發(fā)布時間：2020-06-02 03:59

【摘要】：在高放廢物地質(zhì)處置庫的建設(shè)與長期運營過程中,膨潤土材料的屏障性能在長時間內(nèi)會發(fā)生一定程度的演化,影響因素有很多,如放射線的照射、輻射熱產(chǎn)生的溫升、地下水的浸泡等。其中,地下水是具有一定鹽分的水溶液,這會對緩沖屏障的防滲性能產(chǎn)生一定的影響,造成屏障作用的退化。而緩沖砌塊之間的接縫會導(dǎo)致地下水優(yōu)先從接縫處滲流,地下水中的鹽分會影響緩沖砌塊接縫部位的愈合程度,因此需要重視地下水對砌塊接縫體系的防滲性能影響。本次研究的主要試驗材料是高廟子膨潤土和石英砂,摻砂率為30%,采用靜壓法壓制成帶接縫的圓餅狀試樣,接縫寬度為2mm,接縫中充填顆粒率為70%的顆粒膨潤土,通過剛性壁設(shè)備開展?jié)B透試驗研究。此次滲透試驗中的入滲液為人工模擬甘肅北山地下水溶液,即配制NaCl與Na_2SO_4的質(zhì)量比例為2:1的溶液,并設(shè)置總?cè)芙庑怨腆w(TDS)分別為0、0.5、1、2、5、10g/L的一系列溶液進(jìn)行滲透,目的是探知鹽溶液對緩沖砌塊接縫體系的防滲效果的影響,滲透試驗完成后對試樣進(jìn)行熱傳導(dǎo)性能測試、微觀孔隙以及微觀結(jié)構(gòu)的觀察對比,評價模擬地下水溶液作用下緩沖砌塊密封性能的退化程度。研究表明:滲透試驗過程中,試樣的入滲速率隨入滲液濃度的上升而增大,說明入滲液濃度的提高使試樣的滲透性提高。試樣入滲速率在滲透初期有一定幅度的波動,后期比較穩(wěn)定,這是因為入滲液由試樣底部流入試樣,試樣底部優(yōu)先水化膨脹,前期階段試樣的膨脹不均勻。入滲液的濃度越高,滲出液電導(dǎo)率越大,但始終低于入滲液的電導(dǎo)率,表示部分離子吸附于了試樣內(nèi)。隨著入滲液的濃度從TDS=0g/L上升到10g/L,試樣的飽和水力傳導(dǎo)系數(shù)從3×10~(-10)cm/s升高到8.5×10~(-9)cm/s。當(dāng)入滲液濃度上升至1g/L時,水力傳導(dǎo)系數(shù)達(dá)到1×10~(-9)cm/s,由10~(-10)進(jìn)入到10~(-9)數(shù)量級,當(dāng)入滲液濃度繼續(xù)從TDS=1g/L上升至10g/L時,試樣的水力傳導(dǎo)系數(shù)始終在10~(-9)數(shù)量級內(nèi),說明試樣的滲透性隨著入滲液濃度上升而增大,防滲性能降低。滲透試驗結(jié)束后,試樣接縫帶內(nèi)的干密度有所增大,非接縫部位的干密度有所減小,說明試樣趨向一定程度的愈合。隨入滲液濃度升高,試樣接縫帶的干密度下降,非接縫帶部位的干密度總體升高,愈合程度逐漸降低,鹽分抑制了接縫體系的愈合。熱傳導(dǎo)系數(shù)隨著入滲液濃度增加總體呈減小的趨勢,分布范圍在1.50-1.97W/(mK)之間。隨著入滲液濃度升高,試樣接縫帶與非接縫部位的熱傳導(dǎo)系數(shù)差距增大,而且接縫帶內(nèi)部的熱傳導(dǎo)系數(shù)方差增大,熱穩(wěn)定性降低。壓汞試驗表明,當(dāng)入滲液濃度上升時,孔隙數(shù)量增多。電鏡觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)入滲液濃度較低時,試樣接縫帶中的膨潤土呈絮狀形態(tài),整體排列緊密,水化程度較高。鹽分增加使得膨潤土的微觀形態(tài)趨向于顆粒狀發(fā)展,整體構(gòu)成較為疏松,接縫帶的愈合程度逐漸下降,從微觀上解釋了防滲性降低的原因。
【圖文】：

接縫的存在是不可避免的，可以說塊體間的接縫是處置屏障的“先天缺陷”，如圖 1-1（b）所示，，它會破壞緩沖結(jié)構(gòu)的完整性，成為地下水潛在優(yōu)先滲流通道，阻滯輻射熱向外有效傳遞，惡化屏障的工程性能。因此，必須對接縫進(jìn)行有效的密封。在施工期，在砌塊接縫中充填特殊功能的密封材料，可選用膨潤土顆粒與膨潤土粉末的結(jié)合作為接縫的填充材料；在服役期，若地下水接觸膨潤土，則砌塊會發(fā)生膨脹，向接縫空間低應(yīng)力區(qū)優(yōu)先“生長”，在無外界干預(yù)的情況下實現(xiàn)接縫的自我修復(fù)自我愈合。在地下處置庫建造和長期運營過程中，膨潤土材料的屏障性能在長時間內(nèi)會發(fā)生一定程度的演化，其中涉及的因素很多，如放射線照射、輻射熱產(chǎn)生的溫升、地下水的浸泡，硐室襯砌中溶出的堿性膠凝材料等。本文中重點研究的是地下水與緩沖屏障發(fā)生的相互作用，而地下水是具有一定鹽分的水溶液，會對緩沖屏障性能產(chǎn)生不利影響，造成屏障作用的退化。本研究依托國家自然科學(xué)基金項目“高放緩沖砌塊接縫的愈合機(jī)理及愈合效果評價研究”（項目編號 777000-051160），利用剛性壁滲透設(shè)備展開模擬地下水滲流試驗，探明地下水對砌塊防滲性與接縫愈合的影響，為指導(dǎo)高放緩沖屏障優(yōu)化設(shè)計提供參考。

州大學(xué)碩士學(xué)位論文 鹽溶液作用下緩沖砌塊接縫防滲性能研第二章 高放緩沖屏障研究進(jìn)展人類在使用核能過程中會生成較多的核廢料。核廢料有很大的危險性：放度高、具有毒性、核素半衰期更久并且釋放熱，因此最佳的處理方式就是通地質(zhì)處置將核廢料永久隔離于人類的活動區(qū)域，確保數(shù)千年時間內(nèi)釋放到環(huán)的輻射水平低于天然背景[8]，圖 2-1 是瑞典的高放廢物地質(zhì)處置的一個示意放廢物地質(zhì)處置已成為我國核能源發(fā)展領(lǐng)域亟待解決的重大科學(xué)技術(shù)課題。針對高放射性廢料的地質(zhì)處置工作于 1985 年啟動。2007 年，國務(wù)院頒布了核能源的發(fā)展計劃，至 2020 年核能發(fā)電在整個發(fā)電量中達(dá)到 4%，屆時產(chǎn)生射性廢物總量會增至 2000t，往后的一年時間大概會生成 1000t 放射性廢物
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL942

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本文編號：2692572