A Scaling approach for retention properties of crystalline rock; Case study of the in-situ long-term sorption and diffusion experiment (LTDE-SD) at the sp Hard Rock Laboratory in Sweden

結晶質岩中の遅延特性のスケーリング手法; スウェーデンエスポ岩盤研究所における原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)を対象とした事例研究

舘 幸男  ; 伊藤 剛志*; Gylling, B.*

Tachi, Yukio; Ito, Tsuyoshi*; Gylling, B.*

本論文では、エスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)のデータセットを用いて、収着及び拡散パラメータを実験室から原位置条件へと条件変換する手法を構築した。亀裂表面と岩石マトリクスの表面近傍の不均質性は、表面近傍での高い間隙率,拡散及び収着特性と、その段階的な変化を仮定した概念モデルによって評価された。非収着性のCl-36と低収着性のNa-22のモデル化結果によって、表面近傍の5mmの擾乱領域における間隙率と拡散係数の変化を考慮した概念モデルの妥当性が確認された。また、これらの陽イオンと陰イオンの拡散係数は、典型的な陽イオン加速と陰イオン排除の傾向を示した。一方で、収着メカニズムの異なる高収着性トレーサー(Cs-137, Ra-226, Ni-63, Np-237)のモデル化結果から、粒径サイズと収着分配係数との相関関係と、その表面近傍の擾乱との関係から条件変換する手法の有効性が確認された。

This paper focuses on the scaling approach for sorption and diffusion parameters from laboratory to in-situ conditions using the dataset of LTDE-SD experiment performed at the sp HRL. The near-surface heterogeneities at both fracture surface and rock matrix could be evaluated by conceptual model with high porosity and diffusivity, and sorption capacity, and their gradual change at the near-surface zones. The modelling results for non-sorbing Cl-36 and weak-sorbing Na-22 could validate the model concept and the parameter estimation of porosity and diffusivity, by considering the disturbed zone of 5 mm thickness with gradual parameter changes. The De values of these cationic and anionic tracers showed typical cation excess and anion exclusion effects. The modelling results for high sorbing tracers (Cs-137, Ra-226, Ni-63 and Np-237) with different sorption mechanism could confirm the validity of the scaling approaches of Kd values as a function of particle size and their relation to the near-surface disturbances.