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Experimental and modeling studies on iron-bentonite interactions

鉄-ベントナイト相互作用にかかわる実験及びモデル化にかかわる研究

笹本 広  ; Wilson, J.*; 佐藤 久夫*; 九石 正美

Sasamoto, Hiroshi; Wilson, J.*; Sato, Hisao*; Sazarashi, Masami

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリアでは、鉄製のオーバーパックの周囲に緩衝材としてベントナイトが設置される計画である。鉄-ベントナイトの相互作用に伴い、ベントナイトの主成分である膨潤性を有するスメクタイトが非膨潤性の鉱物に変化する可能性が危惧されている。本研究では、このようなスメクタイトの鉱物学的な変化が生じる条件や要因について、鉄粉とベントナイト粉を用いたバッチ式試験や鉄片を圧縮ベントナイト中に埋め込んだカラム式試験等により、実験的に調査した。また、想定される処分環境において、このような鉄-ベントナイト相互作用に伴う緩衝材の長期的な変質を評価するためのモデルを構築し、変質に影響を与える要因をパラメータとした影響評価解析を行い、長期的な影響評価において影響の大きい要因を推定した。

The proposed repository design for high-level radioactive waste in Japan includes iron containers surrounded by a bentonite buffer. Interactions of iron-bentonite (I/B) materials may lead to the adverse transformation of smectite to phases with a limited capacity to swell. Batch experiments that included native iron powder and bentonite and column experiments whereby compacted bentonites were reacted with embedded iron coupons were conducted in order to evaluate the effects of environmental parameters on I/B interactions. Additionally, several model simulations have been produced in order to evaluate the factors influencing the nature of bentonite alteration in the presence of iron. The dominant process of interest over performance assessment timescales was estimated as the results of variant simulations.

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