膨润土-砂混合物缓冲层热传导性试验研究

发布时间：2021-08-05 14:19

　　由于高放废物长期衰变放热,因此缓冲材料的热性能参数对处置库的稳定和安全运营具有重要意义。膨润土-砂混合物中石英砂的掺入可有效改善其热传导性能。本研究采用中粒石英砂作辅料,利用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪对不同干密度、掺砂率和含水率试样进行测量,分析不同参数对导热性能的影响;采用自行设计的装置对按比例缩小后的试样进行不同热源温度下的热传导模拟试验,并对缓冲层热力耦合过程进行数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和位移的变化及分布情况,对比分析不同热源幅值对其分布影响的敏感程度。研究结果表明,导热系数随着干密度、掺砂率增大而增大,且含水率越高增幅越明显;热源温度越高,缓冲层温度、应力及位移的变化越大,且热力耦合条件下,径向比轴向变化相对较大。热源温度较低时处置库更为稳定。 

【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(04)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

顶部缓冲层轴向温度变化曲线

底部缓冲层轴向温度变化曲线

本研究对室内试验进行数值模拟，模拟了不同热源下缓冲层TM耦合时瞬态变化，得到高放废物衰变放热引起的温度、应力及位移重分布状态。试验中缓冲层整体高度120 mm，直径10.2 mm，中部缓冲层高度为50 mm，顶底部缓冲层高度分别为40 mm和30 mm，中部缓冲层中心位置放置热源。采用轴对称模型进行分析，并显示各计算结果输出点的位置，如图9所示。模型左右边界约束，边界初始温度为室温。表3为缓冲层参数，弹性模量和泊松比参考核工业北京地质研究院研究结果[18]，热传导系数采用上述第一部分试验测得的数据，选取优化配比试样Rs30-15-1.6的导热系数作为模拟所需特性参数。试验表明，随着干密度增大，试样的导热性增强，有利于废料罐体和缓冲回填材料中热量的扩散，但干密度不断增大会使制样成本及能耗迅速增大，因此在满足热传导性能要求的情况下，综合考虑经济性等因素，选取本次试样干密度为1.6 g/cm3;掺砂率为30%时，在不显著降低膨润土自身性能的前提下试样易压实得到最大干密度，力学性能明显提高，同时利于其质量的控制[16];含水率为15%时，在更接近最优含水率情况下有效增大其导热性能，同时也避免了含水率过大导致压实效果下降。因此，本次试验最终确定干密度为1.6 g/cm3、掺砂率为30%和含水率15%作为试验材料的最优配比参数。4 计算结果

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3323905