实验室液压机在高放废物（HLW）管理中的主要功能是致密化。具体来说，它用于将散装膨润土粉末压实成固体、高密度几何块，称为压缩膨润土材料（CBM）。这种高压成型工艺将松散的原材料转化为能够充当工程屏障的结构部件。
核心要点 液压机是实现缓冲材料特定干密度（例如 1700 kg/m³）的关键工具。这种密度是赋予材料低渗透性、预设孔隙率和高机械强度，以安全地在深层地质处置库中容纳废物的决定性因素。
制造工程屏障
粉末到块的转化
压机的基本作用是对松散材料施加精确的高压进行成型。在高放废物处理中，它将散装膨润土粉末压实成粘结的固体。
该过程重新排列粉末颗粒，提高初始堆积密度。通过消除大的内部空隙，压机确保最终块具有高几何精度和结构完整性。
达到目标密度
缓冲材料制备中最关键的指标是干密度。主要参考资料引用了 1700 kg/m³ 的目标值。
液压机使研究人员能够精确控制达到此目标所需的压力。没有这种高压压实，膨润土将过于疏松，无法有效阻止地下水侵入或放射性核素迁移。
模拟处置库条件
实验室压机用于模拟实际处置库中的“工程屏障环境”。
通过制造低渗透性和高机械强度的块体，研究人员可以测试这些材料在深层地质构造的巨大岩石静压力下的行为。
先进的研究能力
温压技术
虽然标准压制侧重于密度，但补充参考资料表明加热的实验室液压机能够进行“温压”的先进研究。
该技术同时施加热量和压力。这使得研究人员能够改变膨润土颗粒之间的结合状态，超越简单的机械压实，从而改变材料的内部结构。
增强热性能
高放废物会产生大量热量。因此，缓冲材料必须在高热环境中保持稳定。
使用加热压机可以开发具有特定导热性或剪切强度的缓冲块。这对于探索能够承受废物罐热负荷而不降解的新型屏障解决方案至关重要。
理解权衡
均匀性挑战
虽然液压机施加高压，但确保压力在整个块体上均匀分布可能具有挑战性。
如果压力不均匀，块体可能存在密度梯度——密度较低的区域可能成为薄弱点或流体流动的通道。需要高精度压力控制来减轻这种风险。
实验室规模与实际
实验室压机制造小规模的实验块。它是一种模拟工具。
虽然它在表征材料性能方面非常出色，但在放大到生产全尺寸处置库屏障所需的工业机械时，可能需要调整压制小型实验室样品所使用的方法。
根据您的目标做出正确选择
在选择或使用液压机进行高放废物缓冲研究时，请考虑您的具体分析目标：
- 如果您的主要重点是渗透性和机械测试：优先选择具有高吨位和精确力控制的压机，以可靠地实现目标干密度（例如 1700 kg/m³）并最大限度地减少内部空隙。
- 如果您的主要重点是热稳定性和新材料开发：确保压机配备加热压板，以研究温压如何改变颗粒结合和导热性。
液压机充当了松散原材料与合格、安全关键的工程屏障之间的桥梁。
总结表：
| 关键功能 | 在高放废物处置中的作用 | 关键性能指标 |
|---|---|---|
| 致密化 | 将散装粉末压实成固体压缩膨润土材料（CBM） | 目标干密度（例如 1700 kg/m³） |
| 屏障创建 | 将松散材料转化为低渗透性结构屏障 | 孔隙率和机械强度 |
| 温压 | 施加热量和压力以改变颗粒结合状态 | 导热性和稳定性 |
| 模拟 | 复制深层地质构造的岩石静压力 | 长期密封完整性 |
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参考文献
- Yuping Wang, Ying Luo. Numerical Simulation of Thermo-Hydro-Mechanical Coupling of Model Test for Nuclear Waste Disposal. DOI: 10.3390/app15020930
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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