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鉄との相互作用による緩衝材への変質影響評価; 影響要因に関する解析的検討

Evaluation of bentonite alteration due to interactions with iron; Sensitivity analyses to identify the important factors for the bentonite alteration

笹本 広; Wilson, J.*; 佐藤 努*

Sasamoto, Hiroshi; Wilson, J.*; Sato, Tsutomu*

本報告では、高レベル放射性廃棄物の地層処分環境において緩衝材が被ると予想される変質のうち、オーバーパックの候補材である炭素鋼(鉄)と緩衝材(ベントナイト)の相互作用を対象とし、鉄による緩衝材の変質影響に関する既往の知見を整理するとともに、それを踏まえた鉄との相互作用による緩衝材の長期的な変質評価のための手法を諸外国における先行事例も参考にしつつ開発した。変質評価手法の開発にあたっては、鉄-ベントナイト相互作用に伴う長期的な変質影響の評価で考慮すべき主要な現象を概念モデルとして整理した。概念モデルで考慮した現象のうち、緩衝材の変質に影響を与えると考えられる主要な反応・プロセスとして、(1)オーバーパックの腐食反応に伴うFe$$^{2+}$$の供給、(2)圧縮ベントナイト中でのFe$$^{2+}$$の拡散、(3)スメクタイト結晶端へのFe$$^{2+}$$の収着や層間でのイオン交換、(4)スメクタイトの鉱物学的変化に伴う二次鉱物の生成を抽出した。これらの主要な反応・プロセスを対象に、緩衝材の変質への影響が最も大きいと考えられる要因を解析的に検討した。

Performance assessment of geological disposal systems for high-level radioactive waste requires a consideration of long-term systems behaviour. In the present study, iron (as a candidate overpack material)-bentonite (I-B) interactions were evaluated as the main buffer alteration scenario. Existing knowledge on alteration of bentonite during I-B interactions was first reviewed, then the evaluation methodology was developed considering modeling techniques previously used overseas. A conceptual model for smectite alteration during I-B interactions was produced. The following reactions and processes were selected: (1) release of Fe$$^{2+}$$ due to overpack corrosion; (2) diffusion of Fe$$^{2+}$$ in compacted bentonite; (3) sorption of Fe$$^{2+}$$ on smectite edge and ion exchange in interlayers; (4) dissolution of primary phases and formation of alteration products. Sensitivity analyses were performed to identify the most important factors for the alteration of bentonite by I-B interactions.

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