The engineered barrier system (EBS) for deep geological disposal of high-level radioactive waste requires a buffer material that can prevent groundwater infiltration, protect the canister, dissipate decay heat effectively, and delay the transport of radioactive materials. To meet those stringent performance criteria, the buffer material is prepared as a compacted block with high-density using various press methods. However, crack and degradation induced by stress relaxation and moisture changes in the compacted bentonite blocks, which are manufactured according to the geometry of the disposal hole, can critically affect the performance of the buffer. Therefore, it is imperative to develop an adequate method for quality assessment of the compacted buffer block. Recently, several non-destructive testing methods, including elastic wave measurement technology, have been attempted to evaluate the quality and aging of various construction materials. In this study, we have evaluated the compressive wave velocity of compacted bentonite blocks via the ultrasonic velocity method (UVM) and free-free resonant column method (FFRC), and analyzed the relationship among compressive wave velocity, dry density, thermal conductivity, and strength parameter. We prepared compacted bentonite block specimens using the cold isostatic pressure (CIP) method under different water content and CIP pressure conditions. Based on multiple regression analysis, we suggest a prediction model for dry density in terms of manufacturing conditions. Additionally, we propose an empirical model to predict thermal conductivity and unconfined compressive strength based on compressive wave velocity. The database and suggested models in this study can contribute to the development of quality assessment and prediction techniques for compacted buffer blocks used in the construction of a disposal repository.

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다.