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Diffusion of Cs, Np, Am and Co in compacted sand-bentonite mixtures; Evidence for surface diffusion of Cs cations

砂-ベントナイト混合圧縮体中におけるCs, Np, Am及びCoの拡散; セシウムイオンの表面拡散に関する証拠

澤口 拓磨; 山口 徹治; 飯田 芳久; 田中 忠夫; 喜多川 勇

Sawaguchi, Takuma; Yamaguchi, Tetsuji; Iida, Yoshihisa; Tanaka, Tadao; Kitagawa, Isamu

透過拡散法によって砂-ベントナイト混合圧縮体中におけるセシウムイオンの拡散移行について研究した。試験はさまざまな溶液条件で行った。得られた実効拡散係数($$D$$$$_{e}$$)の値は、試験条件によって5.2E-10$$sim$$5.9E-9m$$^{2}$$s$$^{-1}$$と1桁の変動が見られたのに対し、見かけの拡散係数($$D$$$$_{a}$$)の値は2.0E-12$$sim$$6.2E-12m$$^{2}$$s$$^{-1}$$と変動幅は小さかった。この結果は、フィックの第一法則を適用したとき、拡散フラックスは間隙水中のセシウムの濃度勾配だけでは説明できないことを示している。砂-ベントナイト混合圧縮体中の見かけの濃度勾配は収着しているセシウムの濃度勾配にほぼ等しいので、収着状態でのセシウムの拡散が砂-ベントナイト混合体中のセシウムの拡散の支配的なメカニズムであることが示唆された。

Diffusive transport of Cs$$^{+}$$ in compacted sand-bentonite mixtures was studied by a through diffusion method. Experiments were performed under variable aqueous compositions. Effective diffusivity ($$D$$$$_{e}$$) values of 5.2E-10$$ sim$$ 5.9E-9 m$$^{2}$$ s$$^{-1}$$ were obtained. The variation was somewhat large in the $$D$$$$_{e}$$ values. Apparent diffusivity ($$D$$$$_{a}$$) values, on the other hand, were 2.0E-12 $$sim$$ 6.2E-12 m$$^{2}$$ s$$^{-1}$$, which shows small variation. The results indicate that, in applying Fick's 1st law of diffusion, diffusive flux is proportional to the apparent concentration gradient of Cs in the sand-bentonite mixture rather than the gradient of Cs concentration in pore water. Since the apparent concentration gradient in sand-bentonite mixtures is nearly equal to the gradient of adsorbed Cs, diffusion of Cs under adsorbed state would be the main mechanism of diffusion of Cs in sand-bentonite mixtures.

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分野:Chemistry, Physical

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