報告書番号

T02024

タイトル（和文）

TRU廃棄物処分環境におけるセメント系材料の化学的変質評価（その4） -地下水イオンによる二次鉱物生成に関する化学平衡-物質輸送連成計算コードの適用性検証-

タイトル（英文）

Chemical Alteration of Cement Materials in a Radioactive Waste Repository Environment (4)-Experiments and Modelling of Alteration of Column Cement Hydrate by Groundwater Ions -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

TRU廃棄物処分で使用が想定されるセメント系材料について、地下水成分との化学反応による長期的な変質挙動の予測が必要である。本研究では、炭酸イオン、硫酸イオンの影響に注目し、カラム式通水試験装置を用いてセメント水和物の連続的変質実験を行った。炭酸イオンによる変質としてはセメント水和物の構成鉱物である水酸化カルシウム及びカルシウムシリケート水和物の溶解促進とカルサイトの沈殿・蓄積を、硫酸イオンによる変質としてはモノサルフェートのエトリンガイトへの変化を、通水方向に沿った一次元の定量的な分布として把握した。得られたデータとの比較により、当所で開発した化学平衡-物質輸送連成解析コードの検証を行った。モデル計算により変質による組成分布を妥当に予測できたことから、本モデル計算手法、解析コードは地下水イオンによるセメント水和物の化学的変質挙動を定量的に予測する能力を有することを示した。

概要 （英文）

Cementitious material, a potential waste packaging and backfilling material for the disposal of radioactive waste, is expected to provide both physical and chemical containment. Chemical alteration behaviour of cement material is a very important parameter in the long-term performance assessment of the engineered barrier system.In this study, flow-through alteration experiments by carbonate and sulphate ions using a crushed cement hydrate-filled column were carried out. It was observed that alteration resulted in a distribution of mineral phases along the water-flow. In the case of the carbonate experiment, the dissolution front of portlandite and the precipitation front of calcite moved downstream as the quantity of solution through the column increased. In the case of the sulphate experiment, alteration of monosulphate to ettringite was observed in addition to dissolution of portlandite. Those experiments gave quantitative data on the distribution of component minerals along the flow of solution.The measured experimental data of cement hydrates alteration was modelled and reasonably well predicted by the reactive transport computational code developed at our institute. Those results show that the calculation code is applicable to performance assessment of a cementitious repository system.

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