對於放射性廢燃料的最終處置，國際間一致採行「深層地質處置」(deep geological disposal)的方式，使其與人類的生活圈完全地隔離。在此概念中又以緩衝材料的選擇影響最為重要，本研究即在針對緩衝材料試驗之步驟及結果進行數值上的驗證及分析，以期進一步了解緩衝材料的性質。
本研究採用有限元素法，進行熱–水力耦合之效應分析，針對緩衝材料試驗試體進行實驗結果之驗證以及討論。
熱傳導分析方面採用傅立葉熱傳導定律(Fourier’s law of heat conduction)，以求得其溫度場。根據其分析結果可知飽和度對於熱傳導的結果影響極大，亦即飽和度愈高，熱傳導係數愈高，溫度擴散的速度也相對較快。在水–力學分析方面採用有效應力理論(effective stress theory) 、廣義虎克定律(generalized Hooke’s law)、達西定律(Darcy’s law)。其結果顯示水力傳導係數與孔隙壓力間存在互制關係，較高之水力傳導係數將致使孔隙壓力的消散迅速，加快飽和度的增加速率，進而影響溫度場的分佈。

Deep geological disposal is the kind of method used worldwide for radioactive spent fuel, which needs to be completely isolated form human life cycle.
Selection of buffer material is the most important factor in this concept.
Our study uses finite element method and conducts analysis of the coupled thermo-hydro calculations. The effect due to water saturation is discussed and compared with experiment results of buffer material.
The heat conduction analysis uses the Fourier’s law of heat conduction to obtain the temperature field. The degree of saturation plays an important role in heat conduction analysis. High saturation results in high thermal conductivity. The temperature diffusion rate is consequently increased. Hydraulic calculation uses effective stress theory, generalized Hooke’s law and Darcy’s law. The relation between hydraulic conductivity and pore pressure is shown. Higher hydraulic conductivity resulis in higher diffuse rate of pore pressure. This increases the rate of saturation and influences distribution of temperature field.

【1】 ABAQUS User’s Manual Vol. I, Version 6.5.1
【2】 Bear, J., Dynamics of Fluids in Porous Media, American Elsevier Publishing Company, Dover, New York, 1972.
【3】 Beziat, A., Dardaine, M. and Gabis, V.,” Effect of compation pressure and water content on the thermal conductivity of some natural clays”, Clays & Clays Minerals 36 (5), 1988.
【4】 Borgesson L, Fredrikson A., and Johannesson L.E., “Heat conductivity of buffer materials”, Clay Technology AB, Lund, Sweden, 1994.
【5】 Cameron D. J., “Fuel isolation research for the Canadian nuclear fuel waste management program”, Atomic energy of Canada limited report AECL, 1982.
【6】 Elsevier Science “Thermal-mechanical FE-analysis of residual stress and stress redistribution in butt welding of a copper canister for spent nuclear fuel”, ISSN: 0029-5493.
【7】 Hakami, E. and Olofsson, S. O.,” Theraml-meahanical effects from a KBS-3 type repository performance of pillars between repository tunnels”, SKB Report, Itasca geomekanik AB, 2000.
【8】 Hibbeler R. C.,” Mechanics of Material”, 2000.
【9】 JCN, H12-Project to Establish the Scientific and Technical Basis for HLW Disposal in Japan, Japan nuclear Cycle Development Institute, Aprial 2000.
【10】 Jin Dong, Yusung Ku, Daejeon,” Thermo-mechanical stability analysis for a multi-level radioactive waste disposal concept”, Geotechnical and Geological Engineering, 2004
【11】 KBS, “Final Storage of Spent Nuclear Fuel-KBS-3, Vol. I: GENERAL; Vol. II: GEOGLOGY; Vol. III: BARRIERS; Vol. IV: Safety”, Swedish Nuclear Fuel Supply Co/Division KBS, Stockholm, Sweden, May 1983.
【12】 KBS,” Deep Repository for Spent Nuclear Fuel: SR 97-Post- Closure Safety”, Swedish Nuclear Fuel Supply Co/Division KBS, Stockholm, Sweden, November 1999.
【13】 Knutsson, S.,” On the thermal conductivity and thermal diffusivity of highly compacted bentonite”, SKB Technical Report 83-71, 1983.
【14】 Lopez, R. S., Cheung, S. C. H., and Dixon, D. A.,” The Canadian program for sealing underground nuclear fuel waste vauls“, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 21, p. 593-596, 1984.
【15】 Lennart Börgesson, Jan Hernelind, ” Coupled modeling of the thermal, mechanical and hydraulic behaviour of water-unsaturated buffer material in a simulated deposition hole”
【16】 Lennart Börgesson, Jan Hernelind, “Coupled thermal-hydro-mechanical calculations of the water saturation phase of a KBS-3 deposition hole”, SKB Report, 1999.
【17】 Nguyen, T. S.,” Coupled thermal-mechanical behaviour of sparsely fractured rock: implication for nuclear fuel waste disposal”, Engineering Geology, Vol. 32, p. 456-479, 1995.
【18】 Radhakrishna, H. S., Chan, H. T., Crawford, A. M., and Lau, K. C.,” Thermal and Physical Properties of Candidate Buffer-Backfill Material for a Nuclear Fuel Waste Disposal Vault”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 26, p. 629-639, 1989.
【19】 Robert D. H. and William D. K.,” An introduction to Geotechnical Engineering”, 1981.
【20】 Rutqvist, J.,” A modeling approach for analysis of coupled multiphase heat transfer, and deformation in fracturedporous rock.”, Earth Sciences Division, Lawrence Berkely Nation Laboratory, MS 90-1116, Berkely, CA947 20, USA, 2002.
【21】 Selvadurai, A. P. S., and Nguyen, T. S.,” Scoping analyses of the coupled thermal-hydrological-mechanical behavior of the rockmass around a nuclear fuel waste repository”, Engineering Geology, Vol. 47, p. 379-400, 1996.
【22】 SKB,”Final Disposal of spent Nuclear Fuel ,Important of the Bedrock for Safety”, SKB Technical Report 92-20, Sweden, 1991.
【23】 SKB, Feasibility Studies- Östhammar, Nyköping, Oskarshamn, Tierp, Hultsfred and Älvkarleby: Summary Report, Technical Report TR-01-16, p.11, June 2001.
【24】 SKB, http://www.skb.se/
【25】 Tariq, S. M.,” Evaluation of Flow Characteristics of Perforations Including Nonlinear Effects With the Finite Element Method”, SPE Production Engineering, p. 104–112, 1987.
【26】 馬正明，”核廢料散熱對核能污染物在粘土中傳輸的影響”第十屆大工程研討會，三峽，台北，p.956-959，2003。
【27】 方虹郡、吳禮浩，「低放射性廢棄物處置安全因素分析研究－瑞典經驗」，INER-2779，行政院原子能委員會核能研究所，2004。
【28】 范振峰，用過核燃料地下處置場之熱應力與地下水影響分析，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2006。
【29】 戴豪君，「深層岩體熱力－水力－力學耦合行為之初步研究」，碩士論文，國立成功大學資源工程學系，臺南，2002。
【30】 台電公司，全程工作規劃書（2000年版），台電公司，2000。
【31】 台灣電力公司，http://www.taipower.com.tw/
【32】 賴成銑，「熱傳校應對用過核燃料處置之影響」，INER-T2675，原子能委員會核能研究所，2000。
【33】 劉尚志、張璞、焦自強，「高放射性廢料深層地質處置」，原子能委員會核能彙刊，第二十四卷，第五期，第2-33頁，1988。
【34】 劉尚志、林鴻旭、焦自強、張璞，「高放射性廢料終極處置－工程障壁之探討」，原子能委員會核能彙刊，第二十五卷，第四期，第42-51 頁，1988。
【35】 劉東山、蔡昭明，「放射性廢料管理」，曉園出版社，1997。
【36】 林志信，「台灣地下處置場之熱傳導與熱應變之影響參數分析」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2005。
【37】 核能研究所，「我國用過核燃料深層地質處置概念討論會」，行政院原子能委員會核能研究所，2000。
【38】 黃偉慶，「膨潤土在飽和狀態下之熱－水力耦合作用性質量測委託試驗報告」，台灣電力公司綜合研究所，2005。
【39】 紀立民等，「工業污染防治－土壤及地下水污染整治－用過河燃料深層地質處置概念之研究與發展」，經濟部工業局，Vol. 21 NO. 4，2002。
【40】 紀立民、吳禮浩、張瑟稀，「高放射性廢料深層地質處置場選址地質準則與功能需求之研究」，INER-1971，行政院原子能委員會核能研究所，2001。
【41】 邱太銘，「國外用過核燃料/高放射性廢料最終處置現況」，行政院原子能委員會核能研究所化工組，1999。
【42】 邱太銘，「放射性廢棄物管理」，財團法人中興工程科技研究發展基金會，2002。
【43】 邱太銘，「國外放射性廢棄物管理技術研究與發展近況」，INER-2481，行政院原子能委員會核能研究所，2003。
【44】 清蔚園，「放射性核廢料」。http://vm.nthu.edu.tw/np
【45】 謝馨輝，「核廢料地下處置之熱傳導及初步熱應變分析」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2003。
【46】 朱桂仁，「環境流體力學」，科技圖書出版社，2003。
【47】 鄒蕙如，「最終處置場黏土障壁材料之傳輸行為研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2005。
【48】 陳文泉、黃偉慶，「深地層處置緩衝材料熱－水力－機械－化學耦合作用探討」，核研季刊第42 期，第38-48頁，2002。
【49】 陳文泉，「高放射性廢棄物深層地質處置緩衝材料之回脹行為研究」，國立中央大學土木工程研究所博士論文，中壢，2004。
【50】 陳世芳，「理論土壤力學與實用基礎工程」，文笙出版社，2004。
【51】 陳朝旭，「用過核廢料深層地下處置設計之研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2002。
【52】 施國欽，「大地工程學（一）土壤力學篇」，文笙出版社，1998。
【53】 蔡世欽，「深層地質處置概念熱效應與處置坑道配置之分析（期中報告初稿）」，我國用過核燃料長程處置潛在母岩特性調查於評估階段發展初步功能/安全評估模式（第一年計畫），2001。
【54】 蔡昭明，「放射性廢料安全管制報告書」，放射性待處理物料管理處，1994。
【55】 蘇依豪，「最終處置場緩衝材料地下水入侵模擬研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2005。
【56】 物管局，放射性廢料辭彙，物管局，1996。
【57】 吳禮浩、莊文壽，「KBS-3 處置概念之緩衝與回填材料」，INER-3028，行政院原子能委員會核能研究所化學工程組，2004。
【58】 吳育弘，「台灣核廢料地下處置場之熱傳導及熱應變分析」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2004。
【59】 鄔德傳，緩衝材料熱傳導性質與放射性廢料處置場溫度效應，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，中壢，2001。
【60】 張瑞宏、鄔德傳、黃偉慶，「緩衝材料熱傳導係數量測之影響變因分析」，台電工程月刊，p. 78-86，2002。