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Modeling of an in-situ diffusion experiment in granite at the Grimsel Test Site

グリムゼル原位置試験場における花崗岩中の原位置長期拡散試験のモデル化

Soler, J. M.*; Landa, J.*; Havlova, V.*; 舘 幸男; 蛯名 貴憲*; Sardini, P.*; Siitari-Kauppi, M.*; Martin, A. J.*

Soler, J. M.*; Landa, J.*; Havlova, V.*; Tachi, Yukio; Ebina, Takanori*; Sardini, P.*; Siitari-Kauppi, M.*; Martin, A. J.*

マトリクス拡散現象は結晶質岩中の核種移行遅延プロセスとして重要である。スイスのグリムゼル原位置試験場において花崗岩マトリクス中の原位置長期拡散(LTD)試験を行った。試験孔内にHTO, Na$$^{+}$$, Cs$$^{+}$$を含むトレーサ溶液を循環させ、2年半の間、トレーサ濃度の減衰が観測された。拡散期間終了後に、オーバーコアリングによって、岩石中のトレーサ分布が分析された。岩石中の拡散深さは、HTOで20cm、Na$$^{+}$$で10cm、Cs$$^{+}$$で1cm程度であった。これらのデータセットに対し、拡散・収着モデルによる解釈が、複数のチームによって、異なるコードを用いて実施され、実効拡散係数(De)と岩石容量因子($$alpha$$)が導出された。複数のチームによる評価結果は、観測データをおおむね再現可能であり、掘削影響による表面部分の$$D$$eと$$alpha$$の値が、岩石マトリクス部に比べて大きいことを示唆した。一方で、HTOの結果は実験データと解析結果に大きな乖離が認められ、この点は今後の詳細な検討が必要である。

Matrix diffusion is a key process for radionuclide retention in crystalline rocks. An in-situ diffusion experiment in granite matrix was performed at the Grimsel Test Site (Switzerland). Several tracers (HTO, Na$$^{+}$$, Cs$$^{+}$$) were circulated through a borehole and the decrease in tracer concentrations was monitored for 2.5 years. Then, the borehole section was overcored and the tracer profiles in the rock were analyzed. Transport distances in the rock were 20 cm for HTO, 10 cm for Na$$^{+}$$ and 1 cm for Cs$$^{+}$$. The dataset was analyzed with diffusion-sorption models by different teams using different codes, with the goal of obtaining effective diffusivities ($$D$$e) and rock capacity factors. There was a rather good agreement between the values from different teams, implied that $$D$$e and capacity factors in the borehole damaged zone are larger than those in the bulk rock. However, HTO seems to display large discrepancies between measured and modeled results, which have to be investigated in more detail.

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