3D X-ray CT and diffusion measurements to assess tortuosity and constrictivity in a sedimentary rock

堆積岩の屈曲度及び収れん度評価のための3次元X線CT及び拡散測定

高橋 宏明; 清田 佳美; 油井 三和

Takahashi, Hiroaki; Seida, Yoshimi; Yui, Mikazu

堆積岩の高分解能3次元画像をナノフォーカスX線CT測定により得た。堆積岩の3次元微細構造をコンピュータプログラムにより解析し、屈曲度及び幾何学的収れん度を算出した。また、同じ堆積岩に対してトリチウム水の拡散実験及び水銀圧入法による測定を実施した。堆積岩中のトリチウム水の拡散を支配する因子を理解するために、これらの結果を比較した。これらの結果は、本研究で対象とした系におけるトリチウム水の拡散を支配しているのは、収れん度ではなく屈曲度と有効間隙率であることを示唆した。本研究で用いた試料は、日本の放射性廃棄物地層処分研究を実施している幌延深地層研究センター周辺の稚内層の珪質泥岩である。

A high-resolution, 3D image of the interior of the sedimentary rock was obtained by means of nano-focus X-ray CT. Using computational methods to analyze the 3D microstructure of the rock, we presented the tortuosity and geometrical constrictivity. We also presented results on the tritiated water (HTO) diffusion tests and a mercury intrusion porosimetry (MIP) test performed on the rock. We have compared these results to understand the dominating parameters that control diffusion of HTO in the present system. These results suggest that the dominating parameters in the present system are not the constrictivity but the tortuosity and the diffusion-accessible porosity. The material considered in this study is the siliceous mudstones sampled from 500 m in depth at the Wakkanai formation around Horonobe underground research center under investigation in Japan to confirm of technical reliability for a deep geological disposal system for radioactive waste.