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報告書

堆積岩類及びセメント系材料に対する収着・拡散データの調査・評価(NUMO-JAEA共同研究報告書; 2016-2017年度)(共同研究)

浜本 貴史*; 松原 竜太*; 澁谷 早苗*; 陶山 忠宏*; 舘 幸男

JAEA-Data/Code 2017-014, 31 Pages, 2018/03

JAEA-Data-Code-2017-014.pdf:2.1MB
JAEA-Data-Code-2017-014-appendix(CD-ROM).zip:0.61MB

現在、原子力発電環境整備機構(NUMO)と原子力機構(JAEA)の双方で、地層処分の安全評価手法の開発を進めている。これら安全評価に資するため、国内外の最新の知見を踏まえたパラメータ設定手法の構築を、NUMOとJAEAで共同研究として実施している。本報では、この共同研究の一環として実施した、収着・拡散データベースの拡充のための国内外の最新の収着・拡散データの調査と信頼度評価の結果を報告する。今回の調査では、堆積岩とセメント系材料を中心に調査と信頼度評価を行い、収着データとしては、文献数19件、データ数1、746件、拡散データとしては、文献数25件、データ数593件分について、収着・拡散データベースの中で利用可能な形式でデータを整備した。

口頭

炭素鋼片および模擬ガラス片の相互作用がガラス溶解挙動に及ぼす影響

後藤 考裕*; 松原 竜太*; 浜本 貴史*; 藤崎 淳*; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹

no journal, , 

ガラスの長期溶解モデルに反映することを目的として、50$$^{circ}$$C及び80$$^{circ}$$C、窒素雰囲気において炭素鋼片および模擬ガラス片の共存条件で浸漬試験を実施した。比較のため、炭素鋼片または模擬ガラス片のみの条件での浸漬試験も実施した。浸漬終了後、液相分析および固相分析を実施し、ガラスの規格化浸出速度を算出するとともに、炭素鋼片表面生成固相を同定した。ガラスの規格化浸出速度(平均値)は、炭素鋼共存条件では50$$^{circ}$$Cで1.1$$times$$10$$^{-2}$$g/m$$^{2}$$/d、80$$^{circ}$$Cで3.0$$times$$10$$^{-2}$$g/m$$^{2}$$/dとなった。模擬ガラス片のみの条件では、50$$^{circ}$$Cで2.9$$times$$10$$^{-3}$$g/m$$^{2}$$/d、80$$^{circ}$$Cで9.2$$times$$10$$^{-3}$$g/m$$^{2}$$/dが得られており、炭素鋼共存による規格化浸出速度の増加は約3倍となった。また、炭素鋼片の表面をエックス線回折法で分析したところ、50$$^{circ}$$Cおよび80$$^{circ}$$Cのいずれの試料においても磁鉄鉱等の腐食生成物は検出されず、80$$^{circ}$$Cの条件で鉄ケイ酸塩鉱物と推測されるピークが検出された。これは、液相データに基づくGeochemist's Workbenchによる固相の推定結果や炭素鋼共存系での既往研究の結果と一致する。

口頭

Corrosion behavior of simulated high-level waste glass in the presence of carbon steel

後藤 考裕*; 松原 竜太*; 浜本 貴史*; 藤崎 淳*; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹

no journal, , 

ガラスの長期溶解モデルに反映することを目的として、50$$^{circ}$$C及び80$$^{circ}$$C、窒素雰囲気において炭素鋼片及び模擬ガラス片の共存条件で浸漬試験を実施した。比較のため、炭素鋼片または模擬ガラス片のみの条件での浸漬試験も実施した。浸漬終了後、液相分析及び固相分析を実施し、ガラスの規格化浸出速度を算出するとともに、炭素鋼片及びガラス片の表面に生成した固相を同定した。炭素鋼共存条件におけるガラスの規格化浸出速度(平均値)は、模擬ガラス片のみの条件の約2倍となった。また、炭素鋼片の表面をエックス線回折法で分析したところ、50$$^{circ}$$C及び80$$^{circ}$$Cのいずれの試料においても磁鉄鉱等の腐食生成物は検出されず、鉄ケイ酸塩鉱物と推測されるピークが検出された。また、透過型電子顕微鏡及び電子線回折を用いた分析により、ガラス表面に鉄ケイ酸塩鉱物が存在することを確認した。以上の結果は、地球化学計算コードによる固相の推定結果や炭素鋼共存系での既往研究の結果と一致する。

口頭

地層処分におけるガラス固化体性能に関する研究開発の進捗状況

松原 竜太*; 藤崎 淳*; 石田 圭輔*; 石黒 勝彦*; 稲垣 八穂広*; 大窪 貴洋*; 三ツ井 誠一郎; 岩田 孟; 関根 伸行*

no journal, , 

放射性物質の溶出を抑制することで、長期間にわたり放射性物質を地層処分施設に閉じ込める機能(安全機能)が期待されている。そのため、安全機能の程度を評価(性能評価)することは、処分場の安全性を確認するうえで重要である。この発表では、ガラス固化体の溶解速度に影響し得る重要なプロセスに関する理解、およびガラス固化体の長期挙動に関するモデルの高度化に向けた研究開発の状況を紹介する。

口頭

R&D program of operational model of long-term performance for vitrified high-level radioactive waste

松原 竜太*; 藤崎 淳*; 石田 圭輔*; 石黒 勝彦*; 稲垣 八穂広*; 大窪 貴洋*; 三ツ井 誠一郎; 岩田 孟; 関根 伸行*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の性能は、熱-水-応力-化学(THMC)の条件に依存するため、原子力発電環境整備機構(NUMO)は、地層処分の実施主体として、THMC条件を考慮できる性能評価モデルの研究開発を推進してきた。NUMOは、ガラスの溶解に関するFEP(特性,事象,プロセス)分析、関連プロセスの相対的重要度を評価するための数値モデルによる感度解析を通じ、研究開発上の課題を特定するとともに研究開発計画を策定した。現在、原子力機構と2つの大学との共同研究として、3つの研究開発を進めている。溶解挙動の変遷を理解するための長期浸出試験、現実的な地下水組成条件下での性能を評価するための様々な溶液条件における浸出試験、およびガラスと地下水の界面での元素の移動を理解するための分子動力学シミュレーションである。この講演では、現在の状況を紹介する。

口頭

地層処分におけるガラス固化体性能評価の信頼性向上に向けた取り組み,1; 全体概要

松原 竜太*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*; 石黒 勝彦*; 稲垣 八穂広*; 大窪 貴洋*; 岩田 孟

no journal, , 

地層処分場の閉鎖後長期の安全評価で実施するガラス固化体の性能評価の信頼性向上を目指して、地層処分の環境条件下で生じるガラスの長期溶解挙動を予測するモデル開発に取り組んでいる。本発表では、モデル開発に向けた進め方とその取り組み状況を報告する。

口頭

締め固めたベントナイトから生成するコロイドの安定性に関する研究

浜本 貴史*; 石寺 孝充; 松原 竜太*

no journal, , 

本研究では、地下水中の代表的な1価陽イオンであるNaイオンと、代表的な2価陽イオンであるCaイオンの濃度をパラメータとして、圧縮ベントナイトからのコロイドの生成条件やコロイドの安定条件の特定を目的とした試験を実施した。その結果、試験溶液に陽イオンとしてNaイオンのみが含まれる場合、Na濃度0.026-0.028mol/l程度までコロイドが生成し、安定に存在することがわかった。一方、試験溶液中にCaイオンが存在する場合には、本試験でのNa濃度条件(0.001-0.02mol/l)の範囲内では、Na濃度によらずCa濃度1.1$$times$$10$$^{-4}$$mol/l程度までコロイドが安定に存在することがわかった。

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