Effect of compaction on dissolution rate of smectite under hyperalkaline condition

高アルカリ性条件下におけるスメクタイトの溶解速度に対する圧縮の影響

佐藤 努*; 高山 英樹*; 千野 大輔*; 中林 亮*; 小田 治恵  ; 米田 哲朗*

Sato, Tsutomu*; Takayama, Hideki*; Chino, Daisuke*; Nakabayashi, Ryo*; Oda, Chie; Yoneda, Tetsuro*

ベントナイトとセメント間隙水との反応は放射性廃棄物処分の評価において重要な研究課題である。そのため従来、ベントナイトの主要な構成鉱物であるスメクタイトの溶解速度が測定されてきた。しかしながら、これらの溶解速度の多くは、スメクタイトに対する溶液の重量比が大きく、実際の処分場での圧縮されたベントナイトと条件が異なる。そのため本研究では、圧縮がスメクタイトの溶解速度に与える影響を理解するため、異なる乾燥密度のスメクタイトの溶解試験を実施した。その結果、より圧縮されたスメクタイトほど小さい溶解速度を示した。また、別途実施したセシウムの吸着試験から、乾燥密度が増加するほど変異電荷密度が減少する結果が得られた。変異電荷は粒子端面に起因する電荷であり、また、Yokoyama, et al. (2005)などによればスメクタイトは粒子端面が支配的に溶解するため、変異電荷量の減少は溶解速度の減少につながる。しかし、変異電荷の減少量から推定される反応表面積の減少のみから溶解速度の相違は説明しがたく、Sato, et al.(2007)で報告されているGr効果を考えに取り込む必要があることがわかった。

The dissolution experiments for the compacted smectite with different dry densities were performed to understand the effect of compaction on dissolution rate of smectite. From the experimental results, it is clearly showed that the more compacted smectite has the less dissolution rate. According to the results of caesium adsorption test, variable charge density was decreased with increasing of dry density. This decreasing indicates that active edge surface area was decreased. According to the previous studies such as Yokoyama, et al. (2005), smectite particles are predominantly dissolved from the edge of the particle. However, the difference in dissolution rate between lower and higher compacted smectites can not be fully explained by considering of the decreasing in the reactive surface area. According to the results of reactive transport modeling, delta-Gr effect obtained by Sato, et al. (2007) should be took into account for filling the gap in dissolution rate.