Name: 【地層処分の科学】1-5. 埋設後のガラス固化体の腐食 (【地層処分の科学】1-5. 埋設後のガラス固化体の腐食)
Uploaded: 2026-01-03T03:52:43.000Z
Duration: 16 min 41 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

So what happens when groundwater or clay pore water comes in contact with the borosilicate glass?

では、地下水や粘土間隙水がホウケイ酸ガラスに触れるとどうなるのでしょうか？

Then there will be some corrosion of the glass.

すると、ガラスが少し腐食します。

The corrosion of the glass will transform the glass into solid reaction product like corrosion products.

ガラスの腐食は、ガラスを腐食生成物のような固体反応生成物に変化させます。

You may have seen this in your experience.

皆さんも経験したことがあるかもしれませんね。

If you put drinking glass into a dishwasher, then it become corroded off.

例えば、食器洗い機に飲料用ガラスを入れると、腐食して落ちてしまいます。

If you do it so long time and it becomes not very nice anymore.

長く続けると、あまりきれいではなくなってしまいます。

And this type of corrosion reactions will occur also with borosilicate gas.

そして、このような腐食反応はホウケイ酸ガラスでも起こります。

They take a long time for corrode in nuclear waste glass.

核廃棄物ガラスでは、腐食するのに長い時間がかかります。

Borosilicate glass canister for may take hundreds of thousands or millions of years.

ホウケイ酸ガラス容器では、数万年から数百万年かかることもあります。

But when corrosion starts, some first radionuclides which are soluble may immediately be released.

しかし、腐食が始まると、まず溶解性の核種がすぐに放出される可能性があります。

Of course, only a small fraction of the radionuclides which are in the corroded part of the glass.

もちろん、ガラスの腐食部分にある核種のごく一部だけです。

So the whole Corrosion may take 100,000 years or million years.

ですから、腐食全体には10万年、あるいは100万年かかることもあります。

But the small fraction of the glass may corrode already initially.

しかし、ガラスのごく一部は初期からすでに腐食している可能性があります。

And then there's more corrosion over time.

そして、時間とともにさらに腐食が進みます。

And what is corroded and glass can be transported.

腐食したガラスは運ばれる可能性があります。

Some radionuclides are entirely insoluble in water, like plutonium and so on.

プルトニウムなど、水に全く溶けない核種もあります。

So even if water comes in contact with the glass, the plutonium will not be transported because it is in the water insoluble or very little soluble.

ですから、たとえ水がガラスに接触しても、プルトニウムは水に溶けないか、ごくわずかしか溶けないため、運ばれません。

So there is a quantity of plutonium which can go into the water so low that it will not do the harm when it is transported to the human accessible environment.

そのため、プルトニウムの量で、人間アクセス可能な環境に運ばれても害を及ぼさないほど低くなります。

Other radionuclides, like iodine129 are rather soluble and they can be transported by water.

一方、ヨウ素129のような他の核種はかなり溶解性があり、水によって運ばれることがあります。

There's not so much iodine in the glass, because iodine is difficult to put in the glass, but

ガラスに含まれるヨウ素は多くありません。なぜなら、ヨウ素はガラスに入れにくいからです。

that what's in can be transported by slowly to the environment.

しかし、ガラスに含まれるヨウ素は、ゆっくりと環境に運ばれる可能性があります。

And in the French repository concepts, the iodine is the key nuclei which may cause risks.

そして、フランスの貯蔵概念では、ヨウ素がリスクを引き起こす可能性のある主要核種です。

But all calculations have shown that the transport is so slow that even in million years never the critical dose would be accepted, would be depassed.

しかし、すべての計算で、輸送は非常に遅いため、100万年後でも臨界線量を超えることはないことが示されています。

Even if people drink just only the water from this repository site, from the upper aquifers, which are on top of the repository.

たとえ人々が、貯蔵サイトのすぐ上にある帯水層の水を飲むとしてもです。

So what happens with corrosion of the glass?

では、ガラスの腐食はどうなるのでしょうか？

ガラスの腐食とは何でしょうか？

You see here some corrosion products, you see clays, you see here powerlite, it's a calcium molybdate phase.

ここでは腐食生成物、粘土、そしてモリブデン酸カルシウム相であるパワライトが見られます。

And you see baratine, which is barium strontium sulfate phase.

そして、バリウムストロンチウム硫酸塩相であるバラチンも見られます。

Essentially it's barium sulfate and with some strontium in it.

本質的には、硫酸バリウムにストロンチウムがいくつか含まれているものです。

So these type of phases, there can be many others.

こういった相は、他にもたくさん存在し得ます。

This is just Only an example here, which depends very much on the conditions of the water compositions of the glass compositions and so on.

これはあくまで一例で、水の組成やガラスの組成などの条件に大きく依存します。

But you do form reaction products, solid reaction products.

しかし、反応生成物、固体反応生成物が形成されます。

That means not only is the dissolution of the glass leading to leaching of some radionuclides.

ということは、ガラスの溶解が一部の核種の溶出につながるだけではないということです。

Many radionuclides are fixed again in these solid reaction products.

多くの核種は、これらの固体反応生成物に再び固定されます。

So we call this a secondary geochemical barrier.

これを二次地球化学的バリアと呼びます。

So first we have the glass, then the glass dissolves.

まずガラスがあり、次にガラスが溶解します。

But the reaction products are largely solid and incorporate again a large quantity of radionuclides.

しかし、反応生成物は大部分が固体で、大量の核種を再び取り込みます。

Then we can ask the question of the speed of glass corrosion.

そうなると、ガラス腐食の速度について疑問を投げかけることができます。

どれくらいの時間がかかるのでしょうか？

So if we take this R77 glass I was just talking before, produced by Orano, this will corrode with a reaction rate of 10 to the minus 5 to the minus 6 per year.

ですから、先ほどお話ししたOrano社製のR77ガラスを例にとると、これは年間10のマイナス5乗からマイナス6乗の反応速度で腐食します。

That means million years it may take for a complete dissolution.

つまり、完全に溶解するには百万年かかるかもしれません。

In repository works like in clay or granite.

粘土や花崗岩のような貯蔵施設では。

That means just a fraction per year of 1,000,000th part or 100,000th part of the glass is dissolved and another equivalent part is transformed to secondary phases.

これは、年間でガラスの100万分の1、あるいは10万分の1というごく一部が溶解し、同量の部分が二次相に変換されることを意味します。

And many radionuclides are fixed in this new secondary phases and are not released to the water.

そして多くの核種は、この新しい二次相に固定され、水に放出されることはありません。

Some radionuclides are not integrated in this new solid phases.

一部の核種は、この新しい固体相に取り込まれません。

And as they are very soluble and are released to the water.

そして、それらは非常に溶解性が高く、水に放出されます。

And the retention factor of actinides in the glass surface alteration products in the solid products often be larger than 99%.

ガラス表面の改質生成物、固体生成物中のアクチニドの保持率は、しばしば99%以上になります。

So that maybe 1% or less than 1% can be released to the water in 99% of the inventory of these elements in the glass stays in the reaction product formed upon glass water reaction.

つまり、これらの元素のガラス中の在庫量の99%がガラスと水の反応で生成された反応生成物中に留まり、1%以下しか水に放出されない可能性があるということです。

This is just a sketch to show how one could think about it.

これは、どのように考えられるかを示すためのスケッチです。

You have here in 10 minutes already a contact between glass and water here of groundwater, for example, there will some water enter into the glass by diffusion.

ここでは10分で、例えば地下水とのガラスと水の接触がすでに起こっており、拡散によって水がガラスに入ってきます。

You form a hydrated surface diffusion layers with some depletion of sodium and silica.

ナトリウムとシリカが一部失われた水和表面拡散層が形成されます。

そしてシリカはこの層に留まります。

And now if you wait a longer period of time, then this front of hydration goes much deeper into the glass.

そして、もし長い時間待つと、この水和の前面はガラスのさらに奥深くまで進みます。

And you form these secondary phases precipitates.

そして、これらの二次相の沈殿物が形成されます。

And these precipitates can take quite a bit of radionuclides.

そして、これらの沈殿物はかなりの量の核種を取り込むことができます。

シリカも取り込むことができます。

プルトニウム濃度を入れました。

So even if you have corrosion, somehow the plutonium does only in traces go into the water.

ですから、腐食があったとしても、プルトニウムはわずかしか水に入りません。

And the large quantity will stay in the secondary reaction product.

そして、その大部分は二次反応生成物にとどまります。

So we're now talking about the driving forces and the rate controls for glass dissolution.

それで、今、ガラス溶解の駆動力と速度制御について話しています。

それで、大きなものがありました。

私もこの分野で論文を書きました。

And there was last research on how to understand how to quantify the interaction between water and glass.

そして、水とガラスの相互作用をどのように定量化するかを理解するための最後の研究がありました。

Of course, if we would put water in a river, then there's lots of water present and the glass can dissolve relatively fast.

もちろん、川に水を入れれば、たくさんの水があり、ガラスは比較的速く溶解します。

I would say maybe in thousand years, which is still slow, but

おそらく1000年くらいでしょうか、それでも遅いですが、

it's fast relative to the long term stability which we have in a repository where we have only little water.

貯蔵施設で水が少ない場合の長期的な安定性に比べれば速いです。

In the confined space of the repository, maybe the reaction rate are thousand, ten thousand times slower than in a river.

貯蔵施設の限られた空間では、反応速度は川の数千倍、数万倍遅いかもしれません。

Nobody puts radioactive waste in a river.

放射性廃棄物を川に捨てる人はいません。

It will put it in a deep repository where there's very little water present.

水がほとんどない深い貯蔵施設に捨てることになります。

And the critical effect is then the dissolved silica.

そして、重要な効果は、溶存シリカです。

That means, as you have seen in the production of the glass, the glass is made a lot from silica.

つまり、ガラスの製造でご覧いただいたように、ガラスはシリカから多く作られています。

And the silica can dissolve and it is found in the water.

そして、シリカは溶け出し、水中に見られます。

But if the silica concentration is low, the glass dissolves relatively fast.

しかし、シリカ濃度が低いと、ガラスは比較的速く溶解します。

Relatively fast could still be some 10,000 years of stability.

比較的速いといっても、安定性は1万年くらいかもしれません。

But if the glass dissolution, if silica concentration is low, is high, in this case, glass dissolution is very slow.

しかし、ガラスの溶解、シリカ濃度が低い場合、高い場合、この場合はガラスの溶解は非常に遅くなります。

今は非常に、非常に遅いです。

And the interaction, this is an interesting fact because now if silica in the water dissolves from the glass or coming from other sources like from the repository, rock dissolved from the repository, so the silica in the water has an influence about the glass dissolution rate.

そして、相互作用ですが、これは興味深い事実です。なぜなら、今、水中のシリカがガラスから溶け出すか、あるいは貯蔵施設から溶け出した岩石のような他の供給源から来る場合、水中のシリカはガラスの溶解速度に影響を与えるからです。

Then other components may also have an influence on glass dissolution rates as they may interact.

次に、他の成分も、相互作用する可能性があるため、ガラスの溶解速度に影響を与える可能性があります。

例えば、これは鉄かもしれません。

Iron can adsorb silica and by this has an influence of glass dissolution rates.

鉄はシリカを吸着することができ、それによってガラスの溶解速度に影響を与えます。

It is sometimes reported that in presence of iron, glass dissolution rates are higher.

鉄が存在する場合、ガラスの溶解速度は高くなると報告されることがあります。

So it's a coupling between the engineered barrier components like iron and the stability of the glass.

したがって、これは鉄のような人工バリア成分とガラスの安定性との間の結合です。

And absorption of silicon on iron corrosion products can lead to faster glass dissolution.

そして、鉄の腐食生成物へのケイ素の吸着は、ガラスの溶解を速める可能性があります。

That's rather complicated network of actors of elements of substances which somehow needs to be understood.

それは、理解する必要がある、ある種の複雑な要素や物質のネットワークです。

So we need to have an understanding of the overall near field, the interaction of the different components.

したがって、全体的な近傍場、異なる成分の相互作用を理解する必要があります。

I mentioned that already for the plutonium, that plutonium will not very much be transported by the water because it is forming this secondary alteration products, which I've described and about the retention factor is about 99%.

プルトニウムについては、すでに述べましたが、プルトニウムは二次的な変化生成物を形成するため、水による輸送はあまりありません。その保持率は約99%です。

That means 99% stays in the reaction products after the glass corrosion and 1% may go into the water.

これは、ガラスの腐食後に99%が固体反応生成物にとどまり、1%が水に移行する可能性があることを意味します。

では、なぜこのようになるのでしょうか？

So we did studies and we see here, for example, as a function of physical.

そこで、私たちは研究を行い、例えば物理的な関数として、ここではそれを示しています。

The solubility of plutonium which is given here.

これはガラスからくるプルトニウムです。

Now you take for example these blue points here.

ここで、例えばこれらの青い点を見てみましょう。

The maximum concentration possible would be about on this line here, very on top, at about 10 to the minus 4, 10 to the minus 5 mole per liter.

可能な最大濃度は、この線上で、約10のマイナス4乗、10のマイナス5乗モル/リットルの非常に高いところにあります。

That means if the plutonium would not be solubility limited, it should be on this line of 10 to the minus 4 or something like this.

これは、プルトニウムが溶解度で制限されない場合、10のマイナス4乗などの線上にくるはずであることを意味します。

Now since it is solubility limit, and this is a calculated solubility, for example of oxidized plutonium, and

溶解度限界であり、これは酸化プルトニウムの計算された溶解度であるため、

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【地層処分の科学】1-5. 埋設後のガラス固化体の腐食 (【地層処分の科学】1-5. 埋設後のガラス固化体の腐食)

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equivalent

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critical