天然組成ガラスは核廃棄物の容器として適当か?

天然成分玻璃适合作为核废料的容器吗？

• 批准号: 11874072
• 负责人: 高橋 栄一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11874072/
• 关键词: 高圧装置; 内熱式; 高圧ガス装置; HIP; 地球科学; 岩石学; 材料科学

現在ボロンシリケイト系のガラス(すなわちパイレックスガラスの類い)が核廃棄物処理後容器の本命として我が国では考えられている。しかしながら、地球化学的に見てボロンシリケイト系ガラスの超長期的な安全性が十分に立証されたとは言いがたい。化学ポテンシャル勾配に基づく元素移動一つを取っても、自然界で濃度の著しく低いボロンを主成分としたガラスが地殻内部で安定な物質とは考えがたい。更に自然界でボロンは水溶液への親和性の特に高い元素である事が知られており、地下水の浸透した場でボロンシリケイト系ガラスから多量の核廃棄物を含む元素が溶脱を起こさない保証はない。地殻の元素組成と等しい天然組成のガラスを自然界において超長期的に安定な核廃棄物の容器として適当な候補であると予想し、その妥当性を本研究で検討する。均質で多量の試料を得る可能性のある玄武岩、安山岩、流紋岩、泥岩を選択し、その一気圧下での融点を一気圧の電気炉で決定した。ガス圧実験装置を用いてガラスと水溶液との元素分配実験0.1-0.5GPa、100-500℃の条件下で行った。この時、ガラス中に生じる元素の濃度勾配は、EPMA装置を用いて検討した。今後微量元素の濃度分析をICPMS装置を用いて行う予定である。

Now, please note that the container after nuclear waste treatment has its own life and is ready for inspection. The results of geochemical analysis show that the ultra-long-term safety of the system is very important. The chemical composition of the earth's crust is stable. In addition, in nature, the affinity of aqueous solutions with special elements is known, and the penetration of groundwater into the field is guaranteed by the dissolution of large amounts of nuclear wastes containing elements. This paper discusses the suitability of the elements of the Earth's crust for ultra-long-term stability and for the containment of nuclear waste. Homogeneous samples can be obtained by selecting basalt, andesite, rhyolite and mudstone, and melting point can be determined by electric furnace at one pressure. The temperature of the device is between 0.1-0.5GPa and 100-500℃, and the distribution of elements in aqueous solution is between 0.1-0.5GPa. The concentration of the elements in the sample was adjusted according to the time and temperature, and the EPMA device was used for the analysis. ICPMS equipment will be used for determination of trace element concentrations in the future.

项目成果

W.Wang and E.Takahashi: "Subsolidus and melting experiments of a K-rich basaltic composition to 27 Gpa: implication for the behaviour of potasium in the mantle"American Minralogist. 84. 357-361 (1999)

W.Wang 和 E.Takahashi：“富钾玄武岩成分的固相线和熔化实验达到 27 Gpa：对钾在地幔中行为的影响”美国矿物学家。

W.Wang,S.Sueno,E.Takahashi,Y.Yurimoto and T.Gasparik: "Enrichment processes at the base of the Archean lithospheric mantle: observations from trace element characteristics of pyropic garnet inclusions in diamonds"Contrib. Mineral. Petrol. (in press). (199

W.Wang、S.Sueno、E.Takahashi、Y.Yurimoto 和 T.Gasparik：“太古代岩石圈地幔底部的富集过程：从钻石中火火石榴石包裹体的微量元素特征观察”贡献。

W.Wang and E.Takahashi: "Subsolidus and melting experiments of K-doped peridotite KLB-1 to 27GPa: its geophysical and geochemical implications"J .Geophysical Research. 105. 2855-2868 (2000)

W.Wang 和 E.Takahashi：“K 掺杂橄榄岩 KLB-1 至 27GPa 的固相线和熔化实验：其地球物理和地球化学意义”J .地球物理研究。