高庙子膨润土及其混合材料导热性能研究

导热性能是高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要性能之一。采用瞬变平面热源法,研究了我国高放废物地质处置首选缓冲/回填材料高庙子膨润土,及以其为主料,添加不同含量石英砂、北山花岗岩碎屑组成的混合材料的导热性能。分析了添加剂种类和含量、干密度、饱和度等因素对导热系数的影响。研究结果表明:高庙子膨润土及其混合材料的导热系数、热扩散系数都随干密度和含水量的增大而增大;石英砂、北山花岗岩碎屑能够不同程度提高膨润土的导热系数,石英砂的作用优于北山花岗岩碎屑;饱和度对添加剂发挥其提高缓冲/回填材料导热性能的作用影响明显,饱和度越高,添加剂的作用越显著。     

高庙子膨润土矿勘探与钠基膨润土开采

高庙子膨润土矿是我国高放废物地质处置库缓冲回填材料首选供应基地,国内对高庙子钠基膨润土进行了大量试验研究和理论分析。随着研究工作的深入,需开采天然钠基土样品以满足试验需求。通过施工3个勘探孔,发现主矿区8~24勘探线的膨润土矿石质量好,层位稳定,与已掌握的资料相符。对比两个拟开采位置的矿石质量、矿层厚度、开采条件等,确定使用露天剥离的方式开采膨润土样品,并对开采出的矿石进行初步加工提纯,完成了开采未来5~10年缓冲回填材料试验研究所需样品的任务。     

缓冲材料砌块不同组合形式长期性能演化研究

高水平放射性废物地质处置库中缓冲层由缓冲材料砌块堆砌组成,层内不同类型的砌块接缝导致砌块存在不同的组合形式。采用 ＬＡＧＡＭＩＮＥ软件,对缓冲材料砌块 6种不同组合形式进行计算,分析了不同组合形式的温度、饱和度和膨胀力随时间的变化规律。缓冲材料温度在开始 10年内均低于100℃,之后明显降低,到 100年时均低于 35℃,1000年时废物罐释放的热量基本可以忽略不计;砌块内接缝数量越多,完全饱和用时就越短,水化1350天后,所有砌块组合形式内部均完全饱和;随着径向接缝增加,缓冲材料饱和越快,外环接缝附近优先出现膨胀力极大值;砌块中的径向和环向接缝使膨胀力最大值明显下降,且径向接缝的影响大于环向接缝,2000年后,缓冲材料膨胀力趋于稳定。     

膨润土渗透试验误差分析和可行性探究

在高放废物深地质处置缓冲/回填材料研究中,缓冲材料作为填充在废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障,起着水力学屏障的重要作用,阻止地下水流至废物罐表面,同时阻止废物核素渗漏至围岩中.因此,研究膨润土的渗透性可以为处置库设计提供重要的基础参数.通过6组膨润土常规变水头渗透试验,分析渗透系数随时间的变化关系,得出渗透系数随时间的变化曲线.根据膨润土物理化学特性、变水头渗透原理和试验的环境条件,分析渗透系数变化曲线形成的原因和数据测量的准确性,进而进行渗透系数的误差分析,并根据误差产生的原因提出改进试验方案,即采取封闭试验系统消除水分蒸发的影响,并进行可行性分析.     

高庙子膨润土热膨胀特性试验研究

采用DIL806热膨胀仪,通过室内试验系统研究了不同影响因素对高庙子压实膨润土样品热膨胀性能的影响,获得了膨润土样品热膨胀系数随干密度、升温速率、含水率和环境气氛等条件的变化规律.试验结果表明:膨润土样品的热膨胀系数随着干密度的增大而增大;样品热膨胀系数随初始含水率的升高而降低;高含水率的膨润土样品,其热膨胀系数随升温...     

压实膨润土砌块单轴压缩力学性能研究

膨润土是高放废物地质处置库中不可缺少的工程屏障材料,是确保处置库长期稳定的保障。为了研究膨润土压实砌块力学性能变化规律,对压实砌块不同部位采用不同加载速率进行单轴压缩试验。研究结果表明:压实膨润土无侧限抗压强度随压实干密度的增大而呈指数增大,干密度为1.75 g·cm~(-3)时,无侧限抗压强度可达8.01 MPa;试样上部应变变化量明显小于下部;体积应变随应力增大而先增大后减小,中、下部变化更为明显;压实膨润土砌块弹性参数变化保持同步;试样下部弹性模量最小,泊松比最大。     

缓冲材料热-水-力耦合模型试验研究

高放废物深地质处置采用多重屏障设计体系,缓冲材料是位于废物罐和围岩之间的一道重要的人工屏障。在放射性衰变热、地下水入侵和围岩应力等作用下,缓冲材料经历复杂的热-水-力耦合过程,评价其长期性能对高放废物地质处置库的稳定运行至关重要。缓冲材料模型试验是研究膨润土在多场耦合环境下性能变化的重要途径。中型实验台架是大型实验台架(China-Mock-up)的重要补充,用来模拟与大型实验台架边界相同的环境下,即热量和水分别从缓冲材料的不同侧向另一侧传递和渗透的条件下膨润土的行为特征。通过实时监测缓冲材料在长期加热和加水条件下的温度、相对湿度、力学等特征参数,揭示了在热-水-力耦合条件下缓冲材料的性能变化规律,同时对台架进行了拆解,对拆解样品的含水量、干密度和微观结构等进行了分析测试,研究结果可为高放废物处置库缓冲材料的工程设计提供参数支持。