An Experimental Study on the Erosion of a Compacted Calcium Bentonite Block

압축된 칼슘벤토나이트 블록의 침식에 대한 실험적 연구

Bentonite has been considered as a candidate buffer material in the underground repository for the disposal of high-level radioactive waste because of its low permeability, high sorption capacity, self sealing characteristics, and durability in nature. In this study, the potential for separation of bentonite particles caused by the groundwater erosion was studied experimentally for a Korean Ca-bentonite under the relevant repository conditions. Results showed that bentonite particles can be generated at the bentonite/granite interface and mobilized by the water flow although the intrusion of bentonite into fracture by swelling pressure was observed to be small. Different processes of mobilization of theses colloids from the compacted bentonite block have been identified in this study. The concentration of particles eluted in water was increased as the flow rate increased. Thus the result reveals that the erosion of the bentonite surface due to the groundwater flow together with intrusion processes is the main mechanism that can mobilize bentonite colloids in the fracture of the granite.

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다.