تأثیرات حرارت ناشی از افزایش عمق و تشعشعات هسته‌ای و نیز افزایش غلظت نمک بر بنتونیت مصرفی در مراکز دفن پسماندهای هسته‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

فوق لیسانس عمران( خاک و پی – ژئوتکنیک) و نویسنده مسئول

چکیده

مراکز دفن پسماندهای هسته‌ای پرخطر، در عمق 300 تا 1000 متری از سطح زمین احداث می‌گردند. مناطق کویری به جهت دور بودن از مراکز جمعیت و وجود خاک‌های رسی که خواصی از قبیلِ شکل‌پذیری، تورم، نفوذ­­­ناپذیری و     ترمیم­پذیریِ خودکار در صورت ترک خوردن دارند، مکان مناسبی برای نگهداری پسماندهای هسته‌ای می‌باشند. در میان انواع رس‌ها، رس بنتونیت به دلیل فراوانی آن و دارا بودن خواص مکانیکی مناسب، به عنوان لایه محافظِ پسماندهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به افزایش دما‌ی خاک اطراف مراکز دفن ‌پسماند‌های ‌هسته‌ای بر اثر افزایش عمق و تشعشعات تا مرز 115 درجه، ضرورت مطالعه رفتار مکانیکی رس در این دما نمایان می‌گردد، لذا جهت بررسی این موضوع اقدام به ارتقاءِ دستگاه تحکیم معمولی (با اضافه نمودن مخزن آب مجزا و المنت حرارتی) گردید. نتایج آزمایشات حاکی از این بود که تأثیر غلظت نمک به مراتب بیشتر و تعیین­کننده‌تر از افزایش دما بر روی نمونه‌های بنتونیت می‌باشد. در اثر افزایش غلظت نمک، نفوذ‌پذیری رس افزایش یافته و میزان تورم بنتونیت نیز که برای ترمیم ترکها حائز اهمیت است، شدیداً کاهش می‌یابد. لذا در چنین شرایطی پیشنهاد می‌گردد از لایه‌های ضخیم‌ترِ رس برای پوشش اطراف مخازن پسماند استفاده شود. ضمناً با توجه به تأثیر کمترِ افزایش دما بر رفتار نمونه‌های رسی، در مطالعات آتی می‌توان از تأثیرات دما چشم­پوشی نموده و با استفاده از تجهیزات موجود و بدون اعمال افزایش دما، اقدام به پژوهش جدید نمود.
 

کلیدواژه‌ها


خسروشاهی، محمد(1391)، لکه‌های زرد 60 درصد ایران را فراگرفته است، قابل دسترسی در : .http://hamshahrionline.ir/details/197078
اطلس‌های زمین­شناسی ایران، سازمان زمین­شناسی ایران، قابل دسترسی در:  http://gsi.ir/fa/contents/html. اطلس‌های زمین شناسی ایران.
Arifin, Y. F. (2008). Thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures: an experimental study.
Canadian Coalition for Nuclear Responsibility.
Cho, W. J., Lee, J. O., & Kang, C. H. (2000). Influence of temperature elevation on the sealing performance of a potential buffer material for a high-level radioactive waste repository. Annals of Nuclear Energy, 27(14), 1271-1284.
Dixon, D. A., Martino, J. B., Vignal, B., Masumoto, K., & Fujita, T. (2007). Overview of the evolution, performance and state of a bentonite-based tunnel seal after 5 years of operation. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 32(8-14), 741-752.
Edwards, G. (2013). Consideration of Environmental Impacts on Temporary Storage of Spent Fuel After Cessation of Reactor Operation.
Edwards, G., & Time, A. (2012). Thinking outside the Nuclear Box.
Ewing, R. C., Weber, W. J., & Clinard Jr, F. W. (1995). Radiation effects in nuclear waste forms for high-level radioactive waste. Progress in nuclear energy, 29(2), 63-127.
Fuel, S. N. (1983). Waste Management Company (SKB). Final Storage of Spent Nuclear Fuel–KBS-3, Summary”, Stockholm.
Gibb, F. G. (1999). High-temperature, very deep, geological disposal: a safer alternative for high-level radioactive waste?. Waste Management, 19(3), 207-211.
Johannesson, L. E., Börgesson, L., Goudarzi, R., Sandén, T., Gunnarsson, D., & Svemar, C. (2007). Prototype repository: A full scale experiment at Äspö HRL. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 32(1-7), 58-76.
Lennemann, W. L. (1978). The management of high-level radioactive wastes. IAEA Bull, 21(4), 1-16.
Lingnau, B. E., Graham, J., & Tanaka, N. (1995). Isothermal modeling of sand–bentonite mixtures at elevated temperatures. Canadian Geotechnical Journal, 32(1), 78-88.
Lingnau, B. E., Graham, J., Yarechewski, D., Tanaka, N., & Gray, M. N. (1996). Effects of temperature on strength and compressibility of sand-bentonite buffer. Engineering Geology, 41(1-4), 103-115.
Nukewatch.org (2015). LANL Management Contract Up For Bid.
Parton, W. J., & Logan, J. A. (1981). A model for diurnal variation in soil and air temperature. Agricultural Meteorology, 23, 205-216.
Pusch, R., Karnland, O., & Hökmark, H. (1990). GMM-a general microstructural model for qualitative and quantitative studies of smectite clays (No. SKB-TR--90-43). Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co.
Romero, E., Gens, A., & Lloret, A. (2000). Temperature effects on water retention and water permeability of an unsaturated clay. In Unsaturated soils for Asia. Proceedings of the Asian Conference on Unsaturated Soils, UNSAT-ASIA 2000, Singapore, 18-19 May, 2000 (pp. 433-438). AA Balkema.
Shariatmadari, N., & Saeidijam, S. (2012). The effect of thermal history on thermo-mechanical behavior of bentonite-sand mixture. International Journal of Civil Engineering, 10(2), 162-167.
Simmons, G. R., & Baumgartner, P. (1994). The disposal of Canada's nuclear fuel waste: engineering for a disposal facility (No. AECL--10715). Atomic Energy of Canada Limited.
Tang, A. M., & Cui, Y. J. (2005). Controlling suction by the vapour equilibrium technique at different temperatures and its application in determining the water retention properties of MX80 clay. Canadian Geotechnical Journal, 42(1), 287-296.
Villar, M. V., & Lloret, A. (2008). Influence of dry density and water content on the swelling of a compacted bentonite. Applied Clay Science, 39(1-2), 38-49.
Villar, M. V., Gómez-Espina, R., & Lloret, A. (2010). Experimental investigation into temperature effect on hydro-mechanical behaviours of bentonite. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2(1), 71-78.