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放射性核種の地層中移行におけるコロイド影響評価手法に関する研究; コロイドの多孔質媒体中移行モデルの実験による評価

Study on evaluation method of colloidal migration of radionuclides; Models on colloid transport in porous media

向井 雅之 ; 田中 忠夫 ; 湯川 和彦; Suryantoro*

Mukai, Masayuki; Tanaka, Tadao; Yukawa, Kazuhiko; Suryantoro*

地下水中におけるコロイド共存下での放射性核種の移行を評価するため、計算コードを作成した。ラテックスコロイドを海岸砂及び赤色土カラムへ流入する実験を行い、流出曲線に対する4種類の多孔質媒体中コロイド移行モデル(瞬時平衡反応モデル,1次反応速度モデル,ろ過モデル,付着容量に制限を設けた1次反応速度モデル)の適用性を検討した。海岸砂からの流出曲線は、瞬時平衡反応モデルでは破過のタイミングと相対濃度1への到達速度とを同時に表すことが困難である一方、ブロッキング現象を模擬したモデルの1つである1次反応速度モデルでは流出曲線を良好に再現できた。赤色土からの流出曲線には、コロイドを繰り返し流入させたことに対応してコロイド流出濃度が階段状に高くなる特徴的な挙動が観察された。可逆的な瞬時平衡反応モデル及び1次反応速度モデルではこの挙動を表すことができなかった。しかしながら、ろ過に非可逆的な容量制限を設けた1次反応速度モデルにより特徴的な流出曲線を再現可能であった。天然バリア中の核種移行に及ぼすコロイドの影響を評価するモデルの基盤となるコロイド単体の移行モデルが実験結果に基づいて確証できた。

To evaluate radionuclides migration through geologic media coexistent with colloids in groundwater, a model has been coded. To evaluate an applicability of four models to colloid transport through porous media, breakthrough curves (BTCs) from column experiments using sand and reddish soil have been analyzed. Instantaneous equilibrium model could not explain both timings of breakthrough and reach to C$$_{c}$$/C$$_{co}$$=1 concurrenyly, however 1st order kinetic reaction model successfully simulate them well. BTCs from the reddish soil column have a particular feature that shows step-wise rising pattern in response to alternately inflow of colloid. Both the instantaneous equilibrium, the 1st order kinetic reaction and filtration models could not simulate this feature, however a 1st order kinetic reaction with filtration capacity model reasonably simulates the feature. The model for colloid transport, given an important role as a part of colloidal migration model of radionuclide, has been validated on the basis of the laboratory experiments.

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