Diffusivity Database (DDB) for Major Rocks; Database for the Second Progress Report

主要岩石中の核種の拡散係数データベース; 第2次取りまとめのためのデータベース

佐藤 治夫

Sato, Haruo

第2次取りまとめにおいて、岩石マトリックス中の実効拡散係数設定のための拡散係数のデータベース(以下DBと略称)を整備した。本DBでは、実効拡散係数(De)、見掛けの拡散係数(Da)、自由水中の拡散係数(Do)の3種類の拡散係数を取り扱った。また、19801998年に公表された文献を対象として以下の点に留意して整備した。(1)第2次取りまとめは、我が国の地質環境を対象としていることから、国内の岩石を対象として整備する。(2)地層処分の性能評価では22元素を重要元素としているが、汎用性を考慮して全ての元素または水溶性トレーサを対象とする。(3)対象岩石の内、堆積岩に含まれる石灰岩については、天然資源となり得ることから、DB整備の対象から除くものとする。物質移行および地質学的観点から、岩種を結晶質岩(酸性)、結晶質岩(塩基性)、堆積岩(砂質岩類)、堆積岩(泥質・凝灰質岩類)の4種類に分類した。また、結晶質岩の内、中性付近の岩石については塩基性岩とした。DBは、各岩種単位で構成される。各岩種毎のDBはさらに各元素単位で整理し、各元素毎に化学種、岩石名、拡散係数(De,Da,Do)、取得条件(方法、間隙水、pH,Eh,温度、雰囲気など)、文献など24項目の情報を入力した。調査の結果、結晶質岩(酸性)に対するDeは、全部で18元素及びトレーサ(炭化水素)、207件のデータが報告されており、その全てが花崗岩、花崗閃緑岩、黒雲母花崗岩などの花崗岩類であった。結晶質岩(塩基性)に対しては、玄武岩、安山岩、片岩について、6元素、32件のDeデータが報告されていた。堆積岩(泥質・凝灰質岩類)に対しては、泥岩、泥質片岩、凝灰岩について、8元素、54件のDeデータが、また、堆積岩(砂質岩類)に対しては、珪質堆積岩について、1元素、11件のDeデータが報告されていた。これからも分かるように、データは花崗岩類に偏る傾向が見られた。一方、砂質岩類に対するデータが少ないことも分かった。各岩種ともDeは概ね間隙率と相関性が見られるものの、Daについては余り相関性が見られなかった。他に、形状因子や幾何学因子と間隙率との関係、Deとイオン電荷、Do、元素との関係など、様々なパラメータ間の関係についても議論した。

A database for diffusivity for a data setting of effective diffusion coefficients in rock matrices in the second progress report, was developed. In this database, 3 kinds of diffusion coefficients: effective diffusion coefficient (De), apparent diffusion coefficient (Da) and free water diffusion coefficient (Do) were treated. The database, based on literatures published between 1980 and 1998, was developed considering the following points. (1)Since Japanese geological environment is focused in the second progress report, data for diffusion are collected focused on Japanese major rocks. (2)Although 22 elements are considered to be important in performance assessment for geological disposal, all elements and aquatic tracers are treated in this database development considering general purpose. (3)Since limestone, which belongs to sedimentary rock, can become one of the natural resources and is inappropriate as a host rock, it is omitted in this database development. Rock was categorized into 4 kinds of rocks; acid crystalline rock, alkaline crystalline rock, scdimentaly rock (argillaceous/tuffaceous rock) and sedimentary rock (psammitic rock/sandy stone) from the viewpoint of geology and mass transport. In addition, rocks around neutrality among crystalline rock were categorized into the alkaline crystalline rock in this database. The database is composed of sub-databases for 4 kinds of rocks. Furthermore, the sub-databases for 4 kinds of the rocks are composed of databases to individual elements, in which totally, 24 items such as species, rock name, diffusion coefficients (De, Da, Do), obtained conditions (method, porewater, pH, Eh, temperature, atmosphere, etc.), etc. are input. As a result of literature survey, for De values for acid crystalline rock, totally, 207 data for 18 elements and one tracer (hydrocarbon) have been reported and all data were for granitic rocks such as granite, granodiorite and biotitic granite. For alkaline crystallinc rock, ...