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Numerical reproduction of dissolved U concentrations in a PO$$_{4}$$-treated column study of Hanford 300 area sediment using a simple ion exchange and immobile domain model

簡便なイオン交換および孤立領域モデルを使用したハンフォード300エリア土壌のリン酸処理カラム研究における溶存U濃度の数値再現

齋藤 龍郎  ; 佐藤 和彦 ; 山澤 弘実*

Saito, Tatsuo; Sato, Kazuhiko; Yamazawa, Hiromi*

ハンフォード300エリアの堆積物を用いたリン酸処理カラム実験における溶存U濃度の数値再現に成功した。我々はダルシー速度を変動させた条件下での溶存U濃度推移曲線を、以下のパラメータの最適化によって、本研究の数値モデルにより再現することに成功した。(i)初期濃度を規定している流水に晒される土壌表面(流動領域)のウラン量と、深層土壌に分離された孤立領域の沈殿として残ったウラン量(ii)濃度の最終的な回復曲線に適合するための、流動領域と孤立領域間の混合比、及び(iii)シミュレートされた土壌表面($$Zp$$)でのUO$$_{2}$$$$^{2+}$$とH$$^{+}$$との交換反応の陽イオン交換容量(CEC$$_{Zp}$$)と平衡定数(k$$_{Zp}$$)、これらは過渡平衡濃度に適合し、バスタブ曲線の極小値を形成していた。

We succeeded at numerical reproduction of dissolved U concentrations from column experiments with PO$$_{4}$$-treated Hanford 300 Area sediment. The time-series curves of dissolved U concentrations under various Darcy flow rate conditions were reproduced by the numerical model in the present study through optimization of the following parameters:(i) the mass of U in mobile domain (on surface soil connected to the stream) and the rest of the total U left as precipitation in immobile domain (isolated in deep soil);(ii) the mixing ratio between immobile and mobile domains, to fit the final recovering curve of concentration; and (iii) the cation exchange capacity (CEC$$_{Zp}$$) and equilibrium constant (k$$_{Zp}$$) of the exchange reaction of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ and H$$^{+}$$ on simulated soil surface ($$Zp$$), to fit the transient equilibrium concentration, forming the bed of the bathtub curve.

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