發(fā)布時(shí)間：2021-08-05 14:19

　　由于高放廢物長(zhǎng)期衰變放熱,因此緩沖材料的熱性能參數(shù)對(duì)處置庫(kù)的穩(wěn)定和安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。膨潤(rùn)土-砂混合物中石英砂的摻入可有效改善其熱傳導(dǎo)性能。本研究采用中粒石英砂作輔料,利用Hot Disk TPS2500s熱常數(shù)分析儀對(duì)不同干密度、摻砂率和含水率試樣進(jìn)行測(cè)量,分析不同參數(shù)對(duì)導(dǎo)熱性能的影響;采用自行設(shè)計(jì)的裝置對(duì)按比例縮小后的試樣進(jìn)行不同熱源溫度下的熱傳導(dǎo)模擬試驗(yàn),并對(duì)緩沖層熱力耦合過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得到了緩沖層溫度、應(yīng)力和位移的變化及分布情況,對(duì)比分析不同熱源幅值對(duì)其分布影響的敏感程度。研究結(jié)果表明,導(dǎo)熱系數(shù)隨著干密度、摻砂率增大而增大,且含水率越高增幅越明顯;熱源溫度越高,緩沖層溫度、應(yīng)力及位移的變化越大,且熱力耦合條件下,徑向比軸向變化相對(duì)較大。熱源溫度較低時(shí)處置庫(kù)更為穩(wěn)定。 

【文章來(lái)源】：地下空間與工程學(xué)報(bào). 2020,16(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

頂部緩沖層軸向溫度變化曲線

底部緩沖層軸向溫度變化曲線

本研究對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬了不同熱源下緩沖層TM耦合時(shí)瞬態(tài)變化，得到高放廢物衰變放熱引起的溫度、應(yīng)力及位移重分布狀態(tài)。試驗(yàn)中緩沖層整體高度120 mm，直徑10.2 mm，中部緩沖層高度為50 mm，頂?shù)撞烤彌_層高度分別為40 mm和30 mm，中部緩沖層中心位置放置熱源。采用軸對(duì)稱模型進(jìn)行分析，并顯示各計(jì)算結(jié)果輸出點(diǎn)的位置，如圖9所示。模型左右邊界約束，邊界初始溫度為室溫。表3為緩沖層參數(shù)，彈性模量和泊松比參考核工業(yè)北京地質(zhì)研究院研究結(jié)果[18]，熱傳導(dǎo)系數(shù)采用上述第一部分試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，選取優(yōu)化配比試樣Rs30-15-1.6的導(dǎo)熱系數(shù)作為模擬所需特性參數(shù)。試驗(yàn)表明，隨著干密度增大，試樣的導(dǎo)熱性增強(qiáng)，有利于廢料罐體和緩沖回填材料中熱量的擴(kuò)散，但干密度不斷增大會(huì)使制樣成本及能耗迅速增大，因此在滿足熱傳導(dǎo)性能要求的情況下，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性等因素，選取本次試樣干密度為1.6 g/cm3;摻砂率為30%時(shí)，在不顯著降低膨潤(rùn)土自身性能的前提下試樣易壓實(shí)得到最大干密度，力學(xué)性能明顯提高，同時(shí)利于其質(zhì)量的控制[16];含水率為15%時(shí)，在更接近最優(yōu)含水率情況下有效增大其導(dǎo)熱性能，同時(shí)也避免了含水率過(guò)大導(dǎo)致壓實(shí)效果下降。因此，本次試驗(yàn)最終確定干密度為1.6 g/cm3、摻砂率為30%和含水率15%作為試驗(yàn)材料的最優(yōu)配比參數(shù)。4 計(jì)算結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蒙脫石含量對(duì)壓實(shí)膨潤(rùn)土孔隙結(jié)構(gòu)的影響[J]. 劉偉,梁棟,楊仲田,李洪輝.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2018(S1)
[2]兩種高液限黏土的熱導(dǎo)率[J]. 徐云山,趙艷林,劉華貴,呂海波.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]5種砂土水分特征曲線的測(cè)試分析[J]. 鄧宏凱,周林康,晉華.  節(jié)水灌溉. 2017(05)
[4]緩沖回填材料砌塊接縫密封及愈合研究[J]. 張虎元,王學(xué)文,劉平,閆銘,彭宇.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(S2)
[5]高放廢物處置庫(kù)單個(gè)豎直鉆孔內(nèi)廢物包個(gè)數(shù)探究[J]. 賈梅蘭,萬(wàn)蕾,李洪輝,趙帥維,劉偉,楊仲田,孫慶紅.  原子能科學(xué)技術(shù). 2015(05)
[6]高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)熱學(xué)分析的參數(shù)敏感性研究[J]. 呂濤,李昶,楊球玉,王旭宏,李廷君,張威.  輻射防護(hù). 2015(02)
[7]混合型緩沖回填材料導(dǎo)熱性能測(cè)試與預(yù)測(cè)研究[J]. 陳航,張虎元,郭永強(qiáng),閆銘,陳曉寧.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(S2)
[8]熱源對(duì)核廢料處置庫(kù)近場(chǎng)性狀的影響[J]. 秦愛(ài)芳,王海堂,趙小龍.  上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(05)
[9]高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)中非飽和緩沖層的熱-水-力耦合數(shù)值模擬[J]. 蔡國(guó)慶,趙成剛,田輝.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[10]高壓實(shí)緩沖材料熱-濕耦合效應(yīng)研究[J]. 劉偉,楊仲田,李公平,柳兆峰,梁棟,楊衛(wèi)兵.  輻射防護(hù). 2012(05)



本文編號(hào)：3323905