Kontinuální sledování a vyhodnocování in-situ zatížené bentonitové vrstvy experimentu Mock-up-Josef (TZ 642/2022)

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21110%2F22%3A00365478" target="_blank" >RIV/68407700:21110/22:00365478 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Kontinuální sledování a vyhodnocování in-situ zatížené bentonitové vrstvy experimentu Mock-up-Josef (TZ 642/2022)

Popis výsledku v původním jazyce

Experiment Mock-up-Josef (MCJ) byl provozován po dobu téměř 10 let v in situ podmínkách Podzemní laboratoře Josef. Je prvním svého druhu na území ČR a pro jeho návrh byl použit švédský systém KBS-3V. Při výstavbě experimentu MCJ byly zúročeny i zkušenosti z experimentu Mock-up-CZ, který byl provozován v laboratořích Centra experimentální geotechniky Fakulty stavební ČVUT v Praze v letech 2002 až 2006. Provoz experimentu MCJ byl ukončen 30.10.2022 a 31.10.2022 začalo jeho rozebírání tzv. dismantling. V MCJ byla testována především bentonitová vrstva z českého lisovaného bentonitu Bentonit 75. Bentonit byl lisován do segmentů na objemovou hmotnost sušiny 1,75 g/cm3. Vylisované bentonitové segmenty utvořily válec o výšce 2170 mm a průměru 700 mm. Uvnitř tohoto válce bylo umístěno topné těleso, které simulovalo vyzařování tepla od ukládacího obalového souboru. V topném tělese byla nastavena teplota 100 °C po celou dobu zatěžování, na povrchu topného tělesa pak byla teplota 90 °C. Válec byl v in situ podmínkách podzemní laboratoře umístěn do úložného vrtu o průměru 750 mm a bentonitová vrstva byla přirozeně saturována vodou z okolního horninového prostředí. Vlivem teploty a saturace vodou probíhaly v bentonitu očekávané změny. Pro možnost monitoringu změn (procesů) byla uvnitř bentonitu instalována čidla měřící tlak, teplotu a relativní vlhkost. Ze zatížené bentonitové vrstvy byly průběžně odebírány a vyhodnocovány vzorky. Po určení vlhkosti a objemové hmotnosti byl stanoven stupeň saturace. Dále na vzorcích bentonitu probíhaly laboratorní zkoušky hydraulické vodivosti a bobtnacího tlaku. Část odebraných vzorků byla předána objednateli pro mineralogické a mikrobiologické rozbory. Monitorovací systém pro sledování šíření tepla byl instalován i do horniny v okolí experimentu a vývoj teplot byl monitorován v různých vzdálenostech od topného tělesa. Změny teploty byly zaznamenávány do vzdálenosti 3 m od svislé osy experimentu. V této zprávě je shrnuto řešení celého projektu po jednotlivých fázích. Zpráva dále obsahuje vyhodnocená data z monitoringu a výsledky ze všech odběrů bentonitu ze zatížené bentonitové vrstvy. Projekt přinesl nejenom důležité zkušenosti s provozováním experimentu v reálném prostředí podzemní laboratoře, ale také data pro tvorbu numerických modelů a výsledky využitelné pro další výzkum v oblasti např. geotechniky, mineralogie a mikrobiologie. Očekávány jsou výsledky z rozebírání experimentu, které by měly již zjištěné skutečnosti potvrdit.

Název v anglickém jazyce

Continuous Monitoring and Evaluation of the in-situ loaded bentonite layer in the Mock-up-Josef experiment (TZ 642/2022)

Popis výsledku anglicky

The Mock-up-Josef (MCJ) experiment was in operation for almost 10 years under the in-situ conditions of the Josef Underground Laboratory. The experiment, which was designed according to the Swedish KBS-3 V system, was the first of its kind to be conducted in the Czech Republic. The construction of the MCJ experiment made use of the experience obtained from the Mock-up-CZ experiment, which was conducted in the laboratories of the Centre for Experimental Geotechnics of the Faculty of Civil Engineering at the CTU in Prague from 2002 to 2006. The operation of the MCJ experiment was terminated on 30 October 2022 and the dismantling of the experiment commenced on 31 October 2022. The MCJ experiment served for the testing of a compacted layer of bentonite of Czech origin (so-called Bentonit 75). The bentonite was compacted into segments with a dry density of 1.75 g/cm3, which were used to form a cylinder with a height of 2170 mm and a diameter of 700 mm. A heating element was placed within the cylinder for the simulation of the radiation of heat from a nuclear waste disposal package. The target temperature of the heating element was set at 100°C throughout the loading period, which resulted in a temperature on the surface of the heating element of 90°C. The cylinder was placed in a disposal borehole with a diameter of 750 mm under the in-situ conditions of the Josef Underground Laboratory following which the bentonite layer was naturally saturated with water from the surrounding rock environment. As a result of the temperature and the water saturation, a number of expected changes took place within the bentonite. The monitoring of the changes (processes) that occurred was ensured by sensors installed within the bentonite for the measurement of the pressure, temperature and relative humidity. Samples were extracted from the loaded bentonite layer on a continuous basis for analysis and evaluation purposes. The degree of saturation was verified following the determination of the moisture and dry density. Furthermore, bentonite samples were used for the laboratory testing of the hydraulic conductivity and swelling pressure. Some of the extracted samples were handed over to the client for the analysis of their mineralogical and microbiological properties. A monitoring system was also installed for the monitoring of the spread of heat into the rock mass surrounding the experiment, and the development of temperature was monitored at various distances from the heating element. Temperature changes were recorded at distances of up to 3 m from the vertical axis of the experiment. This report provides a phase-by-phase summary of the whole of the MCJ project, as well as detailed evaluations of the monitoring data and results with respect to all the bentonite samples extracted from the loaded bentonite layer. The project served to provide both important experience of the conducting of large-scale experiments under real underground laboratory conditions and the data required for the creation of numerical models that will be used in further related research in the fields of, for example, geotechnics, mineralogy and microbiology. It is anticipated that the results of the dismantling phase of the experiment will serve to confirm the findings obtained during the operational phase.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

—

Návaznosti

V - Vyzkumna aktivita podporovana z jinych verejnych zdroju

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů