01 研究背景

CIGEO区域存储高放射性储存罐，例如经过玻璃固化处理的乏燃料棒，是法国放射性废物的主要组成成分。

一个区域由以下几个部分定义：

• 储存槽之间的孔距；

• 储存槽的长度和一个槽能容纳的储存罐数量；

• 距离槽底的深度；

• 连接储存槽的长廊。

02 计算方法

要满足的2个条件：

1. 岩石温度不能超过90℃

需要模拟储存槽内部的精确3D结构

温度（Syrthes计算结果）

2. THM限制

• 温度因胀差引起间质压力；

• 压强和温度影响应力；

• Terzaghi有效应力需小于岩层的牵引阻力。

压强 （通用固体力学仿真软件计算结果）

THM在通用固体力学仿真软件中的一些通用假设：

• 假设总应力为；

• 饱和或不饱和状态，质量守恒定律均成立；

• Darcy定律应用在液体和气体之间；

• Fick定律应用在混合物中；

• 很多力学定律应用在不同种类的物质中，比如DrückerPrager,CamClay,Barcelonne,L&K,LKR,Hujeux等；

• 模型完全与THM耦合；

• 完全隐式解。

THM计算：

3D计算耗费巨大（若模拟半层黏土，需要130万DOF）；

无用：我们感兴趣的是更热的区域——水中的快速扩散。

简化方法：

• 热学问题用3D模型由Syrthes计算，模拟储存槽及所有地质层；

• THM问题用2D模型由通用固体力学仿真软件计算，只需10万DOF模拟所有地质层；

• 按时间投射所有Syrthes的计算结果。

03 计算结果

THM计算假设

• 弹性力学定律；

• 水的膨胀随温度变化；

• 不同地质层的区别；

• 饱和模型 D_PLAN_THMS。

极限条件

• 对称性（宽度Px/2范围内）；

• 表面大气压强；

• 温度条件看做整个区域的极限条件。

1.高放射性储存槽HA1（长度100m） – C5储存罐储存85年

• 包含38个储存罐；

• 储存槽孔距Px = 36 m。

结果展示1年、10年、400年期储存槽内的压强变化

2.Terzaghi在沿孔垂直方向的有效限制

出现一个拉伸区域（在水平方向由对称性限制，垂直方向不受限制）

3.为了减少在粘土上的工程的影响，研究每槽容纳罐数与孔距之间的关系

04 结论

• 通过Syrthes实现了对热学的3D计算；

• 通过通用固体力学仿真软件实现了简化的各向同性的快速2D计算；

• 通过对THM条件下(Px,Nc)的线性优化，减少了所需的计算数目。

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