地層中のコロイド移行速度に関する実験および解析-ガラスビーズを充填したカラム中のコロイド移行-

Experimental studies on colloid flow rate in geologic media; Colloid transport through columns packed with glass beads

黒沢 進*; 油井 三和

not registered; Yui, Mikazu

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価研究において,地層中における核種の移行を解明することは重要な課題である。近年,コロイド等の微粒子が,放射性核種の移行速度を助長する媒介として働くかもしれないという懸念が強まっている。例えば,Hydrodynamic Chromatography(HDC)理論によれば,バルク水が放物線的な流速分布をもって流れる場合には,コロイドはバルク水の平均移行速度よりも速いと見積られる。したがって,HDC理論に基づけば,地下水中で放射性核種がコロイドに吸着したりあるいは自らがコロイドを形成すると,地層中での核種移行を促進させると考えられる。そこで本研究では,地層中でのコロイドの移行速度を直接実験に基づいて評価するため,まずは多孔質媒体を模擬したガラスビーズ充填カラム中で,金コロイドおよびラテックス粒子の移行実験を行った。そして,この際コロイドの移行をHDC理論に基づく解析モデルを用いて予測し,この結果をカラム実験の結果と比較した。その結果,多孔質媒体中でのコロイドの移行速度は,HDC理論に基づくモデルによる予測値よりも遅いことが示された。この理由として,コロイドの移行速度は,HDC理論では厳密に考慮されていないコロイド-固相間の相互作用力により固相に吸着されて,遅延されるためと考えられる。

To evaluate migration behavior of radionuclides in geologic media is one of the most significant issues for the performance assessment of geological disposal system for high level radioactive waste. For performance analysis, effects of micro particles such as colloids on the radionuclides migration should be considered; whether colloids enhance tansport of radionuclides in a geologic formation. Based on the theory of Hydrodynamic Chromatography(HDC), the average flow rate of colloids could be faster than that of the bulk water under the condition that the flow profile of bulk water is parabolic. Transport of radionuclides through geologic media could be accelerated when the radionuclides are sorbed on colloids. In order to investigate the transport behavior of colloids in geologic media, we used a column packed with glass beads as simulated porous geologic media and two types of colloid tracers of gold colloid and latex particle as simulated natural colloids. We compared the flow rate of colloids based on the HDC theory with the results of the column experiments. By this comparison, it is suggested that the flow rate of the colloid in porous geologic media is significantly slower than that predicted based on the HDC. The differences between them was explained by colloid retardation processes due to its sorption on the glass beads, that it is not strictly described in the HDC theory.