超深地層環境における核種移行に関するナチュラルアナログ研究

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地層処分では長期間にわたり安全性を確保した上で、かつ人間の管理を必要としないが、安全性を追求する上でいくつかの問題点が挙げられる。深地層では、一般的に地下水の移動速度は遅いとされているが、実際の天然の地層中には割れ目や断層といった地下水が流れやすく移動速度が速くなる箇所が存在する。そのため、この割れ目や断層を考慮した場合、地下水の移動速度が速くなり、放射性核種が想定していた時間よりも早く生活環境圏に浸出してしまうことが懸念される（地下水シナリオ）。また、割れ目や断層がある箇所では変質を伴っており、この変質の存在が放射性核種の地層中での挙動を変化させる可能性があり、地層処分の安全評価をするために、本研究（平成24年度）では北海道幌延海成層群の堆積岩を対象として、深地層（深度140m調査坑道）中でのマイナーアクチノイドの挙動と支配要因を評価するために、ランタノイド（Ln、ナチュラルアナログ元素）、U、Thを用いる評価手法の確立を目的とした。その結果、次の重要な知見を得た。①ナチュラルアナログ元素、Th及びUの収着は、酸化物と硫化物・有機物が支配的であった。②分配係数Kdが軽Ln(最大)で0.97、重Ln(最小)0.81となり、全体的には軽Lnに富む傾向となった。③酸化物の代表である酸化鉄の初期形態である水酸化鉄は、共沈作用によって重Lnに比べて軽Lnをより多く取り込む性質が見られた。④それとは反対に、硫化物や有機物では軽Lnよりも重Lnの方を多く取り込む傾向が見られた。⑤室内通水実験(短時間の反応)での収着は、天然の岩石に含まれるナチュラルアナログ元素の化学形態とは異なる化学形態をとる可能性が示された。⑥ベントナイトに含まれるナチュラルアナログ元素、Th及びUは、珪酸塩鉱物に次いで硫化物・有機物を主な化学形態として存在していることが判明した。