A radioaktív hulladékok biztonságos elhelyezésének egyik feltétele a hulladék környezettől való elszeparálása. Erre a nemzetközi és hazai tapasztalatok alapján a felszín alatti kőzetekben kialakító tárolók bizonyulnak a legalkalmasabbnak. A megfelelő kőzetkörnyezet kiválasztása mellett a biztonságos tároláshoz hozzájárul olyan anyagok fejlesztése, amely megfelelő vízzárósággal rendelkezik, és a tulajdonságai alkalmassá teszik a felszín alatti beépítést. Az egyik ilyen anyag a bentonitos agyag, amelyből megfelelő technológiával (préseléssel) blokkokat lehet előállítani. Ezek a blokkok szolgálhatnak az felszín alatti vízzáró mérnöki gátak kialakítására, az ún. torlasztói záródugók (TZD) megépítésére. A doktori kutatás ezen blokkok kialakítását célozza meg és az elkészített blokkok ásványtani-fizikai tulajdonságait elemzi. A kutatás során különböző nyersanyagokból (agyakból) préseléssel blokkokat kell előállítani. A blokkok kialakításánál kísérleti úton elemezni kell a nyersanyag szerepét, eltérő nedvesség tartalom és préselési nyomás mellett. A vizsgálatok tárgyát képezi az alapanyag ásványtani-szöveti jellemzőinek meghatározása, az előállított blokkok fizikai paramétereinek laboratóriumi meghatározása, többek között száraz térfogatsűrűség, nyomószilárdság, ultrahang terjedési sebesség, duzzadási nyomás, szivárgási tényező. A kutatáshoz a tanszéken rendelkezésre áll az összes szükséges berendezés, így préselő sablon, ásványtani elemzésre alkalmas műszerek (mikroszkóp, DTA-TG, stb) és fizikai tulajdonságok meghatározására szolgáló berendezések a tanszék talaj és kőzetvizsgáló laboratóriumában. A kutatás várható eredményei az alapanyag kiválasztástól az optimális nedvesség tartalom és préselési nyomás meghatározásán át a szöveti jelleg és vízzáróság megadását is magába foglalja. A várható eredmények összevethetők lesznek a finnországi és németországi hasonló vizsgálatok eredményeivel. Gyakorlati jelentőségük az, hogy segít a megfelelő anyag és előállítási módszer kiválasztásában a hazai torlasztó dugóknál, amelyeket a Bátaapátiban működő radioaktív hulladék tárolónál kívánnak alkalmazni.
***
One of the essential prerequisites for safe disposal of radioactive waste is its effective isolation from the surrounding environment. In most cases, radioactive waste disposal sites are constructed in subsurface geological formations internationally, and also in Hungary. In addition to selecting an appropriate host rock, the development of highly impermeable materials with the required properties is also essential for ensuring long-term safety.
Bentonite clay is one such material, and after compaction into blocks, it is capable of forming a barrier at the disposal site. These compacted bentonite blocks are intended for use in the construction of underground engineered barriers, the so-called sealing plugs. These plugs form hydraulic barriers. The present doctoral research focuses on the preparation of such blocks and a detailed analysis of their mineralogical and physical properties.
As part of the research, blocks are to be produced by compacting various types of clay-based raw materials under controlled laboratory conditions. The influence of raw material composition, moisture content, and compaction pressure on block properties will be systematically analysed. The study includes the characterization of the mineralogical and textural features of the raw materials, as well as the determination of the physical parameters of the manufactured blocks. Tested parameters include, but are not limited to, dry bulk density, compressive strength, ultrasonic pulse wave velocity tests, swelling pressure, and hydraulic conductivity.
The laboratory infrastructure to perform these tests is available within the Department of Engineering Geology and Geotechnics in the accredited soil and rock testing laboratories. The equipment includes moulds and frames for block preparation, mineralogical analytical techniques (such as microscopy and DTA-TG), and facilities for testing physical properties.
The anticipated outcomes of the study include recommendations for the selection of suitable raw materials, the determination of optimal moisture content and compaction pressure, and the characterization of textural properties and water retention performance. These results will be comparable to the findings of similar investigations conducted in Finland and Germany. The practical significance of the research is linked to the selection of appropriate materials and production methods for sealing plug construction in Hungary, particularly for its application at the radioactive waste repository site in Bátaapáti.
1. Dixon, D.A., Graham, J, Gray M.N. (1999) Hydraulic conductivity of clays in confined tests under low hydraulic gradients, Can. Geotech. J. 36: 815–825
2. Clayton, R., Kirk, J., Banford, A. et al. (2025). A review of radioactive waste processing and disposal from a life cycle environmental perspective. Clean Techn Environ Policy 27, 665–682.
3. Holt E, Sjöblom,V, Fortino, S, Koskinen, V (2020). POSIVA Working Report 2020-8, Uniaxial Compression of bentonite Backfill Blocks: from Lab to Factory Scale, 2020. Aug.
4. Ye W.M., Zhang F., Chen Y.G., Chen B., Cui Y.J. (2017) Influences of salt solutions and salinization-desalinization processes on the volume change of compacted GMZ01 bentonite. Eng. Geol., 222 (2017), 140-145.
5. Delage P., Howat M.D., Cui Y.J. (1998)The relationship between suction and swelling properties in a heavily compacted unsaturated clay. Eng. Geol., 50, 31-48,
1. Engineering Geology [Q1]
2. Bulletin of Engineering Geology and the Environment [Q1]
3. Clean Techn Environ Policy [Q1]
4. Environmental Earth Sciences [Q2]
5. Periodica Polytechnica, Civil Engineering [Q2]
1. Czinder, B, Vásárhelyi, B, Török, Á, 2021. Long-term abrasion of rocks assessed by micro-Deval tests and estimation the abrasion process of rock types based on strength parameters. Engineering Geology 282, Paper: 105996, 13p
2. Belfiore C.M., Calabrò C., Ruffolo, S.A., Ricca M., Török, Á., Pezzino, A., La Russa M.F. 2021. The susceptibility to degradation of stone materials used in the built heritage of the Ortygia island (Syracuse, Italy): A laboratory study. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 146, Paper: 104877, https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2021.104877.
3. Miao, F; Zhao, F; Wu, Y ; Li, L; Török, Á. 2023. Landslide susceptibility mapping in Three Gorges Reservoir area based on GIS and boosting decision tree model. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 37, 2283–2303..
4..Germinario, L.; Török, Á. 2019. Variability of technical properties and durability in volcanic tuffs from the same quarry region – examples from Northern Hungary. Engineering Geology, 262 p. 105319 Paper: 105319.
5. Török Á.; Szemerey-Kiss B. 2019. Freeze-thaw durability of repair mortars and porous limestone: compatibility issues. Progress in Earth and Planetary Science 6, 42: https://doi.org/10.1186/s40645-019-0282-1
1. Germinario L, Török Á 2019. Variability of technical properties and durability in volcanic tuffs from the same quarry region – examples from Northern Hungary. Engineering Geology, 262 p. 105319 Paper.
2. Szemerey-Kiss B, Török Á 2017. Failure mechanisms of repair mortar stone interface assessed by pull-off strength tests. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 76: 159-167.
3. Farkas O, Siegesmund S, Licha T, Török Á 2018. Geochemical and mineralogical composition of black weathering crusts on limestones from seven different European countries. Environmental Earth Sciences, 77: (5) Paper 211. 20 p.
4. Al-Omari, A., Beck, K., Brunetaud, X., Török Á., Al-Mukhtar, M. 2015. Critical degree of saturation: A control factor of freeze-thaw damage of porous limestones at Castle of Chambord, France. Engineering Geology, 185: 71-80.
5. Török, Á., Přikryl, R. 2010. Current methods and future trends in testing, durability analyses and provenance studies of natural stones used in historical monuments. Engineering Geology, 115: 139-142.