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地下水中に存在するコロイドの特性評価に関する研究(II):本編

The Study on the Characterization of Colloids in Groundwater(II)

久野 義夫*; 上田 真三*

Kuno, Yoshio*; Ueda, Shinzo*

地下水中に存在するコロイドは,放射性廃棄物の処分場から漏洩する収着性の核種に対して,移行を助長する媒体として作用することが懸念されている。このようなコロイドが核種移行に及ぼす影響を評価するためには,地下深部の地下水中のコロイドの特性データ(例えば,コロイドの濃度や核種のコロイドへの分配係数)を取得し,またコロイドが存在したときの核種移行への影響を予測するための解析コードを整備しておくことが必要とされる。本研究では天然のコロイドの存在量を調べるために,結晶質岩系の鉱山坑道において地下水試料の採取を行った。コロイドの濃度や粒径の分布,およびコロイドの化学組成を,地下水を分画することによって測定した。コロイドとしては,主としてシリカ鉱物やCaに富む成分が確認された。今回採取した地下水中には,溶存している有機物成分は検出されなかった。それらの結果,コロイドの特性は,母岩や地下水の組成に依存していることが推測された。また原位置における地下水条件を模擬するために,炭酸分圧を変化させることによって地下水条件の調整を行い,それぞれの地下水中でのコロイドの形成について検討した。亀裂性多孔質媒体中におけるコロイドに助長された核種移行についてのメカニズムを考慮した数学モデル(COLFRAC)が,米国オハイオ州立大学で開発されている。この計算コードでは,核種のコロイドへの収着として平衡論と速度論の両者を扱うことができる。このコードの利用法を習得するためのガイダンスを実施するとともに,ユーザーズマニュアルの作成を行った。

Groundwater colloids may act as carriers for sorbing radionuclides released from a radioactive waste repository. To evaluate the influence of colloids to nuclide transport, it is necessary to obtain the characteristic data of groundwater colloids (e.g. colloid concentration, the distribution coefficient for sorption of nuclides on colloids) in the deep geological media and to prepare the simulation code of nuclide transport with colloids. In this study, the groundwater sample was collected from the gallery of the mine in crystalline rock media to investigate the population of the natural colloids. The concentration, size distribution and chemical compositions of colloids were measured by using filtration method. Colloidal particles consist mainly of silicate minerals and Ca-rich particles. The dissolved organic materials were not detected in the groundwater. The properties of colloids seem to depend on the host rock type and the groundwater chemistry. To simulate the in-situ condition of groundwater, chemical conditions were controlled by varying the partial pressure of CO$$_{2}$$ and the colloid generation in each groundwater was investigated. The numerical model (COLFRAC) is developed in Ohio state university that incorporates the mechanism of colloid-facilitated nuclide transport in fractured porous media. Both equilibrium and kinetic sorption of nuclides onto colloidal materials can be considered in this calculation code. The guidance to learn how to use this code was conducted and the user's manual was prepared.

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