深部地下水環境での長半減期核種の移行を支配する物質の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02641
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分31010:原子力工学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 桐島 陽 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00400424)
• 研究分担者: 宮川 和也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 幌延深地層研究センター, 研究副主幹 (90721225) ; 秋山 大輔 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80746751)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 深部地下水環境 / 放射性核種移行 / 地層処分

研究成果の概要

堆積岩系（幌延）深部地下水および結晶質岩系（瑞浪）深部地下水にMAと化学的挙動の近いアナログ元素としてランタノイド（La, Sm, Ho）およびUを添加し、処分後地下水に接触した場合を想定した試料を作製した。次に、この試料を孔径の異なる二種類のフィルタで逐次ろ過した。実験結果から、La, Sm, Hoは幌延深部地下水中で沈澱種となる割合が高く、その主要な化学種はリン酸塩であった。瑞浪深部地下水中では沈澱種、コロイド種、溶存種がそれぞれある程度の割合存在した。一方、ジオキソイオンとなるUはどちらの深部地下水中でも溶存種として存在し、その化学種は炭酸錯体とみられる。

自由記述の分野

放射性廃棄物

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では我が国の代表的な岩質である新第三紀堆積岩および結晶質岩の地下研究施設にて、深度300m以深の実際の処分深度の地下水を地下の還元雰囲気を維持した状態で採取した。ここにランタノイドやアクチノイドを添加し、定量分析および化学種分析によりこれら核種の溶解度を制限する地下水成分や移行を支配する地下水成分を明らかにした。これにより、現在、我が国の地層処分事業で進められている「閉鎖後長期の安全性の評価」の手法の科学的妥当性と改善が必要な点、あるいは実際に処分サイトが決定した際に試験研究により特に取得が必要となるサイト特有の化学データが何であるかの一端を示すことができた。