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緩衝材中の核種移行挙動に及ぼす処分環境因子に関する基礎的研究(II)

Effects of Repository Environment on Diffusion Behavior of Radionuclides in Buffer Materials (II)

小崎 完*; 佐藤 正知*

Kozaki, Tamotsu*; Sato, Seichi*

圧縮ベントナイトは、高レベル放射性廃棄物の地層処分において有力な緩衝材候補であり、その重要な機能の一つは、廃棄体から周囲の岩盤までの放射性核種の移行を遅延することである。従って、圧縮ベントナイト中の放射性核種の拡散挙動は、地層処分の安全評価のための重要な研究課題の一つである。そこで本研究では、Na型モンモリロナイトの主要な交換性陽イオンであるNa$$^{+}$$イオンが放射性核種の拡散挙動に影響を及ぼし得ることから、Na型モンモリロナイト中のNa$$^{+}$$イオンに対する透過拡散実験を行った。拡散実験では、異なる拡散温度において、拡散によってモンモリロナイト試料中に浸入する$$^{22}$$Naの累積浸入量とモンモリロナイト試料より浸出する$$^{22}$$Naの累積透過量の経時変化を測定した。累積透過量に対して最適な実効拡散係数および保持因子を、拡散体系の中での$$^{22}$$Na の同位体希釈を考慮する解析法と考慮しない解析法の2つの方法で求めた。しかしながら、解析で得られたそれらのパラメータは、累積浸入量に対しては適合しなかった。このことは、拡散の体系の中に、未知の拡散プロセスが存在することを示唆している。

Compacted bentonite is considered as a candidate buffer material in the geological disposal of high-level radioactive waste. An ssential function of the compacted bentonite is to retard the transport of radionuclides from waste forms to the surrounding host rock after degradation of an overpack. Therefore, diffusion behavior of radionuclides in the compacted bentonite is one of the important issues to be studied for the safety assessment of the geological disposal. In this study, through-diffusion experiments were performed for sodium ions in compacted Na-montmorillonite, since sodium ions are the major exchangeable cations of the Na-montmorillonite which may affect the diffusion behaviors of radionuclides. Cumulate fluxes of$$^{22}$$Na ions diffusing into the montmorillonite (inlet) and out of the montmorillonite (outlet) were monitored as a function of time at the diffusion experiments under different diffusion temperature. The best-fitted parameters of effective diffusion coefficient and capacity factor to the cumulate fluxes of outlet were obtained by the analysis with or without the consideration of isotopic dilution of$$^{22}$$Na in the diffusion system. However, the parameters could not fit to the cumulate flux of inlet. This suggests that there must be still unknown diffusion process in the diffusion system.

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