Pruebas de laboratorio de un sistema de sensor MEMS para el monitoreo in situ de la barrera diseñada en una instalación de disposición geológica
Autores: Yang, Wenbin; Lunn, Rebecca J.; Tarantino, Alessandro; El Mountassir, Gráinne
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Pruebas de laboratorio de un sistema de sensor MEMS para el monitoreo in situ de la barrera diseñada en una instalación de disposición geológica
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Instalaciones de disposición geológica
Residuos radiactivos
Sistema de monitoreo
Humedad relativa
Presión de hinchamiento
Sensor MEMS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Las instalaciones de disposición geológica para residuos radiactivos presentan desafíos significativos para el monitoreo robusto de las condiciones ambientales dentro de las barreras diseñadas que rodean el recipiente de residuos. Las temperaturas son elevadas, debido a la presencia de residuos generadores de calor, la humedad relativa varía del 20% al 100%, y las presiones de hinchamiento dentro de la barrera de bentonita pueden ser típicamente de 2 a 10 MPa. Aquí, probamos la robustez de un sistema de monitoreo basado en sensores MEMS de diseño personalizado, que encapsulamos en resina de poliuretano. Colocamos el sensor dentro de una celda oedométrica y mostramos que, a pesar de un aumento en la presión de hinchamiento a 2 MPa, nuestras mediciones de humedad relativa (HR) no se ven afectadas. Luego, probamos el sistema de sensores contra un sensor de HR tradicional, utilizando bentonita saturada con un rango de valores de HR entre el 50% y el 100%. Las mediciones difieren, en promedio, en un 2.87% de HR, y son particularmente distantes para valores de HR superiores al 98%. Sin embargo, la calibración personalizada del sistema de sensores MEMS utilizando soluciones saturadas de HR conocida, reduce la diferencia de medición a un promedio del 1.97% de HR, aumentando enormemente la precisión para valores de HR cercanos al 100%.
Descripción
Las instalaciones de disposición geológica para residuos radiactivos presentan desafíos significativos para el monitoreo robusto de las condiciones ambientales dentro de las barreras diseñadas que rodean el recipiente de residuos. Las temperaturas son elevadas, debido a la presencia de residuos generadores de calor, la humedad relativa varía del 20% al 100%, y las presiones de hinchamiento dentro de la barrera de bentonita pueden ser típicamente de 2 a 10 MPa. Aquí, probamos la robustez de un sistema de monitoreo basado en sensores MEMS de diseño personalizado, que encapsulamos en resina de poliuretano. Colocamos el sensor dentro de una celda oedométrica y mostramos que, a pesar de un aumento en la presión de hinchamiento a 2 MPa, nuestras mediciones de humedad relativa (HR) no se ven afectadas. Luego, probamos el sistema de sensores contra un sensor de HR tradicional, utilizando bentonita saturada con un rango de valores de HR entre el 50% y el 100%. Las mediciones difieren, en promedio, en un 2.87% de HR, y son particularmente distantes para valores de HR superiores al 98%. Sin embargo, la calibración personalizada del sistema de sensores MEMS utilizando soluciones saturadas de HR conocida, reduce la diferencia de medición a un promedio del 1.97% de HR, aumentando enormemente la precisión para valores de HR cercanos al 100%.