A Study on Pore Structure of Compacted Bentonite (Kunigel-V1)

圧縮ベントナイト(クニゲルV1)の間隙構造に関する研究

佐藤 治夫

Sato, Haruo

本研究では、拡散に及ぼす圧縮ベントナイトの間隙構造因子の影響を評価するため、非収着性のトリチウム水(HTO)を用いて以下に示す4種類の拡散実験を行った。(1)圧縮ベントナイトの圧縮方向をパラメータとした透過拡散実験[圧縮方向の影響](2)圧縮ベントナイト中の珪砂混合率をパラメータとした非定常拡散実験[珪砂混合率の影響](3)圧縮ベントナイトの初期粒径をパラメータとした非定常拡散実験[初期粒径の影響](4)圧縮ベントナイト中に単一亀裂がある場合の含水修復期間をパラメータとした非定常拡散実験[亀裂の影響](1)については、クニゲルV1とクニピアF(クニゲルV1を精製してNa型スメクタイトを95wt%以上にしたもの)を対象に、乾燥密度1.0と1.5Mg・m-3に対して実効拡散係数(De)を圧縮方向を変えて測定した。(2)については、クニゲルV1を対象に、見掛けの拡散係数(Da)を乾燥密度0.8,1.4,1.8Mg・m-3、珪砂混合率30と50wt%に対して測定した。(3)については、粒径が0.15mmと粉末状であるクニゲルV1より大きい、粒状ベントナイト(OT-9607)を対象に、Daを乾燥密度0.8,1.4,1.8Ma・m-3に対して測定した。(4)については、乾燥密度1.8Mg・m-3の含水飽和ベントナイトに人工的に貫通した亀裂を入れ、7または28日間再含水させ、Daを測定した。(1)については、クニゲルV1には全密度ともDeに圧縮方向依存性は見られなかったが、クニピアFでは、圧縮方向に対して直角方向からの方が軸方向からより大きなDeとなった。(2)のベントナイト中の拡散係数に及ぼす珪砂混合率の影響については、全乾燥密度ともDaに影響は見られなかった。(3)の拡散係数に及ぼす初期ベントナイト粒径の影響については、粒状ベントナイト(OT-9607)に対するDaが粉末状であるクニゲルV1の場合と全密度ともほぼ同じであり、ベントナイトの初期粒径の影響は見られなかった。(4)のベントナイト中の単一亀裂の修復特性については、Daに及ぼす亀裂の修復期間依存性や亀裂の影響は見られなかった。これらのことから、圧縮ベントナイト(クニゲルV1)の間隙構造は、ベントナイトの圧縮方向の影響、珪砂混合率の影響、及び初期粒径の影響を受けにくく、貫通した亀裂が発生した場合においても短時間で亀裂

Four kinds of diffusion experiments; (1)through-diffusion(T-D) experiments for compaction direction dependency, (2)in-diffusion(I-D) experiments for composition dependency of silica sand in bentonite, (3)I-D experiments for initial bentonite gain size dependency, and (4)I-D experiments for the restoration property of an artificial single fracture in compacted bentonite, were carried out using tritiated water which is a non-sorbing nuclide to evaluate the effect of pore structural factors for eompacted bentonite on diffudion. For(1), effective diffusivities (De) in Na-bentonites, Kunigel-V1 and Kunipia-F were measured for 1.0 and 1.5 Mgm. For(2), apparent diffusivities (Da) in Kunigel-V1 were measured for 0.8, 1.4 and 1.8 Mgm with silica sand of 30 and 50 wt%. For(3), Da values for 0.8, 1.4 and 1.8 Mgm were measured for a granulated Na-bentonite, OT-9607 which grain-size distribution is in a rang between 0.1 and 5 mm. For (4), Da values in Kunigel-V1 which a single fracture was artificially reproduced and was immersed in distilled water for 7 or 28 days for the restoration of the fracture, were measured for 1.8 Mgm. Although De values in Kunigel-V1 were approximately the same for both compacted directions over the density, De values for perpendicular direction to compacted direction were higher than those for the same direction as compacted direction in Kunipia-F. For composition dependency of silica sand in bentonite, no significant effect of the mixure of silica sand in bentonite on Da was found. For initial bentonite grain size dependency, Da values obtained for OT-960 were approximately the same as those for Kunigel-V1 and no effect of initial grain size of bentonite on diffusion was found. For the restoration property of a single fracture in compacted bentonite, no restoration period dependency on Da was found. Based on this, it may be said that diffusion of nuclides in compacted bentonite, ...