Numerical and Experimental Investigation of Bentonite-Sand Mixtures

RÉSUMÉ: Le dépôt dans des formations géologiques profondes (DFGP) est l'option la plus privilégiée pour l’entreposage à long terme des déchets radioactifs de faible, moyenne et haute activité dans de nombreux pays. La sécurité du DFGP dépend principalement du système à barrières multiples engendré tant naturellement que par une structure d'ingénierie. Les matériaux à base de bentonite ont été suggérés comme l'une des barrières d'ingénierie efficaces dans le DFGP, en raison de leur faible perméabilité, de leur pression de gonflement élevée et de leur rétention de radionucléides. Les caractéristiques de gonflement des matériaux à base de bentonite sont un facteur crucial dans l'évaluation de ses performances à long terme, d'où la sécurité du DFGP. De nombreux tests de laboratoire ont été effectués pour déterminer les propriétés de gonflement des matériaux d'étanchéité à base de bentonite. Dans cette étude, des tests de laboratoire sur les propriétés de gonflement ont été effectués en utilisant différentes méthodes standard telles que les méthodes de gonflement libre et de volume constant. De plus, des tests de gonflement simulés numériquement ont été effectués pour prédire les caractéristiques de gonflement du matériau à base de bentonite et comparés aux résultats expérimentaux.

ABSTRACT: Deep geological repository (DGR) is the most preferred option for the long-term disposal of low, intermediate, and high-level radioactive wastes in many countries. DGR safety depends mainly on the multiple-barrier system of both natural and engineered barriers. Bentonite-based materials have been suggested as one of the effective engineering barriers in DGR, due to their low permeability, high swelling pressure, and retention of radionuclides. Swelling characteristics of bentonite-based materials is a crucial factor in assessing its long-term performance, hence the safety of DGR. Numerous laboratory tests have been conducted to determine the swelling properties of bentonite-based sealing materials. In this study, laboratory tests on swelling properties are performed using different standard methods such as the free swelling and constant volume methods. Additionally, numerically simulated swelling tests are conducted to predict swelling characteristics of bentonite-based material and compared with the experimental results.