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地層処分システムにおける過飽和ケイ酸の動的挙動の解明とその核種閉じ込めへの活用

地质处置系统中过饱和硅酸动态行为的阐明及其在核素封存中的应用

基本信息

批准号：
16J02619
负责人：
笹川剛
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は地層処分場周辺に生じるpH勾配に起因する過飽和ケイ酸の析出現象に着目し，その動的挙動を明らかにするとともに，流路の閉塞効果を見積もることを目的とした．まずバッチ試験として，固相試料に岩盤亀裂を想定した非晶質シリカを用いて，過飽和ケイ酸の析出挙動を評価した．パラメータとして，想定流路幅(固液比)，初期過飽和濃度，温度，pH(8～10)，溶存イオン(Naイオン，Caイオン)を設定した．その結果，それぞれのパラメータの依存性を系統的に整理することができ，特に，温度，Na，Caイオン濃度が高いほど，析出速度は有意に増加し，本研究で設定した範囲において，2～3倍程度の変化を示した．ただし，pHについてはpH 8～10の範囲において，析出速度定数に対して依存性が得られなかった．また，埋戻し材内のベントナイトへの過飽和ケイ酸の析出を想定したバッチ試験を行い，pHへの依存性について実験により評価を行った．その結果，pHに対する依存性は，固相試料として非晶質シリカを使用した場合と比較して，pHに依存して析出速度が増加する傾向が示された．さらに，実験結果から得られた見かけの析出速度定数を用いて，岩盤亀裂の閉塞過程の数学モデルを作成し，数値解析を行った．その結果，初期過飽和濃度1 mM，流速5 m/yearにおいて，およそ2000年間で流路幅の約90%が閉塞することが示され，析出の範囲も地下水の流れ方向に対して3 m以内に収まることが示された．本研究から地層処分場周辺における過飽和ケイ酸の析出が安全評価上重要な期間において核種閉じ込めの効果を発現する可能性が示唆された．今後，本研究から得られた知見を活かし，流動式の実験を行うことや処分システム全体を考慮したシミュレーションを行うことによって，過飽和ケイ酸の析出による核種閉じ込め効果を考慮した最適なレイアウトを提示できる基礎を築いた．

This paper studies the causes of supersaturation and acid precipitation in the formation, and discusses the effects of fluid flow on the formation. In addition, the solid phase sample is used to evaluate the precipitation of supersaturated acid. To determine the flow path width (solid-liquid ratio), initial supersaturation concentration, temperature, pH(8~10), solution temperature (Na ~(3 +), Ca ~(3 +)). The results show that the precipitation rate increases with the increase of Na, Ca concentration and temperature, and the precipitation rate increases with the increase of Na, Ca concentration. The pH value is 8~10, and the precipitation rate is dependent on the pH value. In addition, the precipitation of supersaturated acid in the matrix is considered to be determined by experiment, and the dependence of pH is evaluated. As a result, the pH dependence of the solid phase sample on amorphous phase increases when compared with the pH dependence of the precipitation rate. In this paper, the mathematical model of the precipitation process of rock disk cracking is established and the numerical analysis is carried out. The results show that the initial supersaturated concentration is 1 mM, the flow rate is 5 m/year, and the flow path amplitude is about 90% in 2000. The precipitation range is less than 3 m. This study indicates the possibility of occurrence of supersaturated acid precipitation at the periphery of the formation field during the critical period of safety assessment. In the future, this study will find that the knowledge of the evolution of the flow pattern is active, and the whole process of the evolution of the supersaturated acid is considered, and the optimal process of the evolution of the isotope is suggested.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

地層処分場周辺環境における過飽和ケイ酸の析出挙動評価

地质处置库周边环境过饱和硅酸沉淀行为评价

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsuyoshi Sasagawa;Taiji Chida;Yuichi Niibori;笹川剛，照井雄大，千田太詩，新堀雄一;小山伸也，笹川剛，千田太詩，新堀雄一;田中翔悟，笹川剛，千田太詩，新堀雄一
通讯作者：
田中翔悟，笹川剛，千田太詩，新堀雄一

分坑道内におけるNa型ベントナイトへの過飽和ケイ酸の再分配挙動の評価

支洞内过饱和硅酸对钠型膨润土的再分布行为评价