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2019 年度 実績報告書

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
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
研究実績の概要

本年度は,主にCSHへのヨウ化物イオンおよびヨウ素酸イオンの安定化機構のダイナミクスを以下の項目について検討した。
検討事項(1) セメント系バリアの流動場における核種閉じ込めの安定性: 昨年度に引き続き、花崗岩亀裂の流動場(80マイクロメータ以下の幅)における亀裂内のCSHの形成過程を追跡するとともに、回分式実験により岩石試料である花崗岩からのSiの溶出速度を評価した。その結果、CaイオンのCSH中の拡散速度に比較してSiの溶出速度は遅く、形成されるCSHの成長過程は、Ca供給側のCSHと流体との境界からでなく、Si供給側の花崗岩試料表面から進行することを明らかになった。
検討事項(2) 核種閉じ込め機能のメカニズム: CSHへのヨウ素の収着に及ぼすAlの影響について調べたところ、AlはCSHにおけるCaと置換する傾向にあることが明らかになった。このことは、ヨウ素酸イオンのCSHへの収着はCaを介在した静電的な収着が主であり、Al/Siモル比が大きい場合、ヨウ素酸イオンの収着が低下することに調和する。また、ヨウ化物イオンの場合にはAl添加の影響は限定的で、これはヨウ化物イオンが水和水とともに固相側に存在することに整合する。
検討項目(3) 最適なセメント組成および細骨材の組み合わせ: 実験結果は、ハイドロタルサイト(HT)とCSHによるヨウ化物イオンの競合はないこと、また、HTは他の塩素など陰イオンと競合することを示した。後者はHTとヨウ化物イオンとの化学的相互作用を意味する。加えて、(2)に述べたように、ヨウ化物イオンはCSHの水和水中に存在する。地下水は常に流動していることを考慮するとCSH中の水和水は交換が容易であることから、淡水系地下水の場合(塩素イオンの少ない場合)、セメント系材料に細骨材としてHTを組み合わせることが、ヨウ化物イオンとの化学的相互作用の見地から有用となる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) 備考 (1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 ページ: 223-232

    • DOI

      10.1557/adv.2020.54

    • 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

    • 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

    • 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

    • 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)
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [備考] 著書論文等- 新堀 雄一

    • URL

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

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公開日: 2021-01-27  

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