Integrated sorption and diffusion model and database for compacted bentonite/montmorillonite systems

圧縮ベントナイト/モンモリロナイト系の統合収着・拡散モデルとデータベース開発

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

放射性廃棄物地層処分の安全評価において重要となる圧縮ベントナイト中の核種の収着・拡散挙動を把握・評価するため、原子力機構では統合化収着拡散(ISD)モデルの開発を進めている。本報告では、これらモデル評価の課題である、分散系から圧縮系への拡張、単純なイオンから複雑な化学種への拡張に着目して、ISDモデルの適用性評価を行った。1サイト表面錯体(静電補正項なし)モデルと1サイトイオン交換モデルを組合せた収着モデルと、均質な間隙構造と電気二重層に基づく拡散モデルを統合したISDモデルとデータベースを構築し、そのさまざまな核種(Cs/Na, Cl/I, Am(III)/Eu(III), Th(IV), Np(V), U(VI))への適用性を示した。ISDモデル/データベースは、性能評価における収着及び拡散パラメータ(Kd,De,Da)の整合的説明,予測評価、及び不確実性評価のためのツールとして有効である。

Sorption and diffusion of radionuclides in compacted bentonite are the key processes in the safe geological disposal. JAEA has developed the integrated sorption and diffusion (ISD) model in compacted bentonite/montmorillonite systems. In this study, we focus on key challenges for testing the applicability of ISD model from dispersed batch systems to compacted ones, and from simple ions to complex species. The sorption model comprising 1-site non-electrostatic surface complexation model in combinations with 1-site ion exchange model, and the diffusion model based on electrical double layer theory in averaged narrow pores was coupled. The developed ISD model/database and results of their application to various radionuclides (Cs/Na, Cl/I, Am(III)/Eu(III), Th(IV), Np(V), U(VI)) are presented. The ISD model/database developed here provides a useful tool for a consistent explanation, prediction, and uncertainty assessment of Kd, De, Da parameters needed for the performance assessment.