放射性廃棄物地層処分における粘土緩衝材の潜在的バリア性能に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360465
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小崎 完 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60234746)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 正知 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40117122) ; 香西 直文 日本原子力研究所, 環境科学研究部, 副主任研究員 (80354877)
• Keywords: 放射性廃棄物 / 地層処分 / ベントナイト / 鉄腐食生成物 / 拡散

Research Abstract

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、緩衝材として用いられる圧縮ベントナイトに、超長期間にわたって高いバリア性能が求められる。しかし、圧縮ベントナイトは処分下で必ずしも安定ではなく、例えば廃棄物の処分後に炭素鋼製オーバーパックが腐食することにより、ベントナイトはそこからの鉄腐食生成物によって鉄型化することなどが考えられる。こうしたベントナイトの変質は、膨潤能などの機能を低下させる可能性がある一方で、特定の核種に対する収着能の向上など、従来の評価以上のバリア性能(「潜在的バリア性能」)を発現させる可能性もある。そこで、本研究では、このベントナイト緩衝材に期待される潜在的バリア性能に関する実験・研究を行い、地層処分の安全評価に及ぼす影響を検討することとした。
研究初年度の平成16年度は、メスバウアー分光装置のセットアップを進めるとともに、酸素濃度1ppm以下の雰囲気制御グローブボックス内で調製したFe型ベントナイト試料および大気中で酸化させた同試料に対して、SEM-EDX観察ならびにFT-IRによる赤外分光分析を行った。また、透過拡散法によるベントナイト中の鉄(II)イオンの拡散実験を行った。鉄型試料の赤外分光では、Na型試料がFe型化する際およびFe型試料が酸化する際に、シート構造中のFeの酸化還元状態が変化する可能性が示された。一方、鉄(II)イオンの拡散実験では、研究期間内に破過曲線は得られず、精度の良いデータを求めることは出来なかったが、ベントナイト試料への鉄(II)イオンの累積浸入量の経時変化から、Fe(II)イオンのベントナイト中の実効拡散係数が10^<-12>[m^2s^<-1>]程度、また収着容量が10^4[-]程度である可能性が示された。