velikost textu

Teplotní a hydratační vlivy na stabilitu bentonitových bariér hlubinných úložišť radioaktivního odpadu

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Teplotní a hydratační vlivy na stabilitu bentonitových bariér hlubinných úložišť radioaktivního odpadu
Název v angličtině:
The influence of temperature and hydration on the long term stability of the buffer material
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jana Švandová, Ph.D.
Školitel:
prof. Mgr. Richard Přikryl, Dr.
Oponenti:
doc. RNDr. Michal Galamboš, Ph.D.
RNDr. Václava Havlová, Ph.D.
Id práce:
84743
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
5. 3. 2015
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
bentonit, stabilita, teplota, hydratace, hlubinná úložiště
Klíčová slova v angličtině:
bentonite, stability, temperature, hydration, deep repository
Abstrakt:
ABSTRAKT Teplotní a hydratační vlivy na stabilitu bentonitových bariér hlubinných úložišť radioaktivního odpadu byly studovány v rámci dvou multidisciplinárních projektů − „Mineralogický, chemický a geochemický výzkum stability dlouhodobě tepelně zatíženého materiálu bentonitové bariéry na vzorcích získaných z experimentu Mock-Up-CZ“ a „Sledování dlouhodobé stability inženýrských bariér na bázi bentonitu s využitím zatěžovacích procedur a experimentů in situ a hodnocení jejich retardační funkce“. Mineralogické změny byly studovány pomocí RTG difrakce. Cílem projektů bylo zhodnocení stability základních mineralogických, chemických a geochemických parametrů bentonitové směsi a popis změn chování daného materiálu s ohledem na jeho využití jako inženýrské bariéry v hlubinném úložišti radioaktivních odpadů. Zdrojem bentonitu bylo i české ložisko Rokle a jedním z důležitých cílů projektu bylo zjistit použitelnost tohoto místního zdroje při realizaci tuzemského hlubinného úložiště. Bentonitová bariéra v experimentální nádobě Mock-Up-CZ byla tvořena směsí bentonitu z ložiska Rokle (85 %), křemenného písku z ložiska Provodín (10 %) a grafitu ze závodu Netolice (5 %). Hydrotermální zátěž bentonitu (sycení syntetickou granitickou vodou při teplotě max. 90 °C) probíhala 45 měsíců. V žádném ze 70 analyzovaných vzorků odebraných z různých vzdáleností od zdroje tepla a vody nebyly zaznamenány novotvořené fáze ani mineralogické přeměny. Ve vzorcích pocházejících ze zásypu experimentální nádoby (od zdroje syntetické granitické vody) se vytvořila okem viditelná zrna sádrovce s illitovou aureolou. V rámci druhého projektu byly použity tři druhy bentonitových materiálů (Mock­Up­CZ, Rokle, FEBEX) a pět typů saturačních médií, jak přírodních (Josef), tak syntetických, namíchaných v laboratořích VŠCHT a obohacených draselnými (SGW-K, SGW-K-10), resp. hořečnatými (SGW-Mg, SGW-Mg-10) ionty. Experiment probíhal v tlakových nádobách a ve fyzikálních modelech (za teplot dosahujících 95 °C), v perforovaných patronách (v jádrových vrtech v přírodních podmínkách štoly Josef) a v laboratorních podmínkách na VŠCHT (za teplot 20 °C a 80–90 °C). Ve stanovených intervalech (3, 6, 12, 18 měsíců) byly prováděny odběry materiálu tlakových nádob, fyzikálních modelů a patron k provedení laboratorních zkoušek. Odběr vzorků v laboratořích VŠCHT probíhal v intervalech 1 týden, 2 týdny, 1 měsíc, 2, 3 a 4 měsíce, 5, 7, 8, 10 a 12 měsíců. Většina vzorků z projektu sledování dlouhodobé stability inženýrských bariér (suspenze v tlakových nádobách, fyzikální modely, vzorky z procedury in situ, experimenty s cementy a cementovou vodou, materiál z Mock-Up-CZ, bentonity Rokle i FEBEX zatížené médii SGW-Mg, SGW­Mg-10, SGW-K, Josef či destilovanou vodou) byla mineralogicky stabilní. Vzorky bentonitu FEBEX podrobené zátěži saturačním médiem SGW-K-10 (koncentrace K+ 1083 mg/l) vykazovaly přítomnost illitizace a to nezávisle na teplotě. Po zátěži tímto médiem se v materiálech FEBEX a Rokle vytvořila zrna sádrovce, případně bassanitu.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT The influence of temperature and hydration on the long term stability of the buffer material was studied during two experimental studies – “Mock-Up-CZ” experiment and “Long-term stability of engineering barriers” project. The objectives of these studies is to identify mineralogical, chemical and geochemical changes and describe transformation processes in the bentonite materials due to heating and interaction with various saturation media (with different chemical composition) under controlled laboratory and in situ conditions. The Rokle bentonite suitability for its use in the Czech deep repository of high-level radioactive waste was investigated. Mineralogical changes in the bentonites were evaluated by X-ray diffraction. The material of the barrier of the Mock-Up-CZ experiment is a mixture of non­activated Rokle bentonite (85 vol.%), quartz sand (10 vol.%) and graphite (5 vol.%). The barrier has been subjected to thermal stress (up to 90 °C) and synthetic granitic water for 45 months. No sample from 70 analysed samples taken at different depth levels and distances from the source of the heat and/or water showed measurable transformation of original smectites. Newly formed gypsum bordered by illite aureole was detected in the upper part of the experimental set-up (backfill samples), i.e. in the zone in direct contact to the source of the water. During the second study, three bentonite buffer materials (Rokle bentonite, FEBEX bentonite, and Mock-Up-CZ mixture) interacted with natural water collected from Josef Underground Educational Facility, and four different types of artificial groundwater enriched in K+ and/or Mg2+. The experimental material was prepared in the form of (1) highly compacted samples, (2) dispersion of bentonites (both at temperature of 95 °C), (3) drill hole filling during in situ tests at the Josef UEF (at ordinary temperature), and (4) common batch laboratory experiments (at 20 °C and at 80–90 °C). Partial samples were extracted after 3, 6, 12, and/or 18 months of interaction in the first three set-ups, and after 1 week, 2 weeks, 1month, 2months, 3months, 4months, 5months, 7months, 10months, and 12months in the batch experiment. In the first three experimental set-ups, no changes were identified. For the batch experiment, formation of illite was detected in FEBEX bentonite saturated with artificial groundwater with K+ concentration of 1083 mg/L. By using the same saturation medium, gypsum and/or bassanite formed in the Rokle and FEBEX bentonite.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jana Švandová, Ph.D. 8.4 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jana Švandová, Ph.D. 60 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jana Švandová, Ph.D. 130 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Jana Švandová, Ph.D. 579 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Michal Galamboš, Ph.D. 809 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Václava Havlová, Ph.D. 324 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 921 kB