混合型缓冲回填材料的压实和渗透特性

摘要：混合型缓冲回填材料是世界高放废物地质处置领域的主流开发方向。膨润土中添加一定量的石英砂，既能满足对放射性核素的有效拦截，又能优化回填设计与施工性能。综合分析了石英砂粒径、掺砂率、压实功能等对膨润土-砂混合物压实指标的影响，分析了压实膨润土-砂的渗透性能，以期望对中国缓冲回填材料开发有指导意义。

关键词：高放废物  缓冲回填材料  膨润土-砂  压实性能  渗透系数

1  混合型缓冲回填材料

高放废物含有放射性强、发热量大、毒性大、半衰期长的核素，需要与人类生存环境长期、可靠地隔离。深部地质处置据认为是目前可行性最好的处置方案。高放废物深部地质处置的工程屏障体系中，缓冲回填材料是阻截放射性核素向地下水环境迁移的最主要包封设施。膨润土因具有极低的渗透性和极高的吸附性，是理想的缓冲回填材料主料。使用纯膨润土作为缓冲回填材料，存在两个难以克服的弊端。一是膨润土的热传导性能低，不利于放射性废物辐射热量散发到周围的洞室围岩中去，这可能导致缓冲层温度升高超过100 ?C，液态水气化后产生过大的水气压力。二是纯膨润土的可施工性差，难以压实到预定的最大干密度。向膨润土中添加石英砂，在不显著降低膨润土主料的防渗性能、膨胀自愈性能、吸附性能的前提下，可明显提高其热传导能力和力学强度。通过优化膨润土主料与石英砂骨料的配合比例，开发出的混合型缓冲回填材料，不仅能满足回填设计、施工的技术要求，还能胜任对放射性核素的安全屏障功能。1985年以来，我国高放废物处置领域关于缓冲回填材料的研究，围绕膨润土主料的筛选，初步认为，内蒙古高庙子膨润土是我国高放废物缓冲回填材料的适宜材料。