美国国家实验室支持国际废物处理研究

2022-01-21 11:11    高放废物  美国核电  核废料

美国能源部 (DOE) 的三个国家实验室正在进行建模和实验室工作,以支持 HotBENT 国际现场实验,以评估在高放废物深层地质处置库中用作不透水回填土的膨润土行为。


美国能源部 (DOE) 的三个国家实验室正在进行建模和实验室工作,以支持 HotBENT 国际现场实验,以评估在高放废物深层地质处置库中用作不透水回填土的膨润土行为。

GTS 的 HotBENT 2021 操作概述视频显示了安装在 Grimsel 隧道内的加热器之一 安装在 Grimsel 隧道中的加热器

深层地质处置概念的特点是一个由几个工程和天然安全屏障组成的系统,用于将高水平放射性废物与环境隔离数千年。膨润土是一种天然粘土基材料,具有非常低的渗透性,与水分接触会膨胀。

这使其成为一种合适的回填材料,用于环绕地质处置库内的废物容器或回填隧道:它使流动的水远离放射性废物,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,其中高水平放射性废物被固定在不溶性基质中(第一道屏障)并放置在密封的耐腐蚀容器(第二道屏障)内。

HotBENT(对膨润土缓冲区的高温影响)项目由瑞士国家放射性废物处理合作社 Nagra 领导,正在研究膨润土在长期受热时如何保持其安全特性,以解决人们担心地下核废料散发的热量会改变缓冲区和围岩的地球物理和地球化学性质。

2021 年 9 月在瑞士的 Grimsel 试验场 (GTS) 地下废物处理测试设施开始了一项长期现场测试,以调查膨润土在高达 200°C 的温度下的行为 - 是此类储存库当前最高允许温度的两倍。

来自劳伦斯伯克利、桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室的地球科学家正在进行建模和实验室工作,以补充现场测试。伯克利团队正在一个缩小的实验室设置中模拟现场测试,以观察材料在一年半内的变化,与现场五年和 15 至 20 年的时间段相比,重点关注了解膨润土膨胀能力的可能损失。

桑迪亚的团队将分析来自伯克利实验的膨润土样品和来自瑞士试验场的未加热样品,以研究热引起的材料矿物学变化及其膨胀能力。在洛斯阿拉莫斯,研究的重点是膨润土和其他工程阻隔材料的混合物如何响应加热,以及测试罐可能埋在其中的主岩,以了解材料的整体组合在高达 300° 的温度下如何响应C。

根据伯克利首席科学家郑连革的说法,验证膨润土缓冲器能够在比以前认为的高得多的温度下保留其大部分保护功能,将允许放置在地下储存库内的罐子间距更小,从而减少其整体占地面积的大小。

“重要的是分析一系列条件,例如花岗岩、粘土岩石等可能的主岩材料,以便为这些核储存库的最合适地下位置的决策提供信息,”郑说。



图为技术

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