[发明专利]一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法

说明书

一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法，是先采用三轴压力室获得缓冲材料膨润土的饱和土样，进而将需要测试的膨润土试样放置在饱和土样之上再从下方缓慢注水。本发明可以最大限度的模拟实际核废料处置库缓冲材料膨润土中地下水的渗流，能够对地下处置库缓冲材料的膨胀性和气密性评价提供更贴合实际的指导。

技术领域

本发明涉及一种防渗材料现场吸水演化过程室内模拟方法，尤其是一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法。

背景技术

近年来，随着中国经济的快速发展，能源短缺问题越来越严重，发展和利用核能已经作为一种重要的解决方案，我国为此建造了多座核电站，“十三五”规划更是明确了发展核电的目标，核电的发展会产生大量的高水平放射性核废料(高放废物)，这会对环境、人类生命财产安全带来非常大的隐患，核废料处置已经成为急迫解决的课题。

目前世界上广泛认可的高放废物地质处置方法是深埋于地层中(500m-1000m)，即建立地质处置库，处置库主要由主巷道和处置巷道组成，高放废物放在处置巷道中，高放废物的处置通常采用多重屏障系统，包括围岩地质屏障1，基于膨润土3的缓冲材料和废物贮存容器2的人工屏障，如图1所示，为高放废物放在处置库内的截面图，高放废物4放置在用特殊材料制作的容器密封，之后用膨润土材料包裹，膨润土作为缓冲材料具有固定废物、屏蔽辐射、阻滞地下水进入处置库、阻滞放射性核素迁移的功能。从图1中的箭头标识的地下水流动，可以看出，随着时间的推移，围岩中的地下水将从四周逐渐侵蚀到膨润土材料中，膨润土将逐渐吸水膨胀，从而填满膨润土块体之间以及膨润土块体与围岩之间的空隙，从而起到密封作用。因此，研究地下水侵蚀膨润土有助于更好的理解其吸水膨胀性能和密封性能。

对于膨润土膨胀特性和密封性能的研究，多是在实验室进行，借助于三轴压力室模拟围岩作用下水渗流对膨润土材料密封性能的影响，而实验室通常是直接对材料进行注水来模拟地下水的作用，例如在室内通过试验模拟膨润土吸水膨胀，并测定其膨胀力和气密性时，通常是利用水泵直接进行注水，由于较高的注水压力，将直接改变和影响膨润土的孔隙结构，进而影响其膨胀力和气密性，和实际环境中地下水缓慢渗流入侵膨润土有较大不同，因此，就导致实验室试验很难得出和工程实际相吻合的结果。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供的是一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法，借助于本方法，可以最大限度的模拟实际膨润土中地下水的侵蚀过程，能够对地下处置库缓冲材料的膨胀性和气密性评价提供更贴合实际的指导。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法，第一步，获得用于模拟真实环境的饱和土样：将加工好的缓冲材料膨润土试样外面使用加工好的岩芯包裹，然后放入三轴压力室中，从三轴压力室下部注水，直到膨润土试样饱和，即获取饱和土样；第二步，进行渗流试验：打开三轴压力室，在饱和土样的上部放置缓冲材料膨润土的待测土样，待测土样外部同样使用岩芯包裹，并将饱和土样及待测土样共同固定住，之后，从三轴压力室下端缓慢注水。

相比现有的测定仪，本发明的一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法，是先采用三轴压力室获得饱和土样，进而将需要测试的膨润土试样放置在饱和土样之上再从下方缓慢注水，由于饱和土样的作用，水流不再是直接注到待测土样表面，而是缓慢入渗，同时由于试样外壁包有岩芯，也会有水流缓慢入渗，这与实际相符合，采用此法即可获得与真实环境相近的水流渗透过程，试验测试结果与真实情况更加吻合，试验结果对工程实践更有指导价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有处置库中多重屏障系统的结构示意图。

图2是本发明一个实施例中方法步骤一的示意图。

图3是本发明一个实施例中方法步骤二的示意图。