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논문 기본 정보

자료유형
학술저널
저자정보
이재원 (한국원자력연구원) 이창수 (한국원자력연구원) 김건영 (한국원자력연구원)
저널정보
한국암반공학회 터널과 지하공간 터널과 지하공간 제30권 제4호(통권 제147호)
발행연도
2020.8
수록면
382 - 393 (12page)

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고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
#High-level radioactive waste disposal #Gas migration #Dilation flow #Coupled hydro-mechanical analysis #DECOVALEX-2019 #고준위방사성폐기물처분 #기체 이동 현상 #팽창 흐름 #수리-역학 연계해석

목차

ABSTRACT
초록
1. 서론
2. DECOVALEX-2019 Task A 소개
3. 수치 해석 모델
4. 수치 해석 결과 요약
5. 결론
REFERENCES

참고문헌 (29)

참고문헌 신청
Cuss, R. / 2014 / Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement / Geological Society :507~519 google schola COMSOL, Inc / 2018 / COMSOL Multiphysics - Reference manual version 5.4 / Documentation for COMSOL Multiphysics 5.4 google schola Daniels, K.A / 2017 / The response of compact bentonite during a 1D gas flow test google schola Davis, J. P. / 1999 / Stress-dependent permeability: characterization and modeling / Society of Petroleum Engineers google schola Davis, R. O. / 2002 / Plasticity and Geomechanics / Cambridge University Press google schola

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