壓實(shí)純膨潤(rùn)土的導(dǎo)熱性能較差,常需添加石墨等導(dǎo)熱性質(zhì)好的材料制備混合型緩沖材料,以提高高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)中放射性廢物衰變熱的傳導(dǎo)效率。使用Hot disk TPS2500s熱常數(shù)分析儀測(cè)定不同溫度條件下干燥膨潤(rùn)土-石墨混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和體積比熱,分析石墨含量、溫度與混合材料導(dǎo)熱性能參數(shù)的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明,石墨可有效提高膨潤(rùn)土的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù),添加30%～35%的石墨可使干燥高廟子(GMZ)鈉基膨潤(rùn)土(ρ_d=(1.75±0.5) g/cm³)的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到與北山花崗巖相當(dāng)?shù)乃?溫度對(duì)膨潤(rùn)土及混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響不大,混合材料的熱擴(kuò)散系數(shù)隨溫度升高而降低,體積比熱隨溫度升高而增大。

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圖1HotdiskTPS2500s熱常數(shù)分析儀

表1高廟子膨潤(rùn)土主要礦物成分Table1MainmineralcompositionofGMZbentonite/%SampleMontmorilloniteQuartzChristobaliteFeldsparKaoliniteMica166.....

圖2混合材料導(dǎo)熱性能參數(shù)與石墨含量的關(guān)系

不同石墨含量混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和體積比熱與石墨含量的關(guān)系見圖2。圖2(a)顯示,由于石墨的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于膨潤(rùn)土,隨著石墨含量的增加,混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)快速增大。另外,目前我國(guó)已選定甘肅北山為高放廢物地質(zhì)處置庫(kù)首選預(yù)選區(qū),該地區(qū)花崗巖的導(dǎo)熱系數(shù)較高,為2.5～3.2W....

圖3溫度與混合材料導(dǎo)熱性能參數(shù)的關(guān)系

不同石墨含量混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)和體積比熱與溫度的關(guān)系如圖3所示。石墨含量≤30%時(shí),混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化不大(圖3(a)),基本可忽略溫度的影響;在石墨含量為50%時(shí),混合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度有小幅波動(dòng),在70℃時(shí)達(dá)到最大,可認(rèn)為純石墨導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的性....

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