美國能源部 (DOE) 的三個國家實驗室正在進行建模和實驗室工作,以支持 HotBENT 國際現場實驗,以評估在高放廢物深層地質處置庫中用作不透水回填土的膨潤土行為。

GTS 的 HotBENT 2021 操作概述視頻顯示了安裝在 Grimsel 隧道內的加熱器之一 安裝在 Grimsel 隧道中的加熱器
深層地質處置概念的特點是一個由幾個工程和天然安全屏障組成的系統,用于將高水平放射性廢物與環境隔離數千年。膨潤土是一種天然粘土基材料,具有非常低的滲透性,與水分接觸會膨脹。
這使其成為一種合適的回填材料,用于環繞地質處置庫內的廢物容器或回填隧道:它使流動的水遠離放射性廢物,并有助于保留放射性材料。它在多重屏障方法中形成第三道屏障,其中高水平放射性廢物被固定在不溶性基質中(第一道屏障)并放置在密封的耐腐蝕容器(第二道屏障)內。
HotBENT(對膨潤土緩沖區的高溫影響)項目由瑞士國家放射性廢物處理合作社 Nagra 領導,正在研究膨潤土在長期受熱時如何保持其安全特性,以解決人們擔心地下核廢料散發的熱量會改變緩沖區和圍巖的地球物理和地球化學性質。
2021 年 9 月在瑞士的 Grimsel 試驗場 (GTS) 地下廢物處理測試設施開始了一項長期現場測試,以調查膨潤土在高達 200°C 的溫度下的行為 - 是此類儲存庫當前最高允許溫度的兩倍。
來自勞倫斯伯克利、桑迪亞和洛斯阿拉莫斯國家實驗室的地球科學家正在進行建模和實驗室工作,以補充現場測試。伯克利團隊正在一個縮小的實驗室設置中模擬現場測試,以觀察材料在一年半內的變化,與現場五年和 15 至 20 年的時間段相比,重點關注了解膨潤土膨脹能力的可能損失。
桑迪亞的團隊將分析來自伯克利實驗的膨潤土樣品和來自瑞士試驗場的未加熱樣品,以研究熱引起的材料礦物學變化及其膨脹能力。在洛斯阿拉莫斯,研究的重點是膨潤土和其他工程阻隔材料的混合物如何響應加熱,以及測試罐可能埋在其中的主巖,以了解材料的整體組合在高達 300° 的溫度下如何響應C。
根據伯克利首席科學家鄭連革的說法,驗證膨潤土緩沖器能夠在比以前認為的高得多的溫度下保留其大部分保護功能,將允許放置在地下儲存庫內的罐子間距更小,從而減少其整體占地面積的大小。
“重要的是分析一系列條件,例如花崗巖、粘土巖石等可能的主巖材料,以便為這些核儲存庫的最合適地下位置的決策提供信息,”鄭說。
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