【摘要】：隨著化石能源的枯竭及其使用過程中產(chǎn)生的大量環(huán)境問題,核能在能源中所占的比重將逐漸增大。核電相比火力、水力、風(fēng)力發(fā)電等常規(guī)發(fā)電方式有巨大優(yōu)勢(shì)。核電站在運(yùn)營(yíng)過程中,會(huì)產(chǎn)生少量的有輻射性的廢物,需要經(jīng)過安全處理。在目前技術(shù)條件下,世界上主流的高放廢物(HLW)處置方法是深地質(zhì)處置,即在地下500-1000m的穩(wěn)定巖層內(nèi),將放射性廢物封存,與地表環(huán)境隔離開來。緩沖回填材料作為HLW深地質(zhì)處置庫(kù)中重要的工程屏障,其性能的好壞將會(huì)直接影響整個(gè)地下處置庫(kù)的安全運(yùn)行。膨潤(rùn)土因其良好的性質(zhì)被許多國(guó)家作為緩沖回填材料的備選材料。純膨潤(rùn)土的防滲透性能和膨脹性能良好,但是導(dǎo)熱性能和可施工性能較差。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn),國(guó)內(nèi)外學(xué)者向膨潤(rùn)土中添加輔助材料以改良其綜合性質(zhì)。在大量試驗(yàn)和理論研究后發(fā)現(xiàn),將石英砂加入膨潤(rùn)土后,膨潤(rùn)土-石英砂混合物的導(dǎo)熱性和可施工性等性質(zhì)較之純膨潤(rùn)土有很大的提高,而滲透性、吸附性等卻只略微降低,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)混合型緩沖回填材料進(jìn)行配比研究的目的,旨在確定混合物工程屏障綜合性能達(dá)到最佳時(shí)的石英砂摻入量。蘭州大學(xué)已經(jīng)展開了大量關(guān)于GMZ膨潤(rùn)土和砂混合物基本性質(zhì)的試驗(yàn)研究,如滲透性質(zhì),膨脹性質(zhì),熱力學(xué)性質(zhì),壓實(shí)性質(zhì),力學(xué)性質(zhì),吸附性質(zhì)等,得到了混合物相關(guān)參數(shù)與干密度和摻砂率的關(guān)系。本文以前人試驗(yàn)研究成果為基礎(chǔ),引入模糊數(shù)學(xué)相關(guān)理論,對(duì)摻砂率為0-50%和干密度1.20 g/cm3至1.80 g/cm3試樣進(jìn)行模糊綜合評(píng)判,建立了評(píng)價(jià)混合物綜合性質(zhì)的模型,通過計(jì)算分析得到了膨潤(rùn)土-砂混合物綜合性能最佳對(duì)應(yīng)的摻砂率和干密度。本文的結(jié)果與之前的結(jié)論相符合。評(píng)判結(jié)果表明:當(dāng)干密度為1.82-1.833g/cm,摻砂率為29-30%時(shí),混合物的整體性能達(dá)到最佳。向膨潤(rùn)土中加入石英砂之后防滲性能減小,但是減小的幅度很小,仍可以達(dá)到緩沖屏障的防滲要求;力學(xué)性質(zhì)有所降低,穩(wěn)定性、膨脹性和熱力學(xué)性能提高。加入石英砂之后,混合物能壓實(shí)到更大的干密度,這樣因?yàn)榧由跋魅醯牟糠至W(xué)性能可以通過混合物干密度的提高得到彌補(bǔ),即確保膨潤(rùn)土-砂混合物優(yōu)良的性質(zhì)不受影響,其綜合性質(zhì)又得到提高。引入有效粘土密度的概念揭示配比優(yōu)化的實(shí)質(zhì):添加石英砂實(shí)際上是通過提高混合物中膨潤(rùn)土的有效干密度來改善其整體性能的�？傮w而言,如果保持混合物的干密度不變,增大摻砂率,綜合性質(zhì)先得到改善,當(dāng)摻砂率到達(dá)30%左右,繼續(xù)增大摻砂率,綜合性質(zhì)逐漸降低;保持摻砂率不變,其綜合性質(zhì)隨干密度增大而得到改善。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL942.1

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本文編號(hào)：2691613