高レベル放射性廃液ガラス固化体の表面積の増加に関する調査及び評価; 地層処分性能評価のための割れによる表面積増加比及びその根拠等

Review and evaluation on the surface area of vitrified products of high-level waste; Surface area increase factors due to fracturing and their bases for the performance assessment of geological disposal

五十嵐 寛

Igarashi, Hiroshi

本調査報告では、公開情報を対象に我が国の地層処分研究開発第2次取りまとめ(H12レポート)以降の諸外国の包括的性能評価報告書を中心として、ソースタームとしての核種溶出モデルにおけるガラス固化体の割れによる表面積増加比の設定値及びその根拠・背景の視点から調査した。また、海外の知見を参考に表面積増加に関する試験の日本の報告例に対する評価を試行した。調査文献から得られた知見に基づき、ガラス固化体の直径、ガラス固化体製造時の冷却条件、ガラス固化体への衝撃、地層処分場閉鎖後の水との接触等の環境条件等が、割れによる表面積増加比(又は割れ係数)に及ぼす影響について検討した。多くの国において、ガラス固化体の割れの要因はガラス固化体の製造, 輸送, 保管, 貯蔵など処分前管理の段階及び処分後の現象又は事象に起因するとされている。その影響は地層処分の性能評価における核種溶出モデルでも考慮されている。各国の核種溶出モデルにおける表面積増加比とその根拠等を概観し、各国の間の相違点及び共通点を整理するとともに、これまでに報告された表面積増加比の測定値と測定方法との関係及び測定方法の特性について考察した。また、各国の核種溶出モデルで設定されている表面積増加比の根拠としての表面積増加比の測定に用いられた測定方法を整理した。さらに、廃棄物管理工程の流れの中でのガラス固化体の割れによる表面積増加比に影響する要因、表面積増加比の特徴等の各工程との関わりを検討した。これらの調査及び検討により、性能評価における保守的かつ現実的な表面積増加比の適用に向けた知見を拡充し、我が国の地層処分のシステムのセーフティケースの作成・更新に資することができる。

A literature review was conducted on the increase in surface area of vitrified products of HLW due to the fracturing caused by cooling during glass pouring process and by mechanical impact, from the perspective of a parameter of the radionuclide release model in the performance assessment of geological disposal system studied overseas. The review was focused on the value of surface area increase factor set as a parameter in the model, the experimental work to evaluate an increase in surface area, and how the parameters on surface area were determined based on the experimental results. The surface area obtained from the experiments executed in Japan was also discussed in comparison with the overseas studies. On the basis of the investigation, the effects of various conditions on the surface area were studied, such as a diameter of vitrified product, cooling condition during and after the glass pouring, impact on vitrified products during their handling, environment after the closure of disposal facility, and others. The causes of fracturing are associated with the phenomena or events in the waste management process such as production, transport, storage, and disposal. The surface area increase factors set in the nuclide release model of the glass and their bases were reviewed. In addition, the measured values and the experimental methods for surface increase factors published so far were compared. Accordingly, the methods for measuring surface area as the bases were identified for these factors set in the models. The causes of fracturing and features of these factors were studied with respect to the relation with the waste management process. The results from the review and assessment can contribute to the expanding the knowledge for the conservative and realistic application of these factors to performance assessment, and to the developing and upgrading of safety case as a consequence.