[發明專利]一種緩沖材料氣體滲透系數測試方法

在審

• 申請號: 201711461062.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109975168A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 高玉峰;劉月妙;曹勝飛;謝敬禮;馬利科
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01N7/10
• 分類號: G01N7/10;G01N15/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于高放廢物處置技術領域，具體涉及一種緩沖材料氣體滲透系數測試方法；本發明的目的是，提供一種可測試加載氣壓2000kPa范圍條件下緩沖材料的氣體滲透系數，為處置庫穩定性分析和長期安全評價提供關鍵參數，為高放廢物地質處置庫的設計及長期安全評價提供技術支撐的緩沖材料氣體滲透系數測試方法；包括以下步驟：步驟1、試樣制備；步驟2、試樣安裝；步驟3、圍壓加載；步驟4、氣密性檢查；步驟5、氣壓加載；步驟6、數據處理；該測試方法可提供高圍壓16000kPa和高氣壓(2000kPa)條件，采用合理的氣壓圍壓比(1:3)，既可有效避免試樣外壁氣體“滑流”行為，又可規避大圍壓對試樣內部孔隙結構破壞造成的測試干擾，測量結果更準確、真實。

技術領域

本發明屬于高放廢物處置技術領域，具體涉及一種緩沖材料氣體滲透系數測試方法。

背景技術

安全處置高放廢物已被提到保證核能工業可持續發展、保護人民健康、保護環境的高度來認識。高放廢物的安全處置，在科學技術方面是一個重大難題。其難點在于如何使高放廢物與人類生存環境充分、徹底、可靠地隔離，且隔離時間達上萬年甚至幾百萬年。經過多年的研究和實踐，目前普遍接受的可行方案是深部地質處置，即把高放廢物埋在距離地表深500～1000m的地質體中，使之永久與人類的生存環境隔離，埋藏高放廢物的地下工程稱為“高放廢物處置庫”。

高放廢物處置庫緩沖材料是置于高放廢物包裝體與圍巖之間的一道重要材料，也是高放廢物地質處置庫工程屏障的組成部分，起著機械屏障作用，能阻止外界氣體與廢物罐接觸，以保證處置庫處于缺氧的還原環境。

在高放廢物地質處置庫中，廢物罐的腐蝕、水和有機物受核輻射、微生物的變質等可以產生大量的氣體。氣體的產生會引起壓力梯度增加而加快水的遷移和核素的移動，局部氣體累積也可能會產生極大的氣壓而擊穿緩沖材料，破壞工程屏障的整體性，影響整個處置庫系統的安全性能。因此，測試不同加載氣壓范圍條件下的氣體滲透系數，可以為處置庫穩定性分析和長期安全評價提供關鍵參數，對高放廢物地質處置庫的設計及長期安全評價具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是，提供一種可測試不同加載氣壓范圍條件下緩沖材料的氣體滲透系數，為處置庫穩定性分析和長期安全評價提供關鍵參數，為高放廢物地質處置庫的設計及長期安全評價提供技術支撐的緩沖材料氣體滲透系數測試方法。

本發明的技術方案是：

一種緩沖材料氣體滲透系數測試方法其實現基于一種現有的三軸儀，包括以下步驟：

步驟1、試樣制備

(1.1)按預定的干密度為1.6～2.0g/cm³和直徑50mm、高度100mm等參數，計算并稱量相應質量的膨潤土，倒入壓實模具；

(1.2)采用單軸靜力壓制方式制備試樣，將其制備成圓柱形，測量并記錄試樣13的直徑和高度等參數；

步驟2、試樣安裝

(2.1)將試樣13用高性能密封橡膠套裝好后，固定在壓力室7內的底座11上，在試樣的上、下端分別布設高滲透性金屬燒結網12；并檢查安裝的試樣是否處于密封狀態；

(2.2)在上端的高滲透性金屬燒結網12的頂部設置加載上壓頭14，并連接加載上壓頭14上的排氣管線接頭15，封裝好壓力室7，固定加載框架10并使其與軸向加載壓頭9剛好接觸；

步驟3、圍壓加載

(3.1)打開壓力室7的進水閥門16和通氣孔8，啟動水泵，從水槽4向壓力室7注水，直至加滿，關閉進水閥門16，關閉水泵，關閉通氣孔9；

(3.2)打開圍壓進水閥門17，打開圍壓加載器2，加載圍壓并使其穩定在預定值P_c，穩定時間不少于30min；

步驟4、氣密性檢查