2018 Fiscal Year Annual Research Report
Proposal of compact geological disposal system utilizing alteration control function of engineered barrier in unsaturated zone
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16K14532
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
新堀 雄一 東北大学, 工学研究科, 教授 (90180562)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
千田 太詩 東北大学, 工学研究科, 講師 (30415880)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 原子力エネルギー / バックエンド / 放射性廃棄物 / 処分システム / 核種閉じ込め |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題1(飽和帯の同定および冠水期間を評価する数理モデル)、課題2(スメクタイトのイライト化の反応速度と冠水に至る速度（期間）の比較検討)および課題3(不飽和帯における廃棄体周囲温度の推移の評価)の検討を継続した。課題1では2次元的な不飽和の形成とその冠水に至る経過を室内実験および数値モデルにより検討し、数値モデルは実験結果をよく表すことを確認した。課題2では課題１の結果を踏まえイライト化にカリウムの供給はイライト化の反応速度に比較して十分に大きく、不飽和帯はカリウムの供給を制限するには至らないこと、課題3により不飽和帯の厚みが2.5mから15mに大きくなるに従って、最大で緩衝材最高到達温度が96℃から105℃となることが明らかになった。他方、課題4(イライトへのケイ酸の析出挙動の評価)において、処分場の構築に必要となるセメントによりpHの空間分布が生じ、過飽和となったケイ酸が処分場下流でイライトに析出し、その析出速度定数はNa型ベントナイトへの析出と同程度であり、塩濃度および温度上昇に伴って大きくなった。課題5(不飽和帯の変質抑制機能を考慮した廃棄体間隔)において課題1から4の成果を統合すると、不飽和帯はベントナイトのイライト化の原因になるカリウムの供給は抑えることはできないものの、埋め戻し領域の温度を上昇させてイライト化を進める一方、セメント利用によるケイ酸の再分配がイライトにも確認でき、その流路を閉塞する効果は温度上昇により顕著となった。つまり、ベントナイトの変質抑制効果は期待できないものの、ケイ酸の析出を含めた変質効果が核種の閉じ込めに寄与する。このことは、イライト化の抑制温度としての100℃以下という従来の制約条件を外すことを可能とし、例えば2つの廃棄体（縦置き）を重ねることもオプションとなる。その場合、廃棄体の必要面積を従来の44平方m/本(廃棄体間隔4.4m×坑道間隔10m)の半分までにコンパクト化する。
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