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ニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷に関する予察的解析

Preliminary analysis for evolution of redox conditions in the near field

千葉 保*; 笹本 広  ; 三木 崇史*; 稲垣 学*; 油井 三和

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

高レベル放射性廃棄物は地下深部に処分されることが想定されている。地下深部での地下水は、一般的に溶存酸素濃度が低く、還元性であると考えられる。しかし、処分場の建設・操業期間中、坑道周辺の領域(岩盤および地下水)は大気に開放されるため、大気中の酸素が岩盤中に拡散し、処分場閉鎖後においても残存する可能性があると考えられる。処分場の閉鎖後に生ずる可能性のある過渡的な酸化状態は、地層処分システムの安全性確保の観点では好ましくない。そのため、坑道周辺を含むニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷挙動を把握しておくことは重要である。本資料では、ニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷挙動を予測するために開発したモデル(千葉ほか、1999)をもとに、坑道掘削に伴い変化するニアフィールド母岩や処分場閉鎖後の緩衝材中の酸化還元状態に関する予察的解析を行った。予察的解析の結果を以下にまとめる。・ニアフィールド母岩および緩衝材の空隙水に溶存する酸素の消費量は、空隙水のpH値および溶存酸素の消費に係わる含鉄鉱物と空隙水との反応比表面積に影響される。・性能評価上設定されている地下水のpHの幅を考慮しても、ニアフィールド母岩空隙水中の溶存酸素は、処分場閉鎖後500年以内に消費され、ニアフィールド母岩の領域は還元状態に回復することが示唆された。・緩衝材空隙水中の溶存酸素は、空隙水のpHが中性$$sim$$弱アルカリ性の場合、処分場閉鎖後、ニアフィールド母岩に残存する溶存酸素の緩衝材側への拡散を考慮しても、数十年程度の期間で消費されると推測された。一方、空隙水のpHが弱酸性の場合、処分場閉鎖後500年以上に渡って、緩衝材空隙水中に溶存酸素が残存する可能性も示唆された。

It is planned that high level radioactive waste is going to be disposed under deep geological environment. It is believed that the chemical condition of deep groundwater is generally anoxic and reducing. However, during construction and operation phase of repository, oxygen will diffuse some distance into the surrounding rock mass, and diffused oxygen may remain in the surrounding rock mass even after repository closure. In such a case, the transitional redox condition around the drift is not preferable in view point of safety assessment for HLW disposal. Hence, it is very important to evaluate evolution of redox conditions in the near field. This report describes results of preliminary analysis for evolution of redox conditions in the near field rock mass and buffer after repository closure based on the model developed by Chiba et al. (1999). The results of preliminary analysis are summalized as follows : (1)The decrease of oxygen in the near field rock mass and buffer are affected by pH of groundwater and surface area of iron-bearing minerals. (2)The decrease of oxygen in the near field rock mass takes place at time scales lower than 500 years in considering the hypothetical reference groundwater pH range for H12 report. It is implicated that the redox conditions in the near field rock mass will recover to reducing conditions. (3)The decrease of oxygen in the buffer takes place at time scales lower several tens years under neutral to weakly alkaline pH values of porewater in the buffer, even if it is assumed that residual oxygen in the near field rock mass after repository closure will diffuse into the buffer. On the other hand, under weakly acid pH values of porewater in the buffer, it may be presumed that oxygen remain in the buffer at time scale more than 500 years.

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