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영어

In this study, laboratory test equipment was designed and installed to evaluate the thermal behavior of bentonite, which is used as a buffer in high-level waste disposal systems. The thermal analysis was conducted to verify the test results using ABAQUS, a finite element analysis code. In view of the seasonal changes seen during the test, the thermal behavior of bentonite with a temperature of outside air was evaluated. Of the cases examined, the results of the analysis model using stainless steel (Case 3) approximates to the test results, showing an error of about 1℃. The results of the thermal analysis into seasonal temperature distributions are consistent with trends seen in lab-test results. These analyses show that the effects of the thermal conductivity of the material surrounding the buffer and outside air temperature, are very important factors in the thermal behavior of bentonite. In the future, it is expected that a moisture saturation test of a bentonite buffer containing a heat source will be carried out. Therefore, the development of a numerical analysis model is required for the prediction and verification of the laboratory test results.

한국어

본 연구에서는 고준위폐기물 처분시 완충재로 사용되는 벤토나이트의 열적 거동을 평가하기 위해 실내실험 장치를 제작하였다. 그리고 실험 결과를 검증하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용한 열해 석을 실시하였다. 그리고 실험기간 동안의 계절변화를 감안하여 외부대기 온도에 따른 벤토나이트의 열적 거동을 평가하였다. 해석결과, 스테인리스스틸이 포함된 case3 해석모델의 결과가 실험결과와 1℃ 내외의 오차를 보이며 거의 일치함을 볼 수 있었다. 그리고 계절에 따른 벤토나이트 온도 해석을 수행한 결과, 시간 에 따른 온도분포 경향이 일치함을 확인하였다. 이러한 열해석을 통해 완충재를 둘러싸고 있는 물질의 열전 도도와 외부대기의 온도가 벤토나이트 완충재의 열적 거동에 큰 영향을 주는 요소임을 확인할 수 있었다. 향후 열원을 포함한 벤토나이트 완충재의 수분 포화 특성 실험이 실시 될 예정이므로, 실험에 대한 검증과 예측을 위해 보다 적합한 수치해석모델 개발에 대한 연구가 필요할 것이다.