高放废物地质处置库的研究和开发是一个长期的系统化工程，一般需要经过基础性研究，处置库选址和场址评价，地下实验室研究，处置库的设计、建造、运行和关闭等阶段。处置库设计的核心问题是处置库建造和运行期的安全性，以及处置库关闭后的长期安全性。处置库中废物罐表面的最高温度不能超过100℃，这个标准决定着处置库的热库容。废物罐处置时剩余衰变热量、工程屏障系统材料的热特性、间隙的存在、处置主岩的初始温度及其热特性、处置库的布局等，这些都是影响处置库中废物罐表面温度的因素。高放废物处置库的建造不同于其它地下工程，它不但要求处置库开挖后硐室具有自稳定性，而且要求处置硐室在热-水-力-化学(THMC)多场耦合条件下，具有长期的稳定性。因此，开展处置库的热传导特性研究和处置硐室稳定性评价，具有非常重要的科学价值和工程实用意义。　　 本文首先对国外高放废物地质处置库和工程屏障系统概念设计广泛调研，结合我国高放废物处置库预选区北山场址评价和高庙子膨润土特性研究数据，提出了地质处置库的概念模型和工程屏障系统概念模型，并给出了处置库概念模型和工程屏障系统概念模型的结构图。　　 其次，对高放废物剩余衰变热公式进行修正，应用MATLAB 计算了不同类型废物的剩余衰变热公式修正系数，对处置主岩和工程屏障系统材料的热物理特性进行了分析和研究，对工程屏障系统不同间隙的热传导特性进行了研究，应用解析法和数值法对单个废物罐周边的温度发展以及单个的HLW(高放废物)玻璃固化体处置区域进行了热传导特性研究。研究发现，最重要和最敏感的参数是废物罐的初始处置剩余衰变热量；而主岩和工程屏障系统材料参数的不确定性及其自然变化性、工程屏障系统废物罐周边间隙是影响废物罐表面最高温度的两个最主要的因素。在对不同间隙的热传导特性研究基础上，计算了不同间隙的温度偏差，结果表明，内部间隙的温度偏差小于10℃，内部间隙越大，温度偏差越大，外部间隙在被水充填时的温度偏差比间隙被空气充填时的温度偏差要小1～3℃。HLW 单个处置区域热传导特性研究表明，废物罐竖直处置最合理的设计应为处置巷道间距9.5m，处置坑间距9.5m；废物罐水平处置最合理的设计应为处置巷道间距9.8m，处置坑间距9.8m。　　 第三，对处置硐室开挖的稳定性进行了解析法和数值法研究，同时对硐室开挖的岩爆冲击倾向性进行了评价；以处置库热传导特性研究的结果为基础，在模拟处置库运行条件下，应用Geosys(Rockflow)软件对HLW玻璃固化体废物罐竖直处置进行热力耦合模拟研究，对TM耦合条件下硐室的长期稳定性进行分析和评价。-500m和-700m处置库硐室开挖稳定性研究发现，硐室周边应力集中程度不高，应力集中系数一般在2.1～2.3 之间，最大应力远小于岩石的单轴抗压强度，硐室周边无屈服点和屈服区域；硐室周边的位移量非常小，最大位移仅为3.7mm(-700m)，位移大小与硐室的尺寸成正比关系，位移的总体发展趋势是收敛的，硐室周边没有塑性破坏点和塑性区域，说明巷道开挖后处于一种自稳状态；岩爆研究表明深度小于-700m 时无岩爆，当深度大于-700m 时有岩爆倾向性。-500m的HLW处置硐室TM 耦合研究还发现，耦合应力与废物罐周边温度呈正相关性，但总的应力变化幅度在5MPa 以内，硐室周边应力集中系数在2.1～2.64 之间，应力集中程度不高，硐室周边无屈服点和屈服区域；硐室周边的最大位移仅为0.69mm，由热效应产生的最大位移量约0.39mm，位移的总体发展趋势是收敛的，硐室周边没有塑性破坏点和塑性区域，说明处置硐室在开挖后和处置库运行条件下处于一种自稳状态。