高アルカリと硝酸塩の影響を受けたベントナイトおよび岩石の水理特性評価

Evaluation of hydraulic conductivities of bentonite and rock under hyper alkaline and nitrate conditions

入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 久保 博*

Iriya, Keishiro*; not registered; Kubo, Hiroshi*

TRU廃棄物処分施設における環境は、セメント系材料の溶出によりアルカリ性となる。また、廃棄物の中には、可溶性の硝酸塩を多量に含むものも存在しており、イオン強度の高い地下水となることが想定される。本研究では、高アルカリと硝酸塩の影響を受けたベントナイト及び岩石の水理特性の評価を定量的に把握するための、実験的な研究を行った。ベントナイトの研究に関する結果は以下のとおりである。1.ベントナイトのアルカリ溶液および硝酸塩を含むアルカリ溶液中への浸漬試験(温度80、液固比1000cm3/1g)において、ベントナイト中のモンモリロナイトが消失し、CSHが30日で生成することが認められた。硝酸塩を含むアルカリでは90日でX線回折各(2=3.7)に鉱物の生成が確認された。2.蒸留水と比較して、アルカリ溶液の通水では透水係数の変化は認められなかった。しかし、硝酸塩を含んだアルカリ溶液を通水すると透水係数は上昇した。アルカリ溶液でベントナイトの交換性陽イオン処理を行うと透水係数は大きくなった。硝酸塩を含む溶液での交換性陽イオン処理を行うと透水係数は更に大きくなった。岩石の研究に関する結果は以下のとおりである。1.粉末にした岩石(凝灰岩)の高アルカリ溶液および高アルカリ硝酸塩溶液に浸漬試験(温度80、液固比1000cm3/1g)において、2次鉱物としてCSH、CASH が確認された。2.高アルカリ溶液による透水試験の結果、透水係数は徐々に低下し2ヶ月で通水が止まった。高アルカリ硝酸塩溶液による透水試験では、通水開始後短期間で通水が止まった。通水後の試料を分析した結果、2次鉱物の生成は認められたが、岩石の空隙を充填したかどうかについては明確な証拠を見いだすことができなかった。

The chemical conditions of TRU waste repository were estimated as alkaline conditions effected by cementitios materials. And, some TRU wastes include soluble nitrate salt, we have to consider the repository conditions might be high ionic strength condition leaching of nitrate salt. In this study, experimental studies were carried out to evaluate hydraulic conductivities of bentonite and rock under hyper alkaline and nitrate conditions. The followings results were obtained for bentonite (1)In the immersion experiments of bentonite in hyper alkaline fluids with and without nitrate, the disappearance of montmorillonite of bentontnite was observed and CSH formation was found after 30days. In hyper alkaline fluid with nitrate, minerals at = 37nm by XRD was identified. (2)Significant effects of hyper alkaline on hydraulic conductivity of compacted bentonite were not observed. However, hydraulic conductivities of hyper alkaline fluid with nitrate and ion exchanged bentonite increased. In hyper alkaline with nitrate, more higher hydraulic conductivities of exchanged bentonite were measured. The followings results were obtained for rock. (1) In the immersion experiments of crushed tuff in hyper alkaline fluids with and without nitrate, CSH and CASH phases were observed. (2)The hydraulic conductivity of tuff in hyper alkaline fluids decreased gradually. Finally, hyper alkaline flow in tuff stopped after 2 months and hyper alkaline flow with nitrate stopped shorter than without nitrate. In the results of analysis of tuff after experiment, we could identified secondary minerals, but we couldn't find the clogging evidence of pores in tuff by secondary minerals.