Řešení problematiky izolování radioaktivních odpadů s využitím fyzikálního modelování (Výzkum zaplnění technologických spár)

Abstract

Hlavním cílem disertační práce je navrhnout a odzkoušet zaplnění technologické spáry pro svislý způsob uložení kontejneru s vyhořelým jaderným palivem. Téma výzkumu bylo vybráno na základě zkušeností z výstavby prvního českého in-situ fyzikálního modelu úložného místa (Mock-up Josef). Nejdříve byly definovány problémy spojené s existencí tzv. technologických spár mezi bentonitem a horninou. Po výběru základního materiálu byly odzkoušeny technologie pro poloprovozní výrobu pelet z Bentonitu 75. Poté byly odzkoušeny technologie pro aplikace pelet do technologické spáry mezi bentonitem a horninou. Výzkumné práce se také zaměřily na termofyzikální vlastnosti bentonitové vrstvy a na změny vedení tepla. Dále byla provedena analýza fyzikálního modelu Mock-Up Josef (MCJ). Autor práce se podílel na návrhu a zodpovídá za jeho provozování a vyhodnocování. Ze získaných poznatků lze čerpat i pro další výzkum bariér hlubinného úložiště a pro návrh úložiště vyhořelého jaderného paliva. Některé z výstupů práce byly publikovány v průběhu řešení a některé výsledky práce již byly použity pro výzkum inženýrských bariér, např. při výstavbě fyzikálního modelu těsnící zátky pro hlubinné úložiště (projekt DOPAS). Dále byly výsledky práce využity pro návrh fyzikálních modelů s dynamicky hutněnými těsnícími vrstvami z bentonitových pelet.

The main aim of the thesis is to design and test the filling of the technological gap for the vertical disposal of the container with spent fuel in deep repositories. The theme of the research was selected on author?s experiences from the construction of the first Czech in-situ physical model of bentonite barrier (Mock-up Josef). At first, problems related to the existence of so-called technological gaps between bentonite and rock were defined. After the selection of the basic material (Bentonite 75), the technology for pilot production of the bentonite pellets was tested. Then technology for application of the material to the technological gap was tested too. The research also focused on the thermophysical properties of the bentonite layer and changes in heat conduction. An analysis of the physical model Mock-up Josef was also carried out. Mock-up Josef was co-designed by the author of thesis and the author of this work is responsible for operation and evaluation of Mock-up Josef. The findings on Czech bentonite can also be used for further research and design of a spent nuclear fuel repository. Some of the outputs of the thesis were published during the course of the project, and some results of the work have already been used to investigate engineering barriers, eg. for the construction of a physical model of a sealing plug for deep repository (DOPAS project). In addition, the results from the thesis were used for the design of physical models, which are designed for the research of a dynamically compacted sealing layer of bentonite pellets.