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Measurements of Apparent Diffusion Coefficients (Da)for Ca(I), Ni(II)and Se(IV) in Bentnite with Silica Sand

珪砂混合系ベントナイト中のCs(I), Ni(II), Se(IV)の見掛けの拡散係数(Da)の取得

佐藤 治夫

Sato, Haruo

ベントナイト中の見掛けの拡散係数(Da)に及ぼす珪砂混合の影響を評価するため、Na型ベントナイト(クニゲルV1)を対象として、Cs(Cs+),Ni(Ni2+),Se(SeO332-)のDaを乾燥密度1.8Mg・m-3、珪砂混合率30wt%、室温の条件にてin-diffusion法により測定した。Cs及びNiについては大気雰囲気下で、また、酸化還元電位に敏感なSeについてはAr雰囲気の低酸素条件(酸素濃度0.1ppm未満)で測定した。その結果、Cs及びSeのDaには珪砂混合の影響は認められず、得られたDaは、これまでに報告されている珪砂が混合されていない系での値と同程度であった。一方、Niについては、珪砂混合系でのDaは混合されていない系での値より2桁小さい値が得られた。これまでに報告されているNiのDaは安定同位体のトレーサを用いて測定されており、本研究で用いたNi濃度よりかなり高い濃度のトレーサが使用された。さらに、クニゲルV1の主要粘土鉱物であるNaモンモリロナイトに対するNiの分配係数(Kd)は、Ni濃度の増加に伴って小さくなることが報告されている。このことから、珪砂混合系でのベントナイト中のNiのDaが大きく減少したのは、間隙水中でのNi濃度の違いによる収着の違いによるものと考えられる。

Apparent diffusion coefficients(Da) of Cs(Cs$$^{+}$$), Ni(Ni$$^{2+}$$) and Se(SeO$$_{3}$$$$^{2-}$$) in a Na-bentonite (Kunigel-V1) were measured for a dry density of 1.8 Mg$$cdot$$m$$^{-3}$$ with silica sand of 30 wt% at room temperature by in-diffusion method to evaluate the effect of the mixture of silica sand on Da in bentonite. The experiments for Cs and Ni were carried out under aerobic condition, but those for Se which is redox sensitive were carried out in an Ar glove-box (O$$_{2}$$ concentration $$<$$ 0.1 ppm). Consequently, no significant effect of silica sand mixture to the bentonite on Da values of Cs and Se was found, and the obtained Da values were approximately the same as those in the system without silica sand reported so far. On the other hand, Da values of Ni in bentonite with silica sand were 2 orders of magnitude lower than those in bentonite without silica sand obtained to date. The Da values of Ni reported so far were obtained using stable isotopic tracer and a tracer solution with fairly high Ni concentration compared with concentration used in this study was introduced. Additionally, it is known that distribution coefficient (Kd) of Ni on Na-montmorillonite which is the major constituent clay mineral of Kunigel-V1 decreases with increasing Ni concentration. Based on this, the abrupt decrease in Da values of Ni for bentonite with silica sand is considered to be due to the difference of sorption caused by the difference of Ni concentration in the porewater of bentonite.

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