Tunnel and Underground Space (터널과지하공간)

Korean Society for Rock Mechanics and Rock Engineering (한국암반공학회)
권호 표지

Thermal Conductivity of Granite from the KAERI Underground Research Tunnel Site

지하처분연구시설 부지 화강암의 열전도도

  • 조원진 (한국원자력연구원, 고준위폐기물처분연구부) ;
  • 권상기 (한국원자력연구원, 고준위폐기물처분연구부) ;
  • 최종원 (한국원자력연구원, 고준위폐기물처분연구부)
  • Published : 2008.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

To obtain the input data for the design and long-tenn performance assessment of a high-level waste repository, the thermal conductivities of several granite rocks which were taken from the rock cores from the declined borehole were measured. The rock specimens were sampled at the various depths from the surface, and the thermal conductivity was measured under the dry and water-saturated conditions. Under the dry condition, the thermal conductivities of the granite rocks decrease with increasing porosity and range from 2.1 W/mK to 3.1 W/mK. The water-saturated rock samples showed greater thermal conductivities than the dry samples, and the thermal conductivities of the granite rocks range from 2.9 W/mK 3.6 W/mK. The anisotropy effects on the thermal conductivity of granite of the site seem to be insignificant.

고준위폐기물처분장의 설계 및 장기 성능평가를 위한 입력자료를 확보하기 위해, 한국원자력연구원 지하처분연구시설 부지에서 실시된 경사시추에서 얻은 암석 코어를 이용하여 화강암의 열전도도를 측정하였다. 측정을 위한 시료는 다양한 지표면으로부터의 심도에서 채취되었으며, 건조 조건과 물로 포화된 조건에서 열전도도가 측정되었다. 건조 조건에서 화강암의 열전도도는 공극률이 증가함에 따라 감소하였으며, 2.1 W/mK에서 3.1 W/mK 사이의 범위에 있었다. 동일 암석 코어에서 얻은 화강암 시료에 대해 포화 조건에서 측정된 화강암의 열전도도는 건조 조건에서 특정된 값보다 큰 값을 나타내어 2.9 W/mK에서 3.6 W/mK 사이의 범위에 있었다. 조사부지 내 화강암의 열전도도에 대한 이방성의 영향은 작은 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. 강철형 외, 2003. 고준위폐기물처분기술개발-심지층처분 시스템개발, 최종보고서, KAERI/ RR-2336/2002, 한국원자력연구소
  2. 김건영, 고용권, 최종원, 최병열, 신선호, 2007. 한국원자력연구원 지하처분연구시설의 암석, 광물, 지하수, 지화학 특성. 2007 한국방사성폐기물학회 추계학술대회 논문 요약집, 196-197
  3. 박정민, 김형찬, 이영민, 송무영,2007. 경기도, 강원도, 충청도 일대의 암석 열물성 특성 연구. 자원환경지질, 제 40권 제6호, 761-769
  4. Anand, J., Sommerion, W. H., Gomaa, E., 1973. Predicting thermal conductivities of formations from other known properties. Soc. Petrol. Eng. J., 13, 267-273 https://doi.org/10.2118/4171-PA
  5. American Society for Testing and Materials, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.07, 2002
  6. Boynton, R. S., 1966. Chemistry and Technology of Lime and Limestone, Wiley, New York, N. Y., p. 520
  7. Bieniawski, Z.T., 1989. Engineering Rock Mass Classifications, Willey, New York
  8. Bloomer, J.R., 1981. Thermal conductivities of mudstones in the United Kingdom. Q. J. Eng. Geol., 14, 357-362 https://doi.org/10.1144/GSL.QJEG.1981.014.04.12
  9. Brigaud, F., Vasseur, G., 1989. Mineralogy, porosity and fluid control on thermal conductivity of sedimentary rocks. Geophysical Journal, 98, 525-542 https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1989.tb02287.x
  10. Cho, W.J., Kwon, S. and Park, J.H., 2008. KURT, A Small-Scale Underground Research Laboratory for the Research on High-Level Waste Disposal. Annals of Nucl. Energy, 35, 132-140 https://doi.org/10.1016/j.anucene.2007.05.011
  11. Davis, M.G., Chapman, D.S. and Van Wagoner, T.M., 2007. Thermal conductivity anisotropy of metasedimentary and igneous rocks. J. Geophys. Research, 112, B05216
  12. Deming, D., 1994. Estimation of the thermal conductivity anisotropy of rock with application to the determination of terrestrial heat flow. J. Geophys. Research, 99, 22087-22091 https://doi.org/10.1029/94JB02164
  13. Hasan, S. E,. 1978. Thermophysical properties of rocks, Symp. rock mechanics, 3, 210-214
  14. Horai, K., 1971. Thermal conductivity of rock-forming minerals, J. Geophys. Research, 76, 1278-1308 https://doi.org/10.1029/JB076i005p01278
  15. Kwon, S.,Cho, W.J. and Hahn, P.S., 2006. Concept development of an underground research tunnel for validating the Korean reference HLW disposal system. Tunnel. and Underground Space Tech., 21, 203-217 https://doi.org/10.1016/j.tust.2005.06.008
  16. Midttoomme, T., Roaldset, E., and Aagaard, P., 1998. Thermal conductivity of selected claystones and mudstones from England. Clay Minerals, 33, 131-145 https://doi.org/10.1180/000985598545327
  17. Simmons G.R. and Baumgartner, P., 1994. The disposal of Canada's nuclear fuel waste: engineering for a disposal facility, Atomic Energy of Canada Limited Report, AECL-10715, COG-93-5.
  18. Thomas, Jr., I., Frost, R. R. and Harvey, R. D., 1973. Thermal conductivity of carbonate rocks. Eng. Geol., 7, 3-12 https://doi.org/10.1016/0013-7952(73)90003-3
  19. Weast, R.C., 1972. Handbook of Chemistry and Physics. The Chemical Rubber Co., Cleveland, Ohio, 52nd ed., p. E-5
  20. Zierfuss, H., 1969. Heat conductivity of some carbonate rocks and clayey sandstones. Bull. Am. Assoc. Pet. Geol., 53(2): 251-260