Radionuclide and colloid migration experiments in quarried block of granite under in-situ conditions at a depth of 240 m

地下240メートルの原位置条件下における放射性核種及びコロイドの花崗岩ブロック内移行実験

山口 徹治 ; 中山 真一 ; Vandergraaf, T. T.*; Drew, D. J.*; Vilks, P.*

Yamaguchi, Tetsuji; Nakayama, Shinichi; Vandergraaf, T. T.*; Drew, D. J.*; Vilks, P.*

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価では、長寿命の放射性核種は廃棄体から溶出し周辺岩盤中を移行するかもしれないことが考慮される。そこで、処分場周辺岩盤内で水みちとなっている亀裂中における放射性核種の移行を理解する必要がある。そのために、日本原子力研究所(日本原子力研究開発機構に改組)とカナダ原子力公社(AECL)は5年間の協力研究でAECLの地下実験施設の地下240mの原位置条件下において、切り出し花崗岩ブロック内核種移行実験を行った。水みちとなっている亀裂帯から切り出した亀裂を含む1mの花崗岩ブロックを用いて、Br, 模擬コロイド, H, Sr, Tc, Np及びPuの移行実験を行い、移行実験後に亀裂面の放射能分布を分析した。放射性核種の移行については、巨視的な機械的分散,マトリクス拡散,元素ごとに特徴的な収着の影響が見られた。コロイドの移行については沈着とよどみ領域への拡散が影響した複雑な挙動が見られた。

In safety assessments of the geologic disposal of high-level radioactive wastes, the possibility that long-lived radionuclides may be leached from the wastes and may subsequently be transported through surrounding rock masses must be considered. It is therefore necessary to understand the transport of radionuclides through water-bearing fractures in rocks surrounding the repository. For this purpose, radionuclide migration experiments in quarried blocks of granite under in-situ conditions at the 240-m level in AECL's Underground Research Laboratory (URL) were performed under a five-year cooperative research program between Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI, reorganized to Japan Atomic Energy Agency, JAEA) and Atomic Energy of Canada Ltd. (AECL). Migration experiments with Br, synthetic colloids, H, Sr, Tc, Np and Pu, and post-experimental alpha and scanning of the fracture surfaces were performed using 1 m granite blocks, each containing a single fracture, excavated from a water-bearing fracture zone. The transport of the radionuclides was affected by macroscopic mechanical dispersion, matrix diffusion and element specific sorption on fracture surfaces. Colloid transport exhibited a complicated process that may include sedimentation and diffusion into stagnant zones.