| 研究課題/領域番号 |
18H01910
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
千田 太詩 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30415880)
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| 研究分担者 |
新堀 雄一 東北大学, 工学研究科, 教授 (90180562)
関 亜美 東北大学, 工学研究科, 助教 (80912328)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 原子力 / 放射性廃棄物 / バックエンド / 処分システム / 核種閉じ込め / ケイ酸 / コロイド / 析出 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，放射性廃棄物処分場周辺のpH変動に伴うケイ酸の再分配が間隙を閉塞して天然バリア(周辺岩盤)の核種閉じ込め効果を向上させる機能に着目し，その機能発現の鍵となる過飽和ケイ酸の析出機構解明を進めている．前年度までに，ケイ酸析出挙動がアモルファスシリカや熱水変質鉱物等の異なる固相に対しても同様に整理できる可能性を示した．また，地下水中に溶存するNaやCa，Mg，Alが個別に共存する場合のケイ酸析出への影響を明らかにした．これらに続き今年度は，地下環境では複数の溶存成分が共存することを考慮して，海水系地下水を想定した高Na条件におけるケイ酸析出へのMgおよびCaの影響を調べた．析出実験では固相にアモルファスシリカを用い，ケイ酸の過飽和濃度を8 mM (pH 8)とするとともに，高Na条件(0.06 M，0.6 M)にてMgあるいはCaを1.4 mMおよび14 mMに設定して析出量の経時変化を調べた．その結果，見かけの析出速度定数は3.5×10E-10～4.5×10E-10 m/sと得られ，Na濃度の上昇に伴い増大した．また，MgおよびCa濃度の依存性はほぼ確認されなかった．これは，本実験におけるMgやCaの濃度と比べて大過剰であるNaがケイ酸析出挙動に対して支配的となったためと考えられる．このことは，地下環境のケイ酸析出挙動が，淡水系地下水(Na濃度3 mM)と塩水系地下水(Na濃度0.6 M)とに大まかに区分し得ることを示唆する．加えて，得られた見かけの析出速度定数から計算したダムケラー数(析出反応と移流の比)は10E+4以上となり，地下水による物質移行に対してケイ酸析出反応が支配的になることが示された．これらより，本研究で想定した種々の地下水条件においては，過飽和ケイ酸の析出に伴う天然バリア中の流路の狭隘化によって，さらなる核種閉じ込め効果の向上が期待できる．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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