高放廢液及其固化體的安全處置：低場核磁共振技術賦能精準造縫新路徑

在核能利用過程中，高放廢液及其固化體的安全處置是保障核工業可持續發展的核心環節。這類廢物具有極-強的放射性和極長的半衰期，一旦處置不當，將對生態環境和人類健康構成深遠威脅。如何將高放廢液轉化為穩定固化體，并對其進行安全封存，已成為全球核能領域亟待解決的世界性難題。在這一背景下，地質處置被廣泛認為是目前最可行的終-極方案，而其中“固廢”過程的關鍵環節——“造縫”技術的精準控制，直接決定了處置工程的安全性與可靠性。

高放廢液及其固化體：從液態到固態的“固廢”之變

高放廢液是核燃料后處理過程中產生的強放射性液體，其成分復雜、放射性活度高、毒性大。為了便于長期安全處置，必須將其轉化為穩定的固化體，如玻璃固化體、陶瓷固化體或人造巖石固化體等。這一過程即“固廢”的核心工藝之一，旨在將放射性核素固定在穩定的晶格或玻璃網絡結構中，大幅降低其遷移能力。

然而，即便經過固化，固化體本身仍可能存在微觀缺陷，且在長期地質處置過程中，仍可能受到地下水侵蝕、溫度變化、壓力作用等因素影響，導致放射性核素緩慢釋放。因此，僅靠固化體本身的屏障作用尚不足以確保萬-無-一失，必須將其置于更深層次的多重屏障系統中，而地質處置庫的圍巖正是這一系統的關鍵天然屏障。

地質處置與“造縫”工程：構建多重屏障的精妙之舉

地質處置的核心，是將高放廢液固化體深埋于地下深處穩定巖層中，通過工程屏障（固化體、包裝容器、回填材料）與天然屏障（圍巖）的協同作用，實現放射性廢物的永-久隔離。在這一系統中，圍巖不僅是物理屏障，更是阻滯核素遷移的化學屏障。

為提升圍巖的阻滯性能，工程上常需對其進行“造縫”處理，即在圍巖中人工制造一系列分布均勻、結構可控的裂縫網絡。這些裂縫并非簡單的缺陷，而是經過科學設計的“安全通道”，其作用在于：一方面，通過裂縫網絡引導地下水流動，避免其對固化體直接沖刷；另一方面，裂縫可被回填材料填充，形成次級屏障，進一步增強對放射性核素的吸附與阻滯。

然而，“造縫”過程必須精準控制。若裂縫分布不均或尺寸過大，反而可能成為核素快速遷移的捷徑；若裂縫過少或過小，則無法充分發揮預期阻滯作用。傳統的應力造縫（通過機械應力誘導裂縫）和加速造縫（快速生成裂縫）技術雖能提升效率，卻因缺乏實時監測手段，難以精確控制裂縫的形態與分布，埋下安全隱患。

低場核磁共振技術：破解“造縫”監測難題的革命性工具

在這一背景下，低場核磁共振技術（LF-NMR）憑借其無損、快速、微觀結構表征能力，為“固廢”過程中的“造縫”工藝帶來了革命性突破。相較于傳統檢測方法，LF-NMR能夠實時、動態地分析固化體及圍巖內部的孔隙結構、水分分布及骨架變化，為優化“造縫”過程提供精準數據支持。

在圍巖“造縫”過程中，低場核磁技術可實時監測孔隙水的遷移與轉化，以及巖石骨架在應力作用下的動態響應。通過分析核磁信號的變化，可判斷裂縫的萌生、擴展及分布情況，確保裂縫網絡均勻、合理。

在應力造縫場景中，低場核磁技術可與三軸壓縮測試設備聯用，實時監測巖樣在不同軸壓下的內部損傷演化過程。這一可視化”的損傷演化過程，為建立精確的巖石損傷力學模型提供了依據，使得應力造縫的控制從“經驗判斷”升級為“數據驅動”，有效避免了因過度加載導致的圍巖強度劣化。

高放廢液及其固化體的安全處置，是核能可持續發展的生命線，而“固廢”過程中的精準“造縫”則是地質處置安全屏障的核心保障。低場核磁共振技術的引入，不僅破解了傳統“造縫”技術中因監測手段匱乏導致的裂縫分布不均難題，更為優化“固廢”工藝、提升多重屏障系統效能提供了強有力的技術支撐。

應用案例：