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亀井 玄人; 油井 三和; 金持 真理子*
JNC TN8400 99-081, 33 Pages, 1999/12
地下水に含まれる天然有機物のサマリウム(Sm)溶解度への影響を評価する目的で、たがいに有機物濃度の異なる花こう岩中降水系、堆積岩中降水系、堆積岩中海水系の3地下水を試験溶液とし、これに水酸化炭素サマリウム(SmOHCO3(cr))を溶解させて、それぞれの溶液中での溶解度を測定した。その結果、全有機炭素(TOC)濃度が1.2
8.1ppmの花こう岩中降水系および堆積岩中降水系地下水では、Smの溶解度は、有機物の存在しない系について計算されたSmOHCO3(cr)の溶解度とほぼ一致し、SmCO3+やSm(CO3)2-の炭酸錯体の生成が、溶解度を支配しているものと考えられた。一方、堆積岩中海水系地下水ではTOC濃度が53.5ppmであり、SmOHCO3(cr)の溶解度は有機物の存在しない系での計算値よりも数倍高い値を示したが、その違いは1桁以内であった。この溶解度増大の理由の一つとして、分画分子量
10000の有機酸とSmとの錯体生成が考えられた。
金持 真理子*; 佐藤 治夫; 笹平 朗*
JNC TN8400 99-059, 59 Pages, 1999/10
天然の地下水中に存在する有機酸は、ガラス固化体から漏洩した放射性核種と錯体を形成し溶解度を上昇させることが懸念されている。一方、これまでに報告されている核種と有機物との錯形成は、主に酸性領域で取得されたデータがほとんどであり、処分環境で予測されるような比較的高いpHで測定されたデータは少ない。本研究では、高pH領域において、有機物の共存によってサマリウムの溶解度が影響を受けるかどうかを把握するため、市販のフミン酸(アルドリッチ製)あるいはベントナイト起源の水溶性有機物の共存下におけるサマリウムの溶解度変化を実験と熱力学計算を併用して検討した。その結果、液相中で共存するフミン酸の濃度が高いと見かけ上サマリウムの溶解度も高くなる傾向が認められた。しかし、熱力学計算では炭酸イオンが共存する系では炭酸錯体が支配的化学種となり、フミン酸の効果は炭酸と比較して小さいことが示された。また、全有機炭素濃度を指標として、ベントナイト起源の有機物と市販のフミン酸(アルドリッチ製)の効果を比較すると、ベントナイト起源の有機物の方がサマリウム溶解度に与える影響は小さかった。ベントナイト起源の有機物の中には、錯形成の安定度定数の小さい単純な有機物も含まれていたため、フミン酸と比較して効果が小さかったものと考えられる。更に、主として酸性領域で取得されたデータに基づいて提案されている、既存の有機物錯体モデルとの比較を行った。Kimにより提案された、イオンの価数と同数のサイトを1ユニットとして電荷が中和される1対1錯体の形成を前提に、フミン酸による溶解度上昇を試算した。その結果、フミン酸錯体よりも炭酸錯体の方が支配的となり、熱力学計算結果を支持したが、フミン酸の解離度の影響が明確になっておらず、Loading Capacityによるフミン酸濃度の規格化の有効性を確認できなかった。サマリウムと有機物との錯体の濃度を測定するため、紫外吸収法の適用を試みた。しかし、フミン酸の強い吸収が錯体の吸収帯と重なっていたため、錯体濃度を評価するに至らなかった。
久野 義夫; 油井 三和; 金持 真理子*
JNC TN8400 99-080, 19 Pages, 1999/07
圧密したベントナイト中での有機物の透過挙動に関する試験・検討を行った。30wt%のケイ砂を含有させたNa型ベントナイトを、乾燥密度1.6g/cm3に圧密した。平均分子量2,000, 15,000および450,000の3種のポリアクリル酸を含む試験溶液を調製し、この圧密ベントナイトへ透過させた。流出液中のポリアクリル酸の分子量分布をGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー:Gel Permeation Chromatography)で分析した。またバッチ試験により、ベントナイトの粒子表面へのポリアクリル酸の収着性を確認した。その結果、分子量100,000以下のポリアクリル酸は、圧密ベントナイトを透過することを確認した。一方、分子量100,000以上のポリアクリル酸は、この圧密ベントナイト中でほとんどトラップされることが明らかになった。またバッチ式収着試験を行った結果、ポリアクリル酸はベントナイトとケイ砂のいずれにも収着しないことが明らかになった。したがって、分子量100,000以上の有機物は、この圧密ベントナイトの有する微細な間隙構造によってトラップされたものと考えられる。
金持 真理子*; 佐藤 治夫
PNC TN8410 98-102, 8 Pages, 1998/10
圧縮ベントナイトの空隙中を移行できる、ベントナイト起源の可溶性有機物量を見積る事は、核種移行における有機物の影響を把握する上で重要である。そのため、バッチ法によるベントナイト浸漬試験を行い、浸漬液中の有機炭素濃度を測定した。実験では、液固比0.01m3/kgの割合で蒸留水とベントナイト(クニゲルV1R)を混合し、最大180日間大気下室温で静置した後、圧縮ベントナイトの層間(乾燥密度1.600kg/m3を想定)に近い、孔径1.5mmの限外ろ過フィルタ通過したろ液を測定に供した。その結果、限外ろ過フィルタを通過した液中の有機炭素濃度は、浸漬期間30日ないし180日の試料で3または4ppmであることが分かった。実験に供したベントナイト中には0.31から0.34wt%の有機炭素が含まれている。このことから、ベントナイトに含まれる全有機物量の内、圧縮ベントナイト中を移行することが可能な可溶性有機物は、約1wt%であると見積られた。
