Ionic diffusion and retardation in Horonobe sedimentary rock; Clay-based model approach

幌延堆積岩中のイオンの拡散・遅延挙動; 粘土を中心としたモデルアプローチ

舘 幸男  ; 清田 佳美; 四辻 健治; 油井 三和

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

岩石中拡散遅延現象の信頼性の高い実験的評価手法とモデル評価手法を構築する観点から、幌延堆積岩中のイオンの拡散・収着遅延挙動を、異なる塩濃度条件下で、拡散試験及びバッチ収着試験により調べた。実効拡散係数はCs+で塩濃度の増加に伴い減少し、I-では逆の傾向を示した。Csの収着分配係数は、拡散法とバッチ法で整合的な結果が得られた。幌延堆積岩に含まれるスメクタイトとイライトの粘土成分によって拡散・収着がおもに支配されると仮定して、粘土鉱物を中心としたモデルアプローチを検討した。モデルによって一連の実験データがおおむね説明可能であり、粘土粒子とナノサイズ間隙が幌延堆積岩のイオンの移行挙動に支配的に寄与していることが示唆された。

Ionic diffusion and retardation behaviors in the Horonobe sedimentary rock were studied under different salinity conditions by both diffusion and batch sorption experiments from the viewpoints of reliability of experimental evaluation and model prediction. The De for Cs+ decreased as salinity increased, and those for I- showed the opposite dependency. The Kd of Cs showed a consistent trend for salinity between batch sorption and diffusion tests. Diffusion and sorption behaviors were modeled based on the clay-based approach, assuming clay components of smectite and illite as dominating mineral for diffusion and sorption mechanism. The model predicted the De and Kd values obtained by the series of experiments reasonably well, implying the key contribution of the clay particle and nano-size pore for ionic migration in the rock.