Evaluation method on water transfer characteristics of bentonites considering ground water quality in radioactive waste disposal

放射性废物处置中考虑地下水水质的膨润土传水特性评价方法

基本信息

批准号：
21K04260
负责人：
伊藤大知
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，各種放射性廃棄物処分の安全評価に不可欠である，ベントナイト系材料の各種地下水質における水分移動特性データベースと理論評価手法の構築である．今年度は交換性陽イオンがNa+のもの（Na型），Ca2+およびMg2+のもの（Ca・Mg型）の2種類の粉体状ベントナイトを用い，人工海水および地下水のイオンを含んだNaCl・CaCl2溶液の3種類について濃度を0（蒸留水）・25・50・75・100%（人工海水のイオン強度0.655 mol/L）の5段階に変更した供給水環境においてメスシリンダー法を実施した．その結果，2種類のベントナイトのいずれにおいても，濃度が0→25%に増加した際に大幅な浸潤速度の上昇および膨潤率の低下が生じ，Ca型ベントナイトと異なりイオン流入の影響を強く受けることが示唆された．Ca・Mg型ベントナイトでは，イオン強度の変化による浸潤速度の変化は小さく，特に供給水溶液にCaイオンが含まれる場合，交換性陽イオン中のNaイオン・Mgイオンとの間でイオン交換が生じ，Ca型ベントナイトに近い性質を持つことが示唆された．また，特に高レベル放射性廃棄物の地層処分においては，地下300 m以深の深地層中に処分場を建設することが定められており，緩衝材に流入する地下水の圧力は1 MPa程度と高圧になることが想定される．このような高圧環境におけるベントナイトの水分移動特性を調査するため，今年度は100・200・300・400 kPaの4種類の水圧を付加した下で，Na型およびCa・Mg型ベントナイトについて吸水量測定試験を行った．その結果，上記の範囲において，吸水量と時間の平方根の間に比例関係がみられ，不飽和状態における水分移動は水分拡散現象に則っていることが示された．また，水分拡散係数についても水圧の影響を受けず一定値を示し，水圧の影響を受けないことが示された．

这项研究的目的是为膨润土材料的各种地下水质量建立一个数据库和理论评估方法，这对于对各种放射性废物处置的安全评估至关重要。 This year, we used two types of powdered bentonite, which are Na+ (Na type), Ca2+ and Mg2+ (Ca and Mg type), and used the graduated cylinder method in a supply water environment where the concentrations were changed to five levels: 0 (distilled water), 25, 50, 75, and 100% (i.e. ionic strength of artificial seawater 0.655 mol/L) for three types of NaCl and CaCl2 solutions含有人造海水和地下水的离子。结果，有人提出，当两种类型的膨润土中的浓度从0增加到25％时，侵袭率显着增加和肿胀率降低，这会受到离子涌入的强烈影响，这与Ca-type膨润土不同。在CA-MG型膨润土中，由于离子强度变化而引起的浸润速率的变化很小，当水性供应溶液中包含Ca离子时，离子交换在可兑换阳离子中的Na和Mg离子之间发生，这表明它具有与Ca-type苯甲酸盐相似的特性。此外，特别是，对于高级放射性废物的地质处置，规定将处置位点在地下300 m深的深层中建造，并且流入缓冲材料的地下水的压力将高约1 MPA。为了研究这种高压环境中膨润土的水转移特性，今年我们在增加了四种水压的情况下对Na型和CA-MG型膨润土进行了吸水测量测试：100、200、300和400 kPa。结果，在上述范围内，吸水量与时间的平方根之间存在比例关系，表明在不饱和状态下的水转移遵循水分扩散现象。此外，水分扩散系数也被证明是恒定的，而不会受水压影响，并且不受水压影响。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Experimental study of aging-induced cementation effect on permeability property of bentonites

DOI：
10.1088/1755-1315/1124/1/012118
发表时间：
2023-01
期刊：
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
影响因子：
0
作者：
D. Ito;H. Wang;H. Komine
通讯作者：
D. Ito;H. Wang;H. Komine

Hydraulic conductivity test system for compacted, 2-mm-thick bentonite specimens

用于压实 2 毫米厚膨润土样品的水力传导率测试系统

DOI：
10.1016/j.sandf.2022.101210
发表时间：
2022
期刊：
Soils and Foundations
影响因子：
3.7
作者：
Ito Daichi;Wang Hailong;Komine Hideo
通讯作者：
Komine Hideo

Na型およびCa-Mg型ベントナイトの不飽和時水分移動特性に及ぼす水圧の影響評価

水压对Na型和Ca-Mg型膨润土不饱和输水性能影响的评价

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jian Chen;Daisuke Nishiura;Mikito Furuichi;中島晃司，河井克之;渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，関口高志
通讯作者：
渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，関口高志

メスシリンダー法による Na 型および Ca-Mg 型ベントナイトの浸潤・膨潤特性に及ぼす人工海水濃度の影響評価

量筒法评价人工海水浓度对Na型、Ca-Mg型膨润土渗透膨胀性能的影响

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mikoto Furuichi;Daisuke Nishiura;Jian Chen;澤野命，斐翔磨，河井克之，中島晃司;渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，山田味佳，関口高志
通讯作者：
渡邉康太郎，伊藤大知，小峯秀雄，王海龍，山田味佳，関口高志

OH-イオンとCl-イオン環境下におけるCa-Mg型ベントナイトの膨潤変形特性に関する実験的研究

OH-、Cl-离子环境下Ca-Mg型膨润土膨胀变形性能实验研究