Analytical Expressions for Thermo‐Osmotic Permeability of Clays

Autor: Jean-Michel Matray, C. Ji Yu, Julio Gonçalvès, Joachim Tremosa
Přispěvatelé: Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire d'étude et de recherche sur les transferts et les interactions dans les sous-sols (IRSN/PSE-ENV/SEDRE/LETIS), Service des déchets radioactifs et des transferts dans la géosphère (IRSN/PSE-ENV/SEDRE), Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)-Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), PSE-ENV/SEDRE/LETIS, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Geophysical Research Letters
Geophysical Research Letters, American Geophysical Union, 2018, 45 (2), pp.691-698. ⟨10.1002/2017GL075904⟩
Geophysical Research Letters, 2018, 45 (2), pp.691-698. ⟨10.1002/2017GL075904⟩
ISSN: 1944-8007
0094-8276
Popis: International audience; In this study, a new formulation for the thermo‐osmotic permeability of natural pore solutions containing monovalent and divalent cations is proposed. The mathematical formulation proposed here is based on the theoretical framework supporting thermo‐osmosis which relies on water structure alteration in the pore space of surface‐charged materials caused by solid‐fluid electrochemical interactions. The ionic content balancing the surface charge of clay minerals causes a disruption in the hydrogen bond network when more structured water is present at the clay surface. Analytical expressions based on our heuristic model are proposed and compared to the available data for NaCl solutions. It is shown that the introduction of divalent cations reduces the thermo‐osmotic permeability by one third compared to the monovalent case. The analytical expressions provided here can be used to advantage for safety calculations in deep underground nuclear waste repositories.
Databáze: OpenAIRE