放射性廃棄物の地層処分におけるセメント溶出物質の粘土バリア材料に及ぼす影響評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11780366
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小崎 完 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60234746)
• Keywords: 放射性廃棄物 / セメント / ベントナイト / 地層処分 / Ca^<2+>イオン / 拡散 / 活性化エネルギー

Research Abstract

放射性廃棄物の地層処分において、地下水等からもたらされるCa^<2+>イオンによるベントナイト緩衝材の性能劣化に関する検討を行うため、研究初年度である平成11年度は、ベントナイトの主たる構成鉱物であるNa型モンモリロナイト中のCa^<2+>イオンの拡張係数を測定した。乾燥密度1.0〜1.8Mgm^<-3>に圧密したNa型モンモリロナイト中で得られた見かけの拡散係数は、拡散温度298Kにおいて1.7×10^<-11>〜6.0×10^<-12>m^2s^<-1>であった。また、その温度依存性から求めた活性化エネルギーは、乾燥密度1.0〜1.6Mgm^<-3>において自由水中の値(17.3kJmol^<-1>)とほぼ等しいほぼ一定の値(18.3〜19.7kjmol^<-1>)となったのに対し、乾燥密度1.8Mgm^<-3>では、活性化エネルギーは25.1kJmol^<-1>に急激に増加した。こうしたCa^<2+>イオンの拡散の活性化エネルギーの乾燥密度依存性は、他の陽イオン(Na^+、Sr^<2+>イオン)のものと異なっており、特に乾燥密度1.8Mgm^<-3>における急激な増加は、従来の拡散モデルである細孔拡散モデルでは説明できない。ここでは、Na型およびCa型モンモリロナイトを混合した懸濁液の場合Ca^<2+>イオンは選択的に層間に入るとされていることなどから、Na型モンモリロナイト中のCa^<2+>イオンは層間内拡散によって移行している可能があると考え、X線回折法によって求めたモンモリロナイトの底面間隔の乾燥密度依存性に関するデータと併せて、検討を加えた。