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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(III)

Evaluation of Hydraulic Conductivities of Bentonite and Rock under Hyper Alkaline and Nitrate Conditions (III)

入矢 桂史郎*; 久保 博*

Iriya, Keishiro*; 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の水理特性の評価を定量的に把握するため、圧密試験と透水試験に基づく研究を行った。また、これまでの実験結果を基にモデル化の研究を行った。得られた結果は以下のとおりである。 硝酸塩共存下におけるベントナイトの圧密試験による透水係数の評価に関して、交換性陽イオン置換処理を実施した3種類のベントナイトに各々ケイ砂30wt%混合した試料を用いて、段階載荷の圧密試験を行った結果、無処理のベントナイトに比べ40$$sim$$200倍程度透水係数が大きいことが認められた。高アルカリと硝酸塩によるベントナイトの水理特性変化の評価に関して、アルカリ溶液の通水では、蒸留水と比較して透水係数の変化は認められなかった。硝酸塩を含む溶液により通水すると透水係数は大きくなり、硝酸塩のイオン強度が強い程、透水係数は大きくなった。高アルカリの影響によるベントナイトと岩石モデルの評価に関して、凝灰岩のカラム試験とバッチ試験をシミュレートし、実験結果とフィッティングすることにより、短期試験の結果を整合的に説明するとともに、凝灰岩の溶解速度定数および二次鉱物沈殿の影響を見積った。また、ベントナイトの溶解に関する2つの速度論モデルのオプションを用い、バッチ試験とカラム試験をシミュレートすることにより、それぞれのモデルの妥当性を評価した。

Circumstance of TRU waste repository shows alkaline condition due to leaching of cementitious materials. The waste containing significant soluble nitrate may changes ground water chemistry to high ion strength. Consolidation test and permeability test are carried out in order to assess quantitatively permeability of bentonite altered by hyper alkaline and nitrate. Modeling is progressed based on experimental results. The following results are obtained. 1)Consolidation test was carried out in 3 types of bentonite and 30% sand mixture in which kation exchanged with nitrate. It is noted that permeability of bentonite increased at from 40 to 200 times by kation exchange. 2)Permeability of hyper alkaline solution is almost same to water. Permeability of hyper alkaline solution with nitrates increased corresponding to rising ion strength.3)The results of batch of column test were simulated. The model can explain clearly the results in short period. This can estimate leaching ratio and secondary minerals. The model can simulate the experimental results by two types of velocity theory on altering bentonite.

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