膨潤土-石墨混合材料導熱性能試驗研究

謝敬禮，佟 強，魯文玥

(核工業北京地質研究院，北京 100029)

0 引 言

隨著我國核電的快速發展，放射性廢物的安全處置問題日益受到廣泛關注。根據國務院2012年發布的《核電中長期發展規劃(2011～2020年)》，到2020年，我國核電裝機容量將達到58 GW，在建容量30 GW，預計到2050年這些核電機組將產生8.3萬噸乏燃料[1]。核電站日常運行及乏燃料后處理將產生放射性水平不同的各種廢物，其中高水平放射性廢物包含大量長壽命放射性核素，發熱量大，相對于中、低放廢物，需要最高程度的包容和隔離措施。目前國際公認可行的高放廢物處置方式是深地質處置[2]，即在穩定地質體深部建造處置庫，利用地質體的天然屏障作用，及人工構筑的多層工程屏障對放射性核素的屏蔽和阻滯作用，使高放廢物與人類生存環境永久隔離。

緩沖材料是高放廢物地質處置庫中一道重要的工程屏障，填充于廢物罐與圍巖之間，起到機械緩沖、化學屏障、傳導衰變熱等重要作用。高壓實膨潤土因具有膨脹自愈性、低滲透性、吸附核素等性質，被認為是合適的緩沖材料基材。根據國外的研究經驗，為使緩沖材料在相當長的時間內保證其功能，需要盡可能避免礦物成分及化學成分的改變，緩沖材料的最高溫度應控制在100 ℃以下[3]。這要求緩沖材料具有較好的導熱性質，能夠及時將衰變熱傳導給圍巖。然而，相對于金屬廢物罐和圍巖，即使是壓實密度很高的膨潤土，其導熱系數也較低，是整個處置系統中導熱的瓶頸。……