Study on the peroformance of pre-Neogene sedimentary rocks as batural barrier of HLW disposal

前新近纪沉积岩作为高放废物处置屏障的性能研究

基本信息

批准号：
21H01855
负责人：
斉藤拓巳
金额：
$ 11.48万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01855/
关键词：
先新第三紀堆積岩拡散収着バリア

项目摘要

超長期の半減期を有する放射性核種を含む高レベル放射性廃棄物やTRU廃棄物の地層処分では，閉鎖後の長期安全性が，我々が人工的に敷設するバリア材料が有する核種収着性や地下水の流入抑制等の性能に加えて，処分場周囲の母岩に内在する元素を保持する性能，つまり，天然バリアとしての性能に立脚する．北欧諸国などの安定大陸に位置し，深部地下の地質構造が比較的均一な国とは異なり，我が国は，大陸プレートに海洋プレートが沈み込む変動帯に位置し，その地質環境は多様性に富む．特に，先新第三紀堆積岩はblock-in-matrixと呼ばれる複雑な地質構造を有しており，我が国の深部地下の地質構造の多くを占めているが，未だ放射性廃棄物処分における天然バリアとしての性能が明らかにされていない．本研究では，そのような先新第三紀堆積岩に対する放射性核種の収着・拡散挙動を評価し，亀裂近傍スケールの核種移行モデルを開発することを目的としている．2022年度は，岩石コアのキャラクタリゼーションと核種の収着挙動の評価を実施すると共に，新たに破過実験を開始した．具体的には，岩石薄片試料の偏光顕微鏡観察と顕微ラマン測定から，鉱物の分布を評価するとともに，X線回折とX線蛍光分析から，岩石に含まれる鉱物相の定量化を行った．さらに，岩石粉末に対するCsの吸着実験を広範なCs濃度で行い，吸着等温線を得た．得られた等温線は，先行研究で報告されているCsのイライトへの吸着等温線と類似しており，Csの吸着を担う鉱物として，イライトの寄与が示唆された．なお，Iの吸着も同様に評価したが，有意な吸着が見られないことが明らかになった．

在高放射性废物和 TRU 废物的地质处置中，这些废物含有超长半衰期的放射性核素，关闭后的长期安全性取决于我们人工建造的屏障材料的核素吸附性能以及地下水位。其抑制矿物质流入的能力还取决于其保留处置场周围母岩固有元素的能力，换句话说，其作为天然屏障的能力。与北欧国家等地处稳定大陆、地下深层地质结构相对均匀的国家不同，日本地处海洋板块俯冲到大陆板块的变动地带，地质环境具有丰富的多样性．．特别是，前新近纪沉积岩具有称为基质块的复杂地质结构，占日本深层地下地质结构的大部分，但它们仍然作为放射性废物处理的天然屏障，其性能尚未明确。本研究的目的是评估此类前新近纪沉积岩中放射性核素的吸附和扩散行为，并开发近裂纹尺度的核素迁移模型。 2022财年，我们进行了岩心表征并评估了核素的吸附行为，并开始了新的突破性实验。具体来说，我们使用偏光显微镜和岩石薄片样品的显微拉曼测量评估了矿物的分布，并使用 X 射线衍射和 X 射线荧光分析定量了岩石中所含的矿物相。此外，在较宽的Cs浓度范围内进行了Cs在岩粉上的吸附实验，并获得了吸附等温线。获得的等温线与之前研究中报道的伊利石 Cs 吸附等温线相似，表明伊利石作为负责 Cs 吸附的矿物的贡献。 I的吸附也以同样的方式进行评价，但可知没有观察到显着的吸附。