報告書番号

T03056

タイトル（和文）

海水系地下水中におけるカルシウムシリケート水和物の化学的変質 -― ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響 ―-

タイトル（英文）

Chemical Alteration of Calcium Silicate Hydrates in Saline Groundwater- Mechanism of Sorption of Na on C-S-H and Effect of NaCl on Leaching of Ca from C-S-H -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

セメント水和物の化学的変質挙動に海水系地下水成分が及ぼす影響とその要因を明らかにすることを目的として、主要構成鉱物であるカルシウムシリケート水和物(C-S-H)を対象に、海水成分(NaCl)濃度をパラメータとした収着実験を行った。NaCl濃度の増加により、Ca成分の溶脱の促進が観察された。熱力学的モデル解析により、高Ca/Si比のC-S-Hでは、イオン強度増大によるC-S-Hの溶解度上昇としてほぼ説明できること、低Ca/Si比のC-S-Hでは、Naと交換によるCa成分の溶脱促進の効果が顕著になることが分った。よって、セメント系材料を使用した放射性廃棄物処分の化学環境解析では、初期のCa/Si比の高い状態ではイオン強度による溶解度上昇を考えればほぼ十分であり、一方、変質が進みCa/Si比が低くなった場合、溶解度上昇に加えてNaとの交換による溶脱促進を考慮することで定量的な評価が可能となる。

概要 （英文）

In the concept for TRU waste disposal in Japan, cement is a potential waste packaging and backfilling material and is expected to provide chemical containment. In the presence of some reactive ions in a saline groundwater, the chemical properties of cement materials should be affected.In this study, the mechanism of sorption of sodium (Na) on C-S-H and the effect of sodium chloride (NaCl) concentration on dissolution of Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) are discussed by measuring the sorption isotherm of sodium onto C-S-H gel (Ca/Si = 0.65 ~ 1.2). Based on the experimental results, it is showed that sodium sorbs by substitution for Ca in C-S-H phases and leaching of Ca from C-S-H is enhanced in NaCl solution (< 6.2 x 10-1 mol dm-3).The results of sorption experiments are reasonably well modelled by the ion-exchange model assuming some calcium sites with different ion-exchange log K values. It is also suggested that the dissolution of C-S-H can be modelled reasonably well by considering the effect of ionic strength on activity coefficients of aqueous species for high Ca/Si ratio of C-S-H, and the effect of exchange of sodium with calcium of C-S-H on leaching of Ca becomes obvious for lower Ca/Si ratio of C-S-H.

報告者

キーワード