Pore connectivity influences mass transport in natural rocks; Pore structure, gas diffusion and batch sorption studies

Yuan, X.*; Hu, Q.*; Lin, X.*; Zhao, C.*; Wang, Q.*; 舘 幸男; 深津 勇太; 濱本 昌一郎*; Siitari-Kauppi, M.*; Li, X.*

Journal of Hydrology, 618, p.129172_1 - 129172_15, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129172

Mass transport in geomedia as influenced by the pore structure is an important phenomenon. Six rocks (granodiorite, limestone, two chalks, mudstone, and dolostone) with different extents of heterogeneity at six different particle sizes were studied to describe the effects of pore connectivity on mass transport. The multiple methods applied were porosity measurement, gas diffusion test, and batch sorption test of multiple ions. Porosity measurement results reveal that with decreasing particle sizes, the effective porosities for the "heterogenous" group (granodiorite and limestone) increase, whereas the porosities of "homogeneous" group (chalks, mudstone, and dolostone) roughly remain constant. Gas diffusion results show that the intraparticle gas diffusion coefficient among these two groups, varying in the magnitude of 10 to 10 m/s. The batch sorption work displays a different affinity of these rocks for tracers, which are related to their mineral components. For granodiorite, mudstone, and dolostone, the adsorption capacity increases as the particle size decreases, due to higher specific surface area in smaller particle-size. In general, this integrated research of grain size distribution, rock porosity, intraparticle diffusivity, and ionic sorption capacity gives insights into the pore connectivity effect on both gas diffusion and chemical transport behaviors for different lithologies and/or different particle sizes.

UO燃料の焼きしまり,2

柳澤 和章

JAERI-M 7807, 66 Pages, 1978/08

JAERI-M-7807.pdf:3.1MB

燃料体の照射挙動に関する研究の一環として実施したUOに関する焼きしまり実験の解析結果を終わらしたので報告する。焼きしまり挙動解析の為にi)照射条件、ii)ペレット製造条件、iii)軸方向圧縮力等の変数を用いた。結果は次の通りである。I)焼きしまりは4~8GWd/tUOの範囲で最大に達する。ii)・焼結温度の低いペレットは焼きしまりやすかった。・初期密度と焼きしまりには強い相関はなかったが、低密度のものは全体的に焼きしまりやすかった。・初期粒度と焼きしまりには比較的良い相関があり、10m以上の粒径をもったペレットでは殆んど焼きしまらなかった。・気孔分布と焼きしまりには強い相関があった。本報では特に気孔分布と焼きしまりの関係を詳しく解析した。また低密度、低粒度、低温焼結ペレットで殆んど焼きしまらなかったペレットについて詳しく考察した他、再焼結実験、ペレットの安定条件、圧縮力効果、最大焼きしまり推定モデルについても詳しく取り扱った。

UO燃料の焼きしまりに関する研究

柳澤 和章; 内田 正明; 林 清純*

JAERI-M 7210, 51 Pages, 1977/08

JAERI-M-7210.pdf:5.3MB

ATR型燃料を実用条件に近い条件でJMTR、OWL-1ループを使用して平均1720Mwd/tまで照射しUO燃料の焼きしまり挙動を調べた。実験には初期密度、結晶粒度、および気孔度の異なる6種類のUOペレットを用いた。照射前後のUOペレット密度変化はメタキシレン液浸法を用いて測定した。初期密度の低いものは1.5~2.0%TD近く焼きしまりがあったが95%TD以上のものは殆んど焼きしまらなかった。ペレットの結晶粒径は3~11mの範囲内にあった。照射により5m以下のものが焼きしまりそれ以上のものは殆んど焼きしまらなかった。気孔度および気孔の分布の測定は画像解析装置を用いて測定した。気孔が小さく不安定型分布をもったUOペレットは照射で大きく焼きしまったが気孔が大きく安定型分布をもったものは殆んど焼きしまりをおこさなかった。