JAEA-Research-2010-034.pdf:16.23MB - JAEAの研究開発成果 ...

係数D 0
1.E-05
1.E-06
1.E-07
JAEA-Research 2010-034
y = 2E-06e -2.54x
R² = 0.993
1.E-08
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
密度 [Mg・m -3 ]
図 4.2-9 Arrhenius 関数パラメータ D 0
3.5.5で既に述べたようにTHMCモデルおいて、拡散係数は溶質によらず一様な値を取り、温度
や媒体密度、イオン強度などに対する依存性は無視している。今回の解析で想定する密度1.6Mg・
m -3 に締め固められたケイ砂30%混合クニゲルV1の実験値は密度0.8~1.0 Mg・m -3 のKunipia Fを用い
て取得した拡散係数と近い値を示していることから、クニゲル V1においても、Kunipia Fと同じ
温度依存性が示されるものと仮定し、温度70~90℃で密度0.8~1.0Mg・m -3 のKunipia Fが示す拡散
係数の平均値として5.39×10 -10 m 2 ・s -1 を入力条件として設定した。また、一般的に縦分散長は移
行距離の1/10程度、横分散長は縦分散長の1/10~1/100程度となる傾向にあるとされており(菱谷、
2002)、これに準じる程度の値を設定した。
初期間隙水は可溶性塩が大気平衡蒸留水へ瞬時溶解することを仮定し、地球化学プロセス(随伴
鉱物との平衡、 イオン交換反応、 表面錯体反応)を考慮した PHREEQC 解析によって表 4.2-10
に示す通り設定した。閉鎖系環境におけるクニゲル V1 の可溶性塩量は小田・柴田(1999)によっ
て推定されており、これに準じた。また、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方解石/Calcite (2.6wt%)、玉髄/Chalcedony
(38.0wt%)、黄鉄鉱/Pyrite (0.70wt%)を仮定し、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。二
次鉱物として無水石膏/Anhydrite、石膏/Gypsum、岩塩/Halite を考慮し、イオン交換反応と酸・塩
基反応(核燃料サイクル開発機構、 1999b)を考慮している。なお、地球化学反応の実行制御や
反応寄与水分量の算出に必要となる層間飽和度は表 4.2-6 に準じて 31.5%とし、実験が N2 雰囲気
の閉鎖系環境で行われていることからガス化学種(酸素や二酸化炭素)は無視した。熱力学データ
ベースは 990900c1.tdb を使用した。
表 4.2-10 PHREEQC により設定した緩衝材中の初期間隙水組成
pH 7.378 K 7.268×10 -1 mol・m -3 _water
pe -3.046 Mg 1.208×10 -1 mol・m -3 _water
C 5.910×10 0 mol・m -3 _water Na 1.507×10 2 mol・m -3 _water
Ca 3.585×10 0 mol・m -3 _water S 7.122×10 1 mol・m -3 _water
Cl 4.876×10 0 mol・m -3 _water Si 1.820×10 -1 mol・m -3 _water
Fe 7.403×10 -2 mol・m -3 _water
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