An Experimental Investigation on Thermal Properties of Compacted Bentonite

Mahsa Shafaei Bajestani, Othman Nasir

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: Les matériaux de bentonite ont été considérés comme un système de barrière technique Le dépôt dans des formations géologiques profondes (DFGP) de déchets hautement radioactifs. L'évolution de la température dans le DFGP est fortement influencée par les propriétés thermiques des matériaux entourant la source de chaleur du conteneur de combustible usé (UFC). L'analyse numérique du transfert de chaleur est le seul moyen d'évaluer la température dans le DGR et repose sur l'utilisation de l'estimation des propriétés thermiques de la barrière dans diverses conditions. L'écoulement des eaux souterraines dans le système DFGP peut entraîner des changements dans le degré de saturation et provoquer un gonflement des matériaux de bentonite, ce qui entraîne des changements dans la densité sèche des matériaux. Ces changements ont une influence sur les propriétés thermiques des matériaux à base de bentonite. La présente étude a étudié les propriétés thermiques des matériaux de bentonite compactée, expérimentalement, sous des densités sèches et des degrés de saturation variables. Les résultats ont montré l'impact significatif de la densité sèche et du degré de saturation sur les propriétés thermiques des matériaux à base de bentonite. Les résultats expérimentaux de cette étude peuvent être utilisés pour valider les hypothèses conventionnelles liées à la dissipation thermique dans le DFGP et pour améliorer la précision des pratiques de codage de modélisation numérique.

ABSTRACT: Bentonite materials have been considered as an engineered barrier system of high-level radioactive waste deep geological repositories (DGR). The temperature development in DGR is strongly influenced by the thermal properties of materials surrounding the source of heat released by the used fuel container (UFC). Numerical analysis of heat transfer is the only way to evaluate the temperature in DGR and relies on using the estimation of thermal properties of the barrier under various conditions. The groundwater flow in DGR system can result in changes in the degree of saturation and cause swelling of bentonite materials, which results in changes in the dry density of materials. These changes have an influence on the thermal properties of bentonite materials. The present study investigated the thermal properties of compacted bentonite materials experimentally under varying dry density and degrees of saturation. The results showed a significant impact of dry density and degree of saturation on the thermal properties of bentonite materials. The experimental results of this study can be utilized to validate conventional assumptions related to heat dissipation within DGR and to improve the accuracy of numerical modelling coding practices.

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