Large-scale molecular dynamics simulations of cesium diffusion in systems with clay particles and water molecules

粘土鉱物-水系における大規模分子動力学シミュレーションによるセシウム拡散評価

平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太 ; 山口 瑛子  ; 板倉 充洋  ; 町田 昌彦  ; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦   

Hiraguchi, Atsuki; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; Kobayashi, Keita; Yamaguchi, Akiko; Itakura, Mitsuhiro; Machida, Masahiko; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; Okumura, Masahiko

高レベル放射性廃棄物を安全に地層処分するためには、放射性核種の拡散現象を理解することが重要である。特に、粘土鉱物-水系における拡散現象は、ベントナイトからなる人工バリアの性能にとって重要である。数値シミュレーションは、この現象をミクロなレベルで理解するための最も重要な研究手法の一つである。近年、粘土鉱物粒子と水分子を含む系の大規模分子動力学(MD)シミュレーションが可能となっている。本発表では、MDを用いた大規模な系におけるセシウムの拡散の数値シミュレーション結果を示す。計算の結果から、セシウムはナトリウムよりも拡散性が低いことが示唆された。

Understanding the radionuclide diffusion phenomena is crucial for the safe geological disposal of high-level radioactive waste. The diffusion in clay-water systems is particularly important for the performance of the artificial barrier made of bentonite. Numerical simulation is one of the best research methods for understanding the phenomenon at the microscopic level. Recently, large-scale molecular dynamics (MD) simulations of the systems with clay particles and water molecules were realized. In this presentation, we will show numerical simulation results of diffusion of cesium in the large system with MD. Our recent results suggest that cesium is less diffuse than sodium.