Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT) (방사성폐기물학회지)

Korean Radioactive Waste Society (한국방사성폐기물학회)
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An Analysis of the Water Saturation Processes in the Engineered Barrier of a High Level Radioactive Waste Disposal System

고준위폐기물처분시스템 공학적 방벽에서의 지하수 포화공정 해석

  • Received : 2010.12.01
  • Accepted : 2011.01.16
  • Published : 2011.03.30
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Abstract

An engineering scale test, which is called KENTEX, was carried out to understand and to analyze the coupled thermal, hydrological and mechanical phenomena in the engineered barrier system(EBS) of Korean reference disposal system. Using the experimental data obtained from KENTEX, the water saturation processes in bentonite could be analyzed. From the comparison between the model calculation using ABAQUS and the experimental results, the difference of the water content between them in the unsaturating part was large because the drying phenomena due to moisture redistribution by the temperature gradient could not be included in the model. In the saturating part, the difference of the water content between them was decreased gradually and showed to be small in the full saturation. And the time of about 95% saturation could be estimated about 500 days from the model calculation and experimental results. Also it could be known that the moisture redistribution in the unsaturated part could not be affected on the saturation time of bentonite in the repository. Therefore, it is considered that this model could be used to quantitatively predict the water saturation time in bentonite as EBS for the disposal system.

한국형 기준 처분시스템의 공학적 방벽에서의 열-수리-역학 복합 현상을 실증하기 위한 공학적 규모 실증실험 장치인 KENTEX에서 얻은 열, 수리, 역학적 실험 데이터를 이용하여 벤토나이트의 포화공정을 해석하였다. ABAQUS를 사용한 모델계산의 함수율과 실험 결과의 비교에서 불포화 영역에서는 온도상승으로 인해 초기 수분이 감소하는 수분 재분포 공정을 모델에 포함시키지 않아 함수율의 차가 컸다. 포화 영역에서는 실험에서 초기 수분보다 낮은 함수율에서부터 지하수로 포화가 진행되지만 모델과 실험에서 얻은 함수율 값의 차이가 점점 감소해 완전포화에 도달할 때에는 두 함수율 값이 거의 비슷한 결과를 보여주였다. 포화도 약 95%에 이르는 시간은 실험결과와 계산 결과가 서로 비슷한 약 500일 정도로 예측할 수 있었다. 그리고 불포화 영역의 수분 재분포가 벤토나이트의 완전포화에 도달하는 시간에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 따라서 본 해석기법을 사용하면 지하처분연구시설의 완충재인 벤토나이트의 포화시간을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 원자력기술개발사업

Supported by : 교육과학기술부

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