地層処分人工バリアの設定値に関する考察,1; ガラス固化体の溶解寿命

Studies of the setting of engineered barrier configuration utilized in geologic disposal, 1; Dissolution life-time of vitrified waste glass

大江 俊昭*; 若杉 圭一郎

Oe, Toshiaki*; Wakasugi, Keiichiro

地層処分におけるガラス固化体の溶解寿命を再評価した。我が国での地層処分の技術的可能性を論じた報告では、時間と共に処分温度が低下することや表面積が減少することなどを無視しているため、ガラス固化体の溶解寿命は約7万年と過小評価されている。しかし、これらの変化は物理的に確実に起こるものであるので、これらを無視せずに再評価を試みた。表面積の変化を考慮するために亀裂を有するガラス固化体を3つのモデル、すなわち、単一平板、単一粒径の小球群、べき乗粒径分布を持つ小球群、で表現した。すべてのモデルの全体積は円柱状のガラス固化体と同じで、製造時の割れを考慮して全表面積は円柱状のそれの10倍とした。寿命評価の結果、初期量の50%が溶解するまでの時間は、3つのモデルとも10万年を超え、溶解寿命は26-70万年となった。これから、従来の評価ではガラス固化体が核種を保持する能力が過小評価されていることが判った。

The report estimates the life-time of the waste glass dissolution in the geologic disposal environment. The overall safety report on the geologic disposal in Japan showed very short life-time of approximately 70,000 years under pessimistic assumptions ignoring the temperature decrease due to radioactive decay and dissolution rate reduction due to surface shrinkage. These factors are physically established phenomena and may not be excluded. The dissolution models including these factors of temperature and surface area decreases are discussed and used for re-evaluation. Three fracture models are presented for evaluating the surface area decreases; a single plate, monotonic spheres, spheres having power-law distribution. All models have the same initial volume as the waste glass block for mass conservation and the total surface areas are 10 times higher than the initial pristine block because of the fracture development during production. The results indicate the retention time of 50% of initial mass exceed 100,000 years even by different fracture models and the dissolution life-times are expected for 260,000700,000 years depending on models. These results imply more strong isolation capability of the waste glass than that estimated in the overall safety report.