コンクリートの化学的劣化過程に対する地下水組成影響の数値解析; 酸化還元雰囲気の効果

Numerical analysis of geochemical degradation of concrete during groundwater infiltration; Effect of redox-oxidation condition

阿部 健康  ; 飯田 芳久 

Abe, Takeyasu; Iida, Yoshihisa

低レベル放射性廃棄物処分システムの性能評価において、金属製容器による放射性物質の漏出防止機能を定量化する際、セメント系材料によって緩衝される容器近傍の間隙水化学組成の経時変化が重要となる。われわれは、ピット処分や中深度処分の深度において流入が想定される地下水は多様な酸化還元電位を持つことに注目し、酸化還元雰囲気を考慮したコンクリートの化学的劣化評価手法の開発を進めている。本研究では、普通ポルトランドセメントと石灰石骨材から成るコンクリートを対象に行った試解析として、酸化還元雰囲気の異なる2種類のリファレンス地下水(FOLPとFRLP)を流入させた際の鉱物組成及び間隙水組成の経時変化を検討した。その結果、SOやCOを成分とするAFmとAFtの消失順序の逆転が確認された。この結果は、Ehを含む具体的な地下水組成を用いた性能評価において、AFmやAFtの固溶体設定が重要であることを示唆している。

In engineered barrier system of low-level radioactive waste, time-dependent variation of groundwater chemistry for cementitious near-field is important for performance assessment of physical containment attained by metallic container. We have been developing an assessment methodology of concrete degradation due to groundwater infiltration under various redox-oxidation conditions. Numerical analysis targeted at concretes consisting of OPC and limestone aggregates has been conducted. As a result, contrasting dissolution behaviour between AFm- and AFt-phases has been observed: (1) in the case of oxidizing groundwater, AFm-phase leached out before complete dissolution of AFt-phase; (2) in the case of reducing groundwater, AFm-phase leached out after complete dissolution of AFt-phase. This result suggests that numerical settings for AFm- and AFt-solid solutions should be given sufficient attention.