[发明专利]一种缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法

说明书

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料多场耦合性能试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法；本发明的目的是获得缓冲材料多场耦合实验台架中废物罐(加热器)的移动行为及其影响因素，为高放废物深地质处置库和工程屏障设计和建造提供参数依据和技术支撑；包括以下步骤：步骤一、传感器设计；步骤二、传感器的改进保护；步骤三、传感器安装；步骤四、试验测试。

技术领域

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料多场耦合性能试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法。

背景技术

随着核工业的迅速发展，高放废物处置已成为关系到环境保护和核工业可持续发展的重大问题。高放废物放射性水平高，毒性大，发热量大，若不加以安全处置，会对自然环境和人类社会带来巨大的灾难。在高放废物处置中，深地质处置被国际上公认为处置高放废物最有效可行的方法。膨润土由于具有极低的渗透性和优良的核素吸附等性能，已被国际上多个国家选作缓冲材料。我国高放废物地质处置采用多重屏障(地质介质属于天然屏障，废物体、包装容器和缓冲回填材料等属于工程屏障)深地质处置的方式进行处置。缓冲材料作为处置库中多重屏障系统的重要组成部分，是填充在废物罐和地质体之间的一道重要的人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全性和稳定性的有效保障。所以，缓冲材料的选择及其特性研究和性能评价显得尤为重要。

在高放废物地质处置库运行和关闭后，由于高放废物释热、地下水入侵和地应力等因素，缓冲材料长期处于温度场、渗流场和应力场相互耦合作用下，属于典型的热-水-力(THM)多场耦合环境条件。因此，缓冲材料膨润土在热量和地下水等作用下要产生非常复杂的“热-水-力”耦合现象。为了确保缓冲材料的长期安全性，必须对这个体系的主要现象进行科学的模拟试验与数值分析。

目前，根据我国的高放废物地质处置概念设计，即把高放废物(乏燃料或者玻璃固化体)储存在废物罐中、外面填充一定厚度的压实膨润土块作为缓冲材料，再向外为天然地质围岩(花岗岩、凝灰岩或者盐岩等)。而缓冲材料热-水-力耦合性能试验台架(Mock-up)可以克服空间和时间上的限制，在可控边界条件和加载条件下开展缓冲材料多场耦合性能试验最基本的验证试验。试验台架以花岗岩腔体或不锈钢腔体模拟围岩环境，采用电加热器模拟高放废物罐释热，采用高压进水系统模拟地下水渗流，模拟温度场、渗流场和应力场共同作用的热-水-力多场耦合环境。因此，缓冲材料多场耦合试验台架一般包括垂直罐体、膨润土块、加热器、注水装置以及数据采集系统等部分。

在高放废物地质处置库中，由于缓冲材料饱和渗透和地应力分布等因素的非均匀性，可能导致废物罐的移动和倾斜，破坏缓冲材料的密闭性，从而影响整个处置库的安全稳定运行。因此，建立一种缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法，揭示废物罐(加热器)在模拟处置库条件下的移动行为及其影响因素，可以为处置库缓冲材料体系设计提供关键参数和技术支撑。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种获得缓冲材料多场耦合大型实验台架中废物罐(加热器)的移动行为及其影响因素，为高放废物深地质处置库和工程屏障设计和建造提供参数依据和技术支撑的缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法。

本发明的技术方案是：

一种缓冲材料多场耦合大型实验台架的位移监测方法，包括以下步骤：

步骤一、传感器设计；

步骤二、传感器的改进保护；

步骤三、传感器安装；

步骤四、试验测试。

所述步骤一包括以下步骤：

步骤(1.1)根据位移传感器在试验腔体和加热器的相对位置，设计传感器底座、侧部导线的出线方式以及位移传感器的长度等；