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압축 벤토나이트 완충재의 온도에 따른 열전도도 평가
Thermal Conductivity Evaluation of Compacted Bentonite Buffers Considering Temperature Variations 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.18 no.1, 2020년, pp.43 - 49  

윤석 (한국원자력연구원) ,  박승훈 (인하대학교) ,  김민섭 (한국과학기술원) ,  김건영 (한국원자력연구원) ,  이승래 (한국과학기술원)

초록
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고준위폐기물을 심지층에 처분하기 위한 공학적방벽의 구성 요소로는 처분용기, 완충재, 뒷채움재 등이 있다. 이 중 완충재는 처분용기와 근계암반 사이의 빈 공간에 설치되는 물질로써, 주변 지하수로부터 처분용기를 보호하며 방사성 핵종의 유출을 저지하는 등의 역할을 한다. 또한 처분용기에서 발생하는 고온의 열량은 완충재로 직접 전파되기에 완충재의 열전도도는 처분시스템의 안전성 평가에 있어 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 경주산 압축 벤토나이트 완충재의 열전도도 특성을 규명하였으며 실제 처분용기에서 발생되는 고온의 특성을 반영하여 상온에서 80~90℃까지의 범위에서 압축 벤토나이트의 열전도도를 측정하였다. 온도증가에 따라 압축 벤토나이트의 열전도도는 5~20% 가량 증가하였으며 초기 포화도가 클수록 열전도도 증가는 더 크게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An engineered barrier system (EBS) for the geological disposal of high-level radioactive waste (HLW) consists of a disposal canister packed with spent fuel, buffer material, backfill material, and gap-filling material. The buffer material fills the space between the canister and the near-field rock,...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • Therefore, this study measured the thermal conductivity of compacted bentonite produced in Korea for temperatures ranging from room temperature to 80~90℃, with consideration of the degree of saturation and dry density.
  • In disposal environments, bentonite buffers inevitably undergo temperature increases due to the high-temperature decay heat from the disposal canister in addition to groundwater inflow from the surrounding rock. With the thermal conductivity of compacted bentonite buffers being one of the most important parameters in the safety assessment of EBS, this study evaluated thermal conductivity variations in compacted Gyeongju bentonite by considering temperature increases and various initial water contents.

대상 데이터

  • The reference materials used in this experiment were Quartz (1.42 W/(m·K)),silicon rubber (0.24 W/(m·K)), and Styrofoam (0.036W/(m·K)) [17].

이론/모형

  • Thermal conductivity was measured for temperatures in the range of 25℃ to 80~90℃ according to various initial water contents. The thermal conductivity of the compacted bentonite was measured using a QTM-500 instrument based on the principle of the transient hot wire method. The compacted bentonite samples and probe were completely sealed with heat resistant tape and placed in a convection oven to measure thermal conductivity according to temperature variations.
  • Using the transient hot wire method, the thermal conductivity of the compacted bentonite was measured using a QTM-500 (Kyoto Electronics) instrument. The transient hot wire method is a principle for thermal conductivity measurement according to Equation (1): it involves the heating time and temperature rise relationship between heating wires when a constant amount of heat is applied toa heating wire in a medium [17].
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참고문헌 (23)

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  23. Y.A. Cengez and A.J. Ghajar, "Heat and mass transfer: fundamentals and applications", Fourth edition, McGraw Hill Education (2011) 

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