TRU廃棄物処分におけるガス発生・移行解析

Gas Generation and Migration Analysis for TRU waste Disposal System

安藤 賢一*; 納多 勝*; 山本 幹彦*; 三原 守弘  

Ando, Kenichi*; Noda, Masaru*; Yamamoto, Mikihiko*; Mihara, Morihiro

TRU廃棄物を地下深部に処分した場合、廃棄物に存在する金属の腐食や放射線分解及び廃棄物中の有機物の微生物分解により、ガスが発生する可能性があり、処分においてはこれらのガスの処分システムに及ぼす影響を把握する必要がある。本研究では、TRU廃棄物を地下深部に処分した場合のガス発生量の評価とそれに基づく処分施設内のガスの移行解析を気液二相流モデルにて行った。グループ分けされたTRU廃棄物を各処分施設に含まれる金属量, 有機物量及び放射線量から、ガスの発生速度の経時変化を評価した。経時的なガス発生速度から、ガスによる処分坑道内部の人工バリア中の蓄圧現象、および処分坑道内部から発生ガスによって追い出される放射性核種を含んだ地下水の押し出し量について、気液二相流モデル(解析コードTOUGH2)により定量的解析を行った。その結果、処分施設内の圧力の上昇は、1.31.4MPa程度であり、ガスにより排出される処分施設内の地下水量は、緩衝材の定置される坑道では0.0060.009m/y, 緩衝材の定置されない坑道では0.0180.024m/yであった。発生ガスに含まれる放射性ガス(ここでは、主としてC-14を起源としたメタンを取り扱う)の移行挙動についても解析を行った。さらに、同じ気液二相流モデルを用いて、処分システムの再冠水挙動について解析を行い、処分施設閉鎖後、500年以内で処分施設が地下水で飽和される。

In TRU waste disposal system, significant quantities of gases may be generated due to metal corrosion, radiolysis effect and microorganism activities. It is therefore recommended that the potential impact of gas generation and migration on TRU waste repository should be evaluated. In this study, gas generation rates were calculated in the repository and gas migration analyses in the disposal system were carried out using two phase flow model with results of gas generation rates. First, the time dependencies of gas generation rate in each TRU waste repositories were evaluated based on amounts of metal, organic matter and radioactivity. Next, the accumulation pressure of gases and expelled pore water volume contained nuclides in the repository were calculated by TOUGH2 code. After that, the results showed that the increase of gas pressure was the range of 1.3 to 1.4MPa. In the repository with and without buffer, the rate of expelled pore water was 0.006 - 0. 009m/y and 0.018 - 0. 024m/y, respectively. In addition, the radioactive gas migration through the repository and geosphare are evaluated. And re-saturation analysis is also performed to evaluate the initial condition of the system.