Role of micropores within minerals in retardation of mass transfer by matrix diffusion and sorption in granitic rock
花崗岩におけるマトリクス拡散および収着による物質の遅延に対する鉱物中の微小空隙の役割
湯口 貴史*; 笹尾 英嗣 ; 火原 諒子*; 村上 裕晃 ; 尾崎 裕介
Yuguchi, Takashi*; Sasao, Eiji; Hibara, Ryoko*; Murakami, Hiroaki; Ozaki, Yusuke
結晶質岩における高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において、物質移動特性を把握し、物質移動モデルを構築することは重要な課題である。本研究では鉱物中の微小空隙がマトリクス拡散に寄与する物質移動経路であることを確認するために、微小空隙を内包する鉱物を対象とした岩石記載と透過拡散試験による実効拡散係数とを比較検討した。その結果、鉱物中の微小空隙がマトリクス拡散の遅延に寄与する"storage pore"として機能すること、微小空隙中にトレーサーが吸着されることで物質移動の遅延をもたらすこと、割れ目の多い領域では、割れ目を通じた移流現象は活発であるが、物質移動の遅延も機能することが示唆された。
Understanding the mass transfer characteristics of matrix diffusion and sorption is important in geological disposal of high-level radioactive waste in crystalline rock. We present a comparative discussion of the effective diffusion coefficient (De), porosity, and petrological data for rock samples collected from the Toki Granite in central Japan, to evaluate the role of micropores within minerals in retardation by matrix diffusion and sorption in granitic rocks. De was derived from the through-diffusion experiments. Petrological data consist of the fracture frequency, the extent of hydrothermal alteration in the minerals, the micropore volume in the minerals, and the three-dimensional modal mineralogy for the target rock samples. The relationship between the De, porosity, and petrological data has the following implications: 1) Micropores act as storage pores that contribute to retardation; 2) Once the uranine, cations, and anion penetrate the micropores in the minerals through matrix diffusion, the cations are sorbed on the micropore surfaces; 3) Regions with a high fracture frequency are associated with not only active advection-dispersion through fractures, but also retardation due to matrix diffusion and sorption.