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地層処分安全評価のための現象論的収着・拡散モデル/データベースの開発; ベントナイト系プロトタイプモデル/データベースの構築

Development of the mechanistic sorption and diffusion model/database for safety assessment of geological disposal; Prototype model/database for bentonite systems

舘 幸男  ; 四辻 健治; 陶山 忠宏; Ochs, M.*; 油井 三和

Tachi, Yukio; Yotsuji, Kenji; Suyama, Tadahiro; Ochs, M.*; Yui, Mikazu

地層処分安全評価に資することを目的とした、ベントナイト/モンモリロナイトを対象とした統合収着・拡散モデル及びデータベースのプロトタイプ(ISD2009)を構築した。熱力学的収着モデルは、1サイト表面錯体(拡散層)モデルと1サイトイオン交換モデルを組合せた比較的単純なモデルを適用し、表面化学及び核種収着に関するモデルパラメータを、pH,塩濃度,炭酸等の主要な環境条件の依存性を含む信頼性の高い既往文献データに基づき、一貫性のある方法で構築した。さらに、均質な間隙構造と電気二重層に基づく拡散モデル,収着モデルとの統合化モデルを構築し、圧縮モンモリロナイト中の塩濃度や炭酸影響を含む信頼性の高い収着・拡散データへ適用することで検証を行った。収着/拡散/統合モデルのそれぞれにおいて、随伴鉱物の溶解反応等を含むベントナイト間隙水化学モデルを考慮しつつ、モンモリロナイト系で構築したモデル/パラメータをベントナイト系へ適用し、その妥当性を確認した。ここで検討対象としたCs, Np(V), Ni, Am等の核種に対する一連のモデル/パラメータを、ISD2009データベース/評価ツールとして構築し、今後の安全評価における活用法を提示した。

This report presents the prototype model/database for integrated sorption and diffusion (ISD2009) in bentonite systems as basis for performance assessment (PA) of geological disposal. The sorption model is based on a relatively simple 1-site surface complexation/diffuse layer model in combination with 1-site ion exchange model. The model parameters for surface chemistry/sorption are evaluated based on existing datasets for Na-montmorillonite, which covers key geochemical conditions, in consistent way. The diffusion model based on homogeneous pore structure and electrical double layer theory was developed and coupled with batch-based sorption model, then was validated by using data in compacted montmorillonite. The sorption and diffusion models were also tested by applying data in bentonite systems. The model and related parameters developed for key radionuclides such as Cs, Np(V), Ni, Am, etc. are integrated to ISD2009 database, which could be useful in future PA exercise.

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