物質移行と地球化学反応を連成させた人工バリア変質解析コードの開発

Development of coupled mass-transport and chemical-reaction calculation code for alteration of engineered barrier

笹川 剛  ; 向井 雅之 ; 澤口 拓磨 

Sasagawa, Tsuyoshi; Mukai, Masayuki; Sawaguchi, Takuma

高レベル放射性廃棄物や炉内等廃棄物などの放射性廃棄物を処分する際には、人工バリアと天然バリアから構成される多重バリアシステムにより、公衆への被ばくを低減することが求められる。これらのバリアのうち、人工バリアは、放射性核種の閉じ込め機能を発揮することが期待されている。人工バリアに使用されることが想定される材料は、時間とともに変質し、その性能も変化する。変化する性能を的確に評価するためには、人工バリアの長期的な状態変化を解析的に推定することが重要である。人工バリアの状態は、その内部で生じる物質移行と地球化学反応とにより変化するが、これらは相互に関連し合う現象であるため、連成して解析することが必要である。そこで、人工バリアの長期的な状態変化、特に、ベントナイト系緩衝材の人工バリア性能として重要な透水性を主な対象として解析するコードとしてMC-BUFFERを開発してきた。本報告書は、人工バリアに期待される機能、その性能に影響するパラメータ、MC-BUFFERに実装したモデル、MC-BUFFERの構成と機能、入力ファイルの使用と出力例、MC-BUFFERの実行方法およびサンプルランなどについてまとめたものである。

Reducing public dose is required when radioactive wastes such as high-level and from reactor core internals etc. are disposed of by means of multi barrier system consist of engineered and natural barriers. In these barriers, engineered barrier is expected to bring out confinement function of waste's radionuclides in the barrier. Materials used as the engineered barriers are altered and performances of the barrier materials are degraded in course of time. To estimate properly the degraded performances, analytical evaluation of long-term change of the engineered barrier state is important. Change state of the engineered barrier is given by mass-transport and geochemical-reaction inside the barrier materials and these phenomena are interrelated, it is necessary to calculate the state by means of coupled analysis procedure. We have developed a coupled mass-transport and geochemical-reaction calculation code (MC- BUFFER) to evaluate alteration of engineered barrier specially targeted for water permeability of bentonite buffer material as one of most important performances to engineered barrier. This report describes functions expected for the engineered barrier, influence parameters for the functions, implementation models in MC-BUFFER, structure and functions of MC-BUFFER, input file format and output examples, execution method of MC-BUFFER, and sample run with MC-BUFFER.