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

2021 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3年目である令和3年度は以下の項目を実施した。
（1）幌延深度350m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350m）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、逐次ろ過試験を実施した。その結果、フミン酸を添加しな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、フミン酸を添加した系では10kDaフィルタ、3kDaフィルタを通過する希土類元素の画分が増加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って希土類元素の加水分解反応が抑制され、サイズの小さなフミン酸と錯生成した画分がフィルタを通過したことによるものと考えられる。また、この傾向は幌延深度250m地下水とフミン酸を用いた試験結果にも見られたが、希土類元素の移行挙動には差があることも明らかとなった。
（2）希土類元素の移行挙動に及ぼす地下水成分の影響検討
本研究で使用している深部地下水には、天然有機物の他にも、ミリモルオーダーのリン酸イオン、炭酸水素イオンが含まれており、これらのイオンとの錯生成反応が天然有機物との錯生成反応と競合していると考えられる。それらについて考察するため、リン酸イオン、炭酸水素イオン濃度を模擬した、模擬地下水を用いて逐次ろ過試験を行い、特にリン酸イオンとの錯生成が移行挙動に及ぼす影響が大きいことが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和3年度までに、幌延深地層研究センターにて採取した深部地下水と有機物を用いた試験を実施し、着実に研究データを積み重ねているため、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4年度は本研究課題の最終年度のため、不足しているデータの拡充を行うとともに、核種移行評価解析にフミンコロイド影響評価を反映するために、研究成果を取りまとめる。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症拡大の影響を受け、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。また、参加を予定していた国際学会が延期されたため、その参加費用も繰越すこととなった。
次年度使用額は、取りまとめに向けて必要なデータ取得を行うための費用と、学会参加費用に充当する予定である。