TRU廃棄物処分システムに与える微生物影響について

An Estimation of microorganisms impacts on geological disposal system for TRU waste.

加藤 卓; 本田 明; 中西 博; 稲垣 学; 塚本 政樹*

Kato, Takashi; Honda, Akira; Nakanishi, Hiroshi; Inagaki, Manabu; Tsukamoto, Masaki*

TRU廃棄物の地層処分が行われる数百m以深の地下環境は嫌気状態であり、かつセメント系材料の影響で長期間、pH12.5以上の高アルカリ環境が保持されると考えられる。従来はこのような嫌気性高アルカリ環境では、微生物は活動しないと考えられてきた。しかし、近年の研究では、上記のような処分環境においても微生物が活動する可能性が指摘されている。こうした微生物活動が処分システムに与える影響は、すべての影響が常時TRU廃棄物処分施設において顕在化するわけではなく、微生物が活動する環境条件が整った場所と期間に顕在化することになる。そこで、TRU廃棄物地層処分施設における環境条件を微生物学的環境条件の視点から検討するにより、活動の可能性がある微生物を抽出した。また、その微生物の代謝システムに着目し、TRU処分環境における微生物活動が処分システムに与える影響について検討を行った。(1)TRU廃棄物処分施設内の微生物基質(有機基質及び無機基質)及び既往の地下深部における微生物に関する研究から、TRU廃棄物の地層処分環境では、脱窒菌、硫酸塩還元菌、メタン生成菌及び有機基質(セメント混和剤、セルロース、アスファルト、TBP類)分解菌が重要な微生物活動と考えられた。(2)微生物の代謝・分解によって有機基質から生成されるCO2の発生量及びTBP類からのリン酸の発生量をセメント系材料由来のカルシウムの水和物量と比較した結果、カルシウムの水和物量が多いことから、微生物活動がpH低下に及ぼす影響は小さいと考えられた。さらに、pH低下に起因するベントナイト変質、コンクリート変質及び金属腐食に与える影響も小さいと考えられた。(3)脱窒菌による硝酸イオンからのN2の発生速度は、金属の腐食速度を一定と仮定した場合、従来、ガス影響の評価で想定されたH2発生速度を大きく上回ることはなく(最大時で1.3倍程度)、脱窒菌による硝酸イオンからのN2発生が処分システムに与える影響も小さいと考えられた。(4)一方、微生物の代謝産物による錯体形成やコロイド形成(微生物自身のコロイドとしての挙動を含む)及びCHの生成については知見が乏しく、かつ微生物活動はサイト特性に大きく依存すると考えられることから、その影響を評価するためにはさらなる知見の蓄積が不可欠である。

(1) The denitrifying bacteria, the sulfate restoration bacteria, the methanation bacteria and the organic substrate (the cement admixture, the cellulose and the asphalt, TBP) decomposing bacteria were extracted as the important microbes which can be active on the basis of both previous studies on the microbes in deep underground and coexisting substrate. (2) The total amount of calcium hydrate in the repository exceeded the equivalent amount of that for reacting the total Co generated from microbial decomposition of organic substrate and phosphate generated from the microbial decomposition of TBP. Therefore, the impacts of lowering pH by the metabolic products was not considered to be significant. Furthermore, impacts of alteration of both bentonite and cementitious materials and metal corrosion due to the drop of pH are not considered to be significant. (3) The N gas evolution rate due to the denitrifying reaction by microorganisms dominated the total gas evolution rate, if time dependent reduction of corrosion rate was employed. However, the H gas evolution rate in the case is similar to those of N gas due to the denitrifying reaction mentioned above, if time dependent reduction of corrosion rate was neglected. (4) The information of the impacts of the complex formation between nuclides and metabolic products of microbes, colloid formation (including the colloidal behavior of microbes) and CH formation due to microbial activities is limited. The impacts are also considered to depend on the site character. Therefore the limited availability of information and site dependency prevent us from assessing the previous impacts at present. The further accumulation of knowledge is necessary for the assessments.