幌延堆積岩へのCs収着挙動に対するイオン交換反応に基づくモデルの適用性検討

Investigation of the applicability of the model based on the ion exchange reaction for the cesium sorption onto Horonobe sedimentary rocks

土井 玲祐  ; Xia, X.*; 柴田 雅博 ; 北村 暁  ; 吉川 英樹

Doi, Reisuke; Xia, X.*; Shibata, Masahiro; Kitamura, Akira; Yoshikawa, Hideki

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価に対する信頼性向上の観点から、地層処分環境下での放射性核種等の移行評価が重要である。収着は核種移行を遅延させる主要なメカニズムの一つであり、その指標として分配係数(K)が用いられる。地層処分システムの性能評価において、このKの予測が不可欠で、その予測方法の確立が必要である。本研究では、Cs収着が試料中のイライトにおけるイオン交換反応に支配されるというモデルを幌延堆積岩へのCs収着試験結果に対して適用し、このモデルの適用可能性を検討した。イライトへの収着に関してCsと競争する陽イオン(K, NH, Na)とのイオン交換反応に基づき、平衡時の液中Cs濃度をモデルに基づく計算により求めることでKを算出した。このKについて実験値とモデル計算値で比較した。KのCs濃度依存性については、平衡Cs濃度が高くなるとK値が減少する実験結果をモデル計算で説明できた。しかし、Kの実験値と計算値には一桁程度の差が認められた。

Assessment for radionuclides sorption onto a rock in deep underground is important for the safety assessment of HLW geological disposal. Distribution coefficient, K is an available parameter to assess the sorption in the current safety assessment. We applied a model that the sorption of Cs is dominated by the ion exchange reaction on illite to experimental results of Cs sorption onto Horonobe sedimentary rocks. The equilibrium concentration of Cs was calculated under the conditions same as those adopted in the experiment to estimate the K value. Comparing the calculated results with the experimental data, the model could explain well the dependence of K values on Cs equilibrium concentration. By using the model, it is possible to assess Cs sorption onto a sedimentary rock. However, some differences were also obtained between the experimental data and the calculated one.