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(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。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(tài)環(huán)境和人類健康構成深遠威脅。如何將高放廢液轉化為穩(wěn)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(huán)節(jié)——“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(tài)到固態(tài)的“固廢"之變

高放廢液是核燃料后處理過程中產(chǎn)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(wěn)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(wěn)定的晶格或玻璃網(wǎng)絡結構中，大幅降低其遷移能力。

然而，即便經(jīng)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(tǒng)中，而地質處置庫的圍巖正是這一系統(tǒng)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(wěn)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(xié)同作用，實現(xiàn)放射性廢物的永-久隔離。在這一系統(tǒng)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(wǎng)絡。這些裂縫并非簡單的缺陷，而是經(jīng)過科學設計的“安全通道"，其作用在于：一方面，通過裂縫網(wǎng)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(fā)揮預期阻滯作用。傳統(tǒng)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(jiān)測手段，難以精確控制裂縫的形態(tài)與分布，埋下安全隱患。

低場核磁共振技術：破解“造縫"監(jiān)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(tǒng)檢測方法，LF-NMR能夠實時、動態(tài)地分析固化體及圍巖內(nèi)部的孔隙結構、水分分布及骨架變化，為優(yōu)化“造縫"過程提供精準數(shù)據(jù)支持。

在圍巖“造縫"過程中，低場核磁技術可實時監(jiān)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(tài)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(wǎng)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(lián)用，實時監(jiān)測巖樣在不同軸壓下的內(nèi)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(jù)，使得應力造縫的控制從“經(jīng)驗判斷"升級為“數(shù)據(jù)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(xù)發(fā)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(tǒng)“造縫"技術中因監(jiān)測手段匱乏導致的裂縫分布不均難題，更為優(yōu)化“固廢"工藝、提升多重屏障系統(tǒng)效能提供了強有力的技術支撐。

應用案例：