緩衝材の飽和透水特性

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松本 一浩*; 菅野 毅; 藤田 朝雄 ; 鈴木 英明*

Matsumoto, Kazuhiro*; Kanno, Takeshi; Fujita, Tomoo; Suzuki, Hideaki*

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、人工バリアの構成要素のひとつである緩衝材には、低透水性、核種吸着性、機械的安定性など多くの性能が要求される。現在までのところ、これらの要求性能の多くを満足するものとして、圧縮ベントナイトが有望な候補材料と考えられている。動力炉・核燃料開発事業団では、地層処分研究の一環として人工バリア技術開発および性能評価の基礎データとするために緩衝材の基本的特性に関する研究を進めている。本報告では、緩衝材としての圧縮ベントナイトの地下水飽和状態における水理特性の把握を目的とし、乾燥密度、ケイ砂混合率および温度をパラメータとして透水試験を実施し、特に透水係数の温度依存性について検討した。試験の結果より、透水係数は温度の上昇に伴い大きくなることが分かった。また、透水係数の温度依存性の要因を検討するために、多孔質体の透過抵抗を表す固有透過度を用いて整理を行った。その結果、固有透過度は温度によらず一定であることが分かった。このことから透水係数にみられる温度依存性は、圧縮ベントナイトの構造特性の変化によるものではなく、透過する水の密度および粘性係数の温度による変化で説明できることが分かった。以上の検討より、固有透過度を乾燥密度とケイ砂混合率の関数とした実験式を得た。さらに、乾燥密度とケイ砂混合率の関係を有効粘土密度で整理し、有効粘土密度と固有透過度の関係を得た。また、これら得られた結果から、緩衝材中における物質移行の検討を行なった結果、緩衝材中に存在する核種は、拡散支配によって移行すると考えてよいという結果を得た。

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