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澤口 拓磨
「有害廃棄物・放射性廃棄物処分へのセメント・コンクリート技術の適用研究委員会」報告書(CD-ROM), p.165 - 173, 2020/12
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、セメント系材料との接触によってベントナイト系緩衝材の性能(低透水性)が劣化することが懸念されている。本報告では、当該性能評価に資するために規制機関の委託事業として実施した「セメント系材料の変質特性に係るモデルの整備および適用性確認」及び「ベントナイト系緩衝材のアルカリ変質に伴う物質移行特性に係るモデルの整備」に係る研究概要について、年表とともに紹介した。
三原 守弘; 平野 史生; 高山 裕介; 京川 裕之*; 大野 進太郎*
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 24(1), p.15 - 25, 2017/06
TRU廃棄物地層処分施設の長期力学挙動を評価するための解析コードMACBECEを開発した。解析コードには、メント系材料のカルシウムの溶出やベントナイト系材料のカルシウム型化やスメクタイトの溶解などの化学的変遷に伴う力学特性変化および周辺岩盤との力学的な相互作用を考慮した。開発した解析コードを用いてクリープ変形が生じやすいと考えられる軟岩サイトを想定し、TRU廃棄物処分施設の建設段階から、処分施設閉鎖後10万年までの力学挙動解析を行った。緩衝材の力学挙動モデルとして、ECモデルを用いることで応力が降伏曲面の特異点付近に陥ることを解消でき、数値解析上、安定な解を得ることができた。さらに、周辺岩盤と処分施設の力学的相互作用を同時に解析することにより、周辺岩盤と処分施設の力学挙動を別々に解析した第2次TRUレポートの結果と比較して処分坑道の内径変位量が半分程度となることが示された。
市毛 悟*; 三原 守弘; 大井 貴夫
JNC TN8430 2001-007, 56 Pages, 2002/01
JNC-TN8430-2001-007.pdf:13.13MB
放射性廃棄物の地層処分では、廃棄物への地下水の浸入と廃棄物からの核種の溶出及び移行を抑制するため、低透水性で収着能を有したベントナイトと呼ばれる粘土の使用が検討されている。一方、処分施設の構造材や埋め戻し材等として、セメント系材料の使用が検討されている。セメント系材料と接触した地下水はアルカリ性を示し、膨潤特性の劣化などベントナイトの性能に影響を与えることが予想されている。そのため、処分システムの安全評価を行うためには、処分環境におけるベントナイトの変質について検討するとともに、ベントナイトの長期的な変遷挙動を予測することが重要となる。本研究では、ベントナイトの変質の結果生じる鉱物を確認することを目的として、3種類の試験溶液(Ph=7,12.5,14)と粉末ベントナイトを用いた高温条件(200
)でのバッチ浸漬試験を実施し、セメント系材料の影響として報告されている層間陽イオン交換、ゼオライト化、バイデライト化、シリカセメンテーション及びC-S-Hゲル化の生成について検討した。試験の結果、液相中のNaイオン濃度の増加とCaイオン濃度の減少からベントナイトのカルシウム化の可能性を確認するとともに、浸出陽イオン量を用いた概略的な解析からCa化を定量化した。また、液相分析の結果及び平衡論を用いたアナルサイムの安定性解析の結果から、アナルサイムの生成にはケイ素の溶出にかかわる溶液のPhに加え、溶液中のナトリウム濃度が影響を与えている可能性を具体的に示した。 今後はこれらの要素試験的な結果を踏まえ、処分環境下での長期的なベントナイトの変質挙動について検討していく。
金 善永
JNC TN8400 2001-008, 36 Pages, 2001/03
JNC-TN8400-2001-008.pdf:2.92MB
高レベル放射性廃棄物を地層処分する際に、多くの国では緩衝材としてベントナイトが候補材料として考えられている。特に近年は、地層処分にセメント系材料の使用が考えられている。セメント系材料からの浸出液はpHが高く、Ca、Na、Kなどの濃度が高いために、緩衝材や周辺岩盤を変質させると考えられる。この反応は、処分場が地下深い所に位置する場合、地熱や放射性廃棄物からの熱、圧力、地下水などの反応によって、さらに激しい変質を受けると考えられる。このような場合、緩衝材としての膨潤性、地下水の侵入防止、核種元素の移行遅延などの性能は、低下することが懸念される。今回は、高pH溶液に対する緩衝材構成鉱物間の影響を調べるために、緩衝材の主な構成鉱物であるモンモリロナイト、長石(曹長石)、石英を選定し、これらを一定比率に混合させて、蒸留水やpH11
13溶液との反応を調べた。試験温度は50150であり、反応期間は10200日であった。試験結果、主な2次生成鉱物は方沸石(analcime)であり、温度やpHが高く、反応期間が長いほど、その生成量は多く、粒径も大きくなる傾向を示した。この方沸石の生成量は、X線粉末回折分析手法により定量化を試みた。方沸石の定量化の結果、その生成量は次の順序を示した。モンモリロナイトと長石混合試験
モンモリロナイト試験モンモリロナイトと石英混合試験この他に、走査型電子顕微鏡観察を行った結果、X線粉末回折分析データからは検出できなかった方沸石の結晶が観察された。また、定量化のデータを利用して、各試験においての方沸石の活性化エネルギー(kJ/mol)を求めてみた。・モンモリロナイト試験での方沸石の活性化エネルギー:54.9kJ/mol・モンモリロナイトと長石混合試験での方沸石の活性化エネルギー:51.9kJ/mol・モンモリロナイトと石英混合試験での方沸石の活性化エネルギー:59.6kJ/mol以上の結果より、ベントナイトに珪砂を混合させることや、周辺岩盤や緩衝材中の長石の存在などによる高pH溶液の変質影響を推定できる。
北村 暁; 小林 大志*; 佐々木 隆之*
no journal, ,
TRU廃棄物処分のための核種移行パラメータ設定に及ぼすセメント系材料の影響を評価するため、高アルカリ性・カルシウム共存下において、ジルコニウムの溶解度測定を行った。得られた溶存ジルコニウム濃度の水素イオン濃度およびカルシウムイオン濃度に対する依存性について、既往の熱力学データを用いた計算値との比較検討を行った。
人見 尚*; 鵜山 雅夫*; 弥富 洋介; 松井 裕哉
no journal, ,
地層処分技術の信頼性向上の観点から、セメント系材料が岩盤に与える影響の把握とその分析手法を確立することを目的として、瑞浪超深地層研究所内の深度200m予備ステージ及び深度300m研究アクセス坑道におけるグラウト充填割れ目を含む岩石試料を対象に、グラウトと花崗岩の境界を対象としたX線CTとX線回折(X-ray Diffraction: XRD)の非破壊連成観察を実施した。その結果、非破壊での層状の観察で花崗岩中に黒雲母が分布することや、グラウトとの接触部分で花崗岩の表面に分布していたと推定されるカルサイトが存在すること、グラウト中にはグラウト成分が炭酸化したと推定されるカルサイトが存在すること等が明らかになった。CT-XRD練成法が、岩石やセメントの構成物質やその分布を非破壊で詳細観察が可能であることを示し、有効な分析手法の一つになることが分かった。
阿部 健康; 飯田 芳久
no journal, ,
低レベル放射性廃棄物処分システムの性能評価において、金属製容器による放射性物質の漏出防止機能を定量化する際、セメント系材料によって緩衝される容器近傍の間隙水化学組成の経時変化が重要となる。われわれは、ピット処分や中深度処分の深度において流入が想定される地下水は多様な酸化還元電位を持つことに注目し、酸化還元雰囲気を考慮したコンクリートの化学的劣化評価手法の開発を進めている。本研究では、普通ポルトランドセメントと石灰石骨材から成るコンクリートを対象に行った試解析として、酸化還元雰囲気の異なる2種類のリファレンス地下水(FOLPとFRLP)を流入させた際の鉱物組成及び間隙水組成の経時変化を検討した。その結果、SO
やCO
を成分とするAFmとAFtの消失順序の逆転が確認された。この結果は、Ehを含む具体的な地下水組成を用いた性能評価において、AFmやAFtの固溶体設定が重要であることを示唆している。
小池 彩華*; 石田 圭輔*; 浜本 貴史*; 三原 守弘
no journal, ,
セメント系材料と地下水が接触した際の状態変遷の評価に用いる反応輸送解析モデルの妥当性確認を目的として、セメント系材料試料を一定期間浸漬した試験の結果とこれを対象とした解析結果との比較を行った。
