マイクロX線CTとLA-ICP-MSによる結晶質岩中の核種拡散係数の上限値評価

使用显微 X 射线 CT 和 LA-ICP-MS 评估结晶岩石中核素扩散系数的上限

• 批准号: 21K14569
• 负责人: 深津 勇太
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K14569/
• 关键词: 結晶質岩; 黒雲母; マイクロX線CT; 拡散試験; レーザーアブレーションICP-MS; 収着性核種; 拡散係数; 地層処分; 拡散; 雲母; レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析

高レベル放射性廃棄物の地層処分で想定される岩盤の一つである結晶質岩において、セシウムなどの放射性核種は、収着サイトの豊富な雲母中に濃縮される。しかしながら、地層環境の長期変遷により、核種が雲母中から結晶質岩全体に拡散することによる、高濃度の核種漏えいが懸念される。したがって、地層処分の安全性評価のため、雲母中の収着性核種の拡散が、結晶質岩全体の拡散に与える影響を評価する必要がある。本研究では、マイクロX線CTとレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS）を用いて、結晶質岩中の雲母構造と核種の移動度を示す拡散係数の関係を明らかにし、その移動度が最大となる雲母の分布条件と拡散係数の上限値を評価することを目的としている。本年度は、所属機関の海外留学制度により、米国テキサス大に滞在し、現地において、花崗岩や花崗閃緑岩等の岩石を対象とした収着性トレーサー（Cs+、Co2+、Sr2+）の透過拡散試験を実施するとともに、レーザーアブレーションICP-MSを用いて、拡散試験後の岩石試料を対象として、岩石中の黒雲母に収着したトレーサー元素の分布を取得した（留学期間：令和4年3月～令和5年3月（1年未満））。これらの結果から、Cs+、Co2+、Sr2+の収着機構の違い、すなわち黒雲母中のフレイドエッジサイトを含む収着サイトに対する陽イオンの親和性によって、それらの拡散性（Sr2+＞Cs+＞Co2+）が異なることが示唆された。この結果は、黒雲母を多く含む結晶質岩石における収着性核種の拡散性を評価するための重要な知見である。

在结晶岩中，在地质处置高级放射性废物时，预期的岩石之一是放射性核素（例如蒜）集中在云母中，云母含量丰富，云母丰富。但是，由于形成环境的长期变化，由于核素从云母从云母扩散到整个结晶岩，因此核素会在高浓度下泄漏。因此，为了对地质处置的安全评估，有必要评估云母中吸附剂核素扩散对整个晶体扩散的影响。这项研究旨在阐明云母结构与扩散系数之间的关系，表明使用微型X射线CT和激光消融在晶体岩石中的迁移率和激光消融能力耦合等离子体质谱法（ICP-MS）（ICP-MS），并评估MigA的分布条件，并评估Miga的分布条件，在该云母的分布条件下，较大限制了diff diff diff的限制。 This year, based on the overseas study abroad program of my affiliated institution, I stayed at the University of Texas, USA, and conducted a transmission diffusion test of sorption tracers (Cs+, Co2+, Sr2+) on rocks such as granite and granodiorite on the site, and also used laser ablation ICP-MS to obtain the distribution of tracer elements sorption on biotite in the rock samples after the diffusion测试（研究期：2022年3月至2023年3月（不到一年））。这些结果表明，CS+，CO2+和SR2+的吸附机制的差异，即，阳离子对包含Biotite中Freid边缘位点的吸附位点的亲和力将区分它们的扩散率（SR2+>> cs+> co2+）。该结果是评估富含生物岩晶体岩石岩石核素的扩散性的重要发现。

项目成果

テキサス大学アーリントン校(米国)

德克萨斯大学阿灵顿分校（美国）