随着对温室效应认识的深入,各国正努力调整能源结构,核能作为最具潜力的能源发展迅速,现已探明的铀矿足以解决人类面临的能源危机。铀矿的开采将产生大量的废渣,目前这些废渣露天堆放在堆填场地内,受降雨、风蚀等自然条件影响,场地内铀钍的扩散迁移可能对周围生态环境构成威胁。本研究选取江西某退役铀渣堆填场地作为研究对象,通过多种表征分析铀渣的物理化学性质,并进行消解实验、逐级化学提取实验、静态酸浸实验和动态模拟柱淋滤实验,对铀渣中铀钍进行定量分析,揭示该铀渣堆填场地中铀钍的扩散迁移规律及影响因素,得出以下研究结果:(1)通过表征可知不同深度、粒径的铀渣在形貌、组成、元素等方面基本相似,部分物理化学性质由于采样点环境和深度不同存在规律性差异,如表层铀渣颗粒较大且粒径分布不均,深层铀渣颗粒较细、分布均匀。表层铀渣含水率较低(采样深度在30 cm以上的铀渣含水率均低于10%),深层铀渣含水率相对较高(采样深度为80 cm的铀渣含水率高达47.64%)。(2)根据国家相关测定标准,该铀渣平均pH8.98,呈弱碱性。根据消解实验结果可知该铀渣堆填场地中铀钍主要富集在表层铀渣,采样点位于铀渣排放口的铀钍含量明显高于其他采样点,超过95%的铀渣中铀钍含量高于我国有关标准。(3)在Tessier提取法的基础上,对不同赋存形态的铀进行逐级提取,受生产过程和堆放环境的影响,部分铀渣中各赋存形态铀的含量存在明显差异。铀渣中惰性铀的含量占铀总量的50%以上,活性铀的含量约占铀总量的25%~30%,潜在活性铀占铀总含量的15%~20%。(4)模拟不同pH的酸性降雨对铀渣进行静态浸出,初始浸出液的pH在浸出初期能够影响溶液酸碱体系和铀钍元素的扩散迁移,铀渣的粒径大小是影响铀浸出量的主要因素。(5)通过模拟不同pH的降雨对铀渣进行动态淋滤,pH偏酸性的淋滤液促进铀钍的释放和迁移。对比淋出液pH的变化,发现使用偏中性的淋滤液pH的波动幅度较小,铀渣对外界酸性降雨具有一定的缓冲能力,该铀渣淋滤动力学分析显示淋滤速率主要受铀渣孔层内部扩散控制。