セメント系材料に対する硝酸塩等の影響評価

The effect of nitrates on the alteration of the cementitious material

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*

not registered; Owada, Hitoshi*; Fujita, Hideki*; not registered

TRU廃棄物には、硝酸イオンはじめとして種々の化学物質を含むものがあり、これらの物質が処分システム構成要素へ与える影響を評価しておく必要がある。また、地下深部は地表面より温度が高く、TRU廃棄物には放射性物質の崩壊熱により発熱しているものもあることから、温度上昇が処分システム構成要素へ与える影響を評価しておくことも必要である。そこで、本研究では、TRU廃棄物処分システムの構成要素であるコンクリートに着目し、セメント系材料の溶解変質に対する硝酸イオンおよび、再処理過程で発生するプロセス廃液をホウ酸塩で固化した固化体(以下、ROBE固化体という)起源の化学物質の影響を評価した。また併せて、セメント系材料の熱変質の影響を評価した。本年度の研究成果を以下に示す。1)セメント系材料の化学的変遷に及ぼす硝酸イオンの影響の検討 硝酸イオンがセメント系材料の変質に与える影響を評価するために、硝酸ナトリウム水溶液を用いて通水試験を行い、各特性の変化を評価した。その結果、1mol/l硝酸ナトリウム水溶液を通水中は、液相のカルシウム濃度がイオン交換水を通水した場合(以下、ブランク)より高かったこと、及び、固相のカルシウム溶脱による変質領域が広かったことから、ブランクよりカルシウムの溶出量が多く、カルシウム溶脱による試料の変質は促進されたと判断された。また、透水係数は、硝酸ナトリウム水溶液の通水中はブランクを下回ったが、その後、通水液を硝酸ナトリウム水溶液からイオン交換水に切り替えた直後に急増し、積算液固比180の時点ではブランクをやや上回る傾向が見られた。空隙率は、同一液固比では硝酸ナトリウム水溶液を通水した場合のほうがブランクよりもやや大きくなり、圧縮強度は低くなった。また、AFm相は通水初期の段階で硫酸塩型から硝酸塩型に転移し、硝酸イオンの供給がなくなると、炭酸塩型に変化することがわかった。

TRU waste includes various chemical compounds such as nitrates. The influence of the chemical compounds on the performance of the barrier system should be estimated. Since the temperature of the deep-underground is higher than that of the near surface and a part of the TRU waste generates the heat accompanied with the decay of the radioactive nuclides, the influences of the heat to the barrier material also should be taken into account. In this study, we estimated the influence of sodium nitrate and also that of the leachate from the ROBE-waste (borate-solidified body of concentrated low-level liquid waste) to the degradation of the cementitious material. We also obtained the mineralogical data of cementitious mineral after alteration in elevated temperature conditions. Results in this year are described below. (1) Alteration of characteristics of cementitious material in nitrate solution were evaluated by the water permeation test using sodium nitrate solution. The enhancement of the alteration of cementitious material due to sodium nitrate was observed. The dissolution quantity of the calcium of sodium nitrate solution permeated sample was larger than that of deionized water permeated sample (denoted as "blank" in following). Hydraulic conductivity of sodium nitrate solution permeated sample was lower than blank, but after changing permeation liquid from sodium nitrate solution to deionized water, hydraulic conductivity rose quickly. The increase of porosity and the decrease of compressive strength were observed in the case of sodium nitrate solution compared with blank. In the nitrate solution, sulfate type and carbonate type of AFm changed into the nitrate type AFm. The nitrate type AFm altered to the carbonate type AFm when the nitrate concentration was lowered. (2) The influence of the leachate from the two types of ROBE-waste on the dissolution of the cementitious material was evaluated by the leaching experiments. Dissolution of the calcium ...