深地層人工バリアの長期的性能に関する地球化学的解析

1998 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, 講師 (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: 人口バリア / 鉄酸化物 / ネプツニウム / 吸着 / 遂次脱離

Research Abstract

人工バリアとして使用される予定のベントナイト中には鉄酸化物が含まれ、また鉄酸化物の酸化還元反応がベントナイト空隙水中の酸化還元電位を決定していると考えられる。さらにはオーバーパックが地下水と接触して腐食する際に生成する腐食生成物は2価の鉄を含む鉄酸化物であると考えられる。このため、深部地下環境中に設置された人工バリア材の中で重要となる鉄酸化物に対するネプツニウム(Np)の吸着挙動について検討を行った。
本研究では、Np(V)のヘマタイト、マグネタイト、バイオタイトへの吸着のpH依存性を測定するとともに、蒸留水、KCl溶液、シュウ酸溶液を用いた逐次脱離法を適用しての吸着サイトの検討を試みた。その結果、Np(V)はヘマタイトとマグネタイトには内圏型吸着をすることがわかったが、バイオタイトに関しては内圏型吸着か外圏型吸着かを決定する明確な証拠は得られなかった。ヘマタイトとマグネタイトにNp(V)を吸着させた試料を使用し逐次脱離実験を行った結果、マグネタイトにはNp(V)は弱い吸着、イオン交換型吸着、非結晶層への吸着により吸着することがわかったが、ヘマタイトに対しては低pH領域ではマグネタイトと同様であるのに対し、高pH領域ではほとんどすべてのNp(V)が直接結晶層に吸着することがわかった。Np(V)の化学形が同じであることから、この違いはヘマタイト表面構造がpHによって異なっており、それによって吸着サイトが異なるためであると考えられた。