Insight to the cesium entrapment by natural shale: implications to geological disposal of nuclear waste

Parab Harshala; Sirvi Rahul; Sen Debasis; Bhui Uttam K.; Kumar Sangita D.; Sengupta Pranesh

doi:10.1080/12269328.2023.2292991

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자료유형: 학술저널

저자정보: Parab Harshala (Analytical Chemistry Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, India) Sirvi Rahul (Department of Petroleum Engineering, School of Energy Technology, Pandit Deendayal Energy University, Gandhinagar, Gujarat, India) Sen Debasis (Solid State Physics Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, IndiaHomi Bhabha National Institute, Mumbai, India) Bhui Uttam K. (Department of Petroleum Engineering, School of Energy Technology, Pandit Deendayal Energy University, Gandhinagar, Gujarat, India) Kumar Sangita D. (Analytical Chemistry Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, IndiaHomi Bhabha National Institute, Mumbai, India) Sengupta Pranesh (Homi Bhabha National Institute, Mumbai, IndiaMaterials Science Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, India)

저널정보: 한국자원공학회 Geosystem Engineering Geosystem Engineering Vol.27 No.1

발행연도: 2024.2

수록면: 1 - 13 (13page)

DOI: 10.1080/12269328.2023.2292991

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The knowledge of radionuclides sorption behavior of various site-specific heterogeneous geosystems is essential for developing different clean-up strategies and predicting the radiological risks for long term. The present study is aimed at understanding the mineralogical and textural characteristics of natural shale rock (sampled from Kachchh Basin of Gujarat, India) and its correlation with cesium (Cs) sorption behavior. The modal mineralogical composition, textural attributes, petrophysical properties, surface functionalities and morphology of shale were evaluated. Clay minerals (smectite, kaolinite and illite) constitute more than 40% of the shale along with the major component- quartz. A comprehensive Cs batch sorption study performed at varying experimental parameters demonstrated that the maximum Cs retention of shale was 34.80 ± 2.85 mg g−1 in the studied concentration range. Sorption equilibrium data agreed well with Freundlich isotherm, highlighting the heterogeneity of shale. Variation in solution pH (in the range of 6–10) during sorption demonstrated the buffering of solution in near neutral range indicating the role of cations (available in the interlayers of clay minerals) in Cs uptake. Alternatively, the presence of illite mineral in the shale with known frayed edge sites contributed to the irreversibility of sorption event. The present studies illustrate the potential of shale as host rock for its application in nuclear waste management.

#Cesium #shale rock #clay minerals #batch sorption #Cs retention capacity Freundlich isotherm

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