Thermal characterization of sand-bentonite mixtures with boron additives

Dünyada artan enerji gereksinimi nedeni ile enerji yapılarının çeşitliliğinde artış gözlemlenmektedir. Son yıllarda enerji kazıkları, jeotermal enerji tesisleri ve nükleer enerji santralleri üzerine yoğunlaşma olmuştur. Termal olarak aktif olan bu yapılar zemin içerisinde sıcaklık farklarının oluşmasına neden olmaktadır. Bu sıcaklık farklarından ötürü zemin parametlerinde değişimler meydana gelmekte olup bu değişimler neticesinde zeminlerin mekanik, hidrolik ve termal özelliklerinin beklenen performans limitlerini karşılayamaması enerji yapılarında hasara neden olabilmektedir. Zeminlerin termal iletkenlik katsayıları, ısı yayınım hızları ve depolama kapasiteleri zeminlerde ısı transfer mekanizmasını kontrol eden parametrelerdir. Bu nedenle bu çalışmada bor katkılı kum-bentonit karışımlarının termal iletkenlik katsayıları ile bu karışımların yüksek dereceli radyoaktif atıkların bertarafı aşamasında tampon malzemesi olarak kullanılabilirliği ısısal yönden araştırılmıştır. Bununla beraber ısı transferi mekanizmasında rol oynayan malzeme özelliklerinden termal iletkenlik katsayısı, ısı depolama kapasitesi ve ısı yayınım katsayısı değerlerinin ısı enerjisi iletiminde etkileri irdelenmiştir.Nükleer atık depo sahalarında atığın depolandığı çelik varil etrafında tampon görevinde kullanılan bentonite malzemesi yerine, bu tez çalmasında bor katkılı kum-bentonit karışımları kullanılanılarak tek ve çift tabakalı yapılar dizayn edilmiş ve iki farklı sonlu elemanlar metodo kullanan paket program yardımı ile analiz edilmiştir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre; en düşük ve en yüksek termal iletkenlik değerleri sırasıyla yüzde beş ve yüzde onbeş tinkal içeren karışımlarda elde edilmiştir. Tinkal katkılı karışımlar kullanılarak dizayn edilen modelde tampon tabakası içerisindeki maksimum sıcaklık değeri, bentonit kullanılmasına nazaran on yedi derece daha düşük hesaplanmıştır.