缓冲材料热-水-力耦合模型试验研究

发布时间：2024-12-19 04:50

　　 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。

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【部分图文】：

图1 高压实膨润土块

实验所用的地下水采自我国高放废物地质处置库首选预选区甘肃北山地区。所用水样为深部地下水，测量环境相对湿度为20%，温度为20℃，其各离子含量(mg/L)见表2。1.2试验装置

图2 缓冲材料模型试验装置示意图

2013年4月实验台架安装完成后，对传感器出线口等处进行密封，连接并调试数据采集系统、供水系统和温度控制系统。该台架采用底部加热，顶部进水的试验方式，用以模拟大型实验台架中部加热区的边界条件。经过一段时间的试运行，各个传感器采集正常。开始采用逐滴持续加水的方法，每天加水3次，每次....

图3 中型实验台架运行图

经过一段时间的试运行，各个传感器采集正常。开始采用逐滴持续加水的方法，每天加水3次，每次加水10g，每天记录各个传感器的数值，根据温湿度的变化，及时调整进水量和进水方式。待膨润土遇水膨胀后，采用0.05～0.5MPa的进水压力开展试验。2013年11月开启加热系统，从室温开始....

图4 中型实验台架温度变化曲线

当关闭加热器进行拆解时，温度迅速下降至室温。同时还可以看出，在腔体四周安装保温材料后，试验台架中不同位置的温度均有不同程度的升高，这也说明周围环境的变化对缓冲材料温度场的分布有所影响。从侧面亦可知，处置库围岩的导热性能对整个处置库的安全稳定运行有重要的影响。2.2相对湿度演化过....

本文编号：4017686