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Technical Report NTB 85-36

Gas migration through MX-80 bentonite

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Es ist allgemein bekannt, dass der Transport von Gasen durch hochkompaktierten Bentonit sehr langsam ist, doch weisen die Ergebnisse früherer Untersuchungen darauf hin, dass es einen kritischen Gasdruck gibt, bei welchem Pfade hoher Gasdurchlässigkeit im Ton entstehen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Hypothese des kritischen Gasdruckes durch Erfassung des Gasflusses als Funktion des stufenweise erhöhten Gasdruckes zu prüfen sowie allfällig vorhandene mikrostrukturelle Hinweise zum Mechanismus der Gasperkolation festzuhalten.

Es wurden acht Versuche an Bentonitproben vom Typ MX-80 durchgeführt, die mit dem verhältnismässig stark salzhaltigen Nagra­Referenzwasser zu Nassdichten zwischen 1.7 t/m3 und etwas über 2.1 t/m3 gesättigt wurden. Bei allen Versuchen wurde ein Schwelldruck für Gasdurchbruch beobachtet, welcher mit dem Quelldruck vergleichbar war, und mit welchem eine erhebliche Zunahme der Gasdurchlässigkeit verbunden war.

Die Mikrostruktur einer Probe wurde analysiert. Einzelne, gasgefüllte Blasen wurden beobachtet. Als die Probe in die zur mikrostrukturellen Analyse verwendete Substanz eingebettet wurde, setzten einige dieser Blasen Gas frei. Diese Tatsache bestätigt, dass das Gas durch mehrere enge Pfade perkoliert, welche bei ausreichendem Gasdruck entstehen. In Bentoniten niedriger und mittlerer Dichte leisten kapillare Kräfte wahrscheinlich den wichtigeren Beitrag zur Verhinderung des Gastransportes. In Bentoniten hoher Dichte hingegen muss das perkolierende Gas Tonplättchenaggregate verschieben. In diesem Fall liegt der erwartungsgemäss sehr hohe kritische Gasdruck nahe am Quelldruck.

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