人工物の長期的性能と安定性に関する地球化学的解析

• 研究課題/領域番号: 05402065
• 研究種目: 一般研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: エネルギー学一般・原子力学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 篤之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50011135)
• 研究分担者: 長崎 晋也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20240723) ; 田中 知 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10114547) ; 安 俊弘 東海大学, 工学部, 助教授 (10201906) ; 岡本 毅 東京大学, 工学部, 教務職員 (40114425)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 12,600千円 (直接経費: 12,600千円); 1995年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1994年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円); 1993年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
• キーワード: 人工バリア / 核種移行 / 不確実性 / アクチニド / コロイド / イライト / アメリシウム / ネプツニウム / 吸着性能 / スメクタイト / 物質移行 / 透水係数 / ベントナイト空隙水 / 吸着

研究概要

高レベル放射性廃棄物地層処分は、数万年以上にわたって放射性廃棄物を人間から隔離できる有望な方法であるが、そのシナリオは人工バリアの性質が長期的に一定であることを前提としている。しかし実際には、スメクタイトは地下水に溶存する陽イオンとの交換反応によりイライトへ変化することが知られている。
本研究により、スメクタイトのイライト化がベントナイト中核種移行に及ぼす影響を評価することができた。得られた研究成果を以下にまとめる。
(1)本研究では実験により、劣化開始前のベントナイト中間隙水の化学的条件(pH、酸化還元電位、炭酸濃度)を測定し、劣化開始前のベントナイトその測定結果がシミュレーションの解析結果と一致することを示した。またアメリシウムがベントナイトから放出される微粒子に付着し疑似コロイドを形成することを明らかにした。疑似コロイド形成を仮定する事により、実験によって得られたアメリシウムの吸着挙動に対する影響を理論的に説明されることも確認された。
(2)スメクタイト、イライト、両者の混合物、それぞれに対し吸着分配係数を実験で測定し、そのデータとAltanerモデルを用いることにより、イライト化にともなう特性変化を定量的に評価することのできるモデルを作成した。またスメクタイト、イライト、混合比を変えた両者の混合物、それぞれに対し吸着分配係数を測定することにより実験からもその特性を明らかにした。
(3)前述した(1)、(2)の研究成果をもとに、ベントナイトの経年変化を考慮した核種移行解析モデルを構築した。シミュレーションの結果から、ベントナイトの経年変化がベントナイト中の核種移行に与える影響を定量的に示すことができた。