緩衝材中の物質移動の拡散支配に関する検討-様々な緩衝材条件におけるペクレ数の変動範囲の簡略的評価-

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吉田 隆史; 石黒 勝彦; 大井 貴夫 

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人工バリア材の一つである緩衝材には、核種の移行を抑制する機能として、地下水の流れを抑制し物質移動を拡散支配にすることが期待されている。この機能に影響およぼす要因としては、ベントナイトに対するケイ砂の混合割合、緩衝材の乾燥密度および温度等が考えられる。これらの要因は、緩衝材の設計仕様の変更や緩衝材の物理的性質への変動要因(緩衝材の流出や温度環境の変化等)によって変化する。よって、これらの要因が緩衝材中での拡散支配にどのような影響をおよぼし得るかを把握しておくことは、設計研究および核種移行評価の両面から重要である。ここでは、ベントナイト(クニゲルV1)に対するケイ砂混合割合、乾燥密度および温度条件を変化させた場合について、緩衝材中の物質移動として核酸支配が担保される領域を、動水勾配、透水係数および実効拡散係数から求められるペクレ数(Pe)を指標とした簡略的な手法を用いて検討した。緩衝材に作用する動水勾配を過大に設定(1.0[-])し、かつケイ砂混合による実効拡散係数の増加効果を無視して、現状で取得されている透水係数および実効拡散係数に対するケイ砂混合割合、乾燥密度および温度の依存性の知見に基づいてペクレ数を保守的に見積もったところ、ペクレ数は最大で焼く0.1[-]であった。これは、媒体中の物質移動が拡散支配と判定される条件であるPe1を満たしており、ここで設定したケイ砂混合割合(0.00.7[-])、乾燥密度(1.01.8[gcm-3])および温度(20100[])の変動範囲内では、緩衝材中での拡散支配による物質移動が維持されることが示された。

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