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報告書

岩盤中の透水性構造分布に着目した水理地質構造モデルの構築手法の検討(岩盤の水理に関する調査研究)

安藤 賢一*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 尾上 博則

JAEA-Research 2012-022, 60 Pages, 2012/08

JAEA-Research-2012-022.pdf:8.51MB

本研究では、超深地層研究所計画の第1段階や広域地下水流動研究におけるボーリング調査結果を用いて、土岐花崗岩中の透水性構造分布に起因する水理学的な不均質性を考慮したブロックスケールの水理地質構造モデルを構築した。また、構築したブロックスケールの水理地質構造モデルに基づき、モデル化領域を対象とした等価な水理特性を算出し、既往の単孔式水理試験結果との比較することで算出した等価な水理特性の妥当性を確認した。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2004年4月$$sim$$2008年3月)

齋 正貴; 萩原 大樹; 松島 博之*; 野田 正利*; 納多 勝*; 安藤 賢一*; 田中 達也*; 上田 正*; 本田 ゆう子*; 水野 崇

JAEA-Data/Code 2010-010, 75 Pages, 2010/09

JAEA-Data-Code-2010-010.pdf:2.5MB

このデータ集は、2004年4月から2008年3月までに瑞浪超深地層研究所における研究坑道内、地上から掘削したボーリング孔(MSB-2号孔,MSB-4号孔及びMIZ-1号孔)から採取した地下水の地球化学特性データをとりまとめたものである。また、本データ集では、データを用いたさまざまな目的の解析を行う過程でデータの確認ができるように、試料採取地点,試料採取時間,採取方法及び分析方法などを示した。

報告書

瑞浪超深地層研究所におけるグラウチング効果に関する研究(受託研究)

河村 秀紀*; 安藤 賢一*; 納多 勝*; 田中 達也*; 松田 武*; 藤井 治彦*; 橋本 秀爾*; 上田 正*; 松井 裕哉; 竹内 真司; et al.

JAEA-Technology 2009-081, 182 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-081.pdf:28.89MB

グラウチングは、地下構造物の施工において湧水を抑制するうえで重要な技術である。一方、地層処分の観点からは、グラウチングに使用されるセメント材料が人工バリアの性能に影響を及ぼす可能性を避けるために、グラウチングの効果やその浸透範囲を定量的に把握する必要がある。このような観点から、経済産業省資源エネルギー庁からの研究受託の一環として、瑞浪超深地層研究所の深度200mレベルに掘削した避難所周辺を対象とし、グラウチングの効果に関する研究を実施した。本研究では、プレグラウチング後に掘削した避難所から計10本のボーリング孔を掘削し各種調査を行うとともに、その結果を総合的に評価し水理地質構造モデルの構築及び地下水流動解析を実施し、グラウト材の浸透範囲やその効果を定量的に検討した。その結果、既存のグラウチング手法は結晶質岩の大量湧水抑制対策として十分な効果を発揮していることを確認するとともに、グラウチングにより1オーダー以上の透水性の低減があったと推定された。

論文

結晶質岩中の地下坑道掘削を対象としたグラウト効果に関する研究,3; プレグラウトによる湧水抑制効果の数値解析的検討

田中 達也*; 松井 裕哉; 橋本 秀爾*; 安藤 賢一*; 竹内 真司; 三枝 博光

第38回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.143 - 148, 2009/01

地下空洞掘削時には、必要に応じ空洞内への湧水抑制のためにグラウトが実施される。一方、高レベル放射性廃棄物地層処分では、一般的なグラウトに用いるセメントが人工バリアに与える影響が懸念されている。筆者らは、経済産業省資源エネルギー庁からの研究受託の一部として、日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所の深度200mにおける坑道掘削時のプレグラウトを対象とした各種の原位置結果及び既往の研究成果を活用し、グラウト後の結晶質岩盤の水理地質構造を割れ目ネットワークとしてモデル化するとともに、グラウトの湧水抑制効果を地下水流動解析により定量的に示した。さらに、本解析を通じ、グラウト効果の評価事例と今後の適用に向けた課題をとりまとめた。

論文

結晶質岩中の地下坑道掘削を対象としたグラウト効果に関する研究,2; グラウト施工時の透水試験手法の改良

安藤 賢一*; 竹内 真司; 松井 裕哉; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 藤井 治彦*

第38回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.137 - 142, 2009/01

地下空洞掘削時には、必要に応じ空洞内への湧水抑制のためにグラウチングが実施される。一方、高レベル放射性廃棄物地層処分では、一般的なグラウトに用いるセメントが人工バリアに与える影響が懸念されている。本報では一般的なセメントグラウトの浸透範囲やその効果を把握・評価する手法の構築を主目的として、日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所の深度200mにおける坑道掘削時のプレグラウチング領域を対象に実施した、新たな透水試験手法の適用結果について報告する。その結果、提案した透水試験手法がボーリング孔近傍から周辺領域の10$$^{-9}$$から10$$^{-4}$$(m/s)程度の幅の広い透水係数を取得するうえで有効な手法であることを示した。

論文

Hydraulic tomography in fractured granite; The Mizunami Underground Research Site, Japan

Illman, W. A.*; Liu, X.*; 竹内 真司; Yeh, T.-C. J.*; 安藤 賢一*; 三枝 博光

Water Resources Research, 45(1), p.W01406_1 - W01406_18, 2009/00

 被引用回数:171 パーセンタイル:82.4(Environmental Sciences)

瑞浪超深地層研究所周辺に分布する深層ボーリング孔を用いて、異なる2回の大規模孔間試験を実施した。その結果に基づいて、非定常水圧トモグラフィ(THT)の解析を実施し、透水係数($$K$$)と比貯留係数($$S$$$$_{s}$$)を不確実性の空間分布とともに求めた。さらに等価な$$K$$$$S$$$$_{s}$$を求め、三次元逆解析モデルへの初期パラメータとして使用した。その結果、顕著に高い$$K$$と低い$$S$$$$_{s}$$のゾーンが数百メートルにわたって連続することがわかった。さらに、低い$$K$$を示すゾーンが認識された。これは事前に遮水性と予測されたNNW断層に相当するゾーンである。以上の結果は、(1)水位変化、(2)予測されている断層の分布、(3)揚水に伴う最大水位低下量、(4)揚水に伴う水位変動の応答時間、そして(5)複数の大規模地震に同期した水位変動と整合的である。

論文

岩盤中の透水構造分布に着目した水理地質構造モデルの構築手法の検討

田中 達也*; 安藤 賢一*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 竹内 真司; 天野 健治

第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.267 - 272, 2007/01

本検討では、岐阜県東濃地域で進められている超深地層研究所計画における深層ボーリング孔3孔で得た調査データを用いて、透水構造の地質・地質構造特性,水理特性を整理し、それに基づく亀裂ネットワークモデルによって深層ボーリング孔周辺領域の基盤花崗岩を対象とした水理地質構造モデルを構築した。そして、この水理地質構造モデルに基づき、任意の体積を有するブロックの等価な透水特性を推定した。さらに、検討を通じて透水構造に関するモデルへの入力パラメータの信頼性を考察するとともに、今後の調査・研究への課題を取りまとめた。

論文

単孔式の水理試験による透水特性パラメータの評価方法に関する研究

橋本 秀爾*; 田中 達也*; 安藤 賢一*; 竹内 真司; 三枝 博光; Kim, H.*

第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.419 - 424, 2007/01

本研究では、ボーリング孔で行われる水理試験に関して幅の広い透水性を有する岩盤(透水係数1E-10$$sim$$1E-4m/sec)を対象とした水理試験を想定し、試験方法や試験時の場の条件が岩盤の透水特性パラメータの評価値に与える影響について数値実験により検討した。ボーリング孔を使用した水理試験時に、ボーリング掘削時の泥水による泥膜形成や断層破砕帯等の脆弱部による孔径拡大といった現象に遭遇することがある。このような状況下で水理試験を行って得られる周辺岩盤の透水特性パラメータへの影響について検討するために、定常法水理試験及び非定常法水理試験を模擬した水理試験データを作成し、一般的なデータ解析法である直線勾配法や標準曲線一致法により透水特性パラメータを評価した。その結果、試験場の変化に対して試験方法や解析方法の違いによる透水特性パラメータへの影響を把握することができた。

論文

IASCC crack growth rate of neutron irradiated low carbon austenitic stainless steels in simulated BWR condition

茶谷 一宏*; 高倉 賢一*; 安藤 昌美*; 仲田 清智*; 田中 重彰*; 石山 嘉英*; 菱田 護*; 加治 芳行

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems (CD-ROM), 9 Pages, 2007/00

中性子照射したコンパクトテンション試験片を用いたき裂進展速度試験を実施した。0.516から1.07$$times$$10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)まで照射した316L及び304L母材と0.523から0.541$$times$$10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)まで照射した316L及び308L溶接金属のき裂進展速度試験を288$$^{circ}$$C,定荷重,低応力拡大係数及び電気化学腐食電位条件で直流電位差法を用いて実施した。母材のき裂進展速度は、中性子照射量が増加するにしたがって増加した。母材及び溶接金属のき裂進展速度は、電気化学腐食電位レベルが減少するにしたがって明らかに減少した。

論文

Gas generation and migration analysis for TRU Waste Disposal in Japan

安藤 賢一*; 三原 守弘; 納多 勝*; 山本 幹彦*

Proceedings of 11th International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM) (CD-ROM), p.655 - 662, 2006/00

TRU廃棄物処分システムにおいて、金属の腐食,微生物による有機物の分解及び放射線によるガス発生を考慮して、TRU廃棄物の処分システムにおけるガス移動の評価を実施した、ガスによる処分システムの圧力上昇や、処分施設内の放射性物質に汚染された地下水の押出しに気液二相流モデルを用いて評価を行った。加えて、放射性ガスの移行や処分システムの再冠水挙動についても評価を実施した。

報告書

TRU廃棄物処分におけるガス発生・移行解析

安藤 賢一*; 納多 勝*; 山本 幹彦*; 三原 守弘

JNC TN8400 2005-026, 131 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-026.pdf:187.76MB

TRU廃棄物を地下深部に処分した場合、廃棄物に存在する金属の腐食や放射線分解及び廃棄物中の有機物の微生物分解により、ガスが発生する可能性があり、処分においてはこれらのガスの処分システムに及ぼす影響を把握する必要がある。本研究では、TRU廃棄物を地下深部に処分した場合のガス発生量の評価とそれに基づく処分施設内のガスの移行解析を気液二相流モデルにて行った。グループ分けされたTRU廃棄物を各処分施設に含まれる金属量, 有機物量及び放射線量から、ガスの発生速度の経時変化を評価した。経時的なガス発生速度から、ガスによる処分坑道内部の人工バリア中の蓄圧現象、および処分坑道内部から発生ガスによって追い出される放射性核種を含んだ地下水の押し出し量について、気液二相流モデル(解析コードTOUGH2)により定量的解析を行った。その結果、処分施設内の圧力の上昇は、1.3$$sim$$1.4MPa程度であり、ガスにより排出される処分施設内の地下水量は、緩衝材の定置される坑道では0.006$$sim$$0.009m$$^{3}$$/y, 緩衝材の定置されない坑道では0.018$$sim$$0.024m$$^{3}$$/yであった。発生ガスに含まれる放射性ガス(ここでは、主としてC-14を起源としたメタンを取り扱う)の移行挙動についても解析を行った。さらに、同じ気液二相流モデルを用いて、処分システムの再冠水挙動について解析を行い、処分施設閉鎖後、500年以内で処分施設が地下水で飽和される。

論文

Viscosity and density measurements of melts and glasses at high pressure and temperature by using the multi-anvil apparatus and synchrotron X-ray radiation

大谷 栄治*; 鈴木 昭夫*; 安藤 良太*; 浦川 啓*; 舟越 賢一*; 片山 芳則

Advances in High-Pressure Technology for Geophysical Applications, p.195 - 209, 2005/09

本論文は第3世代放射光SPring-8でのX線ラジオグラフィーと吸収法による高温高圧での珪酸塩融体とガラスの粘性及び密度測定技術についてまとめたものである。X線ラジオグラフィーその場観察による落下球法は、珪酸塩融体の粘性を高温下で6GPaを超える圧力まで測定することを可能にした。われわれは粘性測定の実験技術の詳細と、アルバイトやジオプサイド-ジェダイド系などの幾つかの珪酸塩の測定結果を紹介する。X線吸収法が、バサルトガラスや鉄ナトリウム珪酸塩ガラスの高温下で圧力5GPaまでの密度測定に適用された。これらのガラスの密度測定の結果は、この方法が高温高圧での珪酸塩融体の密度測定に有用であることを示している。

報告書

活断層周辺の水理地質構造のモデル化および地下水流動解析

納多 勝*; 安藤 賢一*; 田中 達也*

JNC TJ7420 2005-023, 116 Pages, 2004/03

JNC-TJ7420-2005-023.PDF:25.48MB

本業務では、活断層周辺の高透水性亀裂の分布及び断層運動に伴う地殻応力変化を考慮した地下水流動の解析手法の開発を目的として、跡津川断層帯、月吉断層などを事例対象に、断層周辺の詳細な水理地質構造モデルの作成とそれらを用いた地下水流動解析を行う。昨年度は断層岩を対象とした水理地質構造のモデル化や地下水流動解析に関する文献調査と、サイクル機構殿の既存研究結果に基づき、茂住祐延断層周辺の水理地質構造モデルの試構築を実施した。今年度は、茂住祐延断層周辺、月吉断層周辺、鳥取県西部地震震源断層周辺を事例研究対象として、断層岩周辺の水理地質構造のモデル化や地下水流動解析の手法について検討した。具体的には、各対象において得られる地質環境データの質・量ともに異なることから、それぞれの地点において断層岩周辺の水理地質構造を適切に表現するモデル化や地下水流動解析の手法について検討した。さらに、茂住祐延断層周辺では坑道周辺のローカルスケール(約2km$$times$$2km$$times$$500m)、月吉断層では断層を含むローカルスケール(約4km$$times$$6km$$times$$3km)、鳥取県西部地震震源断層周辺では断層を含む広域スケール(約30km$$times$$30km$$times$$5km)の地下水流動解析モデルの構築と解析を試行した。

報告書

複数の解析コードを用いた水理試験データの解析および結果の評価

納多 勝*; 安藤 賢一*; 田中 達也*

JNC TJ7400 2005-068, 133 Pages, 2004/03

JNC-TJ7400-2005-068.PDF:4.55MB

限定されたボーリング孔を用いて効率的に岩盤の水理特性を把握する上で、単孔式水理試験は有効な手法である。得られた水理試験データに基づき水理パラメータを計算する方法として、流れのモデルに応じた理論解に則り圧力変化のタイプカーブにフィッティングさせる方法や数値解析的に求める方法が石油工学や放射性廃棄物の地層処分の分野で発達してきた。本業務では、上記分野で使用されてきた複数の代表的な水理試験解析コードを用いて、同一のデータを解析した。各解析コードの結果の比較から、解析コードの妥当性の確認、解析コード毎の水理パラメータのばらつき、コード毎の特徴などについて取りまとめ、高品質の水理パラメータを取得する際の指針を構築する素材を取りまとめた。

論文

Production of a 11 km long jerry roll processed Nb$$_{3}$$Al strand with high copper ratio of 4 for fusion magnets

細野 史一*; 岩城 源三*; 菊地 賢一*; 石田 真一; 安藤 俊就*; 木津 要; 三浦 友史; 逆井 章

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.1037 - 1040, 2002/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.92(Engineering, Electrical & Electronic)

核融合装置用トロイダル磁場コイルでは、超伝導コイルの大規模化から熱処理時の歪み劣化が小さいNb$$_{3}$$Al線材が着目されている。この良好な歪み特性を活かし、Nb$$_{3}$$Al線材をコイルに採用すると、化合物生成の熱処理後に巻線作業(リアクト&ワインド法)が可能となる。このため、熱処理時間の短縮化,大規模な熱処理炉不要,製作工程の簡素化等の大幅なコスト低減が見込め、大型コイルへの適用が期待されている。定常炉心試験装置として計画されているJT-60改修では、Nb$$_{3}$$Al線材のトロイダル磁場コイル適用のための設計・検討が進められている。そこで、JT-60改修計画に対応した銅比4のNb$$_{3}$$Al線材を、ジェリーロール法を用いて量産規模ベースで製造した。その結果、断線なしに11kmの線材を製造することに成功した。その諸特性について報告する。

口頭

Three-dimensional inverse modeling of two large-scale cross-hole hydraulic tests in fractured granite at the Mizunami Underground Research Laboratory site, Japan

Illman, W. A.*; Liu, X.*; Yeh, J.*; 安藤 賢一*; 竹内 真司; 三枝 博光

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所において2回の孔間水理試験を実施した。その結果を非定常水理トモグラフィ(THT: Transient Hydraulic Tomography)コードを用いて解析を行い、透水係数と比貯留係数の3次元分布を比較した。その結果、高い透水係数と低い比貯留係数が550mから1200mの範囲にわたって分布し、これらが2つの断層帯を形成していることが示された。また透水係数と比貯留係数は負の相関を有し、このため水圧伝播が早いことが明らかとなった。さらにTHTコードによる解析により、低透水性ゾーンの存在が表現された。これは、既に予測している北北西走向の遮水性断層と整合している。解析結果の妥当性の確認については、地質学的な情報,揚水に伴う応答時間,伝播速度などにより実施した。

口頭

Re-interpretation of the fluid electric conductivity measurements carried out in the MIZ-1 borehole at the Mizunami Underground Research Laboratory project

Bruines, P.*; 安藤 賢一*; 新堀 雄一*; 松岡 清幸*; 竹内 真司

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所のMIZ-1号孔で実施した電気伝導度検層のデータを新たに開発した有限差分コードを用いて解析を行った。本解析結果で得られた透水量係数と水理試験結果を比較したところ、おおむね同等の値が得られたことから、本解析コードの有効性が確認された。

口頭

Estimation of upscaled hydraulic conductivity profiles along a borehole in low permeability crystalline rock using discrete fracture network models

橋本 秀爾*; 三枝 博光; 田中 達也*; 安藤 賢一*; Bruines, P.*

no journal, , 

数キロメータスケールの地下水流動特性評価において、連続体モデルに基づく地下水流動モデルを構築する際には巨視的な等価な透水係数分布を推定することは有効である。本研究では、コア観察やBTV,流体検層結果を組合せることによって透水性構造の抽出・分類を行った。また、透水性構造の透水量係数については、流体検層と短区間の水理試験結果を組合せることで決定した。これらの情報に基づき、亀裂ネットワークモデルを用いて区分したブロックにおける等価な透水係数を推定するとともに、この結果の妥当性を長区間の水理試験結果を用いて確認した。さらに、構築した亀裂ネットワークモデルに基づき坑道周辺における地下水流動場を評価した。

口頭

沿岸域の水理地質構造に着目した塩淡境界に関する地下水流動解析

吉村 公孝*; 若松 尚則*; 安藤 賢一*; 橋本 秀爾*; 藪内 聡; 茂田 直孝

no journal, , 

沿岸域、特に海岸線に近い領域では、塩分濃度が異なる地下水が過去の海水準変動や地層の透水特性の影響を受けて、複雑な分布形状を示すことが多い。本研究では、北海道幌延町の沿岸域をモデルケースとして、当該地域で存在する可能性があるもののこれまでの地質環境調査において十分に把握されていない地質構造等に着目して、これらによる地下水流動・塩淡境界への影響を把握することを目的として二次元及び三次元の地下水流動解析を行った。その結果、海岸線沖合の断層,背斜構造,浅部地層(更別層)の透水異方性が地下水流動や塩分濃度分布に対する影響が大きく、相乗的に影響を及ぼすことがわかった。このことから、幌延沿岸域を対象とした今後の地質環境調査においては、沿岸海域の断層分布とその透水性,背斜構造の形状,浅部地層の透水異方性について明らかにすることが重要である。

口頭

沿岸域における地下水流動・地球化学特性評価のためのモデル化・解析; 北海道幌延地域を対象とした一事例

前川 恵輔; 三枝 博光; 松尾 重明*; 橋本 秀爾*; 安藤 賢一*

no journal, , 

我が国の多様な地質環境への対応を想定した地層処分システムの設計,安全評価を行ううえで必要な地下水の流動及び地球化学特性評価手法に関する知見の拡充を目的として、北海道幌延地域の沿岸域を事例とした地下水の流動及び地球化学特性評価のためのモデル化・解析を行った。本件を通じて、沿岸域を対象とした水理地質構造モデルの更新や地質環境の長期変遷を考慮する際の条件設定などの具体的な手順や判断根拠等を整理した。

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