Mineralogical, physical and chemical investigation of compacted Kunigel V1 bentonite in contact with a steel heater in the ABM test package 1 experiment, sp Laboratory, Sweden

スウェーデンspにおけるABM-1試験で得られた鉄製ヒータと接触したクニゲルV1圧縮ベントナイトの鉱物学的,物理・化学的調査

笹本 広   ; 磯貝 武司*; 菊池 広人*; 佐藤 久夫*; Svensson, D.*

Sasamoto, Hiroshi; Isogai, Takeshi*; Kikuchi, Hirohito*; Sato, Hisao*; Svensson, D.*

圧縮ベントナイトは、高レベル放射性廃棄物の安全な処分のため、多くの国々において、人工バリア材の候補として検討されている。SKBは、スウェーデンのエスポにある硬岩研究所において、鉄製のヒータを用いて温度を上げた条件(最大で130C程度)で、種々のベントナイトの安定性を比較するための原位置試験(ABM試験)を実施した。本報告では、日本のベントナイト(クニゲルV1)の試験結果について述べる。XRDやSEM-EDXを用いた鉱物学的調査の結果、ベントナイトの主成分であるスメクタイトが新たな粘土鉱物に変化する様子は認められなかった。しかしながら、鉄製ヒータ近傍のベントナイトには、スメクタイト層間における陽イオン交換(Na型からFe型へ)が生じていた。透水試験や膨潤試験による物理特性調査の結果、鉄製ヒータ近傍のベントナイトにおいても特性変化は生じていなかった。このような結果は、鉄-ベントナイト相互作用による影響範囲は限定的であり、陽イオン交換の発生も部分的であったことに起因すると考えられた。メチレンブルー吸着量測定、陽イオン交換容量および交換性陽イオン量といった化学特性調査の結果、これらのパラメータの水平方向での分布は一様で濃度勾配は認められなかった

Compacted bentonite has been considered as a candidate of engineering barrier material in many countries for the safe disposal of high-level radioactive waste. SKB set up an in situ experiment (named ABM project) to compare the stability of different bentonites under the conditions exposed to an iron source and elevated temperature (up to 130C as maximum) at the sp Hard Rock Laboratory, Sweden. Results for the Japanese bentonite (Kunigel V1) are summarized in the present paper. Mineralogical investigation using X-ray diffraction (XRD) and X-ray spectroscopy (SEM-EDX) suggested that no indication of smectite transformation or newly formed clay phases were observed. However, a distinct change of exchangeable cations of smectite was indicated (i.e., from Na type to Fe type) in the bentonite at the vicinity of the steel heater. Physical investigation by measurements of hydraulic conductivity and swelling property suggested that no significant change occur in the bentonite even at the vicinity of the steel heater. Such results might be considered due to the limited portion affected by the iron-bentonite interactions and partially occurred ion exchange reactions. Chemical investigation based on the measurements of methylane blue (MB), cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations showed that the lateral distribution for these parameters were basically constant without the significant gradient.