Diffusion and sorption of Sr in compacted sodium montmorillonite as a function of porewater salinity

圧縮Na型モンモリロナイト中のSrの拡散・収着挙動に及ぼす間隙水塩濃度の影響

舘 幸男  ; 四辻 健治

Tachi, Yukio; Yotsuji, Kenji

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、圧縮モンモリロナイト中のSrの収着・拡散挙動に及ぼす間隙水の塩濃度影響を、実験とモデルの両面から調査した。密度800kg/mの圧縮モンモリロナイト中のSrの実効拡散係数(De)と分配係数(Kd)を、4種類の塩濃度(0.01, 0.05, 0.1, 0.5M)の条件下で取得した。Deは塩濃度とともに大きく減少した。Kdも同様に塩濃度とともに大きく減少し、バッチ収着試験の傾向性と整合的であった。これらの収着・拡散挙動は、イオン交換を考慮した収着モデル、狭隘間隙中の電気二重層を考慮した拡散モデルを統合した統合収着拡散(ISD)モデルによって解釈された。このISDモデルは、基本的に2価カチオンの収着・拡散挙動評価にも適用できると評価されるものの、特に低塩濃度領域におけるモデルの改良を検討する必要がある。

Sorption and diffusion of radionuclides in compacted bentonite are key processes in the safe geological disposal. The effects of porewater salinity on Sr diffusion and sorption in compacted montmorillonite were investigated by experimental and modeling approaches. Effective diffusion coefficients (De) and distribution coefficients (Kd) of Sr in montmorillonite compacted to dry density of 800 kg/m were measured under four different salinities (0.01-0.5 M NaCl). The De decreased drastically with increasing porewater salinity. The Kd values decreased with increasing salinity, which are consistent with Kd values obtained by batch sorption. These results were interpreted by the ISD model coupling the thermodynamic sorption model and the EDL diffusion model in narrow pores. The ISD model can be basically applicable for divalent cations, however is needed to modify for better agreement at low salinity conditions by considering additional factors.