Thermo-Hydro-Mechanical Characterisation of the Bentonite of a Simulated HLW Repository after Five Years Operation (In Situ Test of the FEBEX Project)

Abstract

After five years of operation, heater 1 of the FEBEX experiment at the Grimsel Test Site was switched off in February 2002. Following cooling of the system, the bentonite barrier was dismantled and the heater extracted. During dismantling many bentonite samples were taken. Several determinations were carried out in these samples with the aim of: (1) characterise the actual state of the bentonite and (2) determine the possible changes in its properties occurred during the experiment. The results of the thermo-hydro-mechanical characterisation performed at CIEMAT are reported and analysed. The distribution of water content and dry density of the bentonite in vertical sections presents axial symmetry. The construction gaps of the barrier have been filled by the expansion of the bentonite. The water retention capacity, the hydraulic conductivity and the swelling capacity of the samples from Grimsel have not irreversible changed. The preconsolidation pressure of the Grimsel samples has decreased due to the microstructural changes associated to the volume increase experienced during hydration. The thermal conductivity is higher for the bentonite blocks of the external ring of the barrier.

El calentador 1 del ensayo FEBEX realizado en el Grimsel Test Site se apagó en febrero de 2002 tras cinco años de operación. Despues de cuatro meses de enfriamiento del sistema, se desmanteló la barrera de bentonita y se extrajo el calentador. Durante el desmantelamiento se tomaron numerosas muestras de bentonita, en las que se realizaron varias determinaciones con el objeto de: (1) caracterizar el estado de la barrera de bentonita y (2) determinar los cambios en propiedades ocurridos durante la operación. En este informe se describen y analizan los resultados de la caracterización termo-hidro-mecánica realiazada por el CIEMAT. La distribución de humedad y densidad seca de la bentonita en secciones verticales presenta simetría axial. La expansión de la bentonita al hidratarse ha rellenado los huecos de construcción de la barrera. La capacidad de retención de agua, la conductividad hidráulica y la capacidad de hinchamiento de las muestras de Grimsel no han cambiado irreversiblemente. La presión de preconsolidación de las muestras de Grimsel se ha reducido debido a los cambios microestructurales asociados al aumento de volumen experimentado durante la hidratación. La conductividad térmica es mayor para los bloques de bentonita del anillo externo.