Evaluation method on water transfer characteristics of bentonites considering ground water quality in radioactive waste disposal

放射性废物处置中考虑地下水水质的膨润土传水特性评价方法

• 批准号: 21K04260
• 负责人: 伊藤 大知
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04260/
• 关键词: 放射性廃棄物処分; ベントナイト; 水分移動特性; 地下水質; 膨潤; 安全性評価; 模型実験

本研究の目的は，各種放射性廃棄物処分の安全評価に不可欠である，ベントナイト系材料の各種地下水質における水分移動特性データベースと理論評価手法の構築である．今年度は交換性陽イオンがNa+のもの（Na型），Ca2+およびMg2+のもの（Ca・Mg型）の2種類の粉体状ベントナイトを用い，人工海水および地下水のイオンを含んだNaCl・CaCl2溶液の3種類について濃度を0（蒸留水）・25・50・75・100%（人工海水のイオン強度0.655 mol/L）の5段階に変更した供給水環境においてメスシリンダー法を実施した．その結果，2種類のベントナイトのいずれにおいても，濃度が0→25%に増加した際に大幅な浸潤速度の上昇および膨潤率の低下が生じ，Ca型ベントナイトと異なりイオン流入の影響を強く受けることが示唆された．Ca・Mg型ベントナイトでは，イオン強度の変化による浸潤速度の変化は小さく，特に供給水溶液にCaイオンが含まれる場合，交換性陽イオン中のNaイオン・Mgイオンとの間でイオン交換が生じ，Ca型ベントナイトに近い性質を持つことが示唆された．また，特に高レベル放射性廃棄物の地層処分においては，地下300 m以深の深地層中に処分場を建設することが定められており，緩衝材に流入する地下水の圧力は1 MPa程度と高圧になることが想定される．このような高圧環境におけるベントナイトの水分移動特性を調査するため，今年度は100・200・300・400 kPaの4種類の水圧を付加した下で，Na型およびCa・Mg型ベントナイトについて吸水量測定試験を行った．その結果，上記の範囲において，吸水量と時間の平方根の間に比例関係がみられ，不飽和状態における水分移動は水分拡散現象に則っていることが示された．また，水分拡散係数についても水圧の影響を受けず一定値を示し，水圧の影響を受けないことが示された．

は の purpose, this study various radioactive 廃 outcast 処 points の safety evaluation 価 に not owe で あ る, ベ ン ト ナ イ ト materials の all kinds of underground water quality に お け る moisture movement features デ ー タ ベ ー ス と theory review 価 gimmick の build で あ る. Our は commutativity Yang イ オ ン が Na + の も の (Na), Ca2 + お よ び magnesium 2 + の も の (Ca, Mg) 2 kinds の の powder shape ベ ン ト ナ イ ト を い, Artificial seawater お よ び groundwater の イ オ ン を containing ん だ NaCl, CaCl2 solution の 3 kinds に つ い て concentration を 0 (steamed leave the water), 25, 50, 75, 100% (artificial seawater の イ オ ン intensity 0.655 mol/L) の 5 paragraph order に - more し た supply water environment に お い て メ ス シ リ ン ダ を ー method be applied し た. そ の results, 2 species の ベ ン ト ナ イ ト の い ず れ に お い て も, concentration が 0-25% に raised し た interstate に な infiltration velocity の rise sharply お よ び swelling rate low の が じ, Ca type ベ ン ト ナ イ ト と different な り イ オ ン inflows の を strong く by け る こ と が in stopping さ れ た. Ca, Mg type ベ ン ト ナ イ ト で は, イ オ の ン strength variations change に よ る infiltration velocity の small variations change は さ く, trevor に supply solution に Ca イ オ ン が containing ま れ る occasions, commutativity Yang イ オ ン の in Na イ オ ン · Mg イ オ ン と の between で イ オ ン exchange が じ, Ca type ベ ン ト ナ イ ト に nearly い nature を hold つ こ と が in stopping さ れ た. ま た, high に レ ベ ル radioactive 廃 outcast の formation 処 points に お い て は, 300 m in deep underground の deep strata に 処 breakout を construction す る こ と が set め ら れ て お り, buffer material に inflows す る の groundwater pressure は 1 MPa degree high と 圧 に な る こ と が scenarios さ れ る. こ の よ う な high 圧 environment に お け る ベ ン ト ナ イ ト の moisture movement features を survey す る た め, our は "100, 200, 300, 400 kPa の 4 kinds の water 圧 を plus し た で, type Na お よ び Ca, Mg type ベ ン ト ナ イ ト に つ い て water quantity measurement test line を っ た. そ の results, written の van 囲 に お い て, water absorbing capacity の と time square root among の に proportion masato が み ら れ, unsaturated state に お け る moisture movement は water company, dispersion phenomenon に were っ て い る こ と が shown さ れ た. ま た, water company, dispersion coefficient に つ い て も water 圧 の を by け ず certain numerical を し, water 圧 の を by け な い こ と が shown さ れ た.

项目成果

Experimental study of aging-induced cementation effect on permeability property of bentonites

• DOI: 10.1088/1755-1315/1124/1/012118
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
• 作者: D. Ito;H. Wang;H. Komine

Hydraulic conductivity test system for compacted, 2-mm-thick bentonite specimens

用于压实 2 毫米厚膨润土样品的水力传导率测试系统

• DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101210
• 发表时间: 2022
• 期刊: Soils and Foundations
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ito Daichi;Wang Hailong;Komine Hideo
• 通讯作者: Komine Hideo

メスシリンダー法による Na 型および Ca-Mg 型ベントナイトの浸潤・膨潤特性に及ぼす 人工海水濃度の影響評価

量筒法评价人工海水浓度对Na型、Ca-Mg型膨润土渗透膨胀性能的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Mikoto Furuichi;Daisuke Nishiura;Jian Chen;澤野 命，斐 翔磨，河井 克之，中島 晃司;渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，山田味佳，関口高志
• 通讯作者: 渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，山田味佳，関口高志

Na型およびCa-Mg型ベントナイトの不飽和時水分移動特性に及ぼす水圧の影響評価

水压对Na型和Ca-Mg型膨润土不饱和输水性能影响的评价

• 发表时间: 2023
• 作者: Jian Chen;Daisuke Nishiura;Mikito Furuichi;中島 晃司，河井 克之;渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，関口高志
• 通讯作者: 渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，関口高志

地層処分におけるベントナイト系緩衝材の膠結作用に伴う超長期的劣化を考慮した自己修復性評価手法の提案

地质处置中考虑膨润土基缓冲材料团聚超长期劣化的自愈评价方法提出

• 发表时间: 2022
• 期刊: 地盤工学会誌
• 作者: 河井克之;有西海飛;中島晃司;伊藤大知，王海龍，小峯秀雄
• 通讯作者: 伊藤大知，王海龍，小峯秀雄