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Development of a reactive transport code MC-CEMENT ver.2 and its verification using 15-year ${it in-situ}$ concrete/clay interactions at the Tournemire URL

物質移行-化学反応連成解析コードMC-CEMENT ver.2の開発及びトーヌミル地下実験施設の原位置における15年間にわたるコンクリート-粘土反応を用いた検証

山口 徹治; 片岡 理治; 澤口 拓磨; 向井 雅之; 星野 清一; 田中 忠夫; Marsal, F.*; Pellegrini, D.*

Yamaguchi, Tetsuji; Kataoka, Masaharu; Sawaguchi, Takuma; Mukai, Masayuki; Hoshino, Seiichi; Tanaka, Tadao; Marsal, F.*; Pellegrini, D.*

セント系材料によって引き起こされる高アルカリ環境は、放射性廃棄物処分場のベントナイト粘土緩衝材の力学的又は化学的特性を劣化させる可能性がある。長期に渡るコンクリート/粘土系の変化を評価するためには、物理-化学モデルと多くの入力パラメータが必要となる。この長期評価に信頼性を付与するためには、コンクリート/粘土系を対象とした、化学反応を伴う物質移行を解析するコードを開発し、検証する必要がある。この研究では、PHREEQCをベースとする、化学反応を伴う物質移行解析コード(MC-CEMENT ver.2)を開発し、原位置におけるコンクリート/粘土岩の接触部における鉱物変化の観察結果と計算結果を照合することにより、検証した。計算は鉱物の変化が1cm以内に限定されていること、カルサイトやCSHの生成、石英の溶解、粘土岩側での間隙率の低下及びコンクリート側での上昇などを再現した。これらの一致は、実験室規模、1年程度の実験に基づくモデルが、より長い時間に適用できる可能性を示している。計算で粘土の溶解や石コウの生成が再現されなかったことは、われわれのモデルに未だ改善の余地があることを示している。

Highly alkaline environments induced by cement based materials are likely to deteriorate the physical and/or chemical properties of the bentonite buffer materials in radioactive waste repositories. Predicting long-term alteration of concrete/clay systems requires physico-chemical models and a number of input parameters. In order to provide reliability to the long-term prediction of bentonite buffer performance under disposal conditions, it is necessary to develop and verify reactive transport codes for concrete/clay systems. In this study, a PHREEQC-based, reactive transport analysis code (MC-CEMENT ver.2) was developed and was verified by comparing results of the calculations with ${it in situ}$ observations of the mineralogical evolution at the concrete/argillite interface. The calculation reproduced the observations such as the mineralogical changes limited within one cm in thickness, formation of CaCO$$_{3}$$ and CSH, dissolution of quartz, decrease of porosity in argillite and increase in concrete. These agreements indicate possibility that the models based on lab-scale ($$sim$$ 1 y) experiments can be applied to longer time scale. The fact that the calculation did not reproduce the dissolution of clays and the formation of gypsum indicates that there is still room for improvement in our model.

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パーセンタイル:90.66

分野:Chemistry, Physical

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