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核種閉じ込め機能を冠水流動場において自己発現するセメント系バリアの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01371
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関東北大学

研究代表者

新堀 雄一  東北大学, 工学研究科, 教授 (90180562)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
2017年度: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円)
キーワード原子力エネルギー / 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 / 地下冠水環境 / カルシウムシリケート水和物 / ヨウ素
研究成果の概要

地下水による冠水流動場において、放射性廃棄物の地下処分施設からの核種の漏出を遅延させるセメント系バリアの開発を行った。その結果、処分場の構築に必要となるセメントからのカルシウムイオンの溶出により、二次鉱物としてゲル状のカルシウムシリケート水和物(CSH)が流動場に形成されること、また、ヨウ化物およびヨウ素酸イオンともにCSHとの相互作用を持つことが明らかになった。さらに流動場におけるCSHの生成に伴う地下水の透水性の低下により、CSHはヨウ素に対して従来評価の10倍以上の閉じ込め効果を生み、淡水系地下水ではセメントの細骨材としてハイドロタルサイトの添加がその効果をさらに向上させることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義は、CSHが地下の冠水環境のような自由水を多く含む環境において二次鉱物として流動場に生成し、地下水の浸透性を抑え、CSHの安定化によるヨウ素との化学的な相互作用を明らかにしたことにある。その社会的意義は、本研究成果が地下冠水環境における放射性廃棄物の管理・処分システムの核種閉じ込めに大きく寄与する点にある。ヨウ素(I)の中でI-129は1,570万年の半減期を持ち、これまで地下水による移行を如何に抑えるかが課題であった。本成果では、二次鉱物のCSHがその閉じ込め性を有することに加えて、処分施設の建設時に用いるセメントの細骨材の選択とその有用性の整理にも貢献する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Fundamental Study on Transport Model for Radionuclides Under Unsaturated Condition around Near-Surface Underground2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Ozutsumi, Masayuki Kogure, Yuichi Niibori, Taiji Chida
    • 雑誌名

      MRS Advances

      巻: 5 号: 5-6 ページ: 223-232

    • DOI

      10.1557/adv.2020.54

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of Borate on Sorption of Strontium and Barium to Calcium Silicate Hydrate2020

    • 著者名/発表者名
      Taiji Chida, Naoya Hara, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2020 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 20148 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of Sorption Behavior of Europium to Calcium Silicate Hydrate by Thermal Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Kengo Suto, Taiji Chida, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2020 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 20172 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fundamental Study of Migration Behavior of Cesium under the Unsaturated Condition through One-dimensional Column Simulating Soil around the Disposal Site2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kogure, Takenori Ozutsumi, Yuichi Niibori, Taiji Chida
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2020 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 20262 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alteration of Granite Surface with the Formation of Calcium-Silicate-Hydrate by Alkaline Groundwater2019

    • 著者名/発表者名
      Taiji Chida, Masayuki Hayashi, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2019 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 19165 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Sorption Behavior of Europium onto Ca-Al-Si Hydrate by Fluorescence Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Yayoi Taneichi, Taiji Chida, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2019 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 19222 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preliminary Study on Sorption Behavior of Iodine on Ca-Al-Si Hydrate2019

    • 著者名/発表者名
      Rintaro Nagahora, Yuichi Niibori, Taiji Chida
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2019 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 19310 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deposition rate of supersaturated silicic acid on Na-type bentonite as a tunnel backfill material2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sasagawa, Taiji Chida and Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Applied Geochemistry

      巻: 98 ページ: 377-382

    • DOI

      10.1016/j.apgeochem.2018.08.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fundamental Study on Effects of Borate on the Sorption of Cesium ions to Calcium Silicate Hydrate2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Hara, Taiji Chida, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2018 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 18068 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sorption Behavior of Iodate Ions on Calcium Silicate Hydrate under a High Saline Condition2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Onodera, Taiji Chida, Yuichi Niibori
    • 雑誌名

      Proceedings of WM2018 (HLW, TRU, LLW/ILW, Mixed, Hazardous Wastes & Environmental Management)

      巻: Paper No. 18176 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 処分場閉鎖前の乾燥過程を考慮した多孔質体における物質移動と間隙分布の変化2020

    • 著者名/発表者名
      鹿野 悟史,新堀 雄一,千田 太詩
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020年春の年会(講演要旨公開)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Al含有カルシウムシリケート水和物とヨウ素酸イオンの相互作用に関する基礎的研究2019

    • 著者名/発表者名
      山澤 真吾,新堀 雄一,千田 太詩
    • 学会等名
      日本原子力学会「バックエンド部会」第35回バックエンド夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光寿命測定を用いた炭酸イオン共存下におけるCSHとウランの相互作用の評価2019

    • 著者名/発表者名
      須藤 健吾,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会「バックエンド部会」第35回バックエンド夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 不飽和な一次元カラム充填層を用いたセシウム移行挙動に関する基礎的研究2019

    • 著者名/発表者名
      小暮 將之,小堤 健紀,新堀 雄一,千田 太詩
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 不飽和層の迂回流路を考慮した核種移行挙動のモデル化に関する基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      小堤 健紀,小暮 將之,新堀 雄一,千田 太詩
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Multi-Path Modelによる不飽和層の核種移行挙動に関する基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      小堤 健紀,小暮 將之,新堀 雄一,千田 太詩
    • 学会等名
      日本原子力学会 東北支部会 第43回研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高硫酸イオン濃度条件におけるCSHゲルに対するCsの収着挙動評価2019

    • 著者名/発表者名
      田村直之,千田太詩,新堀雄一,金聖潤
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年春の年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 放射性廃棄物の処分環境を考慮したCa-Al-Si系水和物へのユウロピウムの収着挙動に関する基礎的研究2019

    • 著者名/発表者名
      種市 やよい,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年春の年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 地下冠水環境におけるCa-Al-Si 系水和物へのヨウ素の収着挙動の評価2019

    • 著者名/発表者名
      長洞麟太郎,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年春の年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光分光法によるCa-Al-Si系水和物へのユウロピウムの収着挙動の評価2019

    • 著者名/発表者名
      種市やよい,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      第4回次世代廃炉イニシアティブカンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光分光分析を用いたカルシウムシリケート水和物とEuの相互作用に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      須藤健吾,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      第4回次世代廃炉イニシアティブカンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Al含有カルシウムシリケート水和物へのヨウ素の収着に及ぼす温度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      山澤真吾,長洞麟太郎,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      第4回次世代廃炉イニシアティブカンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ca-Al-Si系水和物によるユウロピウムの固定化に関する基礎的研究2018

    • 著者名/発表者名
      種市 やよい,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会「バックエンド部会」第34 回バックエンド夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 塩化物イオン共存下におけるCa-Al-Si系水和物へのヨウ素の収着挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      長洞 麟太郎,小野寺 駿斗,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会「バックエンド部会」第34 回バックエンド夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 地下冠水環境中のカルシウムシリケート水和物の生成とヨウ素の固定化に関する予察2018

    • 著者名/発表者名
      山澤真吾,長洞麟太郎,小野寺駿斗,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      第14回量子エネルギー工学フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ca-Al-Si系水和物へのユウロピウムの収着挙動におけるAl含有率の影響2018

    • 著者名/発表者名
      種市 やよい,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      第3回次世代廃炉イニシアティブカンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ca-Al-Si系水和物に対するヨウ素の収着挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      長洞 麟太郎,小野寺 駿斗,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会 2018年春の年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光発光スペクトルを用いたCa-Al-Si系水和物へのユウロピウムの収着挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      種市 やよい,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会 2018年春の年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Interaction of Radionuclide with Calcium Silicate Hydrate formed as a Secondary Mineral under a Condition without Drying Processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi NIIBORI
    • 学会等名
      The Research Conference on Cementitious Composites in Decommissioning and Waste Management (RCWM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fundamental Study on Flow-path Change in Granite Matrix by Cementitious Pore Water2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki KURATA 1, Taiji CHIDA 1, Yuichi NIIBORI
    • 学会等名
      The Research Conference on Cementitious Composites in Decommissioning and Waste Management (RCWM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルシウムリケート水和物へのヨウ素収着に及ぼす塩化イオンの影響2017

    • 著者名/発表者名
      長洞 麟太郎、小野寺 駿斗、千田 太詩、新堀 雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 放射性廃棄物処分周辺におけるカルシウムシリケート水和物生成による核種閉じ込め効果2017

    • 著者名/発表者名
      千田 太詩
    • 学会等名
      日本保全学会 東北・北海道支部 (第9会総会 若手による発表)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 塩化物共存冠水環境下におけるヨウ素とCSHとの相互作用2017

    • 著者名/発表者名
      長洞 麟太郎,小野寺 駿斗,千田 太詩,新堀 雄一
    • 学会等名
      第13回量子エネルギー工学フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 著書論文等- 新堀 雄一

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/a0f21740a16e2fd1eeab1f9ef0b882de.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 著書論文等- 新堀 雄一

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/a0f21740a16e2fd1eeab1f9ef0b882de.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東北大学研究者紹介

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/a0f21740a16e2fd1eeab1f9ef0b882de.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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