2009 Fiscal Year Annual Research Report
放射性廃棄物処分におけるセメントーベントナイト界面の物質移動と変質予測
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09F09306
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 努 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
YOGARAJHA Elakneswaran 北海道大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 高レベル放射性廃棄物 / CSH / ゼータ電位 / 塩化物イオン / 物理吸着 / 化学吸着 / 表面錯体 / 拡散係数 |
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| Research Abstract |
本年度は、実際の高レベル放射性廃棄物処理の検討で高炉セメントやフライアッシュセメントを適用する動きがあったことから、普通セメントに高炉スラグ微粉末とフライアッシュを添加したセメント硬化体の塩化物イオンの固定化について検討を加えた。各種セメント中のCSHの生成量をX線回折リートベルト法で定量化するとともに、レーザ散乱法ゼータ電位計により表面電荷を測定した。さらに、表面電荷はCSH中の架橋Si四面体のシラノール基で発生すると仮定し、CSHの化学構造から表面荷電密度分布を算定し、Clイオンがこの表面荷電点で表面錯体を形成すると仮定して表面錯体生成モデルを構築した。
次に、X線回折リートベルト法で定量化したフリーデル氏塩量からClイオンの化学吸着量を実験的に求め、残りのClイオンの物理吸着が表面錯体形成モデルから予測できるかについて検証した。その結果、普通セメントでは高い精度で予測きるが、高炉スラグなどの混和材を混合した場合では高濃度側で実測値のほうが理論値よりも高いClイオン吸着量を示し、核種イオンの拡散を抑制することが判明した。このことは、放射性廃棄物の収納容器用材料としての高炉スラグやフライアッシュの優位性を示すものであり、将来の実用化に向けて有望な材料を見出したといえる。
さらに、Clイオンの物理吸着の実験値に基づき高炉セメント硬化体中のClイオンの元素分布を、界面電気効果を考慮した数理モデルで予測したところ、EPMAで測定した実験データと比較的高い精度で合致し、Clイオンの拡散の予測が可能であることを明らかにした。以上、本研究で開発した表面錯体形成によるイオンの物理吸着と電気化学的効果を考慮したイオンの拡散に関する数理モデルは有効性が確認され、既往のセメント硬化体の溶脱によるCSH構造の変成モデルと組み合わせると超長期での核種イオンの拡散の推定に有用であるといえる。
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Research Products
(1 results)
