初始孔隙率对高放射性废物处置库缓冲材料性状的影响
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目前, 许多欧美国家使用膨润土作为 HLWR 的缓冲材料, 利用膨润土的低渗透性、膨胀 性、充足的导热性和高交换性[2]来防止核泄漏. 中国拟采用 GMZ 膨润土作为缓冲材料, 同时 选择北山花岗岩作为围岩. GMZ 膨润土除了具有高膨胀性和导热性以外, 其高阳离子交换能 力和高蒙脱石含量会进一步阻止核泄漏的发生[3].
秦爱芳, 贾 旭
(上海大学 土木工程系, 上海 200444)
摘要: 采用高放射性核废料处置库(high-level radioactive nuclear waste repsitory, HLWR)模
型 试 验, 以 核 废 料 处 置 库 近 场 的 缓 冲 层 GMZ01 膨 润 土 为 研 究 对 象, 建 立 轴 对 称 模 型.
Effects of different initial porosities on waste repository of buffer material with high-level radioactivity
QIN Aifang, JIA Xu
(Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China)
Villar[4]和 Komine[5]预 测 了 不 同 孔 隙 率 下 饱 和 膨 润 土 的 渗 透 系 数 变 化 曲 线. Olivella 等[6]和 Gens 等[7]将高放射性处置库周围的 FEBEX 膨润土孔隙率分为两部分: 宏观孔隙部分 和微观孔隙部分, 并利用数值模拟分析了处置库在侧限条件下的饱和度、应力、温度变化情况. 叶为民等[8]、刘月妙等[9]、张玉军等[10]、孙德安等[11]也对 GMZ 膨润土的导热性、力学特性、 水力学特性、微观孔隙特性等进行了研究. 宋杰等[12]探究了压实度对非饱和土电阻率的影响. Ye 等[13-14]和 Tang 等[15]研究了 GMZ 膨润土中, 温度对吸力和液体渗透系数的影响.
第4期
秦爱芳, 等: 初始孔隙率对高放射性废物处置库缓冲材料性状的影响
517
高放射性核废料处置库(high-level radioactive nuclear waste repsitory, HLWR)通常由废 物罐、玻璃固化体、缓冲材料、回填材料和围岩组成. HLWR 关闭运行后, 通常需要长达千年 甚至万年以上处置期限. HLWR 封闭运行后高放射性废料产生的热量以及地下水压产生的高 静水压力, 会使废物罐和围岩之间的缓冲材料(主要为膨润土)产生很复杂的热-水-力(thermohydro-mechanical, THM)耦合作用. HLWR 中缓冲材料的选择对整个处置库是否能够安全、 可靠地运行至关重要.
近年来, 核能作为世界公认的清洁能源得到了充分的开发和使用. 与此同时, 安全、有 效地处置高放射性核废料也是世界各国面临的一项重大课题. 目前, 在众多方案中, 地质处 置[1]是一项被普遍接受的方案.
收稿日期: 2017-09-05 基金项目: 国家自然科学基金面上资助项目(41372279) 通信作者: 秦爱芳(1966—), 女, 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为岩土工程. E-mail: qinaifang@shu.edu.cn
封闭运行后温度、饱和度、吸力、应力等性状随时间的变化. 实验结果可为中国北山核废料处
置库的规划、设计、可行性分析提供一定的参考.
关键词 : GMZ 膨润土; 热-水-力耦合; 压实度变化; 有限元软件 Code-Bright; 孔隙率变化
中图分类号 : TL 942
文献标志码 : A
文章编号 : 百度文库007-2861(2019)04-0516-10
采用有限元(finit element method, FEM)软件 Code-Bright, 考虑热-水-力(thermo-hydro-
mechanical, THM)耦合作用, 研究作为缓冲层的 GMZ01 膨润土在处置库关闭后, 不同压实
度(初始孔隙率)对处置库渗流场、应力、温度的影响, 得到了不同初始孔隙率膨润土在处置库
Abstract: A model test for high-level radioactive nuclear waste repository (HLWR) was carried out to study the GMZ01 bentonite nuclear waste repository in the near field. An axisymmetric model was established, and the full thermo-hydro-mechanical (THM) coupling considered using the finit element method (FEM) software Code-Bright. With the repositories closed, the effect of different degrees of compaction (porosity) on disposal of seepage, stress and temperature were observed. Variations in temperature, saturation, suction, and stress with time on different initial porosity were obtained. The results provide references for the analysis of planning, design, feasibility of China Beishan Nuclear Waste Repository. Key words: GMZ bentonite; thermo-hydro-mechanical (THM) coupling; variation of compaction degree; finite element method (FEM) software Code-Bright; change of porosity
第 25 卷 第 4 期 2019 年 8 月
（自然科学版）
JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)
DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.1971
Vol. 25 No. 4 Aug. 2019
初始孔隙率对高放射性废物处置库缓冲材料 性状的影响
秦爱芳, 贾 旭
(上海大学 土木工程系, 上海 200444)
摘要: 采用高放射性核废料处置库(high-level radioactive nuclear waste repsitory, HLWR)模
型 试 验, 以 核 废 料 处 置 库 近 场 的 缓 冲 层 GMZ01 膨 润 土 为 研 究 对 象, 建 立 轴 对 称 模 型.
Effects of different initial porosities on waste repository of buffer material with high-level radioactivity
QIN Aifang, JIA Xu
(Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China)
Villar[4]和 Komine[5]预 测 了 不 同 孔 隙 率 下 饱 和 膨 润 土 的 渗 透 系 数 变 化 曲 线. Olivella 等[6]和 Gens 等[7]将高放射性处置库周围的 FEBEX 膨润土孔隙率分为两部分: 宏观孔隙部分 和微观孔隙部分, 并利用数值模拟分析了处置库在侧限条件下的饱和度、应力、温度变化情况. 叶为民等[8]、刘月妙等[9]、张玉军等[10]、孙德安等[11]也对 GMZ 膨润土的导热性、力学特性、 水力学特性、微观孔隙特性等进行了研究. 宋杰等[12]探究了压实度对非饱和土电阻率的影响. Ye 等[13-14]和 Tang 等[15]研究了 GMZ 膨润土中, 温度对吸力和液体渗透系数的影响.
第4期
秦爱芳, 等: 初始孔隙率对高放射性废物处置库缓冲材料性状的影响
517
高放射性核废料处置库(high-level radioactive nuclear waste repsitory, HLWR)通常由废 物罐、玻璃固化体、缓冲材料、回填材料和围岩组成. HLWR 关闭运行后, 通常需要长达千年 甚至万年以上处置期限. HLWR 封闭运行后高放射性废料产生的热量以及地下水压产生的高 静水压力, 会使废物罐和围岩之间的缓冲材料(主要为膨润土)产生很复杂的热-水-力(thermohydro-mechanical, THM)耦合作用. HLWR 中缓冲材料的选择对整个处置库是否能够安全、 可靠地运行至关重要.
近年来, 核能作为世界公认的清洁能源得到了充分的开发和使用. 与此同时, 安全、有 效地处置高放射性核废料也是世界各国面临的一项重大课题. 目前, 在众多方案中, 地质处 置[1]是一项被普遍接受的方案.
收稿日期: 2017-09-05 基金项目: 国家自然科学基金面上资助项目(41372279) 通信作者: 秦爱芳(1966—), 女, 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为岩土工程. E-mail: qinaifang@shu.edu.cn
封闭运行后温度、饱和度、吸力、应力等性状随时间的变化. 实验结果可为中国北山核废料处
置库的规划、设计、可行性分析提供一定的参考.
关键词 : GMZ 膨润土; 热-水-力耦合; 压实度变化; 有限元软件 Code-Bright; 孔隙率变化
中图分类号 : TL 942
文献标志码 : A
文章编号 : 百度文库007-2861(2019)04-0516-10
采用有限元(finit element method, FEM)软件 Code-Bright, 考虑热-水-力(thermo-hydro-
mechanical, THM)耦合作用, 研究作为缓冲层的 GMZ01 膨润土在处置库关闭后, 不同压实
度(初始孔隙率)对处置库渗流场、应力、温度的影响, 得到了不同初始孔隙率膨润土在处置库
Abstract: A model test for high-level radioactive nuclear waste repository (HLWR) was carried out to study the GMZ01 bentonite nuclear waste repository in the near field. An axisymmetric model was established, and the full thermo-hydro-mechanical (THM) coupling considered using the finit element method (FEM) software Code-Bright. With the repositories closed, the effect of different degrees of compaction (porosity) on disposal of seepage, stress and temperature were observed. Variations in temperature, saturation, suction, and stress with time on different initial porosity were obtained. The results provide references for the analysis of planning, design, feasibility of China Beishan Nuclear Waste Repository. Key words: GMZ bentonite; thermo-hydro-mechanical (THM) coupling; variation of compaction degree; finite element method (FEM) software Code-Bright; change of porosity
第 25 卷 第 4 期 2019 年 8 月
（自然科学版）
JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)
DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.1971
Vol. 25 No. 4 Aug. 2019
初始孔隙率对高放射性废物处置库缓冲材料 性状的影响