緩衝材の地球化学プロセスに着目した熱-水-化学連成挙動に関する工学規模の人工バリア試験と解析評価

Engineered barrier experiments and analytical studies on coupled thermal-hydraulic-chemical processes in bentonite buffer material

鈴木 英明; 藤崎 淳*; 藤田 朝雄 

Suzuki, Hideaki; Fujisaki, Kiyoshi*; Fujita, Tomoo

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリア定置後のニアフィールドの挙動は、廃棄体からの放熱,人工バリア内への地下水の浸潤,緩衝材の膨潤,間隙水組成の変化など、熱的,水理学的,力学的及び地球化学的プロセスが相互に影響を及ぼし合う連成現象が生じることが予想される。このようなニアフィールドの連成挙動の現実的な理解と予測を目的に、ニアフィールドの連成現象を表現する熱-水-応力-化学連成挙動解析モデルの開発を行っている。本論は、工学規模の人工バリア試験結果及び開発した連成解析モデルによる確証解析結果について述べる。人工バリア試験では、緩衝材中の物質移行及び地球化学プロセスにかかわる情報を得た。そして、開発した連成解析モデルにより、モルタルからの高アルカリ性間隙水の浸潤による緩衝材の地球化学プロセスに着目した熱-水-化学連成解析を実施した。その結果、工学規模の人工バリア試験の温度場,再冠水挙動及び緩衝材とモルタルとの境界部での鉱物の溶解沈殿挙動を説明でき、開発した連成解析モデルが、緩衝材が飽和するまでの過渡的な遷移状態における熱-水-化学連成挙動評価に適用できることを確認した。

The numerical analysis model was developed that understand the coupled thermal - hydraulic - mechanical - chemical (THMC) processes in the near field of high-level radioactive waste (HLW) repository after emplacement of the engineered barrier system (EBS). This paper is focusing on measured data of the experiments and calculated results of the THC model which were carried out for the period of 830 days. It was found that the information about the geochemical reaction and the mass transfer in the buffer material was obtained; pH distribution of pore water, precipitation of the secondary mineral etc. It was also indicated that the temperature and water content in the buffer material and mineral dissolution/precipitation in a contact surface of buffer material and mortar could be represented by the developed numerical model.