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低放射性最終處置場混合型緩衝材料之工程特性及潛變試驗與模擬

為了解決pdf 圧縮的問題，作者周薪凱 這樣論述：

國際間採用多重障壁的設計理念並推崇以膨潤土作為放射性廢棄物最終處置的基質材料，達到阻絕放射性物質遠離生物圈的目的。本研究為探討混合型緩衝材料於低放射性廢棄物最終處置場之工程特性，透過進行實驗室測試，模擬現地可能發生之情況。當處置場中的緩衝材料受到水-力學 (H-C) 耦合效應的影響，由處置窖自重以及其他設施所產生的壓力，而造成處置窖位移，並利用ABAQUS有限元素法進行潛變行為之數值模擬分析。本研究以美國懷俄明州MX-80膨潤土與日本K-V1膨潤土，並混合30 %苗栗地區石英砂為緩衝材料。首先透過修正式夯實試驗，取得不同膨潤土混合石英砂之緩衝材料的最大乾單位重與最佳含水量，依照修正式夯實試驗

結果之最佳含水量調配試體的初始含水量，採用黏土有效密度控制，以靜態壓實法製備緩衝材料，進行回脹壓力、水力傳導係數與力學強度評估，最後針對飽和緩衝材料進行等應力直剪試驗，求取潛變參數。本研究結果分為兩個部份，第一部分為實驗成果顯示：(1)以石英砂取代30 %的膨潤土後，其回脹壓力與阻水性能皆可滿足瑞典SKB高放相關安全功能需求；(2)等應力控制直剪顯示，施加愈高的應力位準，潛變初始發生時間將有提早的現象；(3)單向度壓縮試驗顯示，當施加正向應力達1.6 MPa時，MX-80混合材料於黏土有效密度1600 kg/m3的變形行為至後期會有微幅膨脹的現象。第二部分為數值模擬成果：以等應力控制直剪實驗求

取潛變參數A、α、m，而時間次序m值愈大代表具有較高的潛變特性，當B100純膨潤土以部分石英砂進行重量取代後 (B70-S30)，由原先m值-0.905、-0.904降低至 (-0.935、-0.933)，說明砂顆粒的骨架結構可能會提升力學穩定性，影響微觀結構的調整時間。本研究採用Drucker-Prager潛變模式，經由ABAQUS模擬分析結果顯示，混合型緩衝材料預計在20年內將達到飽和狀態，而潛變行為所造成的垂直位移量，長期而言向上推擠引致的變形僅13、15 mm，應不會對低放處置設施造成危害；但是當混合型緩衝材料達飽和後，因回脹壓力的增加，將造成處置窖有向上運動的行為。