地層処分粘土緩衝材中の物質移行挙動とそれに律速され得る鉄腐食反応に関する研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360417
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小崎 完 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60234746)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 直子 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (20624711) ; 富岡 智 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40237110) ; 香西 直文 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (80354877)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 放射性廃棄物 / ベントナイト / オーバーパック / 腐食 / 物質移行

Research Abstract

本研究では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価のための基礎研究として、人工バリアである粘土緩衝材中の鉄材料の腐食挙動を電気化学的手法で検討するとともに、その腐食挙動に影響を及ぼす粘土緩衝材の透水性能ならびに放射性核種の拡散・収着能を明らかにすることを目的としている。
研究３年目で最終年度となる平成２５年度は、平成２４年度に引き続き、アクリル製セル中で粘土試料に鉄電極を接触させた実験体系に対して交番電流を印加し、鉄電極の腐食を加速させる実験を行い、鉄の平均腐食速度およびイオンの移行挙動に及ぼす塩濃度の影響などを調べた。
一方、地層処分においてベントナイト中の鉄オーバーパック材の腐食の開始時期と密接に関連していると考えられている再冠水時の物質輸送現象を把握するため、乾燥状態の圧縮ベントナイト中に所定の動水勾配にてイオン交換水、塩水あるいはセメントから溶出したアルカリを含む溶液を注入する実験を行い、透水係数、ベントナイトから浸出する溶液の組成、ベントナイト固相の経時変化のデータを収集した。その結果、乾燥粘土試料中を高塩濃度溶液が透過するために要する時間は、初期動水勾配に反比例することが明らかになった。また、その後の透水係数は、高アルカリ溶液を透過させた場合には徐々に低下すること、その際に透過溶液中のSi およびAl 濃度が経過時間ともに変化することから、粘土試料中で鉱物の溶解ならびに析出反応が進行していることが示唆された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。