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清水 麻由子; 天野 健治; 水野 崇; 濱 克宏
JAEA-Review 2021-004, 92 Pages, 2021/07
JAEA-Review-2021-004.pdf:10.33MB
日本原子力研究開発機構においては、「地層処分技術に関する研究開発」を実施している。このうち、超深地層研究所計画(岐阜県瑞浪市)ならびに幌延深地層研究計画(北海道幌延町)について、平成27年度から令和元年度までに重点的に取り組んできた研究開発テーマ(必須の課題)に関する成果と令和2年度以降の計画を広く発信し、研究計画の更なる充実を図るため、「深地層の研究施設計画に関する報告会2020」を令和2年12月1日にYouTubeライブ配信によりオンライン開催した。本報告書は、この「深地層の研究施設計画に関する報告会2020」の開催結果の概要および報告資料を取りまとめたものである。
宮川 和也; 下茂 道人*; 丹羽 正和; 天野 健治; 徳永 朋祥*; 戸野倉 賢一*
深田地質研究所年報, (22), p.139 - 153, 2021/00
深田地質研究所と東京大学,原子力機構は、共同研究の一環として、地下深部で生成したガス(地下ガス)が断層を通じて地表へ放出されることに着目し、キャビティーリングダウン分光法を用いた可搬型分析装置による大気環境中のメタンや二酸化炭素濃度の時空間変化を迅速に捉えることで、断層の地表分布の調査手法の開発に取り組んでいる。大気環境中のガス濃度の微小変化には、地下ガスのみでなく、動植物や自動車などの複数の放出源の影響が含まれており、測定結果から地下ガス以外による影響を取り除くことで(スクリーニング)、断層の地表分布の推定精度の向上および調査の効率化が期待される。本稿では、各起源ガスの影響調査とスクリーニングの試行例を報告する。自動車の排ガスや人の呼気の影響については、そのほとんどを除外できたが、微生物発酵ガスの影響については、地下ガスとの区別が困難な場合があることが分かった。本共同研究で得られた断層の情報は、令和2年度以降の幌延深地層研究計画において日本原子力研究開発機構(原子力機構)が取り組んでいる課題「地下水の流れが非常に遅い領域を調査・評価する技術の高度化」において地質環境モデルを検討する際に活用できるものである。
下茂 道人*; 丹羽 正和; 宮川 和也; 天野 健治; 戸野倉 賢一*; 徳永 朋祥*
深田地質研究所年報, (22), p.119 - 137, 2021/00
深田地質研究所と東京大学,原子力機構は、共同研究として、地下深部で生成したガス(地下ガス)が断層を通じて地表へ放出されることに着目し、キャビティーリングダウン分光法を用いた可搬型分析装置による大気環境中のメタンや二酸化炭素濃度の時空間変化を迅速に捉えることで、断層の地表分布の調査手法の開発に取り組んでいる。幌延町が位置する天北盆地周辺は、褶曲構造が発達しており、褶曲軸とほぼ平行に大曲断層が同町を南北に縦断している。大曲断層周辺では、地表に油・ガス徴が確認されており、地下から油・ガスが地表に到達する移行経路が存在している可能性が考えられる。本稿では、徒歩測定による大気中メタン濃度測定結果を報告するとともに、ガス滲出箇所の分布や地質構造から想定される大曲断層周辺の地下流体の移行経路について述べる。
丹羽 正和; 天野 健治; 竹内 竜史; 島田 耕史
Groundwater Monitoring & Remediation, 41(3), p.41 - 50, 2021/00
被引用回数：1 パーセンタイル：8.31(Water Resources)結晶質岩を対象とした地層処分のサイト選定や安全評価にあたっては、透水性の高い水みち割れ目の分布を把握することが非常に重要である。本研究では、キャビティーリングダウン方式による高精度の可搬型メタンガス測定装置を用いて、水みち割れ目の検出を迅速に行う手法について検討を行った。瑞浪超深地層研究所の地下坑道を事例対象とした検討の結果、高濃度のメタンが測定される位置と、坑道掘削時に把握されている水みち割れ目の位置とがおおむね一致し、本装置を用いた測定が、水みち割れ目の大局的な分布を迅速・簡便に検出する上で有用であることが示された。
濱 克宏; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 尾上 博則; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 武田 匡樹; 青柳 和平; et al.
JAEA-Review 2016-014, 274 Pages, 2016/08
JAEA-Review-2016-014.pdf:44.45MB
日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の実現に向けた国の第2期中期目標(平成22
26年度)に基づき中期計画を策定し、処分事業と国による安全規制の両面を支える技術基盤を整備するため、地層処分研究開発と深地層の科学的研究の2つの領域において研究開発を進めている。今般、本中期計画期間における深地層の科学的研究分野(超深地層研究所計画、幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究)の成果を取りまとめるにあたり、処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を事業者・規制機関が活用しやすい形式で体系化し、所期の目標の精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。
小池 克明*; 久保 大樹*; Liu, C.*; Masoud, A.*; 天野 健治; 栗原 新*; 松岡 稔幸; Lanyon, B.*
Tectonophysics, 660, p.1 - 16, 2015/10
被引用回数：26 パーセンタイル：65.77(Geochemistry & Geophysics)岩盤中の割れ目分布と透水性の関連性を把握することを目的に、東濃地域における深層ボーリング調査と立坑の壁面観察データを用いて、地球統計学的手法(GEOFRAC)による3次元割れ目分布モデルを構築するとともに、モデル化された割れ目分布と水理特性の関係について検討を行った。GEOFRACで構築した割れ目分布モデルは、使用した割れ目データの分布とよい一致を示した。また、モデル化された割れ目のうち、連続性のよい割れ目は既知の断層の近傍に分布している傾向にあることを把握した。さらに、GEOFRACで構築した割れ目分布モデルと透水係数分布モデルから、透水性に強い影響を及ぼす割れ目の規模や方向性を確認した。
濱 克宏; 水野 崇; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 横田 秀晴; et al.
JAEA-Research 2015-007, 269 Pages, 2015/08
JAEA-Research-2015-007.pdf:68.65MBJAEA-Research-2015-007(errata).pdf:0.07MB
日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成2226年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。
酒井 利啓; 松岡 稔幸; 天野 健治
JAEA-Data/Code 2014-005, 43 Pages, 2014/05
JAEA-Data-Code-2014-005.pdf:33.23MB
JAEA-Data-Code-2014-005-appendix(DVD).zip:940.62MB
日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を目標の一つとして北海道幌延町において幌延深地層研究計画を進めており、その一環として地質環境モデルに関する調査・解析技術の開発を行っている。日本全国を対象とした10m間隔グリッドの数値標高モデルが近年国土地理院より公開され、これにより広域を対象にほぼ均質な精度で微地形の検討ができるようになった。このことから、地質環境モデル構築のためのデータセット整備の一環として、幌延町周辺の地形・地質特性を評価するための基礎データを得ることを目的に、10mグリッド数値標高モデルを利用して地形を可視化する18種類のフィルタ画像データを作成した。
宗像 雅広; 天野 健治; 田中 忠夫
JNES-RE-2013-9032, p.36 - 54, 2014/02
広域的な地下水流動状況を把握するための手法を確立するため、幌延地区周辺を対象として地下水流動解析を行った。解析には、原子力機構で開発した広域地下水流動解析コード3D-SEEPを用いた。既往のデータに基づき構築した水理地質構造モデルによる地下水流動解析結果と涵養域及び流出域で新たに掘削したボーリング孔における間隙水圧等の観測データを比較することにより、データ選定や解析上の課題を抽出した。さらに、改良したモデルによる再解析を行い、構築した広域地下水流動モデルの妥当性を検証した。これらの検討結果に基づき、地下水流動モデルの改良の考え方、検証に有効なデータ選択の考え方、解析手順の在り方等を取りまとめた。
宗像 雅広; 天野 健治; 田中 忠夫
JNES-RE-2013-9032, p.63 - 78, 2014/02
地下水流動を把握するための解析において、上部境界条件となる涵養量は解析結果に影響を及ぼす重要なパラメータの1つである。一般的に、広範囲にわたる涵養量の実測は困難であり、涵養量は水文調査などの結果から代表的な値を決定しているのが現状である。本研究では、不確実性の高い涵養量を空間的に取り扱う手法として、分布型タンクモデルを構築し、幌延深地層研究センターを包含する北海道北部を対象とした涵養量の空間分布の評価を試みた。その結果、1kmグリッドにおける水収支から対象範囲における水循環を俯瞰し、かつ地形・地質特性を考慮した広域的な涵養量評価が可能となった。
佐藤 治夫; 新里 忠史; 天野 健治; 田中 真悟; 青木 和弘
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.277 - 282, 2013/10
平成23年3月11日に発生した東北太平洋沖地震によって東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生した。4月初旬までに
Csで1.2-1.5
10
Bq、I-131で1.5-1.610
Bq放出されたと推定されており、それらは福島県を中心に土壌表面や森林などに沈着した。本調査は文部科学省が進める放射線量率や放射性物質によって汚染された土壌の分布マップを作成するための調査の1つとして実施したもので、事故から3か月後の深度方向の分布状況についてジオスライサー調査を実施した。調査は、二本松,川俣町,浪江町の11地点で行った。
Cs, Cs, 
Te, 
Agが検出され、CsとCsはすべての調査地点で、TeとAgは空間線量率が高いエリアで検出された。地表面土壌については多くの地点で沈着量の99%以上は表層10cm以内に存在した。一方、元農地と推定される土壌は地表面土壌よりも深い位置まで検出される傾向であるものの、沈着量の99%以上は表層14cm以内であった。表層付近の濃度分布から求めた見掛けの拡散係数D
は、すべての核種について元農地と推定される土壌(D=0.1-1.510
m
/s)の方が地表面土壌(D=0.65-4.410
m/s)よりも大きく、多くの拡散係数はD=10(m/s)付近であった。バッチ法によりCsとIに対する分配係数Kdも取得しており、K
とDとの関係を総合すると、濃度分布の形成は雨が降った際の移流による分散の効果が支配的であったと考えられる。
横田 秀晴; 天野 健治; 前川 恵輔; 國丸 貴紀; 苗村 由美*; 井尻 裕二*; 本島 貴之*; 鈴木 俊一*; 手島 和文*
JAEA-Research 2013-002, 281 Pages, 2013/06
JAEA-Research-2013-002.pdf:13.03MB
岩盤中の割れ目を対象とした原位置トレーサ試験結果を評価するうえで課題となる割れ目の不均質性やスケール効果の影響を明らかにするために、コンピュータ上でモデル化した2次元単一割れ目において孔間トレーサ試験のシミュレーションを実施し、得られた濃度破過曲線に対して1次元モデル及び2次元モデルで物質移行パラメータを同定することにより、モデルの適用性を検討した。分散長に着目すると、割れ目の透水性が均質・不均質にかかわらず、1次元モデルで同定された分散長が2次元モデルでの値よりある相関をもって過大に評価されることが明らかとなった。また、1次元モデルで同定された分散長は、不均質場全体に対して同定された値よりも、場合によっては過小あるいは過大に評価されることが示され、その変動は放射状流の影響や、不均質場を規定する相関長と孔間距離の関係に起因することが明らかとなった。これらの結果は、原位置試験実施時のより良い条件や孔配置を提案するとともに、試験結果を評価する際に不均質場の特性を考慮する必要があることを意味する。
田上 雅彦*; 山田 泰広*; 山下 佳彦*; 宮川 歩夢*; 松岡 俊文*; Xue, Z.*; 辻 健*; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 天野 健治; et al.
JAEA-Research 2012-036, 110 Pages, 2013/02
JAEA-Research-2012-036.pdf:44.93MB
瑞浪超深地層研究所の周辺には北西-南東走向の断層が発達しており、これらの断層が地下水流動に影響を与えていることがわかっている。これらの断層は、研究所北側をほぼ東西に走る月吉断層の右横ずれ運動に伴って形成されたプルアパート構造に関連したものである可能性が指摘されているが、これらの断層の過去の活動履歴やその分布については、十分に明らかにされていない。本共同研究では、瑞浪超深地層研究所で確認されている地質構造を事例として、アナログモデル実験並びに数値シミュレーションを用いた地質構造の再現を試みた。まず、瑞浪超深地層研究所内及びその周辺において確認されている断層や剪断割れ目について古応力解析を実施し、運動像と形成時期を推定した。その結果と既往の研究をふまえて地質構造発達史を整理した。次に、現状の地質構造を再現するためのアナログモデル実験及び数値シミュレーションを実施した。再現された断層の配列・分布・発達密度といった三次元的な幾何特徴を現状の地質構造モデルと対比し、未調査地域における地質構造の発達状況を考察した。
鶴田 忠彦; 田上 雅彦; 天野 健治; 松岡 稔幸; 栗原 新; 山田 泰広*; 小池 克明*
地質学雑誌, 119(2), p.59 - 74, 2013/02
瑞浪超深地層研究所では、結晶質岩(花崗岩)を調査・研究において深地層の科学的研究を進めている。研究所で行っている地質学的調査では、特に結晶質岩中における地下水などの流体の主要な移行経路である割れ目や断層などの不連続構造の不均質性や特性に着目して、地表地質調査、反射法弾性波探査、ボーリング調査、研究坑道における地質調査などからなる現場調査と、それらの結果に基づく地質構造のモデル化を行っている。これまでの現場調査の結果、地下水の流動を規制する低透水性の断層が存在することと、多量の湧水を伴う割れ目帯が花崗岩上部に分布していることが明らかになっている。これらの地質構造については、スケールの異なる地質構造の規則性・関連性や地質構造の発達過程に着目したモデル化の整備を進めているところである。本報では、地質構造に関する現場調査と、地質構造モデルの構築に関する事例の紹介を通して、研究所における地質学的調査について報告する。
中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.
JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09
JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB
幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。
鐙 顕正*; 天野 健治; 小池 克明*; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸
情報地質, 22(4), p.171 - 188, 2011/12
岩盤中の破砕帯を伴うような断層は、岩盤の物性や力学的・化学的特性,透水性に強い影響を及ぼすことが多く、地下の地質環境や地盤の工学的性能を評価する際の重要な要素の一つと位置付けられている。しかしながら、ボーリング孔による調査ではさまざまな制約により、常に同じ品質や量のデータが確保できるとは限らない。また、地質条件、あるいは地質技術者の能力などの諸条件によって断層区間の評価結果が異なる可能性がある。このような評価結果の差異は深部地質環境を空間的に理解していく過程での不確実性の増大につながり、その後の調査計画立案時における適切な意思決定を難しくするだけでなく、直接的な施工のリスク要因にもなる。そのため本研究では、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所用地内における深層ボーリング調査データを用いて、使用する変数を明確な基準で選択したうえで、多変量解析(主成分分析及びクラスタリング)を適用した。その結果、客観的な基準により、岩盤を高精度で区分し、断層区間を適切に判定できるようになった。これにより、一つの調査項目のみに注目した従来の解析に比べ、多種情報を一度に扱う多変量解析は有効な手法であることが実証された。
湯口 貴史; 天野 健治; 鶴田 忠彦; 檀原 徹*; 西山 忠男*
Contributions to Mineralogy and Petrology, 162(5), p.1063 - 1077, 2011/11
被引用回数：23 パーセンタイル：57.42(Geochemistry & Geophysics)The cooling process of a magmatic body in the crust is a key to understanding the thermal evolution of the crust. The three dimensional spatial variations in the cooling pattern of the Toki granitic body, a zoned pluton in Central Japan, have been evaluated quantitatively by thermochronology using age dating based on the different closure temperatures of target mineral species. The Toki granite has hornblende K-Ar ages of about 74.3
3.7 Ma (closure temperature of 51025
C; n = 2), biotite K-Ar ages of 78.53.9 to 59.71.5 Ma (30050C; n = 33), zircon fission-track ages of 75.63.3 to 51.92.6 Ma (24050C; n = 44), and K-feldspar K-Ar ages of 70.83.5 to 57.71.3 Ma (15020C; n = 21). Samples collected from 11 boreholes and seven outcrop sites in the Toki granite display spatial variations in the biotite K-Ar ages and the zircon fission-track ages, both of which have the same pattern, indicating that cooling was effectively from the roof and also from the western margin. The cooling process is affected by the extent of assimilation of the surrounding sedimentary rocks.
天野 健治; 新里 忠史; 太田 久仁雄; Lanyon, B.*; Alexander, W. R.*
Proceedings of 14th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2011) (CD-ROM), p.1477 - 1481, 2011/09
地層処分システムの長期的な安全性の評価においては、地質環境の有する安全機能が長期に渡り維持されることを示すための解析結果や論拠の整備が不可欠である。このためには、まず対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要であり、その結果に基づき、将来に渡る地質環境特性の変遷を考慮した安全機能の維持や両者の関係性が評価される。我が国においては、特に地形変化や気候・海水準変動に伴う沿岸域の地質環境特性の長期変遷の評価が重要であり、このための総合的な調査・評価技術の整備が課題となっている。原子力機構では、沿岸域における地質環境特性の長期変遷をモデル化する手法の開発を目的として、北海道幌延町の沿岸域を事例として過去数百万年前から現在までの地史に基づいた古水理地質環境の概念モデルを構築し、長期の地下水流動解析に必要な地質環境特性やプロセスを抽出するとともに、初期条件や境界条件の範囲を適切に設定するための方法論を整備した。
平成26年度)調査研究計画書岩月 輝希; 佐藤 治夫; 野原 壯; 棚井 憲治; 杉田 裕; 天野 健治; 藪内 聡; 大山 卓也; 天野 由記; 横田 秀晴; et al.
JAEA-Research 2011-009, 73 Pages, 2011/06
JAEA-Research-2011-009.pdf:4.41MB
本計画書は、第2期中期計画期間(平成22年度平成26年度)において、幌延深地層研究センターの地下研究施設を利用して行う調査研究開発の計画を整理したものである。当該期間においては、民間活力により深度350mまでの地下施設の整備,維持管理及び研究支援に関する業務のほかさまざまな受託事業,共同研究が行われる予定であり、第2段階(坑道掘削[地下施設建設]時の調査研究段階)に加えて、第3段階(地下施設での調査研究段階)の調査研究開発が開始される。これらの調査研究開発を通して、地質環境調査技術や深地層における工学的技術,処分技術,安全評価手法を向上させるとともに、その成果を広く社会に公開することで、地層処分にかかわる諸技術の実現性を示し、信頼感を醸成していく。
太田 久仁雄; 天野 健治; 新里 忠史; Alexander, W. R.*; 山中 義彰*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.123 - 132, 2010/10
地層処分システムの長期的な安全性の評価においては、地質環境の有する安全機能が長期に渡り維持されることを示すための解析結果や論拠の整備が不可欠である。このためには、まず対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要であり、その結果に基づき、将来に渡る地質環境特性の変遷を考慮した安全機能の維持や両者の関係性が評価される。我が国においては、特に地形変化や気候・海水準変動に伴う沿岸域の地質環境特性の長期変遷の評価が重要であり、このための総合的な調査・評価技術の整備が課題となっている。原子力機構では、この観点から、北海道幌延町の沿岸域を事例とした取り組みを進めており、これまでに、沿岸域における地質環境特性の長期変遷を考慮した調査・評価の体系的な枠組みを示す「統合化データフローダイアグラム」を構築し、それに基づき沿岸域の地質環境を段階的に調査・評価するための方法論を整備した。今後、幌延町の沿岸域において進めている地質環境調査を通じて方法論の見直しを図っていく。
