報告書番号

T01048

タイトル（和文）

セメント系材料への鉛収着データの取得とその予測手法

タイトル（英文）

The measurement and estimation method of the sorption of lead onto cementitious materials

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

セメント系材料は放射性廃棄物処分で廃棄物の固化材としての使用が想定され、放射性核種の化学的な閉じ込め性能が期待される。特に、放射性核種の環境中への放出を考慮する場合、核種の固化材への収着は特に重要な要素である。本研究では評価上重要な鉛のセメント系材料に対する収着分配比を取得した。 処分での適用が想定される3種のセメント（OPC、OPC/BFSとHFSC）を実験の対象とし、3種それぞれの(水和物に対する鉛の収着分配比を取得した。ここでセメント水和物は処分場で地下水との接触により溶解変質し、収着能力の変化が予測される。また、セメントの収着分配比の変化などを予測するためにセメントを構成する鉱物の収着分配比も必要である。そこで3種の水和物セメント水に溶解させ(予め変質させた水和物と各セメントの(構成鉱物についても収着分配比を取得した。 OPCとHFSCの上記(に対して得られた収着分配比は1000cm3g-1以上であり、十分な値が得られた。一方、OPC/BFSの(については溶液中の鉛濃度の低下の原因はセメント表面への収着だけでなくPbSの沈殿生成もあることが判った。故に、OPC/BFSについて正確な収着分配比が測定出来なかった。 上記(に対して得られた収着分配比は(とほぼ同じ大きさであったので、OPCとHFSCは水への溶解変質によって処分場で変質しても鉛に対する化学的バリア機能は低下しない可能性が示された。 (の収着分配比を測定した結果、セメントが鉛に対して示す収着能はC-S-H gelによる寄与が大きいことが判った。また、セメントの収着分配比をその構成鉱物の収着分配比と重量存在比から予測する手法について検討し、適用可能性を示した。

概要 （英文）

Cementitious material is a potential waste packaging material for radioactive waste disposal, and is expected to provide chemical containment. In particular, the sorption of radionuclides onto cementitious material is a very important parameter when considering the release of radionuclides from radioactive waste. In this study, sorption of lead, onto hydrated Ordinary Portland Cement (OPC), OPC/Blast Furnace Slag blended cement (BFS), Highly containing Flyash and Silicafume Cement (HFSC) and cement constituent minerals (portlandite, ettringite, hydrotalcite and C-S-H gels (Ca/Si = 0.9 and 1.65)) was measured using the batch sorption technique. Lead is one of the important nuclides for safety assessment.The obtained distribution ratios, Rd values, for sorption of lead onto hydrated (freshly cured) OPC and HFSC are very high:>1000 cm3g-1. The distribution ratio for sorption of lead onto OPC/BFS could not be determined quantitatively due to the precipitation of PbS. Comparing the Rd values onto cements and minerals, it was suggested that sorption onto C-S-H gel phases dominate the sorption for lead onto hydrated cements.Once a cementitious material is altered in the disposal environment, its sorption ability may be affected. The sorption of lead onto degraded OPC and degraded HFSC, which were altered in the presence of distilled water, was also measured. It was observed that the alteration did not cause changes that decreased the sorption of lead onto OPC and HFSC.An approach, in which it is assumed that each of the component phases contributes to the composite material, is proposed and discussed to describe the sorption of lead onto cement using a knowledge of the phase components in a linear additive manner. The results showed reasonably good agreement between the predicted and measured Rd values for lead onto freshly cured and altered cements.

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