アルカリ性水溶液中で変質させたベントナイトの膨潤試験

The Swelling experiment of altered bentonite by alkaline solutions

市毛 悟*; 本田 明

Ichige, Satoru*; Honda, Akira

放射性廃棄物の地層処分では、廃棄物への地下水の移動と核種移行を抑制するため、膨潤性、低透水性、収着能を有したベントナイトと呼ばれる粘土の使用が検討されている。一方、処分施設の構造材や充填材等として、セメント系材料の使用が検討されている。セメント系材料と接触した地下水はアルカリ性を示す。このようなアルカリ性の条件では、ベントナイトの主要構成鉱物であるモンモリロナイトが溶解・変質し、ベントナイトの性能に影響を与える可能性がある。そのため、ベントナイトを人工バリアとして使用するにあたっては、ベントナイトが長期にわたり健全に存在し、上記の特性を保持することを示す必要がある。本研究では、ベントナイトの変質後のモンモリロナイト量とベントナイトの特性の一つである膨潤力の関係について評価を行うことを目的として、変質させたベントナイトに対して膨潤試験を実施した。変質ベントナイトは、コンクリート浸出液を模擬した試験溶液(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウム混合溶液、pH=14)中で、圧縮成型したブロック試料は10日、17日間、粉末試料は7日間160に加熱し作製した。それぞれの試料に対し膨潤試験を行うとともに、メチレンブルー吸着法でンモリロナイト量を算出した。試験の結果、変質ベントナイトに対する膨潤試験では、膨潤力がモンモリロナイト残存率に応じて変化することが示された。また、ブロック試料に対しては、10日試料において、長く水中に浸漬することで試料の体積が徐々に大きくなる傾向が観察され、変質過程で生じたセメンテーションが、徐々に解け膨潤することが示された。今後は、モンモリロナイトの残存率と膨潤力の関係とともに、セメンテーションが生じても膨潤が期待できるモンモリロナイト量を明確にすることが重要である。

Bentonite clay may be used as a barrier to retard the migration of radioactive species by sorption ability and low permeability. Also, the cemetitious material is envisaged as the structural and backfilling material in the vaults. The groundwater in contact with the cementitious material will be alkaline condition in the repository and this alkaline condition will affect the performance of the bentonite. Therefore, it is necessary to investigate the altered bentonite for estimating performance of the in disposal system. In this study, to investigate interaction of amount of montmorillonite and swelling power of altered bentonite, the swelling experiment of altered bentonite were carried out. The altered bentonite were made using synthetic cement leachates (pH=14) at high temperatures (160 deg). The block sample heated for 10 days and 17 days, and the powder sample heated for 7 days. Three samples were carried out swelling experiment and the amounts of montmorillonite were determined by Methylene Blue adsorption method. It was shown that swelling power and quantity of montmorillonit have dependence. The volumes of the block sample which heated for ten days increased in a swelling experiment slowly. The cementation that occurred by the process that making altered bentonite came loose slowly, and it seems that a sample swelled. It is for future work to investigate relation with swelling power and Amount of montmorillonite. Furthermore, it is to investigate quantity of montmorillonite which there is by cementation loosely.