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Determination of dissolved natural thorium and uranium in Horonobe and Mizunami Underground Research Laboratory groundwater and its thermodynamic analysis

幌延深地層研究センター及び瑞浪超深地層研究所の地下水中における天然のトリウム・ウランの濃度分析及び熱力学解析

佐々木 隆之*; 鴻上 貴之*; 小林 大志*; 桐島 陽*; 村上 裕晃; 天野 由記; 水野 崇; 岩月 輝希; 笹本 広; 宮川 和也 

Sasaki, Takayuki*; Kokami, Takayuki*; Kobayashi, Taishi*; Kirishima, Akira*; Murakami, Hiroaki; Amano, Yuki; Mizuno, Takashi; Iwatsuki, Teruki; Sasamoto, Hiroshi; Miyakawa, Kazuya

本研究では、幌延深地層研究センター及び瑞浪超深地層研究所の両地下施設を利用し、原位置の地下水中におけるウラン及びトリウムの存在状態について、ろ過径の異なるフィルターを用いて調査した。また、ろ過後の地下水の分析結果をもとに、熱力学的な解析を行い、溶解度制限固相について考察した。その結果、幌延の地下水では、ウラン及びトリウムともに溶存状態で存在する成分に加え、コロイドとしても存在していることがわかった。また、溶存状態で存在するウラン及びトリウムの濃度は、UO$$_{2}$$(cr)及びThO$$_{2}$$(cr)の溶解度でそれぞれ近似される可能性が示唆された。一方、瑞浪の地下水中のウラン・トリウムについては、幌延と比べるとコロイドとして存在する可能性は低く、地下水のウラン・トリウム濃度については、明確な制限固相を特定することが困難であった。これについては、さらなる研究が必要である。

Trace amounts of natural thorium and uranium in deep groundwater were investigated at two underground research laboratories situated at Horonobe and Mizunami, Japan. The groundwater was sampled from underground boreholes, and the colloid contribution was checked by in situ two size-fractionated ultrafiltration systems. A decrease in the concentration after in situ filtration suggested the presence of natural colloids and suspended matter that were carriers of a portion of the elements. The result of the Th and U concentrations in groundwater after 10 kDa filtration was analyzed thermodynamically using existing hydrogeological and geochemical data such as the mineral components in the groundwater at a given pH, ionic strength, concentration of co-existing ions, redox potential, and solid phase assumed. A crystalline solid phase made the solubility very low compared with that of the amorphous phase, and the solubility agreed well with the concentrations measured.

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