コロイドが存在する状態での核種の分配挙動の確認手法の検討

久野 義夫; 諸岡 幸一*; 笹本 広; 油井 三和

原子力バックエンド研究, 15(2), p.117 - 129, 2009/03

https://doi.org/10.3327/jnuce.15.117

放射性廃棄物の地層処分における性能評価では、核種移行における遅延効果は一般に分配係数(Kd)によって評価されている。しかしながら、液相にコロイドが存在する場合、コロイドは核種を収着する可能性があるため、Kdの値に影響を及ぼすことが考えられる。本研究では、核種の収着挙動に及ぼすコロイドの影響を調べるために、Cs,ベントナイトコロイド及び石英砂を用いたバッチ法による収着試験を実施した。Csの石英砂へのKd(Kd)及びベントナイトコロイドへのKd(Kd)は、固相中,コロイド中及び液相中のCsの存在量から求め、試験溶液を分離するフィルタの孔径により、これらの核種の存在量の区分を行った。その結果、固相とコロイドが単独で存在する状態で取得された分配係数から、両者が共存する状態での核種の分配挙動を評価できることが確認された。このようなコロイドが共存する試験溶液の分画において、適切なろ過手法を選択することは、核種の固相への収着挙動に及ぼすコロイドの影響を見積もるうえで有効であることを確認した。

核種移行に関する基盤データ構築手法の検討および個別モデルの高度化に関する研究(II)-成果概要書-

辻本 恵一*; 三浦 房恵*; 諸岡 幸一*; 上田 真三*

JNC TJ8400 2004-021, 75 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2004-021.pdf:1.31MB

現象理解に基づいた信頼性が高く性能評価と密接に関連したデータベースの整備方策を検討すると共に,地層処分システムの安全評価における核種移行の個別モデルとしてコロイド影響に関する文献調査,実験及び評価コードの開発を行った。その結果,JNC-TDBに関しては最新の文献情報に基づき今後行うべき課題を抽出した。特にオーソライゼーションの観点では外部組織との連携が望まれ,地熱分野などとの情報共有の可能性が見出された。JNC-SDBに関してはNpのベントナイトへの収着についてSDB登録データを利用した等温線の評価を試み,整合性のあるデータが登録されていることを認識した。また,登録情報の信頼度を定量的に評価する方法を開発し,PuとNiのベントナイトへの収着に関する登録データについて適用を試みた。この結果では,特に信頼性の高い情報は少なく,むしろ信頼性の低い情報の存在が指摘された。コロイドに関する文献調査では,コロイドへの核種収着に関する多くの情報は時間スケールを考慮すると可逆的であることが示唆され,さらに今後の試験における留意点を整理した。多孔質系媒体中のコロイド共存下での核種移行に関するカラム実験ではSrをトレーサとして用い,コロイドの共存によりイオンだけの場合と異なる移行挙動が観察され,これを解析した。また多孔質系におけるコロイド共存下での核種移行を評価する数値解析コードCOLFRAC-MRLを開発し,今後より現象理解を深めていくための技術整備を図った。

圧縮成型ベントナイト中のコロイドの移行試験 -3wt%NaCl溶液及びCa型ベントナイトを用いた検討-

黒澤 進; 久野 義夫*; 諸岡 幸一; 上田 真三*

JNC TN8430 2003-006, 39 Pages, 2003/03

JNC-TN8430-2003-006.pdf:26.18MB

カラム試験によって、圧縮成型したケイ砂混合ベントナイト中でのコロイドの移行挙動について評価を行った。試験では分散性を容易に調整できることから、可動性のコロイドを模擬するため金コロイドを供した。ケイ砂混合ベントナイトは、ベントナイト(Na型およびCa型に処理したもの)にケイ砂を30wt%混同したものを準備し、これを乾燥密度1.6g/cmで圧縮成型した。3.5wt%NaCl溶液を用いた試験では、通水圧力8kgf/cmの時はNa型ベントナイト中をコロイドが移行することが確認されたが、通水圧を膨潤圧以下に低下させるとコロイドの移行停止が確認された。試験後の試料の分析によりベントナイト中の選択的な移行経路が確認された。Ca型に処理したベントナイトについてはコロイドの移行は確認されず、コロイドがフィルトレーションされていることが示された。

「地質環境条件に関する調査研究」分野における評価解析手法の高度化に関する研究(コア研究協力)

斎藤 茂幸*; 池田 則生*; 杉山 和稔*; 岩崎 隆一*; 諸岡 幸一*; 景山 宗一郎*

JNC TJ1400 99-025, 483 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-025.pdf:20.57MB

本研究は,西暦2000年までに核燃料サイクル開発機構(以下JNCとする)より提出される「地層処分研究開発第2次取りまとめ」(以下,第2次取りまとめとする)に関わる成果の内容に対し,指摘すべき技術的内容について一定の研究成果を出し,両者を比較評価することにより専門家間の実質的な技術情報の共有化と理解の促進を図ることを目的とする。本研究では,平成10年9月に動力炉・核燃料開発事業団(現JNC)により提示された「第2次取りまとめ第1ドラフト」に対し,以下の検討を行った。・地質環境条件の調査研究の分野に関する記述内容及び記述方針等に関わる分析・専門家として指摘すべき技術的事項(課題)の提示及び研究実施内容(研究テーマ)の設定・各研究テーマごとの研究成果及び課題の提示 研究テーマは課題の重要性及び幅広く専門家の意見を反映できることに留意し,主として7項目を設定した。これらの研究を行った結果として,地質環境特性データ(特に岩石物性データ)の取り扱いに関する留意事項,花崗岩中の地下水水質形成機構に関する知見,地下水中の溶存有機物に関する知見,岩石の微細間隙構造の定量的な評価手法の開発可能性,処分地選定における考慮事項,将来予測における不確実性の取り扱い方に関する考え方等に関し知見の整理と課題の提示を行い,さらに課題解決のロジックのレビュー結果を示した。

ニアフィ-ルド岩盤中の物質移行経路のモデリングに関する基礎研究(IV)

斎藤 茂幸*; 諸岡 幸一*; 池田 則生*; 杉山 和稔*; 富山 真吾*; 川上 和夫*

PNC TJ1211 97-002, 774 Pages, 1997/03

PNC-TJ1211-97-002.pdf:30.98MB

本研究は、ニアフィールド岩盤中の物質移行経路のモデル化の基礎となるデータを、実際の岩盤性状を把握することにより収集し、ニアフィールド性能の定量化に資することを目的として実施するものである。本年度は、昨年度に引き続き露頭観察を主体とした移行経路調査及び一部の調査箇所についての岩石試料を用いたミクロな空隙構造調査を実施した。また、割れ目部を含む凝灰岩の室内透水試験、移行経路調査の実施箇所に関連する文献の調査及び岩石試料のX線分析を実施した。移行経路調査では、玄武岩、花崗閃緑岩及び砂岩・泥岩を対象にして延長10m幅1mを基本とした露頭スケールでの割れ目を主体とした肉眼観察(通常スケッチ)及び特定の移行経路(亀裂等)に対して行う肉眼による観察(詳細スケッチ)を行った。また、花崗閃緑岩及び砂岩・泥岩では、数100m数kmスケールでの破砕帯の分布調査を行った。岩石試料を用いたミクロな空隙構造調査では、昨年度採取した片岩及び今年度採取した凝灰岩を対象にして、浸漬面から連続する空隙に対して顕微鏡観察及び画像解析を行い、それらの構造、分布特性及び空隙率の変化等を調査した。室内透水試験では、割れ目部を含む凝灰岩試料に対して透水係数を求め、これを昨年度求めたマトリクス部の透水係数と比較を行った。文献調査では、岩種毎の調査地点における割れ目特性の地域的代表性を地質学的特徴からの裏付けを検討した。X線分析では、昨年度までに採取した主として割れ目充填鉱物試料に対して、含有鉱物を同定し、その量比を定性的に調べた。移行経路調査の結果はスケッチ図で示すとともに、岩石の種類を考慮して割れ目の種類、連結性、配列の規則性、特徴的な構造や規模等の観点で物質移行経路のパターン化に向けた整理を行った。

ニアフィールド岩盤中の物質移行経路のモデリングに関する基礎研究(2)(最終報告書)

斎藤 茂幸*; 諸岡 幸一*; 池田 則生*; 杉山 和稔*

PNC TJ1211 95-002, 440 Pages, 1995/03

PNC-TJ1211-95-002.pdf:11.43MB

本研究は、ニアフィールド岩盤中の物質移行経路のモデル化の基礎となるデータを、実際の岩盤性状を把握することにより収集し、ニアフィールド性能の定量化に資することを目的として実施するものである。今年度は尾去沢鉱山、北秋珪藻土鉱山、槇峰鉱山、高知南西部、生野鉱山、下川鉱山、明延鉱山、細倉鉱山にそれぞれ分布する黒色頁岩、凝灰岩、珪藻土、千枚岩、砂泥互層、流紋岩、輝緑岩、はんれい岩・粘板岩、凝灰岩を対象に調査した。調査内容は、延長10m幅1mを基本とした露頭スケールでの肉眼観察(通常スケッチ)、特定の移行経路(亀裂等)に対して行う肉眼による観察(詳細スケッチ)、数100m数kmスケールでの破砕帯の分布調査である。通常スケッチは今年新たに加えられた岩種を対象として、割れ目の主体とした情報を収集し、その結果を1/10のスケールで整理した。詳細スケッチは、物質移行に寄与すると考えられる構造の詳細形状を主体に110倍のスケールでスケッチした。破砕帯の調査結果は1/5,0001/1,000のスケールで整理するとともに、破砕帯の走行・傾斜、破砕帯構成物質、破砕帯の幅、湧水の位置と湧水量の観点でとりまとめた。上記の調査結果から各サイトごとに割れ目の幾何形状、現象及びそれらの組み合わせ様式により整理上の分類を行い、それぞれの間隔、規模、マトリクス性状等をまとめた。その結果を基に割れ目の分類・整理を行い、それぞれについて共通事象を抽出することにより透水に寄与する地質構造のモデル化を予備的に行った。その結果として、各スケッチサイトごとの地質構造に係るモデルと空隙の分布形状に係るモデルの2種類のモデルを提示した。