Geochemické a geotechnické změny v bentonitu Mg/Ca po tepelném zpracování při 150 stupních C

Abstract

Při návrhu hlubinného úložiště vyhořelého jaderného paliva a vysokoaktivních odpadů se většinou na povrchu kontejnerů uvažuje teplota nižší než 100 °C. Pokud by tato mezní hodnota mohla být zvýšena na 150 °C, mohlo by to znamenat značné úspory při výstavbě a provozování hlubinného úložiště. Je však nezbytné prokázat, že inženýrské bariéry uvnitř úložiště budou plnit svoji bezpečnostní funkci i při této zvýšené teplotě. Proto byly provedeny experimenty s teplotně zatěžovaným českým bentonitem BCV. Suchý bentonitový prášek byl zatěžován teplotou 150 °C po dobu půl roku, jednoho roku a dvou let. Před teplotním zatěžováním bentonitu a po něm (post-mortem) byly stanoveny jeho geochemické a geotechnické vlastnosti a poté byly navzájem porovnány. Přestože došlo k drobným změnám v chemii bentonitu, nebyly pozorovány významné změny v mineralogickém složení. Byl zaznamenán mírný nárůst nasycené hydraulické vodivost a mírný pokles vodní retenční kapacity. Tyto změny jsou však z hlediska bezpečnosti nevýznamné.

When designing a Deep Geological Repository (DGR) for disposing of spent nuclear fuel and high-level radioactive waste (HLW), usually a temperature below 100 °C on the surface of the canisters is considered. If 150 °C was allowed, it would have a positive effect on the DGR economy. However, it is necessary to prove that the engineered barriers within the DGR can withstand this elevated temperature. For this reason, an experiment with the thermal loading of Czech BCV bentonite was set. The bentonite was thermally loaded in the form of a dry powder for half a year (1 year and 2 years respectively) at the temperature of 150 °C. Geochemical and geotechnical properties were determined before and post-mortem after the thermal loading and a comparison between input and thermally loaded samples was made. No significant changes in mineralogical composition were observed, although some chemical changes were detected. An increase in saturated hydraulic conductivity and a decrease in water capacity were observed, but these changes have been considered negligible from the perspective of DGR safety.