鋼繊維入り高強度高緻密コンクリートの透水性評価 酒本 琴音 ＊ 加藤 昌治 ＊＊ 石井 祐輔 ＊＊＊ 胡桃澤 清文 ＊＊ 奈良 禎太 ＊＊＊＊ Effect of Reinforcing Steel Fiber on Permeability of High Strength and Ultra Low Permeability Concrete by Kotone SAKEMOTO*, Masaji KATO**, Yusuke ISHII***, Kiyofumi KURUMISAWA** and Yoshitaka NARA**** Information on the permeability of materials for radioactive waste disposal in geological repositories is essential. High strength and ultra low permeability concrete (HSULPC) is being considered as a material used to package transuranic (TRU) waste. HSULPC would be reinforced by steel fiber to increase its tensile strength and toughness, but the effect of reinforcing steel fiber on permeability is unclear. Permeability tests need to be highly accurate to determine the hydraulic properties of low permeability materials. In this study, the hydraulic conductivity of HSULPC with steel fiber using the transient pulse method. The hydraulic conductivities of HSULPC with/without steel fiber were determined to be around 10 −13 to 10 −11 m/s under the confining pressures between 2 and 10 MPa and pore pressure of 1 MPa constant. The results further showed that the permeability of these materials had a hysteretic dependence on the effective confining pressure. There was no remarkable difference of hydraulic conductivity between HSULPC with and without steel fiber. SEM observation revealed that HSULPC with steel fiber has isolated voids to some extent included during mixing of concrete but there are few voids on the interface of steel fiber for water channel. However, due to the higher porosity, the hydraulic conductivity of HSULPC with steel fiber is relatively higher than that without fiber. Still, the permeability of fiber reinforced HSULPC is low enough compared with Horonobe mudstone and Toki granite and would enable it to effectively confine 14 C radionuclides in TRU waste. Key words: Fiber reinforced high strength and ultra low permeability concrete, Steel fiber, Hydraulic conductivity, Permeability test, Transient pulse method, Radioactive waste disposal 1 緒 言 原子力の研究開発や利用には放射性廃棄物の発生が 伴う．放射性廃棄物のうち，使用済燃料を再処理した後 に残る廃液とそれをガラス固化したものは高レベル放 射性廃棄物，それ以外のものは低レベル放射性廃棄物と 大別される．これらの廃棄物の処理にあたり，日本では 埋設処分が推進されており，廃棄物の種類によって異な る容器，異なる深度に埋め立てられる計画となっている． 地層処分は，放射性物質の漏出を防ぐ人工構築物である 人工バリアと，放射性物質の移行を抑制する岩盤等の天 然バリアとの多重バリアにより構成される 1) ．そのため， 設計にはバリアの材料特性を明らかにすることが必要 である．日本の地下深部は堆積岩と結晶質岩が大部分を 占めており，なかでも泥岩と花崗岩は透水性が低く，天 然バリアの代表例といえる．そのため，放射性廃棄物の 処理・処分技術の研究が，北海道幌延町（泥岩を対象） と，岐阜県土岐市（花崗岩を対象）において行われてい る 2) ． 天然バリアの調査が進められる一方，人工バリアにつ いても研究開発が行われている．低レベル放射性廃棄物 のうち，再処理施設や MOX（ウラン－プルトニウム混 合酸化物）燃料加工施設の操業・解体に伴って発生する ものは TRU 廃棄物（長半減期低発熱放射性廃棄物）と 呼ばれ，その一部は 129 I や 14 C など，バリアに吸着され にくい核種を多く含む．これらは高レベル放射性廃棄物 と同じく最も深い位置（300m 以深）に埋設される計画で あり，安全に処分するための代替技術が必要とされてい る 1) ．そのうち， 14 C を含む TRU 廃棄物の閉じ込めのた めの人工バリアとして開発されているのが高強度高緻 密コンクリート（HSULPC）である． 地層処分において，キャニスターに入れた放射性廃棄 物を鋼製ボックスに収納し，その周囲を高い強度と低い 透水性を持つ高強度高緻密コンクリートで覆うことで， † 原稿受理 令和3年8月10日 Received Aug. 10, 2021 2022 The Society of Materials Science, Japan * 北海道大学 大学院工学院 〒060-8628 札幌市北区北13条西 Graduate School of Eng., Hokkaido Univ., Kita-ku, Sapporo, 060-8628 ** 正 会 員 北海道大学 大学院工学研究院 〒060-8628 札幌市北区北13条西 Faculty of Eng., Hokkaido Univ., Kita-ku, Sapporo, 060-8628 *** 太平洋セメント(株) 中央研究所 〒285-8655 千葉県佐倉市大作 Central Research Lab., Taiheiyo Cement Corporation, Osaku, Sakura-shi, Chiba, 285-8655 **** 正 会 員 京都大学 大学院工学研究科 〒615-8540 京都市西京区京都大学桂 Graduate School of Eng., Kyoto Univ., Nishikyo-ku, Kyoto, 615-8540 ｢材料｣ (Journal of the Society of Materials Science, Japan), Vol. 71, No. 3, pp. 228-234, Mar. 2022 論　　文