Diffusion of cesium and iodine in compacted sodium montmorillonite under different saline conditions

圧密モンモリロナイト中のセシウムとヨウ素の拡散挙動の塩濃度依存性

舘 幸男  ; 四辻 健治; 清田 佳美; 油井 三和

Tachi, Yukio; Yotsuji, Kenji; Seida, Yoshimi; Yui, Mikazu

圧密モンモリロナイト中の陽イオンと陰イオンの拡散収着挙動の塩濃度影響を、実験的評価とモデル評価の両面から評価した。精製ナトリウム型モンモリロナイトを乾燥密度800kg/mに調整し、0.01, 0.1, 0.5Mの3種類のNaCl溶液で飽和させた系で、Through-diffusion試験によって、セシウムとヨウ素の実効拡散係数と容量因子を取得した。信頼性の高いデータ取得の観点から、トレーサー減衰曲線,破過曲線,内部プロファイルの複数のカーブからパラメータを決定する手法の適用を試み、さらにin-diffusion試験,バッチ収着試験との比較を行った。取得された実効拡散係数は、陽イオンのセシウムでは塩濃度とともに減少し、陰イオンのヨウ素では逆の傾向を示した。セシウムの収着分配係数については、塩濃度とともに減少する傾向が得られ、バッチ収着試験の結果と整合的であった。これらの陽イオン・陰イオンの実効拡散係数の塩濃度依存性は、電気二重層に基づく拡散モデルによって解釈し、さらに収着モデルと組合せることにより、収着効果を含む見かけの拡散係数を説明できた。

Diffusion of Cs and I in compacted montmorillonite were examined from the viewpoints of mechanistic understanding of salinity effects. The effective diffusivity and capacity factor for Cs and I were measured in compacted montmorillonite saturated with 0.01, 0.1 and 0.5M NaCl by through-diffusion experiments, coupled with multiple curve analysis including tracer depletion, breakthrough, and depth concentration curves. The De values obtained for Cs decreased as salinity increased, and those for I showed the opposite dependency. The distribution coefficient of Cs decreased as salinity increased. The diffusion and sorption parameters for Cs were also obtained by in-diffusion and batch sorption experiments, showing good agreement with those by the through-diffusion. The diffusion model based on electrical double layer theory predicted the salinity dependence of De reasonably well, the apparent diffusivity which includes sorption effect was also interpreted by the sorption coupled model.