Swelling and hydraulic characteristics of two grade bentonites under varying conditions for low-level radioactive waste repository design

Chung Chih-Chung; Ren Guo-Liang; Chen I-Ting; Cuo Che-Jui; Chang Hao-Chun

doi:10.1016/j.net.2023.11.043

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자료유형: 학술저널

저자정보: Chung Chih-Chung (National Central University) Ren Guo-Liang (National Central University) Chen I-Ting (National Central University) Cuo Che-Jui (National Central University) Chang Hao-Chun (Nuclear Back-End Project, Sinotech Engineering Consultants)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology Vol.56 No.4

발행연도: 2024.4

수록면: 1,385 - 1,397 (13page)

DOI: 10.1016/j.net.2023.11.043

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Bentonite is a recommended material for the multiple barriers in the final disposal of low-level radioactive waste (LLW) to prevent groundwater intrusion and nuclear species migration. However, after drying-wetting cycling during the repository construction stage and ion exchange with the concrete barrier in the long-term repository, the bentonite mechanical behaviors, including swelling capacity and hydraulic conductivity, would be further influenced by the groundwater intrusion, resulting in radioactive leakage. To comprehensively examine the factors on the mechanical characteristics of bentonite, this study presented scenarios involving MX-80 and KV-1 bentonites subjected to drying-wetting cycling and accelerated ion migration. The experiments subsequently measured free swelling, swelling pressure, and hydraulic conductivity of bentonites with intrusions of seawater, high pH, and low pH solutions. The results indicated that the solutions caused a reduction in swelling volume and pressure, and an increase in hydraulic conductivity. Specifically, the swelling capability of bentonite with dryingwetting cycling in the seawater decreased significantly by 60%, while hydraulic conductivity increased by more than three times. Therefore, the study suggested minimizing drying-wetting cycling and preventing seawater intrusion, ensuring a long service life of the multiple barriers in the LLW repository.

#Bentonite #Swelling #Hydraulic conductivity #Drying-wetting cycling #Accelerated ion-migration

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