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JAEA-Research 2010-034
る試験(Zheng et al.、2008)やベルギーの HADES で行われた OPHELIE(On-surface Preliminary
Heating simulation Experimenting Later Instruments and Eeuipment) (Verstricht et al.、2003.)、日本の釜
石原位置試験場での試験(Chijimatsu et al.、2000.)などが挙げられる。
(仮想)Time (year) 0 1 5 10 30 60 100 1000 10000
個別プロセス
掘削・支保
掘削影響領域 一定
不飽和領域 拡大 ピーク
酸化還元領域 拡大 ピーク
岩盤クリープ変形 進行
緩衝材再冠水 - 浸潤開始 飽和
緩衝材膨潤変形 - 膨潤開始 ピーク・一定
崩壊熱の発生 - 発生 ピーク
熱応力の発生 - 発生 ピーク
支保工からのCa溶脱 進行
支保工の劣化 進行
OP, 廃棄体,
緩衝材定置
ガス移行 - 進行
オーバーバックの腐食膨張 - 進行
緩衝材の圧密・クリープ変形 - 進行
- 2 -
埋め戻し
減少
減少
図 1-2 ニアフィールドで予想される主な個別プロセスの概要
しかし、これらの原位置試験や室内試験も含めて実験的検討によるアプローチは処分場に安全性
が要求される期間に比べて非常に短い。このことから、数値モデルによるアプローチがニアフィ
ールドの長期的なプロセスを定量化するためには有効な手法であると考えられており(Gens et al.、
1998.;Xie et al.、 2006)、上記の原位置試験やモックアップ試験結果を用いた数値モデルの検討
も多くの研究者によって行われている。
THMC プロセスの中でも、特に、緩衝材間隙水中の溶存酸素等の化学成分やその酸化電位は放
射性核種の溶解度や金属の腐食形態・腐食速度といったオーバーパックの腐食挙動に影響を及ぼ
すことが知られている。(Xie et al.、2006.;Villar et al.、1997;川崎ほか、1994.)ベントナイト中
の間隙水化学はモンモリロナイトや水晶(quartz)に比べて溶解速度の速い石膏(gypsum)、 岩
塩(halite)、 方解石(calcite)によって大きく影響されるとされており、ガラス固化体の崩壊熱
の発生による高温環境での間隙水と緩衝材との反応による化学的、鉱物学的変化の重要性もまた
指摘されている(Muurinen and Lehikoinen、1999;Wersin、2003;Villar et al.、1996.)。さらに近年、
塩水環境を中心とした様々な地質環境では、ガラス固化体の崩壊熱により温度勾配が生じた緩衝
材内で水蒸気や地下水との反応によって塩濃縮・析出現象が生じ、局所的に化学環境が変化する
との報告もある(Cuevas et al.、2002;Seetharam et al.、2006;Samper et al.、2008;Karnland et al.、
2000)。緩衝材として、圧縮ベントナイトの一つであるクニゲル V1 を用いた塩濃縮・析出現象で
は、ガラス固化体の崩壊熱の発生をヒーターによる温度勾配によって模擬した室内試験を通して、
ヒーターと緩衝材の境界部付近で石膏や無水石膏(anhydrite)といった硫酸塩が析出することが
確認されている(藤田ほか、2007.)。しかし、塩濃縮・析出現象に関する研究例は国内外を通じ
減少
減少