ニアフィールドにおける酸化還元反応に関する文献調査

Literature survey of redox reactions in the new field

三木 崇史*; 笹本 広   ; 千葉 保*; 稲垣 学*; 油井 三和

Miki, Takahito*; Sasamoto, Hiroshi; Chiba, Tamotsu*; Inagaki, Manabu*; Yui, Mikazu

本資料では、ニアフィールド母岩や緩衝材中の酸化還元状態を評価する上で重要と考えられる地球化学反応について文献調査をもとに整理した。以下に調査の結果をまとめる。・酸化還元反応に寄与する物質としては、岩石中に含まれる二価鉄を含む鉱物や有機物が重要である。特に、黄鉄鉱は、溶存酸素との反応が比較的速いため、処分場閉鎖後初期の段階では、酸素は黄鉄鉱により消費されると考えられる。・還元性物質による還元能力は、室内での岩石(鉱物)-水反応をもとに、定量的な評価が可能である。なお、二価鉄の含有量が多く、空隙率の大きいほど、岩石の有する還元能が大きいことが期待されている。・還元性物質による溶存酸素の消費速度についても、二価鉄を含む主要な鉱物について、実験的に求められている。また、溶液中に溶解した二価鉄イオンと溶存酸素との反応に関する速度式や速度定数も求められている。 従って、これらの既存の文献でまとめられているデータを用いることにより、坑道掘削に伴い変化するニアフィールド母岩や緩衝材中の地球化学的状態を速度論的に検討することが可能であると考えられる。

This report presents a summary of literature survey about geochemical reactions which are important to evaluate the redox conditions in the near field rock mass and buffer. The results of literature survey are summarized as follows; (1)Minerals including ferrous iron and organic materials in the rock mass are important reductants. Initial stage after closure of repository, oxygen will be consumed by pyrite, because the reaction rate between pyrite and oxygen is relatively fast. (2)It is possible to estimate the redox capacity for reductants by rock (mineral)-water iteraction experiment in a laboratory. And it is expected that the ferrous iron-rich rock and higher porosity rock may have bigger redox capacity. (3)It is possible to estimate the oxygen consumption rate by reductants such as minerals including ferrous iron. The rate law and rate constant for the oxidation reaction of ferrous iron in the solution are also determined. As a conclusion, it seems that we can evaluate kinetically the evolution of geochemical conditions in the near field rock mass and buffer by excavation of drifts, based on data derived from these existing literatures.