Wärmeleitfähigkeit von Bentonit MX 80 und von Montigel
nach der Heizdrahtmethode
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Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Eine im Auftrag der Nagra durchgeführte
Projektstudie für die Endlagerung hochaktiver Abfälle in tiefen
geologischen Formationen sowie Literaturstudien haben gezeigt, dass
sich Bentonit für das von der Nagra vorgesehene Endlagerkonzept für
hochaktive Abfälle und schweizerische Verhältnisse als Verfüll- und
Versiegelungsmaterial eignen könnte.
In der Folge wurde das
Institut für Grundbau und Bodenmechanik an der ETH-Zürich (IGB) mit der
Untersuchung von verschiedenen Bentoniten durch die Nagra beauftragt.
Die
Untersuchungen konzentrieren sich auf den durch die Schweden
vorgesehenen Na-Bentonit MX-80 aus Wyoming und den geographisch
günstiger gelegenen Ca-Bentonit Montigel aus Bayern. Beim Montigel
werden sowohl das Pulver wie auch das Granulat, welches in der
Verarbeitung gewisse Vorteile zeigt, untersucht.
Im Rahmen der vorgesehenen
Arbeiten war die Wärmeleitfähigkeit von verdichtetem Bentonit zu
untersuchen. Sie wurde nach der Heizdrahtmethode bestimmt. Die
Wärmeleitfähigkeit von MX-80 und Montigel war ähnlich. Sie betrug bei
Raumtemperatur 0,451 W/°C m bei einem Wassergehalt von 0% und einer
Dichte von 1,7 Mg/m3 bis 1,336 W/°C m bei einem Wassergehalt von 14% und einer Dichte von 2,21 Mg/m3
. Bei erhöhten Temperaturen wurde die Wärmeleitfähigkeit nur an
trockenen Proben untersucht. Sie betrug bei 40 °C und einer Dichte von
1,63 Mg/m3 0,457 W/°C m und bei 120° und einer Dichte von 2,09 Mg/m3
0,778 W/°C m. Die Wärmeleitfähigkeit der verdichteten Bentonite liess
sich in Abhängigkeit vom Wassergehalt, von der Dichte und Temperatur
nach folgender Näherungsformel berechnen:
K = – 0,60 + 0,60·D + 0,004·W·D3 + 0,01·T1/2
K Wärmeleitfähigkeit (W/°C m)
D Raumgewicht feucht (Mg/m3)
W Wassergehalt (%)
T Temperatur (°C)
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