循環型透過拡散試験システムの製作と透過拡散試験方法の改良

Development of the flow-through diffusion system and improvements of the experimental methods

鈴木 覚; 佐藤 治夫

Suzuki, Satoru; Sato, Haruo

高レベル放射性廃棄物の地層処分における多重バリアシステムの性能評価を目的として、ベントナイトの透過拡散試験により様々な核種の実効拡散係数が取得されている。最近、従来から機構内で行われている方法(非循環型透過拡散試験システム)で、陽イオン(セシウムとストロンチウム)の透過拡散試験を行ったところ、既存の研究結果と全く異なる結果が得られることがわかった。この原因として、透過拡散試験システムの違いが考えられるため、新たに循環型透過拡散試験システムを製作し、拡散試験結果と試験方法の関係について検討した。従来の非循環型と循環型透過拡散試験システムの両者でベントナイトの拡散試験を行ったところ、ストロンチウムの実効拡散係数と塩濃度の関係および拡散係数の絶対値が、試験システムにより全く異なることが明らかになった。現状では、境界条件をより精密に制御できるという点から、循環型透過拡散試験システムの方が正しい結果を与えていると考えられる。また、循環型透過拡散試験システムにおいては、拡散セルと貯留容器が分離しているという利点を生かして、境界条件の制御方法の改良と、温度制御下での拡散係数の取得方法を提案した。

For a safety assessment of the high-level radioactive waste disposal, effective diffusion coefficients (D) of radionuclides in bentonite have been accumulated by the through-diffusion method. It has been found recently that experimental results on Ds for several cations (cesium and strontium) by the fairly standard experimental method in JNC differ from those previously reported in several papers. Discrepancy can be considered to be due to different design of diffusion cell and system. In order to confirm influences of the experimental design on cation diffusivities in bentonite, a flow-through diffusion system was developed and several diffusion experiments were conducted.As a result, magnitude of D and its salinity dependence were relatively different between the standard and flow-through diffusion system. Since the latter system can control boundary conditions of the experiment more strictly than the standard method, we can conclude that the flow-through diffusion system provide correct results. In addition, we apply this flow-through diffusion system to a modification of controlling boundary condition during the experiment and to the diffusion experiment under controlled temperature.