Changes in hydraulic conductivity of sand-bentonite mixtures accompanied by alkaline alteration

砂混合ベントナイトのアルカリ変質に伴う透水係数変化

山口 徹治 ; 澤口 拓磨 ; 塚田 学; 角脇 三師*; 田中 忠夫 

Yamaguchi, Tetsuji; Sawaguchi, Takuma; Tsukada, Manabu; Kadowaki, Mitsushi*; Tanaka, Tadao

モンモリロナイトは放射性廃棄物処分場のベントナイト粘土製の緩衝材の主要な成分である。セメント系材料によってもたらされる高アルカリ環境はモンモリロナイトを変化させ、緩衝材の力学的又は化学的な特性を劣化させる可能性がある。その劣化は緩衝材の透水性に変化を生じさせ、放射性核種移行解析結果に大きな不確実性をもたらす可能性がある。しかし、透水係数変化に関する実験データは、おもに圧縮成形された緩衝材(砂混合ベントナイト成形体)の変質が極めて遅いため、ほとんど得られていない。この研究では、80-90CのNaOHを含む溶液系において砂混合ベントナイトのアルカリ変質に伴う透水係数の変化を観察する実験室実験を行った。3タイプの実験により、ベントナイト緩衝材のアルカリ変質で透水係数が上昇しうることを証明した。得られたデータは、変質を評価するために用いられる計算コードの検証に用いることができる。

Montmorillonite is the main constituent of bentonite clay buffer materials in radioactive waste repositories. Highly alkaline environments induced by cement based materials are likely to alter montmorillonite, and to deteriorate the physical and/or chemical properties of the buffer materials. The deterioration may cause variation in hydraulic conductivity of the buffer and induce major uncertainties in the radionuclide migration analysis. Empirical data on the variation of hydraulic conductivity are, however, scarce mainly because the alteration of compacted buffer materials, sand-bentonite mixture specimen, is extremely slow. In this study, laboratory experiments were performed to observe changes in hydraulic conductivity of sand-bentonite mixtures accompanied with their alkaline alteration using NaOH based solutions at 80-90 C. Three types of experiments proved that the alkaline alteration of bentonite buffer can increase the hydraulic conductivity. The data obtained in this study are useful for verification of the code that will be used for assessing the alteration.