1. 研究目标
针对“放射性核素与环境相互作用机制及行为调控”这一关键科学问题，利用环境科学、核科学、地球科学的理论与方法，创新放射性废物处理与处置、核设施退役治理的理论与方法，构建高放废物深地质处置与环境安全的技术体系，为我国核废物处置与环境治理提供理论支撑和人才保障。
2. 研究内容
（1）核废物处置
1）粘土岩处置库选址评价指标体系和评价模型的研究
按照我国“放射性废物地质处置设施选址”安全导则要求，在综合考虑地质条件、未来自然变化、水文地质、地球化学、建造和工程条件等方面因素的基础上，对粘土岩场址总体要求、关键特性指标及评价技术进行分析。围绕“放射性核素与环境相互作用机制及行为调控”这一关键科学问题，开展放射性核素在高放废物处置库粘土岩场址地下水中的存在形式、迁移机理、迁移模型等应用研究。构建适合我国高放废物处置库粘土岩预选场址适宜性评价的指标体系，研究高放废物处置库粘土岩预选区和预选地段适宜性评价的数值模拟理论与方法，建立粘土岩处置库场址适宜性和稳定性的评价模型。
2）粘土岩处置库场址的适宜性研究
① 地质条件的适宜性研究
借助遥感地质、剖面观测和浅部勘探工程等的研究手段，查明各预选地段处置库围岩目标层位粘土岩及其它岩性的岩性特征、空间分布特征及各预选地段地质构造及断裂发育特征。研究粘土岩的岩性特征，包括各岩性的种类、厚度、连续性、埋藏深度、产状、矿物组成、岩石结构、形成年代和接触关系等。研究地质构造与断裂活动年代与期次、构造性质、构造规模、断裂宽度、断裂延展长度、构造与断裂对处置库围岩目标层位粘土岩层和目标层位之外其他岩层的破坏或影响程度。研究粘土岩的结构与构造、矿物组成、粘土岩矿物比率、硬度、密度、吸水性、透水性、含水率、渗透系数、膨胀系数、比热容和导热系数等。
② 水文地质条件的适宜性研究
分析地下水化学特征的空间分布和变化规律，探讨地下水化学成分形成的控制因素。研究地下水氧化-还原状态，推断地下水的补给来源和地下滞留时间，以及地下水的形成及流场分布特征，掌握预选区及预选地段地下水的循环交替特征。不同岩层、断裂构造与地下水分布规律，水动力条件、富水性、水化学分布规律等进行综合水文地质研究，查明含水层与隔水层分布与产状、地下水埋藏条件，获得含水层的地下流速和流向等相关的水文地质参数。
③ 建造和工程条件的适宜性研究
开展粘土岩的岩石力学研究，包括单轴抗压强度、单轴压缩变形、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三轴强度、三轴形变、破碎形变和破碎系数等参数的试验与测试研究。研究预选地段地形条件是否适宜于布置处置库的地表设施，如有无合适地形堆放开挖竖井、巷道和硐室产生的废石，有无合适地形布置竖井工业场地、布置地下及地上施工场地，以及地表各设施之间的离散程度等。掌握预选地段有无不良地质地貌现象，如滑坡区、可能活动的边坡和可能的地基液化区，预选地段及附近区域有无发生洪涝灾害的可能等等。
④ 社会经济条件的适宜性研究
研究粘土岩处置库场址所在区域及周围人口分布和社会经济发展状况，开展历史风景名胜古迹、废物运输条件、矿产资源赋存状况、土地资源利用等的调查，作为处置库建设的社会经济适宜性的依据。
3）粘土岩处置库场址长期稳定性研究
开展粘土岩处置库所在区域的构造演化历史、新构造运动、火山活动等的研究，研究断层、褶皱等构造对预选地段稳定性的影响，特别是能动断层的特征及其表现形式；开展新构造活动性和能动性、以及新构造运动的定年研究，对预选地段的区域地壳稳定性开展初步评价研究；开展处置库场址的地震安全性评价研究；开展预选地段气候等自然变化分析研究。
（2）放射性污染治理
1）放射性污染地下水治理成套技术的构建与开发
针对放射性污染地下水中核素离子的存在形态，采用可渗透性反应墙技术（PRB），设计与制备滞留/固定核素离子容量大、速度快、宏量低成本的纳米零价铁基填充活性反应材料，研究主要核素离子与环境介质之间的相互作用机制，开发针对铀矿区地下水放射性核素PRB原位修复成套技术，在典型铀矿区放射性核素污染程度场地上建立修复示范工程，开展修复技术的环境风险评估，建立修复技术规程与设计规范。
2）光催化还原U(VI)新材料和新方法的研究
基于石墨型氮化碳（g-C3N4）禁带宽度小、独特的半导体能带结构和优异的化学稳定性等优点，在g-C3N4中引入二苄基二硫，通过二苄基二硫中硫弱化了g-C3N4结构中的氢键、价带和导带上移，禁带宽度缩小，载流子迁移率提高，导电性增强，从而增强g-C3N4光催化还原铀污染的活性，并开展g-C3N4修复治理铀污染土壤的性能研究。
3）应用纳米材料技术治理放射性废水
从放射性废水中有价核素的回收和污染治理的角度出发，针对铀、钍、锶和铯等核素，以石墨烯、介孔材料等为基体，采用原位功能化、化学接枝、互穿复合和物理真空负载等技术，设计与制备吸附容量高、吸附速率快、选择性强的吸附分离材料，开发宏量低成本制备技术；阐明纳米材料吸附分离核素离子的构效关系；采用先进谱学手段，结合理论计算，揭示纳米材料与核素之间的作用机理；并研究放射性废水治理和资源回收的新方法和新技术，实现放射性废水中核素离子的高选择性分离富集。
（3）大气氡及气载放射性物质形成机理与测量方法及污染治理
1）气载放射性物质形成机理与运移规律研究
通过模拟仿真及现场试验，对气载放射性物质气溶胶形成过程、演化机理，以及在不同气候和环境条件下的沉降、吸附、扩散与对流等运移规律开展系统研究，以探求一定条件下形成气载放射性物质动态稳定场的可行途径。
2）气载放射性物质测量与校准方法研究及计量标准装置研制
研究开发气载放射性标准物制备、研制相应的标准物发生器；研发气载放射性物质计量标准装置，构建气载放射性物质的单核素或多核素的标准气态场；研究气载放射性物质的量值传递方法，开发相应的量值传递装置和量值朔源体系，并根据不同种类监测仪器的采样与测量类型，研究相应的校准刻度方法。
3）气载放射性物质污染预防和治理方法研究
对气载放射性物质高效采样及其测量方法开展系统化开发和仪器试制，形成实用化监测和计量设备体系；开展核设施气载放射性物质释放及迁移规律的研究，对气载放射性物质有效辐射计量开展系统化、大区域调查和评估；研究开发针对不同类型气载放射性物质污染的有效治理方法。