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亀裂性岩盤中の核種移行に及ぼすコロイドへの核種収着速度の影響; 実験と数値解析

Effects of Kinetic Radionuclide Sorption onto Colloids for Radionuclide Transport in Fractured Rock; Experimental and Numerical Studies

黒澤 進; 茨木 希*; 油井 三和; 上田 真三*; 吉川 英樹

Kurosawa, Susumi; Ibaraki, Motomu*; Yui, Mikazu; Ueda, Shinzo*; Yoshikawa, Hideki

コロイドの影響は地下水中の放射性核種の移行を促進する主な要因のうちの1つである。本研究では、コロイド共存下での核種の亀裂中移行実験を行い、核種の移行挙動に及ぼす核種-亀裂表面、核種-コロイドの収着の反応速度の影響について検討した。実験では、収着性核種としてCsを1.0$$times$$10$$^{-6}$$g/l (7.5$$times$$10$$^{-9}$$mol/l)の濃度で、コロイドとして粘土コロイドを3.5$$times$$10$$^{-3}$$g/lの濃度で使用した。また、人工的に単一亀裂(寸法50$$times$$50$$times$$0.5mm)を加工した花崗岩をカラムに充填して用いた。移行実験の結果については、核種-亀裂表面、核種-コロイドの収着反応を平衡論および速度論で扱うことができる核種移行計算コードCOLFRACを用いて解析した。その結果、核種-コロイドの収着反応を平衡論/速度論で扱うかにより解析結果は大きく異なることが示され、収着の反応速度に注視した収着データ(分配係数)の取得が重要であることが示唆された。また、本実験結果に基づけば、亀裂中でコロイドがろ過されることに伴いコロイドに収着した核種は亀裂内に留まることから、核種の放射能減衰が期待されると考えられる。

Colloidal effect is one of the major factors to enhance the transport of radionuclide in groundwater. In this study, the impact of kinetic reactions of radionuclide sorption onto both the fracture wall and colloid on the transport behavior of radionuclide were investigated by carrying out the transport experiment of the radionuclide with colloid through fractured rock. In the experiments, the Cs and clay colloid were used as moderately sorbing radionuclide and typical natural colloid by the concentration of 1.0$$times$$10$$^{-6}$$ g/l (7.5$$times$$10$$^{-9}$$ mol/l) and 3.5$$times$$10$$^{-3}$$ g/l, respectively. The granodiorite with artificially the single fracture (dimension: 50$$times$$50$$times$$0.5 mm) was used. The results of the transport experiments were analyzed by numerical simulation code of radionuclide transport COLFRAC which can model radionuclide transport based on either equilibrium or kinetic reaction of radionuclide sorption onto fracture wall and colloid. Consequently, it was indicated that calculated results strongly dep

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