(rèn)為地下水TDS（礦化度）值對處置庫產(chǎn)生的影響大致分為兩類，處置罐的腐蝕以及緩沖材料的穩(wěn)定性［3］。瑞典負(fù)責(zé)研發(fā)高放廢物處置庫的SKB公司相關(guān)研究也指出，地下水化學(xué)組分會對深部處置庫的隔絕功能以及阻滯功能產(chǎn)生影響［6］。瑞士負(fù)責(zé)研發(fā)高放廢物處置庫的Nagra列舉了10種可能對處置庫產(chǎn)生重大影響的化學(xué)反應(yīng)過程，其中與地下水化學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)的就有4條，并指出水化學(xué)在近場的隔絕與遠(yuǎn)場的阻滯中都有重要的作用［7］。綜上所述，高放廢物處置工程的地下水化學(xué)特性對處置庫兩方面功能產(chǎn)生影響：屏障隔絕性能以及核素阻滯性能。進(jìn)一步可以具體為：對處置罐的腐蝕以及對緩沖材料的侵蝕。

Hagros提出的HRC（Host Rock Classification）方法中完整的論述了33項(xiàng)地下水組分以及8項(xiàng)圍巖組分對處置庫長期化學(xué)穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響［4］。上述因素之間有很明顯的邏輯上的關(guān)聯(lián)，且所有因素緊緊圍繞 “處置罐腐蝕（銅罐腐蝕）”以及 “核素阻滯”兩個核心（圖1，表1）。腐蝕主要分為酸堿腐蝕以及氧化還原腐蝕兩大類，阻滯性能影響主要為遷移路徑中對核素的吸附能力、溶解能力以及擴(kuò)散能力的影響。綜合考慮處置罐腐蝕作用以及核素阻滯性能，最為重要的5個影響因素為：pH值、Eh值、溶解總固體TDS值、Cl-濃度以及HS-濃度。圍巖中礦物含量、氣體組分和微生物類型以及數(shù)量都會對上述因素產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響處置庫長期化學(xué)穩(wěn)定性。

圖1 屏障內(nèi)核素遷移圖示Fig.1 The nuclide migration in the barriers

表1 銅罐腐蝕因素歸納Table 1 The factors resulting in copper corrosion

需要說明的是，芬蘭的處置概念采用KBS-3V模式［1］，處置庫圍巖為花崗巖，這與我國處置概念和圍巖類型相似。然而，芬蘭采用的處置罐材料外殼為銅，高放廢物為乏燃料，這與我國目前的情況（處置罐體材料尚未確定，高放廢物大部分為玻璃固化體）不盡相同。

2 高放廢物處置巖體適宜性評價體系QHLW［2］

2.1 QHLW中地下水化學(xué)指標(biāo)簡介

高放廢物處置巖體適宜性評價體系QHLW是一種改進(jìn)巴頓巖體質(zhì)量評價方法Q，進(jìn)而能夠更加適用于高放工程的巖體適宜性評價方法。其主要考慮處置庫和處置巷道兩個尺度。處置庫尺度主要針對處置庫選址。處置巷道主要解決在給定場址內(nèi)如何布局中心巷道以及處置巷道的問題?；谔幹脦斐叨鹊腝HLW表達(dá)式為：

式中：CRchm——地下水化學(xué)指標(biāo)；CTR——溫度影響指標(biāo)；Q′——巖體完整性指標(biāo)；JRw，HLW——巖體滲透性能指標(biāo)；SRFRHLW——巖體強(qiáng)度應(yīng)力比指標(biāo)。

鑒于本文只針對水化學(xué)因素進(jìn)行論述，故在此不對本方法進(jìn)行具體展開，僅論述水化學(xué)因素。地下水化學(xué)指標(biāo)CRchm取值依據(jù)如下： 當(dāng) 6＜pH＜10， TDS＜50 g/L，Cl-濃度＜20 g/L這3個條件都滿足時，CRchm＝1.0；3個條件滿足兩個時，CRchm＝0.8；3個條件只滿足一個或都不滿足時，CRchm＝0.1。

2.2 討論

1）處置罐腐蝕問題

QHLW指標(biāo)體系中將地下水還原環(huán)境作為長期處置的前提?？紤]到地下處置庫施工必然會帶入一定量氧氣和大氣水，使得在處置庫封存前期地下水必然會含有一定量的氧，待這部分氧消耗殆盡才會進(jìn)入還原環(huán)境。從萬年尺度上來說這個前提成立，但是這部分氧會對處置罐乃至整個處置系統(tǒng)腐蝕過程起到一個催化作用［8］，國內(nèi)外對氧消耗前后處置罐的腐蝕作用還缺乏相關(guān)研究，尚不能定論地下水這短暫的氧化環(huán)境會產(chǎn)生多大影響。

2）緩沖材料侵蝕問題

緩沖材料的化學(xué)侵蝕會受到膨潤土類型、地下水離子類型和含量、地下水pH值的影響［9］。QHLW指標(biāo)體系中需要進(jìn)一步補(bǔ)充論證離子類型因素，區(qū)分緩沖材料類型，并在閾值上體現(xiàn)出來。

3）參數(shù)依據(jù)

QHLW方法中對pH值、TDS值以及Cl-濃度的選取以及閾值并沒有給出足夠的依據(jù)，僅僅是同芬蘭以及瑞典基于KBS-3的處置概念評價結(jié)果做了對比。事實(shí)上由于地質(zhì)條件差異性，芬蘭的地下水中TDS值和Cl-濃度遠(yuǎn)高于包含我國在內(nèi)的多數(shù)場址條件［1］，使得指標(biāo)閾值顯得過于保守。所以相關(guān)指標(biāo)閾值應(yīng)該同相關(guān)處置概念以及處置環(huán)境緊密結(jié)合。

3 水化學(xué)指標(biāo)優(yōu)化

本文將從處置概念和處置環(huán)境入手，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，從處置罐腐蝕和緩沖材料化學(xué)穩(wěn)定性（膨潤土）兩個方面對水化學(xué)指標(biāo)做一個較為完整的論述。

3.1 處置概念

目前國際上對高放廢物進(jìn)行深地質(zhì)處置這一方法達(dá)成基本共識，但該領(lǐng)域走在前列的國家對處置方式細(xì)節(jié)卻不盡相同（表2）。瑞典提出的KBS-3是目前體系最為完善、應(yīng)用最為廣泛的處置概念［8］，其核心為金屬外殼和緩沖材料以及圍巖（結(jié)晶巖）共同組成的多重屏障體系。而在美國的尤卡山概念設(shè)計(jì)中，金屬外殼考慮到了鈦合金和鎳基合金，處置圍巖也是凝灰?guī)r。瑞士、法國和匈牙利等國則是選擇在黏土巖中進(jìn)行處置。當(dāng)前國際上所考慮到的處置罐材料元素基本分為銅和鐵，鈦也在進(jìn)一步研究中，緩沖材料基本都為膨潤土，以下論述中對緩沖材料的選取則不再考慮其他材料。

表2 部分國家處置概念相關(guān)信息Table 2 The main information of the disposal concept in some countries

3.2 腐蝕與侵蝕

3.2.1 處置罐材料腐蝕

國際上處置罐外包裝材料有以下幾種：碳鋼、銅以及鈍化金屬（鈦、不銹鋼）。目前國內(nèi)外有關(guān)處置罐材料的研究也主要圍繞這4種金屬以及一些較為昂貴的合金材料。本文只論述圍巖為花崗巖的條件下使用率最高的準(zhǔn)耐腐蝕性金屬銅以及活性金屬碳鋼（表3）。

1）銅

對于圍巖為花崗巖，處置廢物類型為乏燃料的條件下，目前國際主流外包裝材料是銅。

①腐蝕類型

銅屬于準(zhǔn)耐腐蝕性金屬，液相無氧的條件下處于熱動力學(xué)平衡狀態(tài)，但是在含有硫化氫和硫離子的介質(zhì)中，卻容易發(fā)生細(xì)菌腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂；在含氧的水溶液中，尤其含有鹵素離子的水溶液中，銅會同時發(fā)生全面腐蝕以及點(diǎn)蝕。特別指出的是，銅存在反縫隙腐蝕現(xiàn)象，說明了銅的腐蝕類型中起控制作用的主要是全面腐蝕和點(diǎn)蝕［10-11］。

②腐蝕因素

瑞典SKB和芬蘭Posiva公司研究中都指出，對銅的腐蝕影響最大的幾個因素是低pH值、 高 Cl-濃度［4，8］； 國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了相關(guān)論述：程淼［12］論證了中性的水溶液中，Cl-、和都會影響銅的點(diǎn)蝕以及全面腐蝕，并給出了實(shí)驗(yàn)離子的臨界值；趙春梅［13］用電化學(xué)法和表面分析方法研究NaCl、NaHCO3和Na2SO4溶液中3者作用下銅腐蝕行為，論證了3種陰離子對全面腐蝕和點(diǎn)蝕都有一定影響；杜艷芳等人［14］采用多種電化學(xué)法研究實(shí)驗(yàn)條件下銅的腐蝕規(guī)律，也得出Cl-、pH值和溫度在銅的腐蝕中扮演重要角色。

表3 處置罐材料類型Table 3 The material types of the disposal canister

③臨界值

對于不同影響因素的臨界值，目前國內(nèi)學(xué)者相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了一些通性并可以一定程度上進(jìn)行指標(biāo)借鑒。有關(guān)pH臨界值，國際上較為公認(rèn)的說法是銅表面的氧化膜會在弱酸性條件下被侵蝕，從而破壞化學(xué)穩(wěn)定性，水溶液pH值在7～10的值域是金屬銅最為穩(wěn)定的區(qū)間［15］。水溶液pH值小于7時銅更易全面腐蝕，7～10的區(qū)間內(nèi)銅的腐蝕控制類型為點(diǎn)蝕，大于12時轉(zhuǎn)換為強(qiáng)堿腐蝕［13］。

陰離子的腐蝕作用中，Cl-起絕對控制作用。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以一定程度上界定Cl-臨界值為0.03～0.07 mol/L，小于此區(qū)間其他陰離子的協(xié)同腐蝕作用較為明顯，大于此區(qū)間腐蝕速率開始迅速遞增［13］；根據(jù)浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，Cl-和混合溶液中，Cl-對全面腐蝕起主導(dǎo)作用，Cl-小于0.005 mol/L時要考察大于 0.03 mol/L 時可忽略的影響［12］。 類似結(jié)論還有：一定量單一的Cl-和單一都促進(jìn)銅腐蝕，但氯離子促進(jìn)作用大于硫酸根離子，且Cl-濃度為0.034 mol/L時發(fā)生縫隙腐蝕，0.34 mol/L和1.02 mol/L都發(fā)生了縫隙外全面腐蝕［11］。以上3個結(jié)論都表明一定濃度的對腐蝕具有抑制作用。目前有關(guān)低濃度下HS-的腐蝕性研究較少。

④小結(jié)

銅以全面腐蝕和點(diǎn)蝕為主要腐蝕類型，影響腐蝕主要因素有pH值和Cl-、和HCO3-濃度。pH值小于時7呈弱酸性腐蝕；7～10時為化學(xué)穩(wěn)定區(qū)；10～12呈現(xiàn)弱堿性腐蝕；大于12呈現(xiàn)強(qiáng)堿腐蝕。Cl-濃度小于0.07 mol/L大于0.03 mol/L時呈現(xiàn)最低腐蝕速率，小于0.03 mol/L且濃度小于氯離子且含有低濃度HCO3-時，溶液條件有利于銅的長期化學(xué)穩(wěn)定性。

2）碳鋼

在圍巖類型為花崗巖，處置廢物類型為玻璃固化體的條件下，目前國際學(xué)者更加傾向于使用活性金屬碳鋼。相比于其他鈍態(tài)金屬，碳鋼雖在地質(zhì)環(huán)境中有較高的腐蝕速率，但不易發(fā)生局部腐蝕的特性使得對其服役壽命便于預(yù)測與控制。

①腐蝕類型

碳鋼屬于不易鈍化金屬，發(fā)生的腐蝕類型主要為全面均勻腐蝕。然而，也有大部分學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)證明了在一定條件下，碳鋼也會發(fā)生局部腐蝕——縫隙腐蝕以及點(diǎn)蝕［16-18］。

②腐蝕因素

③臨界值

由于碳鋼屬于活性金屬，因此指標(biāo)臨界值選擇趨于便于計(jì)算控制的全面腐蝕類型，盡可能避免不可控且危害更高的局部腐蝕（點(diǎn)蝕）。在中性偏堿性溶液中，碳鋼表面會形成Fe（OH）2覆蓋膜，當(dāng)pH值大于10之后，表面被鈍化，腐蝕類型由全面腐蝕轉(zhuǎn)化為點(diǎn)蝕。有學(xué)者在Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的溶液中實(shí)驗(yàn)論證了pH值為6～10時腐蝕速率較為平穩(wěn)［18］。在研究碳鋼的孔蝕電位試驗(yàn)時，表明pH值在11～12時碳鋼對點(diǎn)蝕最為敏感［21］。另一方面有研究指出pH值在8～9.5的范圍內(nèi)點(diǎn)蝕成核和小孔發(fā)展都會得到抑制［22］。

文懷梁［17］主要研究了，Cl-和濃度對低碳鋼活化/鈍化行為的影響，得到3種離子濃度下腐蝕類型以及腐蝕產(chǎn)物的結(jié)果，論證了可以作為碳鋼點(diǎn)蝕/全面腐蝕的首要考慮因素。當(dāng)濃度大于0.02 mol/L時，碳鋼在，Cl-和的混合溶液中會產(chǎn)生點(diǎn)蝕。在利用旋轉(zhuǎn)掛片法探究偏堿性水中碳鋼的腐蝕情況時，得出結(jié)論pH值為9～11且水中氯離子大于3 000 mg/L，碳鋼發(fā)生點(diǎn)蝕［18］。

④小結(jié)

碳鋼為活性金屬，全面均勻腐蝕為主要類型?？刂铺间摫M可能不發(fā)生局部腐蝕為指標(biāo)選擇依據(jù)，pH值小于6為弱酸性腐蝕，8～9.5為安全值域，11～12點(diǎn)蝕最為敏感。離子指標(biāo)選取和Cl-， 當(dāng)大于0.02 mol/L時易發(fā)生局部腐蝕，當(dāng)小于0.01 mol/L且Cl-小于3000 mg/L，環(huán)境最優(yōu)。

3.2.2 緩沖材料侵蝕

1）膨潤土侵蝕

三維應(yīng)用開發(fā)框架屬于整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，要具有三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)底層框架的所有功能，具體如圖1所示。該框架具有二維和三維顯示功能，作為三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要將二維和三維圖形的顯示功能體現(xiàn)出來，由于三維模型顯示數(shù)據(jù)有龐大的處理量，在交互操作時，存在較多復(fù)雜性因素，對三維顯示的性能提出了較高的要求。

壓實(shí)膨潤土具有低滲透、高膨脹和強(qiáng)吸附的特性，是國際上普遍認(rèn)可的緩沖材料。在處置模型中，膨潤土必然會接觸到地下水從而發(fā)生侵蝕，該過程會直接影響核廢料處置庫的長期安全性能。有研究證明，圍巖裂隙水化學(xué)組分和滲透流速是影響膨潤土侵蝕的重要因素，在本文論證中僅引用靜水作用下的化學(xué)侵蝕，不考慮物理侵蝕。

膨潤土的化學(xué)侵蝕本質(zhì)是土遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生自由膨脹變形、形成凝膠和凝膠擴(kuò)散遷移的過程?；瘜W(xué)侵蝕的影響主要反映在兩方面：膨潤土的膨脹性能和滲透性能［23］。

2）影響因素

膨潤土遇到地下水產(chǎn)生侵蝕的前提是地下水遇土體產(chǎn)生膨潤土凝膠，Posiva和SKB以及國內(nèi)學(xué)者均表明膨潤土形成凝膠的前提條件是陽離子（鉀、鈉、鈣、鎂）濃度需要達(dá)到一定條件［1，24］。 有學(xué)者用 Ca2＋離子濃度表征臨界凝結(jié)離子濃度（CCC）［25］。 另外， 高堿性溶液對膨潤土也會產(chǎn)生侵蝕作用，造成膨潤土膨脹性降低，滲透性增大［26-27］。地下水TDS值也被證明會對膨潤土膨脹力和滲透性造成十分顯著的影響［4-5，23-24］。因此， 綜合來看，選取pH值、陽離子強(qiáng)度和TDS值為主要指標(biāo)。

3）臨界值

較為公認(rèn)的結(jié)論是，OH-的濃度是改變膨潤土自封閉性能和緩沖性能的主要影響因素之一。通過堿性環(huán)境的膨潤土侵蝕實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證了pH值大于13的環(huán)境下膨潤土的膨脹力和滲透性都會顯著下降［27］。另外，在pH值大于8的中性偏堿性環(huán)境下膨潤土凝膠具有良好的穩(wěn)定性［26］。 在偏酸性（pH值約等于4）的溶液中，膨潤土的膨脹性隨溫度升高而明顯降低［28］。綜合 Posiva和SKB相關(guān)指標(biāo)擬定，pH值最優(yōu)域界定為6～10。

多項(xiàng)研究表明，鈉基與鈣基膨潤土在化學(xué)侵蝕中表現(xiàn)出離子影響滲透率和膨脹率的差異性，因此單獨(dú)表征一兩種陽離子（例如鈣離子）不具備普遍性，這里引用Missana T［26］以及Posiva［1］相關(guān)研究結(jié)果，將陽離子強(qiáng)度I納入計(jì)算指標(biāo)，I≥10-3mol/L。離子強(qiáng)度I表達(dá)式為：

式中：I——離子強(qiáng)度（mol/L）；Zi——i離子電荷數(shù)；mi——離子濃度（mol/L）；i——Na＋，K＋， Ca2＋， Mg2＋4 種陽離子。

膨潤土膨脹特性實(shí)驗(yàn)證明了，TDS值在 1.0 g/L、12.3 g/L和30 g/L時膨脹力隨著TDS 值升高呈現(xiàn)遞減趨勢［29］， 這與 Posiva［4］和SKB［5］研究得出TDS值增大膨潤土膨脹性下降結(jié)論相一致。借鑒相關(guān)研究成果，MX-80膨潤土在蒸餾水條件下膨潤土膨脹力最大（大于4 MPa），低離子濃度溶液條件下次之 （2～3 MPa），高鹽分溶液下膨脹力明顯下降（小于1 MPa）［23］。 膨潤土膨脹力大于 0.15 MPa 時能保證金屬罐不產(chǎn)生沉降，大于1 MPa時能保證緩沖層致密，大于2 MPa時能夠阻止核素和腐蝕性介質(zhì)產(chǎn)生對流遷移［30］。參照Posiva以及SKB的礦化度分類，小于1 g/L為淡水，1～10 g/L為微咸水，大于10 g/L為咸水，筆者選取TDS臨界值小于10 g/L。

4）小結(jié)

綜 合 Posiva［1，3-4］和 SKB［5-6，8，24］的 相 關(guān) 指 標(biāo)研究，參照以上研究結(jié)果，膨潤土的圍巖裂隙水化學(xué)侵蝕主要會影響膨脹性能以及滲透性能，水化學(xué)因素則選取pH值、礦化度TDS值以及離子強(qiáng)度I，其中pH值6～10，TDS值小于10 g/L，I大于等于10-3mol/L的范圍為膨潤土抗侵蝕理想?yún)^(qū)間。

3.3 指標(biāo)優(yōu)化建議

綜上所述，建議地下水化學(xué)指標(biāo)調(diào)整為處置罐腐蝕指數(shù)和緩沖材料侵蝕指數(shù)的乘積，表達(dá)式為：

處置罐腐蝕指數(shù)CRchm，c為預(yù)選區(qū)地下水化學(xué)環(huán)境下處置罐抗腐蝕系數(shù)，需要考量pH值， Cl-以及 SO42-濃度（表 4）。

表4 處置罐抗腐蝕系數(shù)Table 4 The anti-corrosion index of the canister

6＜pH＜10，達(dá)標(biāo)；TDS＜10 g/L為礦化度達(dá)標(biāo)；I＞10-3mol/L為陽離子濃度達(dá)標(biāo)。

表5 緩沖材料抗侵蝕系數(shù)Table 5 The anti-erosion index of the buffer

4 結(jié)論

1）從長期安全性考慮，需要從處置罐腐蝕以及緩沖材料侵蝕兩方面考慮地下水化學(xué)特性可能對處置庫產(chǎn)生的影響。同時，水化學(xué)指標(biāo)需要體現(xiàn)出處置罐和緩沖材料類型對地下水化學(xué)特性敏感程度的影響。

2）處置罐外包裝材料為金屬銅，pH值以及Cl-濃度和SO42-濃度是影響腐蝕類型與腐蝕速率的主要因素，指標(biāo)最優(yōu)范圍依據(jù)是低腐蝕速率以及良好的金屬鈍化環(huán)境；處置罐外包裝材料為碳鋼，pH值以及HCO3-和Cl-是影響腐蝕類型與腐蝕速率的主要因素，指標(biāo)最優(yōu)范圍依據(jù)是控制碳鋼不產(chǎn)生難以計(jì)算的局部腐蝕。

3）模擬處置庫地下水化學(xué)環(huán)境對緩沖材料膨潤土的影響時，pH值以及TDS值和離子強(qiáng)度I是影響膨潤土侵蝕的主要因素，指標(biāo)最優(yōu)范圍依據(jù)是土體保持良好的膨脹性以及低滲透性。

5 展望

1）隨著研究的不斷深入，不同處置罐材料以及緩沖材料在地下水環(huán)境中的優(yōu)劣性能將會越發(fā)清晰明了，地下水化學(xué)指標(biāo)可以進(jìn)一步擴(kuò)充和優(yōu)化。此外，處置概念不同的評價指標(biāo)有待進(jìn)一步補(bǔ)充以及論證 （例如鈦合金以及不銹鋼作為處置罐外包裝材料的腐蝕特性），相關(guān)指標(biāo)的閾值和界定方式需要不斷更新。

2）針對每一類處置罐材料和緩沖材料，仍需要開展系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，以便橫向比較其優(yōu)劣性并確定地下水化學(xué)指標(biāo)類型和閾值。