Development of sequential self-healing cement-based barrier for confining the nuclides in a groundwater saturated field

开发连续自愈水泥基屏障以将核素限制在地下水饱和区域

• 批准号: 21H04664
• 负责人: 新堀 雄一
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04664/
• 关键词: 放射性廃棄物; 処分システム; セメント系バリア; 核種移行抑制; 自己修復機能; 塩水系地下水冠水環境; カルシウムシリケート水和物; 共存イオン

予定した次の課題に取り組んだ。検討課題(1)地下温度および共存塩類を考慮したCSHによる核種閉じ込め機能の速度論:EuのCa-Al-Si系水和物への収着に及ぼすCsやBa共存の影響は小さいこと、また、Euは温度やホウ素濃度に関わらずCSHと相互作用するものの、養生期間が長くなると高pHかつホウ素共存下ではEuが沈殿する可能性が示された。さらに、ホウ素の共存する系では、ラマンスペクトルからホウ素濃度が200 mM以上においてホウ酸四面体が観察され、ポルトランダイト、ホウ酸塩化合物およびCSH系水和物へのCaの分配が動的に変化していくことが示唆された。他方、ゼータ電位はNaCl濃度による依存性は小さく、Ca/Siモル比0.4では-20 mV程度、1.6では+20 mVであり、Csの収着性と調和的であった。検討課題(2)セメント系バリア(CSH)の地下水流動場内生成のダイナミクス:セメントに起因して高pHになったCaイオンを含む塩水系地下水を花崗岩と接する模擬亀裂(初期の亀裂幅0.1 mm未満)に流し、CSHとの形成を浸透性の変化として追跡した。浸透性の変化は、比較的な簡便なモデルによって良く表現できること、また、流動場においてCaの消費量から得られる見かけのケイ素の溶解速度は、従来の報告された値より高く、Na濃度が高くなると大きくなり、析出物の成長速度のNa濃度の依存性と同様の傾向にあることが明らかになった。加えて、CSHの亀裂表面での形成は局所的であることが示唆された。検討課題(3)最適なセメント成分および細骨材の組み合わせ:ヨウ化物イオンとの相互作用が期待されるハイドロタルサイト(以下HTと略記)を細骨材として予め混入することを考え、塩水系地下水を想定した塩素イオンとの共存系における収着分配係数Kdを求めたところ、液固比が小さくなる(地下の状態に近づく)ほど、塩水系においてもKdの値1.0 L/kgを十分に超え、HTの密度を考慮すると遅延係数は4～7程度にあることが明らかになった。

我们解决了下一个计划的任务。考虑到地下温度和共存盐的核素约束功能动力学的考虑主题（1）：CS和BA共存对CA-AL-SI水合物的影响很小，尽管EU与CSH相互作用，无论在boron浓度上与CSH相互作用，但均可能长期存在bor ph，并且在bor phs的存在下均可能存在。此外，在硼共存的系统中，从拉曼光谱中观察到硼浓度为200 mm或更多的硼浓度，这表明将Ca分配到Portlandite，硼酸盐化合物和CSH基水合物被动态变化。另一方面，ZETA电位很小，依赖于NaCl浓度，Ca/Si摩尔比在1.6时约为-20 mV，+20 mV，这与CS的吸附相一致。研究主题（2）地下水流场中水泥屏障（CSH）形成的动力学：含有高pH值的盐水地下水，由于水泥而引起的pH值很高，在与花岗岩接触（早期裂纹宽度小于0.1 mm）中的模拟裂缝中流过，并以CSH形成CSH作为渗透性变化。已经发现，相对简单的模型可以更好地表达通透性的变化，并且从流场中CA消耗获得的硅的明显溶解速率高于先前报道的值，并且随着NA浓度较高，导致与NA降水浓度的依赖性相似的趋势。另外，建议在裂纹表面的CSH形成是局部的。考虑主题（3）最佳的水泥成分和精细的聚集组合：考虑到水的水力钙化（以下称为HT），预计将与碘化物离子提前与碘化离子相互作用，我们计算了吸附分区的KD KD在氯化物的系统中与氯离子的共有系统中的较小的液化状态，该系统被认为是较小的液化状态，它是液态的（作为液体），并且是液化的（作为较小的液化），它是一种方法，如它所属于的（作为较小的液化），作为较小的（作为液体）发现即使在盐水系统中，KD值也足够超过1.0 l/kg，并且在考虑HT密度时，延迟系数也约为4至7。

项目成果

高塩分冠水環境におけるカルシウムシリケート水和物とユウロピウムとの相互作用におけるマグネシウムの影響

高盐度水淹环境中镁对水合硅酸钙与铕相互作用的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: S. Masubuchi;M. Sakano;Y. Tanaka;Y. Wakafuji;T. Yamamoto;S. Okazaki;K. Watanabe;T. Taniguchi;J. Li;H. Ejima;T. Sasagawa;K. Ishizaka;and T. Machida;太原 亮，関亜美，千田太詩，新堀雄一
• 通讯作者: 太原 亮，関亜美，千田太詩，新堀雄一

カルシウムシリケート水和物へのSeO42-およびSeO32-の収着挙動

SeO42-和SeO32-在水合硅酸钙上的吸附行为

• 发表时间: 2022
• 作者: T. D. Vu;H. Shishido;K. Aizawa;K. M. Kojima;T. Koyama;K. Oikawa;M. Harada;T. Oku;K. Soyama;S. Miyajima;M. Hidaka;S. Y. Suzuki;M. M. Tanaka;A. Malins;M. Machida;S. Kawamata;T. Ishida;長谷川 達生;関 亜美，前田一樹，千田太詩，新堀雄一
• 通讯作者: 関 亜美，前田一樹，千田太詩，新堀雄一

不飽和層における流路の形成とセシウムの移行挙動の評価

非饱和层中通道的形成和铯迁移行为的评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 影山遥一;大西朝登;石田浩介;Cedric Bareille;水上雄太;谷内敏之;橋本顕一郎;石田茂之;永崎洋;辛埴;芝内孝禎;河上大昂，新堀雄一，千田太詩，関亜美
• 通讯作者: 河上大昂，新堀雄一，千田太詩，関亜美

流路形成を考慮した不飽和層におけるセシウムの遅延効果の評価

考虑沟道形成的不饱和层中铯的延迟效应评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Ohishi Kazuki;Igarashi Daisuke;Tatara Ryoichi;Umegaki Izumi;Koda Akihiro;Komaba Shinichi;Sugiyama Jun;河上大昂，関亜美，千田太詩，新堀雄一
• 通讯作者: 河上大昂，関亜美，千田太詩，新堀雄一

高塩水環境におけるマグネシウム含有カルシウムシリケート水和物へのユウロピウムの収着挙動の評価

高盐环境下含镁硅酸钙水合物对铕的吸附行为评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 牧村 俊助;栗下 裕明;石田 卓;石田 正紀;若井 栄一;叶野 翔;湊 丈俊;河野 翔也;長江 正寛;阪本 辰顕;能登 裕之;新倉 高一;尾ノ井 正裕;鄭 憲採;中森 洋一;近藤 大介;木村 惇郎;長澤 豊;猪爪 正志;松本 康裕;小島 純一;小笠原 七海;服部 里絵;前中 志郎;藤田 和宣;大野亮汰，小山奏汰，都築誠二，井上悟，荒井俊人，長谷川達生;太原 亮，千田太詩，関亜美，新堀雄一
• 通讯作者: 太原 亮，千田太詩，関亜美，新堀雄一