人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性評価

System evaluation for the volume change of the engineered barrier

青柳 孝義*; 三原 守弘  ; 田中 益弘*; 奥津 一夫*

Aoyagi, Takayoshi*; Mihara, Morihiro; Tanaka, M.*; Okutsu, Kazuo*

TRU廃棄物処分施設内に定置される廃棄体には、廃棄体自身に空隙を有するものがある。また、セメント系材料が候補材料となるコンクリートピットや充填材においてもそれらの成分溶出に伴う空隙発生が想定される。これらの空隙が潰れ緩衝材(ベントナイト)内部に体積変化(減少)が生じた場合、ベントナイトの膨潤にともなうベントナイトの密度の低下、すなわち透水性の増大によって、あるいは十分な膨潤が得られないことによる空隙の不完全閉塞によって、ベントナイト中での拡散支配が担保されないことが考えられる。そこで本研究では、保守的な想定のもとにベントナイト内部の体積変化について解析を行うとともに、ベントナイトの自己シール性、最大膨潤率、密度分布変化について実験を行い、体積変化に対する人工バリアシステムの健全性評価を行った。評価に先立ち、発生する空隙を保守的な想定に基づいて算出した。この値を用いて緩衝材が均一に膨潤して閉塞すると想定した場合の緩衝材の密度を求め、ベントナイトの密度と透水係数の関係を示す既存の研究成果から得られる透水係数により、既存の人工バリア仕様の場合は、緩衝材内部において拡散支配と成り得ることを確かめた。次に上記の保守的な空隙を想定した場合、拡散支配を維持するのに必要な透水係数が実際のベントナイトの膨潤において担保されるかを確認するための試験を行った。その結果、Na型ベントナイトでは、拡散支配を担保するのに十分な膨潤性能を確認することができた。しかし、Ca型化ベントナイトでは、Na型ベントナイトに比してその膨潤性能は1/6以下と大きく低下し、本研究で想定した空隙量に基づいた場合、透水係数の増加により拡散支配が担保されず、処分システムに影響を及ぼす可能性があることがわかった。今回の検討結果より、今後も体積変化に対する人工バリアシステムの健全性能評価について、その対処方法や評価方法の検討を行う必要があると考えられる。

For the emplaced waste in TRU waste disposal facility, it may have the void for waste bodies it. And, generating void which accompanies those component elution in concrete pit and filler in which the cement material becomes the candidate material is assumed. It is considered that the security of the diffusion control in the bentonite is not done when these voids collapsed, and when it generated the volume change inside the buffer material (bentonite). The imperfect blockage of the void by not obtaining, the sufficient swelling pameability swelling bentonite is a cause on this. Then, volume change of the bentonite inside is analyzed in this study under the conservative estimation. And the following are tested: Self-sealing, maximum swelling rate, density distribution change of the batonite. Evaluation of the engineered barrier system for volume change from the result was carried out. Prior to the evaluation, generating void was calculated based on the conservative estimation. The density of the buffer material as it assumed the blocking by buffer material uniformly awelling using this calculated data, was obtained. By the permeability got from existing research result which shows the relationship between density and permeability of the bentonite, it was confirmed to become diffusion control in the buffer material inside, in existing engineered barrier specification. Next, it was tested, when the conservative void of the superscription was assumed, in order to confirm whether it does the security, as permeability necessaly for maintaining diffusion control, puts it for the swelling of actual bentonite. As the result, it was possible to confirm sufficient swelling performance in order to do the security of the diffusion control in Na-bentonite. However, the swelling performance greatly lowered by comparing Na-bentonite in Ca-bentonite with under 1/6. The increase of the permeability not do the security of the diffusion control, when it was based on void quantity ...