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Matrix diffusion and sorption of Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, I$$^{-}$$ and HTO in granodiorite; Laboratory-scale results and their extrapolation to the in situ condition

花崗閃緑岩中のCs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, I$$^{-}$$, HTOのマトリックス拡散・収着挙動;室内実験の結果と原位置条件への適用

舘 幸男; 蛯名 貴憲*; 武田 智津子*; 斎藤 登志彦*; 高橋 宏明*; 大内 祐司*; Martin, A. J.*

Tachi, Yukio; Ebina, Takanori*; Takeda, Chizuko*; Saito, Toshihiko*; Takahashi, Hiroaki*; Ouchi, Yuji*; Martin, A. J.*

結晶質岩中の核種移行評価においてマトリクス拡散と収着現象の理解は重要である。スイスのグリムゼル原位置試験場から採取した花崗閃緑岩試料を用いて、Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, I$$^{-}$$とHTO(トリチウム水)の拡散・収着挙動が、透過拡散試験とバッチ収着試験により調査された。得られた実効拡散係数(De)は、Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, HTO, I$$^{-}$$の順となった。容量因子($$alpha$$)と分配係数(Kd)も、同様の傾向を示した。Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$に対する二重プロファイルは、試料表面部のKdの増加によって解釈され、表面分析によって試料表面部の擾乱を受けた黒雲母鉱物の高い間隙率と収着容量の増加に起因することが確認された。二重プロファイルから得られたKdは、バッチ収着試験で得られた粉砕試料のKdの粒径サイズ依存性と関連付られた。グリムゼル試験場で実施された原位置長期拡散試験で得られた試験結果は、室内実験結果とそれらの原位置条件への外挿によって推定された移行パラメータによって良好に解釈された。

Matrix diffusion and sorption are important processes in the assessment of radionuclide transport in crystalline rocks. Diffusion and sorption parameters for Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, I$$^{-}$$ and HTO were determined by through-diffusion and batch sorption experiments using granodiorite samples from the Grimsel Test Site, Switzerland. The De values were in the order Cs$$^{+}$$, Na$$^{+}$$, HTO, I$$^{-}$$. The capacity factor and Kd values show the same trends. The dual depth profiles for Cs$$^{+}$$ and Na$$^{+}$$ can be interpreted by a near-surface Kd increment. The microscopic analysis indicated that this is caused by high porosity and sorption capacities in disturbed biotite minerals on the sample surface. The Kd values derived from the dual profiles are likely to correspond to Kd dependence on the grain sizes of crushed samples in the batch experiments. The results of the in situ LTD experiments were interpreted reasonably well by using transport parameters derived from laboratory data and extrapolating them to in situ conditions.

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分野:Environmental Sciences

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