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Technischer Bericht NTB 91-28

Diffusion von Eisen- und Jodid-Ionen in hochverdichtetem Bentonit

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Die Diffusionskoeffizienten von Eisen(II)- und Jodid-Ionen im Na-Bentonit MX-80 und Ca-Bentonit Montigel wurden in einer speziellen Diffusionsapparatur unter dynamischen Bedingungen als instationäre apparente Diffusionskoeffizienten ermittelt. Für Trockendichten um 16 kN/m3 resp. Sättigungswassergehalte um 25 % liegen die apparenten Diffusionskoeffizienten von Eisen(II)-Ionen bei Raumtemperatur in der Grössenordnung von 8 × 10-13 m2/s bis 7 × 10-12 m2/s. Ein Umtausch der austauschbaren Kationen in den Bentoniten, d. h. Ca-Ionen statt Na-Ionen im MX-80 und Na-Ionen statt Ca-Ionen im Montigel, hatte keinen Einfluss auf die Diffusionskoeffizienten von Eisen(II)-Ionen. Die apparenten Diffusionskoeffizienten von Jodid-Ionen betragen für Trockendichten von etwa 17 kN/m3, resp. Wassergehalte von etwa 20 %, bei Raumtemperatur 2 × 10-11 m2/s bis 4 × 10-11 m2/s und bei 150°C 3 × 10-11 m2/s bis 50 × 10-11 m2/s. Diese Werte sind etwa eine Zehnerpotenz kleiner als diejenigen von KAHR et al. (1985) an freistehenden, verdichteten, nicht gesättigten Bentonit-Proben ermittelten Werte. Bei jenen Experimenten wurden bei Raumtemperatur Diffusionskoeffizienten von Jodid-Ionen zu 1 × 10-10 m2/s bis 4 × 10-10 m2/s bestimmt.

Die apparenten Diffusionskoeffizienten von Eisen(II)- und Eisen(lII)-lonen wurden ebenfalls in freistehenden, verdichteten, nicht gesättigten Bentonit-Proben (MX-80 und Montigel) gemessen. Bei Wassergehalten von etwa 17 % betragen die Diffusionskoeffizienten von Eisen(II)-Ionen bei Raumtemperatur 3 × 10-11 m2/s bis 4 × 10-11 m2/s, bei Wassergehalten von etwa 27 % 6 × 10-11 m2/s. Sie liegen somit etwa eine Zehnerpotenz über den in Diffusionsapparaten ermittelten Werten. Die Diffusionskoeffizienten von Eisen(lII)-Ionen betragen bei Wassergehalten von etwa 28 % 8 × 10-11 m2/s.

Zwischen den Resultaten der beiden Messmethoden (Diffusionsapparat versus freistehende Proben) wurden sowohl für Eisen(II)- als auch für Jodid-Ionen Unterschiede in den Diffusionskoeffizienten von maximal einer Zehnerpotenz beobachtet. Die grösseren Diffusionskoeffizienten wurden in den freistehenden Proben bestimmt.

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