深地層人工バリアーの長期的性能に関する地球化学的解析

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09308013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 篤之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50011135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 等々力 賢 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10270886) ; 大森 良太 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10262049) ; 長崎 晋也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20240723) ; 田中 知 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10114547)
• Keywords: 人工バリア / ベントナイト / イライト / 核種移行

Research Abstract

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価を行う場合には、特に深部地下環境中において人間の手で設置された最後の障壁である人工バリアが所期の性能を維持しつづけられるのか、できないのであれば、どのように変化しその結果処分システム全体にどのような影響が及ぼされるのか、について定量的な評価を行っておく必要がある。
人工バリア緩衝材の有力候補材であるベントナイトの主要構成成分であるスメクタイトは、地下水中に溶存するカリウムイオンをイオン交換反応によって取り込むことで、透水性や吸着性能でスメクタイトよりも劣るイライトへと経年変化することが知られている。しかし、このイライト化の影響を定量的に議論したことはなかった。本年度の研究においては、地下水中の代表的なカリウムイオン濃度、スメクタイトのイライト化反応の活性化エネルギーのほか、スメクタイトとイライトの透水係数、吸着分配係数などを用いて、イライト化の進行速度ならびにイライト化にともなうガラス固化体の溶解速度や人工バリア内の物質輸送、人工バリアからの物質放出について検討した。可能な限り実験データを採取し、それを入力パラメータとして解析的に人工バリアからのNp,Amの放出率を評価した。
その結果、人工バリア内ではイライト化の進行にもかかわらず、物質輸送は分子拡散によって支配され、またガラス固化体の溶解速度も周辺温度には依存するもののイライト化の影響はあまり強く受けないことが示された。また、NpやAmの放出率については、人工バリア内の温度が90℃程度の状態で数万年間にわたって継続的される場合、若干の放出率の増加が見られるが、60℃以下ではイライト化の影響は無視できることが示された。