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田中 知*
JNC TJ8400 2000-003, 62 Pages, 2000/02
JNC-TJ8400-2000-003.pdf:11.88MB
放射性廃棄物処分システムの性能評価にとって、セメントの溶解に伴い放出されるコロイドの核種移行への影響を解明することが重要であると考えられている。昨年度、OPCや低アルカリセメントペーストを浸漬した溶液中での微粒子の確認およびそのキャラクタリゼーションを行った結果、濃度が低いもののコロイド粒子の放出が見られた。本年度はコロイド粒子放出の再現性を確認するために、昨年度と同様の実験を行った。また、流水とOPCや低アルカリセメントが接触している場合のコロイド粒子の放出挙動を調べた。さらにコロイドが流出した場合の移行バリア材の模擬物質としてアルミナ粉末を用い、そのバリア効果を調べた。その結果以下の事柄が明らかとなった。1)セメントペーストを浸漬した溶液中には、シリカコロイドやCaCO3と考えられる粒子の存在が確認できた。しかし、その濃度は5ppm以下であり、非常に低いことがわかった。よって昨年度の結果の再現性が確認できた。2)セメントペーストに通水するとコロイド粒子が流出することが確認できた。しかしその濃度は低いことがわかった。3)バリア材料の模擬物質として用いたアルミナ粉末により、アルミナ粉末の粒径が200
150
mの場合にコロイド粒子の移行が一部阻止できることがわかった。
青柳 孝義*; 三原 守弘; 田中 益弘*; 奥津 一夫*
JNC TN8400 99-058, 55 Pages, 1999/11
TRU廃棄物処分施設内に定置される廃棄体には、廃棄体自身に空隙を有するものがある。また、セメント系材料が候補材料となるコンクリートピットや充填材においてもそれらの成分溶出に伴う空隙発生が想定される。これらの空隙が潰れ緩衝材(ベントナイト)内部に体積変化(減少)が生じた場合、ベントナイトの膨潤にともなうベントナイトの密度の低下、すなわち透水性の増大によって、あるいは十分な膨潤が得られないことによる空隙の不完全閉塞によって、ベントナイト中での拡散支配が担保されないことが考えられる。そこで本研究では、保守的な想定のもとにベントナイト内部の体積変化について解析を行うとともに、ベントナイトの自己シール性、最大膨潤率、密度分布変化について実験を行い、体積変化に対する人工バリアシステムの健全性評価を行った。評価に先立ち、発生する空隙を保守的な想定に基づいて算出した。この値を用いて緩衝材が均一に膨潤して閉塞すると想定した場合の緩衝材の密度を求め、ベントナイトの密度と透水係数の関係を示す既存の研究成果から得られる透水係数により、既存の人工バリア仕様の場合は、緩衝材内部において拡散支配と成り得ることを確かめた。次に上記の保守的な空隙を想定した場合、拡散支配を維持するのに必要な透水係数が実際のベントナイトの膨潤において担保されるかを確認するための試験を行った。その結果、Na型ベントナイトでは、拡散支配を担保するのに十分な膨潤性能を確認することができた。しかし、Ca型化ベントナイトでは、Na型ベントナイトに比してその膨潤性能は1/6以下と大きく低下し、本研究で想定した空隙量に基づいた場合、透水係数の増加により拡散支配が担保されず、処分システムに影響を及ぼす可能性があることがわかった。今回の検討結果より、今後も体積変化に対する人工バリアシステムの健全性能評価について、その対処方法や評価方法の検討を行う必要があると考えられる。
入矢 桂史郎*; 久保 博*; 深谷 泰文*; 芳賀 和子*
PNC TJ1201 98-004, 59 Pages, 1998/02
TRU廃棄物の処分システムの構成材としてコンクリートとベントナイトを併用する案が考えられている。ベントナイトとセメントを併用した場合、ベントナイトが高pHの影響を受け変質する可能性がある。この問題については、これまでに、セメントのpHに関する研究とベントナイトの高pHにおける鉱物的変質に関して研究を行ってきた。本年度は、この研究の最終年度として、TRU処分場への適用を目的とした応用研究を実施した。研究項目は、以下の通りである。(1)セメントの長期変質に関する促進試験方法の検討、(2)低pHセメントの実用性に関する検討、(3)有機系混和剤の浸出挙動に関する検討、(4)コンクリートの間隙水の影響によるベントナイトの変質試験、(5)コンクリートの間隙水の影響による岩石の変質試験
入矢 桂史郎*; 久保 博*; 深谷 泰文*; 芳賀 和子*
PNC TJ1201 98-003, 298 Pages, 1998/02
TRU廃棄物の処分システムの構成材としてコンクリートとベントナイトを併用する案が考えられている。ベントナイトとセメントを併用した場合、ベントナイトが高pHの影響を受け変質する可能性がある。この問題については、これまでに、セメントのpHに関する研究とベントナイトの高pHにおける鉱物的変質に関して研究を行ってきた。本年度は、この研究の最終年度として、TRU処分場への適用を目的とした応用研究を実施した。研究項目は、以下の通りである。(1)セメントの長期変質に関する促進試験方法の検討(2)低pHセメントの実用性に関する検討(3)有機系混和剤の浸出挙動に関する検討(4)コンクリートの間隙水の影響によるベントナイトの変質試験(5)コンクリートの間隙水の影響による岩石の変質試験
油井 三和; 柴田 雅博; 牧野 仁史; 佐々木 康雄; 梅木 博之; 石黒 勝彦; 石川 博久
PNC TN8410 92-162, 140 Pages, 1992/09
高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価において、ガラス固化体からの核種の溶出や溶解度等の評価を行うためには、人工バリアに侵入した地下水の化学的特性がガラス固化体に到達する迄にどのように変化するかを把握することが重要である。本報告書は、ニアフィールドにおける地下水の化学的特性の変化を把握するため、地下水と人工バリア材料との化学的相互作用に関するモデル化を行ったものである。はじめに、ニアフィールドで考えられる地下水と人工バリア材料との反応について、モデル化の考え方の整理を行った。地下水と人工バリア材料との相互作用のうち、ベントナイトの化学的緩衝性については、ベントナイト-水反応試験の結果から、モンモリロナイトのイオン交換反応および随伴鉱物の溶解反応を考慮した平衡モデルを用いることで、概ね説明できることを明らかにした。また、オーバーパック-地下水の相互作用では、鉄の安定な腐食生成物との平衡反応を考えることとした。次に、このモデルを用いて、性能評価上設定した5種類の地下水に対し、処分環境下での地下水-ペントナイト-オーバーパックの相互作用について解析を行い、ニアフィールドにおける地下水の化学的特性の変化を明らかにした。その結果、化学的特性の変化の程度は人工バリアに浸入する地下水組成に依存するものの、地下水は人工バリア材料との化学的相互作用により緩衝作用を受け、もとの地下水特性と比べ、より高PH側・低Eh側にシフトするとともに、これら性能評価上重要な地下水特性は、もとの地下水特性の幅と比べより小さくなることが明らかになった。またベントナイト及びオーバーパックによる地下水のPh、Ehの緩衝作用について、その綾衛性維持時間に関する予察的検討も実施した。
村岡 進; 妹尾 宗明; 小林 義威
JAERI-M 92-022, 73 Pages, 1992/03
人工バリア研究室、深地処分研究室及び環境放射化学研究室において、平成2年度に実施した高レベル廃棄物処理処分の安全性に関する研究成果をまとめた。その内容は次の通りである。1)固化体及び人工バリア材の研究開発では、ガラス固化体、セラミック固化体及び緩衝材の性能評価試験並びに容器材料の耐食性試験を継続した。2)地層処分の安全評価試験では、核種の水中での化学的挙動、地層中での移行・固定機構の研究を実施した。また、岩石中の元素の化学形分析法の開発を進めた。3)ナチュラルアナログ研究として、ウラン鉱床中のウラン系列核種の移行及び分布に関する研究を実施した。
村岡 進; 妹尾 宗明; 小林 義威
JAERI-M 91-019, 69 Pages, 1991/02
人工バリア研究室、深地処分研究室及び環境放射化学研究室において平成元年度に実施した高レベル廃棄物処理処分の安全性に関する研究成果を報告書にまとめた。その内容は次の通りである。1)固化体及び人工バリア材の研究開発では、ガラス固化体、セラミック固化体の性能評価試験及び容器材料の耐食性試験を継続した。2)地層処分の安全評価試験では、核種の水中での化学的挙動、地層中での核種の移行・遅延挙動の研究を実施した。また、岩石中の元素の化学形分析法の開発を進めた。3)ナチュラルアナログ研究として、ウラン鉱床中のウランの分布及び移行に関する研究を実施した。