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Technischer Bericht NTB 82-06
Wärmeleitfähigkeit von Bentonit MX 80 und von Montigel nach der Heizdrahtmethode
Eine im Auftrag der Nagra durchgeführte Projektstudie für die Endlagerung hochaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen sowie Literaturstudien haben gezeigt, dass sich Bentonit für das von der Nagra vorgesehene Endlagerkonzept für hochaktive Abfälle und schweizerische Verhältnisse als Verfüll- und Versiegelungsmaterial eignen könnte.
In der Folge wurde das Institut für Grundbau und Bodenmechanik an der ETH-Zürich (IGB) mit der Untersuchung von verschiedenen Bentoniten durch die Nagra beauftragt.
Die Untersuchungen konzentrieren sich auf den durch die Schweden vorgesehenen Na-Bentonit MX-80 aus Wyoming und den geographisch günstiger gelegenen Ca-Bentonit Montigel aus Bayern. Beim Montigel werden sowohl das Pulver wie auch das Granulat, welches in der Verarbeitung gewisse Vorteile zeigt, untersucht.
Im Rahmen der vorgesehenen Arbeiten war die Wärmeleitfähigkeit von verdichtetem Bentonit zu untersuchen. Sie wurde nach der Heizdrahtmethode bestimmt. Die Wärmeleitfähigkeit von MX-80 und Montigel war ähnlich. Sie betrug bei Raumtemperatur 0,451 W/°C m bei einem Wassergehalt von 0% und einer Dichte von 1,7 Mg/m3 bis 1,336 W/°C m bei einem Wassergehalt von 14% und einer Dichte von 2,21 Mg/m3 . Bei erhöhten Temperaturen wurde die Wärmeleitfähigkeit nur an trockenen Proben untersucht. Sie betrug bei 40 °C und einer Dichte von 1,63 Mg/m3 0,457 W/°C m und bei 120° und einer Dichte von 2,09 Mg/m3 0,778 W/°C m. Die Wärmeleitfähigkeit der verdichteten Bentonite liess sich in Abhängigkeit vom Wassergehalt, von der Dichte und Temperatur nach folgender Näherungsformel berechnen:
K = – 0,60 + 0,60·D + 0,004·W·D3 + 0,01·T1/2
K Wärmeleitfähigkeit (W/°C m)
D Raumgewicht feucht (Mg/m3)
W Wassergehalt (%)
T Temperatur (°C)