幌延地下水を用いたベントナイト-地下水反応試験; バッチ試験の結果とモデル化

磯貝 武司*; 笹本 広

JAEA-Research 2009-059, 28 Pages, 2010/02

JAEA-Research-2009-059.pdf:5.47MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価において、緩衝材中の間隙水化学は、核種の移行挙動やオーバーパックの腐食挙動を評価するうえで重要である。本報では、間隙水化学モデルの実際の地質環境を対象とした適用性検討の一環として、幌延における深地層の研究施設計画で得られた地下水を用いたベントナイト-水反応試験を行い、データを取得した。また、第2次取りまとめで用いられた化学平衡論に基づく間隙水化学モデルによる解析結果との比較を行い、モデルの適用性について考察した。

圧縮ベントナイト中の間隙水組成の測定; 間隙水pHの空間変化に関する追加試験の結果

磯貝 武司*; 笹本 広; 柴田 雅博

JAEA-Data/Code 2006-017, 37 Pages, 2006/07

JAEA-Data-Code-2006-017.pdf:4.39MB

圧縮ベントナイト中に埋め込んだ低脱色性のpH試験紙及び高吸水性パットを用い、間隙水組成を測定する手法を開発している。これまでに、蒸留水を用いた圧縮ベントナイト中の試験において、溶液との接触面近傍の間隙水pHが時間の経過とともに低下することを報じた。予察的な熱力学的解析では、蒸留水系における接触面近傍での間隙水pHの低下は黄鉄鉱の酸化によるためと考えられた。しかしながら、このような解釈は随伴鉱物として黄鉄鉱を含まないクニピアFを用いた試験による検証はなされていなかった。また、他の要因として、実験に用いられた材料(セラミックフィルター)による影響や試験条件(ベントナイトと接する試験溶液が静置されていた)による影響も接触面近傍での間隙水pHの変化に影響を与え得ると考えられた。そこで、蒸留水系において以下の試験を行い、間隙水pHの変化に影響を与え得る要因について検討した。(1)クニピアFを用いた試験,(2)代替フィルター(プラスチックフィルター+メンブランフィルター)を用いた試験,(3)代替試験条件(ベントナイトと接する試験溶液を攪拌)での試験。試験の結果、クニピアFを用いた場合でも接触面近傍での間隙水pHの低下が認められた。またフィルターの違い、試験溶液攪拌の有無による違いでは、間隙水pHの変化の違いは認められなかった。したがって、間隙水pH低下の原因はこれらの要因によるものではなく、他の要因が影響していると考えられる。

河川水と接触したベントナイト鉱床の化学特性変化; 試料採取と分析結果

佐治 慎一*; 伊藤 雅和*; 柴田 雅博; 神徳 敬*; 磯貝 武司*

JNC TN8400 2005-017, 86 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-017.pdf:7.5MB

緩衝材間隙水組成は、高レベル放射性廃棄物処分場のオーバーパックの腐食挙動評価および緩衝材中の核種の溶解度・収着挙動等を決定する最も重要な基礎情報である。第2次取りまとめでは、この間隙水組成をバッチ試験の結果に基づくモデル計算により導出している。しかしながら、実際の間隙水組成は、処分場埋設後、拡散場を確保しつつ時間および空間変化を伴いながら変化すると考えられる。第2次取りまとめ以降、緩衝材間隙水水質の長期の時空間変化の評価を行うため、実験による変化の把握とそれに基づくモデル化を進めている。しかしながら、長期の評価は実験室による短期の試験結果に基づき得られた結果の外挿となるため、一般に天然類似現象の観察結果の比較によるモデルの信頼性確認が必要となる。本研究では、時空間変化モデルの検証データの取得を目的とし、天然類似条件下のベントナイト層からの試料の採取およびその化学特性変化の確認を行った。ベントナイト試料は、河川付け替え工事により、1987年以降ベントナイト層が河川水と接触している地点で深度(河川水との距離)をパラメータとして採取した。化学特性変化の確認は、ベントナイト中の鉱物組成、化学組成、層間陽イオン組成等について実施した。その結果、系統的な変化として河川水との接触による流出の可能性、pHの低下、硫酸イオン濃度の低下が確認されたが、ベントナイト含有率が低い層であったこと、および天然のベントナイト生成時点の不均一性から、明確な傾向の把握までにはいたらなかった。

圧縮ベントナイト中の間隙水組成の測定 -蒸留水・人工海水・低アルカリ性セメント浸漬液系試験の結果-

磯貝 武司*; 神徳 敬; 笹本 広

JNC TN8400 2003-050, 74 Pages, 2004/03

JNC-TN8400-2003-050.pdf:5.85MB

圧縮ベントナイト中の間隙水pHおよび間隙水組成の時間的・空間的変化を測定した。圧縮ベントナイト(Kunigel-V1R=100[%]、乾燥密度=1.6[g/cm])中の間隙水pHおよび間隙水組成の測定は、低脱色性のpH試験紙および高吸収性パットを用いて行なった。また、試験後にベントナイト固相および浸出陽イオンの測定も行った。試験は雰囲気制御グローブボックス内(O21[ppm])で行い、蒸留水,人工海水および低アルカリ性セメント(HFSC)浸漬液を用いた。蒸留水,人工海水についてはNaOHを添加してpH=9に調整し、HFSC浸漬液に関しては平衡に達したHFSC浸漬液pH≒11を用いた。本試験の結果を以下にまとめる。・蒸留水系; 間隙水pHは、ベントナイト内側はほぼ一定(pH=8.09.0)であったが、溶液との接触面近傍において時間の経過とともに低下(pH=7.58.5 pH=7.08.0)する傾向が認められた。固相では、溶液との接触面近傍においてCaとSO42-量が減少する傾向が認められた。浸出陽イオン量の測定では、Ca2+の増加,Na+およびK+の減少傾向が認められた。・人工海水系; 間隙水pHは、溶液との接触面近傍ではほぼ一定(pH=6.57.0)であったが、ベントナイト内側は時間の経過とともに低下(pH=6.57.0 pH=6.06.5)する傾向が認められた。試験期間中、ベント内固相中の元素濃度に時間的・空間的な変化の傾向は認めらなかった。浸出陽イオン量の測定では、Mg2+の増加とNa+の減少が認められた。・HFSC浸漬液系; 間隙水pHは、蒸留水系と同様にベントナイト内側はほぼ一定の値(pH=8.510.0)を示し、溶液との接触面近傍では時間の経過とともに低下(pH=9.5 pH=7.58.5)する傾向が認められた。固相では、蒸留水系と同様に、溶液との接触面近傍においてCaとSO42-量が減少する傾向が認められた。浸出陽イオン量では、Ca2+が増加する傾向が認められたが、Na+よりもCa2+に富むようなCa型化は認められなかった。なお、間隙水組成の測定も行ったが、人工海水系以外の試験系では間隙水組成の変化に関して定量的データを取得することは困難であった。

圧縮ベントナイト間隙水のpH測定(1)-測定手法の開発-

小田 治恵; 磯貝 武司*; 佐藤 光吉*

JNC TN8400 2000-006, 104 Pages, 1999/11

圧縮状態におけるベントナイト中の間隙水pHを測定するために、pH指示薬を担持させた合成吸着剤(樹脂)と保護シート(透析用セルロースチューブ(-セルロース製))、分光側色計を組み合わせた測定手法を開発した。本測定手法は、樹脂がベントナイトと混ざらない様に保護シートで挟み込み、圧縮状態のベントナイト中に埋め込む。これを試験溶液に浸漬させ、取り出した時の樹脂の呈色状態を分光側色計にて測定して間隙水のpHを決定する。また、開発した測定手法を用いて圧縮ベントナイト(1.6,1.8g/cm3)の間隙水pHを測定したところ、89程度に収束した。この結果と、以前に行われた懸濁液試験の結果との比較により、開発した測定手法が正しく間隙水pHを測定できることが判った。本報告書は、測定手法とこれを用いて行った実証試験の結果をまとめたものである。

測定容器壁への放射性核種の吸着防止効果に関する検討

今野 裕太*; 前山 健司*; 三枝 純; 篠原 宏文*; 太田 博*; 磯貝 啓介*

no journal, , 

環境水の放射能測定においては、放射性ヨウ素及びセシウムが測定容器の壁面等に吸着することを防止するため、添加剤が用いられる。各種添加剤(塩化ナトリウム,硝酸,チオ硫酸ナトリウム)及び測定容器(塩化ビニル,ポリエチレン,ポリプロピレンを材質とする内袋)を対象として、吸着効果を実測と計算シミュレーションにより調べた。その結果、Cs-137については添加剤,測定容器の違いによらず、吸着は認められなかった。一方、I-131については、塩化ナトリウム,硝酸を用いると塩化ビニルに吸着が確認され、その割合はともに約50%と推定されたが、チオ硫酸ナトリウムを用いると吸着は認められなかった。結果を踏まえ、添加剤として、放射性ヨウ素に対してはチオ硫酸ナトリウムを、放射性セシウムに対しては汎用されている硝酸または塩酸を用いることとした。