2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Cement System Barrier Generating Self-confinement Function of Nuclide in a Saturated Groundwater Flow Field
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17H01371
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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) |
桐島 陽 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00400424)
千田 太詩 東北大学, 工学研究科, 講師 (30415880)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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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 / 地下管理・処分システム / セメント系材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，主にCSHへのヨウ化物イオンおよびヨウ素酸イオンの安定化機構のダイナミクスを以下の項目について検討した。
検討事項(1) セメント系バリアの流動場における核種閉じ込めの安定性: 昨年度に引き続き、花崗岩亀裂の流動場(80マイクロメータ以下の幅)における亀裂内のCSHの形成過程を追跡するとともに、回分式実験により岩石試料である花崗岩からのSiの溶出速度を評価した。その結果、CaイオンのCSH中の拡散速度に比較してSiの溶出速度は遅く、形成されるCSHの成長過程は、Ca供給側のCSHと流体との境界からでなく、Si供給側の花崗岩試料表面から進行することを明らかになった。
検討事項(2) 核種閉じ込め機能のメカニズム: CSHへのヨウ素の収着に及ぼすAlの影響について調べたところ、AlはCSHにおけるCaと置換する傾向にあることが明らかになった。このことは、ヨウ素酸イオンのCSHへの収着はCaを介在した静電的な収着が主であり、Al/Siモル比が大きい場合、ヨウ素酸イオンの収着が低下することに調和する。また、ヨウ化物イオンの場合にはAl添加の影響は限定的で、これはヨウ化物イオンが水和水とともに固相側に存在することに整合する。
検討項目(3) 最適なセメント組成および細骨材の組み合わせ: 実験結果は、ハイドロタルサイト(HT)とCSHによるヨウ化物イオンの競合はないこと、また、HTは他の塩素など陰イオンと競合することを示した。後者はHTとヨウ化物イオンとの化学的相互作用を意味する。加えて、(2)に述べたように、ヨウ化物イオンはCSHの水和水中に存在する。地下水は常に流動していることを考慮するとCSH中の水和水は交換が容易であることから、淡水系地下水の場合（塩素イオンの少ない場合）、セメント系材料に細骨材としてHTを組み合わせることが、ヨウ化物イオンとの化学的相互作用の見地から有用となる。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(11 results)
