報告書番号

L07009

タイトル（和文）

熱変質した普通ポルトランドセメント硬化体中の有機炭素拡散挙動

タイトル（英文）

Diffusion of Organic Carbon through Thermal Altered Hardened Cement Paste

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

C-14は低レベル放射性廃棄物処分の安全評価上重要な核種の一つである。金属廃棄物に含まれるC-14は主に低分子の酢酸イオンなどの有機炭素であり、これら有機炭素は鉱物に収着されにくい。処分場では大量のセメント系材料の使用が検討されているが、これらセメント系材料は低収着性の核種の移行を抑制する機能が期待されている。しかしながら廃棄体由来の発熱がセメント系材料を変質させることにより、核種移行抑制機能を変化させる可能性がある。本研究では、熱変質がセメント系材料の核種移行抑制機能へ及ぼす影響を明らかにするために、熱変質させた普通ポルトランドセメント(OPC)硬化体を用いて酢酸イオンの透過拡散実験を行った。水セメント比35および55％で作成されたOPC硬化体は湿度90％にて60℃あるいは80℃の条件で6ヶ月間熱変質させた。未変質のOPC35およびOPC55硬化体に対する酢酸イオンの有効拡散係数はそれぞれ1.7e-12および1.2e-11 (m2/s)であった。熱変質により、また熱負荷温度が高くなることにより有効拡散係数は大きくなった。80℃で熱変質させたOPC35およびOPC55硬化体に対する酢酸イオンの有効拡散係数は1.3e-11および9.6e-11 (m2/s)であった。OPC硬化体の空隙率と有効拡散係数は正の相関があるが、熱変質による空隙率増加に対する有効拡散係数の増加割合は、未変質硬化体の有効拡散係数の空隙率依存性と比べて大きかった。このため、熱変質によりOPC硬化体の空隙構造が大きく変化した可能性が示唆された。

概要 （英文）

The C-14 is one of the most important radionuclides for the safety assessment of low-level radioactive waste disposal. Most C-14 in radioactive metallic waste exists as low-molecular organic carbon, such as acetate, and is not adsorbed on cementitious materials. Cementitous materials are expected for the use at radioactive waste repository as packaging and backfilling materials to reduce migration of radionuclides from the repository. However, decay heat from radioactive waste may cause an alteration of cementitious materials at repository, leading deterioration of barrier performance. In this study, diffusion of organic carbon through thermal-altered hardened cement paste was investigated to clarify the effect of thermal alteration of cementitous materials on diffusion behaviors of radionuclides. Thermal altered hardened ordinary portoland cement (OPC) paste, made at a water/cement ratio of 0.35 (OPC35) and 0.55 (OPC55), and exposed at 60 or 80 C at 90% humidity for 6 months, was examined for through diffusion experiment of acetate. Effective diffusion coefficients (De) of acetate for unaltered OPC35 and OPC55 were 1.7e-12 and 1.2e-11 (m2/s), respectively. The De value of acetate for hardened OPC paste became larger with the increase of alteration temperature. The De values of acetate for OPC35 and OPC55, altered at 80 C, were 1.3e-11 and 9.6e-11 (m2/s), respectively, which were approximately one-order greater than those of unaltered OPC. Increase of De value of acetate for OPC against an increase of porosity of OPC by thermal alteration was greater, compared to the porosity dependence of De for unaltered OPC, suggesting that porous structure of OPC significantly changed by thermal alteration.

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