• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実績報告書

地層処分システムにおける過飽和ケイ酸の動的挙動の解明とその核種閉じ込めへの活用

研究課題

研究課題/領域番号 16J02619
研究機関東北大学

研究代表者

笹川 剛  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
キーワード地層処分 / 過飽和ケイ酸 / 析出
研究実績の概要

本研究は地層処分場周辺に生じるpH勾配に起因する過飽和ケイ酸の析出現象に着目し,その動的挙動を明らかにするとともに,流路の閉塞効果を見積もることを目的とした.
まずバッチ試験として,固相試料に岩盤亀裂を想定した非晶質シリカを用いて,過飽和ケイ酸の析出挙動を評価した.パラメータとして,想定流路幅(固液比),初期過飽和濃度,温度,pH(8~10),溶存イオン(Naイオン,Caイオン)を設定した.その結果,それぞれのパラメータの依存性を系統的に整理することができ,特に,温度,Na,Caイオン濃度が高いほど,析出速度は有意に増加し,本研究で設定した範囲において,2~3倍程度の変化を示した.ただし,pHについてはpH 8~10の範囲において,析出速度定数に対して依存性が得られなかった.
また,埋戻し材内のベントナイトへの過飽和ケイ酸の析出を想定したバッチ試験を行い,pHへの依存性について実験により評価を行った.その結果,pHに対する依存性は,固相試料として非晶質シリカを使用した場合と比較して,pHに依存して析出速度が増加する傾向が示された.
さらに,実験結果から得られた見かけの析出速度定数を用いて,岩盤亀裂の閉塞過程の数学モデルを作成し,数値解析を行った.その結果,初期過飽和濃度1 mM,流速5 m/yearにおいて,およそ2000年間で流路幅の約90%が閉塞することが示され,析出の範囲も地下水の流れ方向に対して3 m以内に収まることが示された.
本研究から地層処分場周辺における過飽和ケイ酸の析出が安全評価上重要な期間において核種閉じ込めの効果を発現する可能性が示唆された.今後,本研究から得られた知見を活かし,流動式の実験を行うことや処分システム全体を考慮したシミュレーションを行うことによって,過飽和ケイ酸の析出による核種閉じ込め効果を考慮した最適なレイアウトを提示できる基礎を築いた.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Effects of Supersaturated Silicic Acid Concentration on Deposition Rate around Geological Disposal System2017

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

      Journal of NUCLEAR ENGINEERING AND RADIATION SCIENCE

      巻: 3 ページ: 041010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Temperature on the Deposition Rate of Supersaturated Silicic Acid on Ca-type bentonite2017

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

      Journal of Energy and Power Engineering

      巻: 11 ページ: 559, 568

    • DOI

      10.17265/1934-8975/2017.09.001

    • 査読あり
  • [学会発表] Effects of temperature on deposition behavior of supersaturated silicic acid on Na-type bentonite2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sasagawa, Taiji Chida, Yuichi Niibori
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinment
    • 国際学会
  • [学会発表] 地層処分場周辺におけるコロイド状ケイ酸の解重合を伴う析出過程に関する基礎的研究2017

    • 著者名/発表者名
      笹川剛,照井雄大,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      平成29年度研究発表会 日本応用地質学会
  • [学会発表] 埋め戻し材の変質を考慮したイライトへの過飽和ケイ酸の析出挙動の評価2017

    • 著者名/発表者名
      小山伸也,笹川剛,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会 2017年春の年会
  • [学会発表] 地層処分場周辺環境における過飽和ケイ酸の析出挙動評価2017

    • 著者名/発表者名
      田中翔悟,笹川剛,千田太詩,新堀雄一
    • 学会等名
      日本原子力学会東北支部 第41回研究交流会

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2023-03-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi