[2D16-19] 材料

[2D16] ベントナイトの膨潤応力に関する熱力学的研究

変質を考慮したK型モンモリロナイト層間水の熱力学データの取得

*遠藤 未郷¹、佐藤 治夫¹ (1. 岡山大)

キーワード：膨潤応力、K型モンモリロナイト、熱力学データ、層間水、相対湿度法

高レベル放射性廃棄物の地層処分で使用される緩衝材(ベントナイト)は地下水との接触で層間中の陽イオンがNa⁺イオンからK⁺イオンに置換されて変質する可能性が考えられるが、K型ベントナイトの膨潤応力に関する研究は殆ど実施されていない。本研究では、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイト層間中の陽イオンを全てK⁺イオンに置換した試料を作製し、相対湿度法により、層間水の熱力学データ(水の活量と相対部分モルGibbsの自由エネルギー)について含水比をパラメータに取得すると共に、熱力学モデルにより膨潤応力を解析し、実測データと比較検討した。水の活量と相対部分モルGibbsの自由エネルギーは、含水比約15%以下の領域で減少する傾向が見られた。これらのデータに基づいて、熱力学モデルにより膨潤応力を求めた結果、モンモリロナイト部分密度で1.9Mg/m³以上の領域で膨潤応力が発生した。