深部地下水中で形成されるフミンコロイド影響の定量的評価への挑戦

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15479
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 紀室 辰伍 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 核燃料サイクル工学研究所 環境技術開発センター, 研究職 (10752628)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 地層処分 / 溶液化学 / フミンコロイド / 希土類元素の移行挙動

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、深部地下水中に溶存した天然有機物であるフミン物質が、高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価上重要な核種を模擬した希土類元素の振る舞いに、どのような影響を与えるかを定量的に評価することを目的としている。4年計画の2年目である令和2年度は以下の項目を実施した。
(1)多段ろ過システムの改良：
本研究では幌延深部地下水から分離・精製したフミン物質と希土類元素を同地下水に添加し、還元雰囲気を維持したまま、段階的にろ過することで、移行挙動に及ぼす影響を評価することを計画した。令和2年度は令和元年度に構築した多段ろ過システムを改良し、フィルターの洗浄方法を見直すことでフィルタ上に捕集されたフミンコロイドの定量に成功した。
(2)幌延深度250mの地下水と有機物を用いた試験の実施：
幌延深地層研究センター内の研究坑道（深度250m）にて採取された地下水に、Ce、Nd、Eu、Hoと同地下水から抽出されたフミン酸を添加し、(1)の多段ろ過システムを用いて逐次、ろ過を実施した。その結果、フミン酸の無い系では希土類元素の大部分が10kDaフィルタに捕集されるのに対して、フミン酸のある系では、最低でも50%以上の希土類元素が10kDaフィルタを通過することが明らかになった。これは、フミン酸との錯生成により希土類元素の加水分解が抑制され、粒径が小さくなったことに起因すると考えられ、フミンコロイドが地下水中での希土類元素の移行挙動に大きな影響を及ぼすことを示唆している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和2年度においては、多段ろ過システムの改良及び幌延深地層研究センターの研究坑道内250m地点の地下水と有機物を用いた試験を実施し、当初の計画通りの研究成果を得られたため、おおむね順調に進展していると判断する。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度においては、多段ろ過システムを用いた試験の対象を幌延深地層研究センター内研究坑道の深度350mから採取する地下水と有機物に拡大するとともに、フミンコロイドへの収着分配係数の導出に向けてデータを取得する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け、本研究で用いる地下水を採取する幌延深地層研究センターへの出張を控えることとしたため、出張に係る費用が次年度使用額として生じた。
次年度使用額は、令和3年度分経費と合わせて、本研究の成果を発表する学会への参加に係る費用に使用する予定である。