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JAEA-Research 2010-034
V � �m�1�nraN (4.2-1)
int
S
N � rm
(4.2-2)
2ma
ここに、m は板状層状体の数、n は層間に占める水分子層数、r は水分子の直径、a は板状層状
体の面積、N は試料 1g 中のクラスターの数、rm は試料 1g 中のモンモリロナイト重量、S はモン
モリロナイトの表面積である。
表 4.2-6 に層間水量の推定結果を示すが、上記の仮定に基づき、全間隙に占める層間の割合(層
間飽和度)は 31.5%とし、この値を飽和度が超えた時点から地球化学反応を考慮することとした。
表 4.2-6 緩衝材に占める層間水量の推定
項目 記号 数値 単位 備考
緩衝材の乾燥密度 �d 1.6 g cm -3
設定値
緩衝材の真密度 � 2.68 g cm -3
設定値
緩衝材中のベントナイト混合率 mb 70 wt% 設定値
緩衝材中のケイ砂混合率 ms 30 wt% 設定値
ベントナイト中のモンモリロナイト含有率 mm 48 wt% 設定値
緩衝材の間隙率 Vt 0.403 - Vt=(�-�d)/� 緩衝材1g中のモンモリロナイト重量 rm 0.336 g rm=mb*mm*10 -4
モンモリロナイト表面積 S 8.10E+06 cm 2 g -1 藤井・中野(1984)
板状層状体の面積 a 1.00E-10 cm 2 藤井・中野(1984)
板状層状体の数 m 8 枚 仮定
クラスターの数 N 1.70E+15 個 g -1 N=rm*S/(2ma) クラスター最外表面積 S0 2.13E+05 cm 2 S0=2aN/rd 層間の水分子層数 n 3 層 仮定
水分子の直径 r 2.76E-08 cm 藤井・中野(1984)
クラスターが持つ水量 Vw 0.127 g cm -3 Vw=(m+1)n*r*a*N 層間水率 Vint 0.127 - Vint = Vw 層間飽和度 Sint 31.5 % Sint = Vint/Vt * 100
クニゲル V1 の構成鉱物の組成と含有量は伊藤ほか(1994)によって示されており、ここでは平
衡鉱物として平衡反応を考慮する鉱物は、方解石/Calcite(2.6wt%)、玉髄/Chalcedony(38 wt%)、
黄鉄鉱/Pyrite(0.7 wt%)とし、その他の 58.7wt%を未反応鉱物として仮定した。小田・柴田(1999)
は苦灰石や石英の溶解反応は方解析、玉髄との平衡を考えることで代表できることや、苦灰石や
スメクタイトの平衡反応は解析結果にほとんど影響しないことを示している。また、塩濃縮試験
は、浸潤させる塩水を窒素ガスによってバブリングしており、緩衝材中の間隙水の溶存酸素濃度
は低くなっていると考えられる。大気平衡の 1/10 の酸素が間隙水に溶存していると仮定し、黄鉄
鉱の酸化溶解反応によって消費されるものとした。地球化学計算には溶解度の温度依存性が考慮
されている熱力学データベース 990900c1.tdb(吉田・笹本,2004)(http://migrationdb.jaea.go.jp/)
を用いた。
表 4.2-7、表 4.2-8 に一次元塩濃縮試験、三次元塩濃縮試験の分析結果に基づき PHREEQC によ
り算定した間隙水組成の代表的な推定値を整理し、これらの値を解析値との検証データとした。
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