›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (8): 2823-2828.doi: 10.16285/j.rsm.2017.2419

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料导热性能研究

谢敬礼,马利科,高玉峰,曹胜飞,刘月妙   

  1. 核工业北京地质研究院,北京 100029
  • 收稿日期:2017-12-05 出版日期:2018-08-11 发布日期:2018-09-02
  • 作者简介:谢敬礼,男,1984年生,博士研究生,工程师,主要从事高放废物地质处置缓冲/回填材料方面的试验研究

Thermal conductivity of mixtures of Beishan bentonite and crushed granite

XIE Jing-li, MA Li-ke, GAO Yu-feng, CAO Sheng-fei, LIU Yue-miao   

  1. Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China
  • Received:2017-12-05 Online:2018-08-11 Published:2018-09-02

摘要: 高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要作用之一是传导和散失高放废物衰变热,在膨润土中添加石英砂、石墨、花岗岩岩屑等导热性能较好的添加剂是提高缓冲/回填材料导热性能的主要方法。选用北山花岗岩岩屑为添加剂,与高庙子钠基膨润土GMZ01组成混合材料,制备不同含水率、不同密度的试样。使用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪测定样品的导热系数,分析其与花岗岩岩屑含量、干密度、饱和度等参数的关系,并运用多种混合物热传导模型分析预测导热系数。研究结果表明,花岗岩岩屑能够有效提高缓冲/回填材料的导热性能,混合材料的导热系数分别与其饱和度、气体体积存在线性关系;Maxwell方程能够较好预测北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料的导热系数。

关键词: 高放废物地质处置, 缓冲/回填材料, 导热系数, 高庙子膨润土, 北山花岗岩

Abstract: One of the major functions of buffering or backfill material is to conduct and dissipate the heat generated by the high-level radioactive waste to the host rock. Sand, graphite and crushed granite rock can improve the thermal property of bentonite with relatively high thermal conductivity. In this paper, mixtures of crushed Beishan granite and GMZ01 bentonite with different dry densities and water contents were compacted, and Hot Disk TPS2500s Thermal Constants Analyzer was used to measure thermal conductivity of the mixtures. The experimental results were analyzed to observe the effects of granite content, dry density, degree of saturation on the thermal conductivity. Various theoretical models were adopted to predict the thermal conductivity of bentonite/crushed Beishan granite mixtures. It is found that the thermal conductivity of GMZ01 bentonite can be effectively improved by the addition of crushed Beishan granite. Linear correlations are observed between the thermal conductivity of bentonite/crushed Beishan granite mixtures and degree of saturation, and volumetric fraction of air, respectively. Maxwell’s equation provides the most satisfactory prediction for the thermal conductivity of bentonite/crushed Beishan granite mixtures.

Key words: HLW geological disposal, buffer/backfill material, thermal conductivity, GMZ bentonite, Beishan granite

中图分类号: 

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