廃棄物処分を対象にした止水材料の透水性と膨潤性に関する研究

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本研究は放射性廃棄物の地層処分のための止水材料として想定されているベントナイトの透水性と膨潤性について、21年度は前年度に引き続き、ベントナイトの膨潤特性に及ぼす塩分濃度の影響を中心に研究を行った。これは、ベントナイトの膨潤特性に関するこれまでの研究は、その多くが蒸留水を用いたものであったが、放射性廃棄物の地層処分の候補地は海に近い場合が多く、実際の地下水環境には塩分が含まれる可能性があるためである。実験においては、粉末状のKunigel bentoniteを締固めて初期乾燥密度1.30～1.90g/cm^3の供試体を作製した。また吸水膨潤に使用した塩水のNaCl濃度は0.5～4.0moles/lであった。圧密試験容器に入れた供試体に一定鉛直圧0.16Mpaの下で供試体下端から塩水を供給し、膨潤量を測定した。蒸留水を用いた実験によると、初期乾燥密度が高いほどモンモリロナイト含有量が多くなるため膨潤率が高くなること、浸透開始から約200時間でほぼ定常状態となることなど、本研究でも既往の研究と整合する結果が得られている。一方、塩分が加わると、塩分濃度が高いほど膨潤量、膨潤速度とも低下し、特に1.0moles/l以上の濃度になると膨潤がほとんど見られなくなった。これは、廃棄物処分の止水材として期待されているベントナイトとしては問題となりうるため、今後更なる検討が必要である。さらに、試料への水の供給は下端面からのみ行われるため、吸水膨潤は高さ方向に不均一である事が考えられる。そこで、供試体を高さ方向へいくつかに分割し、含水比と密度を計測した。その結果、高さ方向での不均一性が確認され、実験結果の解釈において今後更なる考慮が必要である事が示された。