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尾上 博則; 小坂 寛*; 松岡 稔幸; 小松 哲也; 竹内 竜史; 岩月 輝希; 安江 健一
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 26(1), p.3 - 14, 2019/06
高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価は、処分施設閉鎖後、数万年以上に及ぶ時間スケールを対象として実施される。そのため、長期的な自然現象による影響を考慮した地下水の流速や移行時間といった地下水流動状態の長期変動性の評価技術の整備は重要な技術開発課題である。本研究では、長期的な自然現象のうち隆起・侵食による地形変化や気候変動に着目し、それらに対する地下水流動状態の変動性を、複数の定常解析結果に基づく変動係数で評価可能な手法を構築した。岐阜県東濃地域を事例とした評価手法の適用性検討の結果、過去100万年間の地形変化や涵養量の変化による影響を受けにくい地下水の滞留域を三次元的な空間分布として推定した。本評価手法を適用することで、地層処分事業の評価対象領域において、地形変化や気候変動に対する地下水流動状態の変動性が小さい領域を定量的かつ空間的に明示することができる。さらに、岐阜県東濃地域における事例検討結果を踏まえて、外挿法を用いた地下水流動状態の変動性の将来予測の基本的な考え方を整理するとともに、将来予測手法の適用可能な時間スケールについて考察した。
坂井 章浩; 黒澤 亮平*; 戸塚 真義; 仲田 久和; 天澤 弘也
JAEA-Technology 2016-032, 117 Pages, 2017/02
JAEA-Technology-2016-032.pdf:12.84MB
原子力機構廃棄物対策・埋設事業統括部では、原子力機構及び国内の研究施設などから発生する低レベルの放射性廃棄物(研究施設等廃棄物)の浅地中埋設処分を計画している。研究施設等廃棄物の浅地中処分では、放射性物質の移行評価のモデルを構築するため、立地環境をモデル化した3次元地下水流動解析を行うこととしている。しかし、現在、立地場所が決定していないことから、立地場所を対象とした評価はできない状況にある。一方、平成10年度に原子力機構の原子力科学研究所の敷地内における極低レベルコンクリート廃棄物の埋設実地試験において、3次元地下水流動解析が実施されている。当解析は処分施設周辺の地質環境をモデル化して有限要素法による計算コード3D-SEEPコードを用いて評価されている。本報告書は、浅地中処分を対象とする3次元地下水流動解析の予備的評価として、埋設実地試験に対して行われた評価に基づき、最新の知見を用いて3D-SEEPコードでモデルを再構築し、評価を実施した。この結果、適切な評価体系モデルの構築で、将来の研究施設等廃棄物の浅地中処分環境における3次元地下水流動解析は、十分に実施可能であると考えられる。
尾上 博則; 三枝 博光; 竹内 竜史
土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 72(1), p.13 - 26, 2016/01
日本原子力研究開発機構は、岐阜県瑞浪市において地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として超深地層研究所計画を実施している。本研究では研究坑道の掘削に伴い実施した地下水流動のモデル化・解析に関する研究成果を体系的に整理するとともに、断層などによる水理学的な不均質性が高い結晶質岩地域での地下施設の建設に伴う地下水流動のモデル化・解析に有効となる調査データやモデル化・解析のアプローチについての技術的知見を示した。また、地下水流動のモデル化・解析結果の妥当性を確認するにあたっては、地下施設の建設に伴う地下水水質の変化を用いた比較検討が有効であり、水理学分野と地球化学分野間にわたる評価の重要性を示した。
三枝 博光; 尾上 博則; 石橋 正祐紀; 田中 達也*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; Bruines, P.*
JAEA-Research 2015-011, 59 Pages, 2015/10
JAEA-Research-2015-011.pdf:49.44MB
割れ目系岩盤を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分における地下水移行シナリオに基づく安全評価にあたっては、地下水流動特性の評価が重要であり、そのためには、地下水流動の卓越経路となる割れ目やその水理特性の空間分布を推定する必要がある。このことから、岩盤中の割れ目分布に起因した水理特性の不均質性を考慮した水理地質構造のマルチスケールモデル化手法を構築することを目的に、割れ目ネットワークモデルを適用した数十m四方程度の領域における三次元地質構造モデルおよび水理地質構造モデルを構築した。さらには、構築した割れ目ネットワークモデルに基づき、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルを用いた数km四方程度の領域における水理地質構造モデルを構築した。これらの検討を通じて、調査データの種類や量に応じた割れ目ネットワークモデルを適用した地質構造モデルや水理地質構造モデルを構築するための方法論や、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルによる水理地質構造モデルを構築するための方法論を提示した。
尾上 博則; 小坂 寛*; 竹内 竜史; 三枝 博光
JAEA-Research 2015-008, 146 Pages, 2015/08
JAEA-Research-2015-008.pdf:76.46MB
日本原子力研究開発機構では、地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として、岐阜県瑞浪市において結晶質岩を対象とした超深地層研究所計画(以下、MIU計画)を進めている。MIU計画では、研究坑道の建設工程やこれに伴う調査研究の課題、対象、空間スケールなどの違いを考慮し、第1段階(地表からの調査予測研究段階)、第2段階(研究坑道の掘削を伴う研究段階)、第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の3つの段階に区分して研究を進めている。本研究では、サイトスケール(研究所用地を中心とした2km四方の領域)の水理地質構造モデルの構築・更新に係る方法論の整備を目的として、第1段階および第2段階で取得されたデータを用いた地下水流動解析を実施し、水理地質構造モデルのキャリブレーションを実施した。その結果、研究坑道掘削前の地下水圧分布ならびに研究坑道掘削に伴う湧水量や地下水圧分布の変化を総合的に精度よく再現できる第2段階のサイトスケールの水理地質構造モデルを構築することができた。
中村 正信; 三ツ井 誠一郎; 稲葉 秀雄
PNC TN1450 97-001, 37 Pages, 1997/02
動燃事業団が主催して、平成8年12月3日に「第2次取りまとめに向けた地層処分研究開発への取り組み」と題して行われた地層処分研究開発報告会(第4回)において、パネル及び機器の展示が並行して実施された。本冊子の目的は、これら展示されたパネル等を縮刷版として取りまとめ記録し、地層処分研究開発の現状について整理することである。このパネル展示では、動燃事業団から16点、民間企業から9点、大学及び研究機関から5点、合計30点が出展された。その展示内容は、民間企業は動燃事業団の委託研究の成果を、大学及び研究機関は動燃事業団との共同研究の成果をまとめたものである。動燃事業団は、東海事業所が中心となって行っている地層処分研究開発の成果のみならず、東濃地科学センターを中心に実施されている地層科学研究の成果を併せて展示した。本パネル及び機器展示を通して、動燃事業団を中核として、広く我が国の民間企業、大学及び研究機関が連携を取りつつ進められている地層処分研究開発の成果が示され、同時に、今後の研究課題についても明らかにされた。
志水 伸二; 棚井 憲治; 谷口 航; 酒井 裕一*
PNC TN8410 95-027, 56 Pages, 1995/02
地層処分システムの設計研究においては、第二次とりまとめの目標である「人工バリア性能の定量的評価」のための評価対象の明確化を目標として、結晶質岩系及び堆積岩系それぞれに固有な地質環境特性を考慮して適用可能な処分場等の基本設計に必要な解析手法の検討を進めてきている。これらの結果は、第二次とりまとめに向けた今後の解析検討を進めていく上で、問題点や研究の方向性を導出するという観点からも重要なデータである。そこで本報告書は、これら過去に進めてきた解析検討について内容を把握するとともに、それぞれの検討において導出されてきた課題を整理し、今後の解析手法の検討に反映させることを目的として、特に1988年から1991年の第一次とりまとめを行うために検討された設計解析事例を調査し、まとめたものである。
青木 月丸*; 柏谷 公希*; 渡辺 勇輔; 小池 克明*
no journal, ,
断層は、石油・ガスや地下水などの移動を抑制する地質構造として働く場合があることが知られている。このようなバリア機能を有する断層に囲まれたコンパートメント構造内の領域では、地下水流動や物質移行が抑制される可能性があるが、コンパートメント構造が有する物質移行の抑制効果に着目し、支配的な水理特性や物質移行特性などについて検討した例は限られる。そこで本研究では、コンパートメント構造を含む仮想的な水理地質モデルを用いて、地下水流動解析と断層における収着を考慮した反応輸送解析を行うことで、断層およびコンパートメント構造上部を水平に覆う難透水層の有無や、断層周辺に分布する鉱物の収着特性が、断層周辺の地下水流動および物質移行に及ぼす影響について検討した。その結果、低透水性のガウジを有する断層と水平な難透水層に囲まれた領域では物質移行が抑制され、断層における収着を期待できる場合にはその抑制の効果がさらに大きくなることが明らかとなった。
石橋 正祐紀*; 三好 貴子*; 升元 一彦*; 尾上 博則; 川原 秀二*; 関野 真登*
no journal, ,
花崗岩などの硬岩では、主に割れ目が地下水の移行経路となることから、地下水流動の評価に際しては、割れ目分布の不均質性を再現できる割れ目ネットワーク(DFN)モデルが用いられることが多い。しかし、DFNモデルはモデル化する割れ目の数に応じて複雑なモデルとなり大規模化に際しては、解析時間の増加や解析結果の収束性の低下、そして最悪の場合は、解析ができないなどの問題が生じる。そこで、大規模なモデルを構築する場合は、DFNモデルから任意のメッシュサイズの等価な透水性や空隙率を算出した連続体モデル(等価不均質連続体(ECPM)モデル)が適用されることがある。一方、DFNモデルからECPMモデルに変換することで、解析結果への影響が懸念される。そこで、本論ではDFNモデルからECPMモデルに変換する際のメッシュサイズの違いが解析結果に及ぼす影響について検討する。
石橋 正祐紀*; 三好 貴子*; 尾上 博則; 川原 秀二*; 関野 真登*
no journal, ,
花崗岩などの硬岩では、主に割れ目が地下水の移行経路となる。そのため、地下水流動の評価に際しては、割れ目分布の不均質性を再現できる割れ目ネットワーク(DFN)モデルが用いられることが多い。DFNモデルを構築するためには、割れ目の分布や透水性を確率論的に表現するための数値モデル(パラメータセット)を推定する必要がある。一方、近年このような専門性の高いパラメータの推定アプローチや根拠に対する説明性が求められることが多い。そこで、本論では、DFNモデルに適用する水理学的なパラメータの推定に着目し、説明性向上に資するための予察的な検討を実施した。
澤口 拓磨; 村上 裕晃; 竹内 竜史; 高井 静霞; 笹川 剛; 武田 聖司
no journal, ,
放射性廃棄物の中深度処分では、管理期間終了後、モニタリング用のボーリング孔が放射性物質の有意な移行経路とならないように閉塞される必要があるが、現時点では当該孔が適切に閉塞されたことを確認するための手法は確立しておらず、閉鎖確認時にその妥当性を判断するための科学的知見が不足している。そこで、本研究では、閉鎖確認手法を整備するため、ボーリング孔閉塞に関する知見を踏まえつつ、ボーリング孔の閉鎖に対し確認すべき事項を明らかにするための試験的、解析的検討を行った。試験的検討では、実際の孔内を想定したセル内でのベントナイトブロックの膨潤挙動及び透水性を把握するための室内試験を実施し、初期含水比が膨潤後のベントナイトブロックの内部構造に影響を与えることが示唆された。また、解析的検討については、ボーリング孔内及びその周辺岩盤が移行経路とならないために留意が必要と考えられる水理地質構造に対して、閉塞材の条件がボーリング孔の閉塞性に与える影響を把握するための地下水流動解析を実施し、掘削損傷領域へのグラウト充填等が当該移行経路とならない閉塞材条件であることを示した。
澤口 拓磨
no journal, ,
放射性廃棄物の中深度処分では、管理期間終了後、モニタリング用のボーリング孔が放射性物質の有意な移行経路とならないように閉塞される必要があるが、現時点では当該孔が適切に閉塞されたことを確認するための手法は確立しておらず、閉鎖確認時にその妥当性を判断するための科学的知見が不足している。そこで、本研究では、閉鎖確認手法を整備するため、ボーリング孔閉塞に関する知見を踏まえつつ、ボーリング孔の閉鎖に対し確認すべき事項を明らかにするための試験的、解析的検討を行った。試験的検討では、実際の孔内を想定したセル内でのベントナイトブロックの膨潤挙動及び透水性を把握するための室内試験を実施し、初期含水比が膨潤後のベントナイトブロックの内部構造に影響を与えることが示唆された。また、解析的検討については、ボーリング孔内及びその周辺岩盤が移行経路とならないために留意が必要と考えられる水理地質構造に対して、閉塞材の条件がボーリング孔の閉塞性に与える影響を把握するための地下水流動解析を実施し、掘削損傷領域へのグラウト充填等が当該移行経路とならない閉塞材条件であることを示した。
宮川 和也; 今井 久*; 平井 哲*; 大野 宏和; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地質環境に期待される安全機能および求められる要件の一つに、動水勾配が小さいまたは岩盤の透水性が低いことによる放射性物質の移行を抑制する緩慢な地下水流動の水理場(低流動域)であることが挙げられる。厚い海成堆積層の地下深部には、地層の堆積時に間隙に取り込まれた海水が埋没続成過程で変質したと考えられる地下水(化石海水)が存在することがあり、このような場は地層の隆起・侵食を経ても天水浸透の影響を受けていないことから、長期的に低流動域であることが推察される。本研究では、幌延深地層研究センターの位置する北海道幌延町の内陸部に着目し、地形や地層の透水係数、塩水と淡水の密度差に起因する密度流、異常高圧、海水準・涵養量変化といった長期の地下水流動に影響を与え得る各因子の影響を把握することを目的とした感度解析を定常地下水流動解析により実施した。その結果、内陸部の地下深部の緩慢な水理場を評価する観点では、地形と10
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程度の低い透水係数および異常高圧の与え方が大きな影響を持つことが確認された。
澤口 拓磨; 高井 静霞; 打越 絵美子*; 武田 聖司
no journal, ,
放射性廃棄物の中深度処分では、モニタリング用のボーリング孔内が、核種の移行経路にならないように適切に埋戻されているかを確認する必要がある。本研究では、埋戻されたボーリング孔が、核種移行に影響を与える程度を把握するため、水理地質構造やボーリング孔に係る条件を変動させた地下水流動解析を実施した。その結果、粘土層で隔離された帯水層に1本の孔が存在し、その孔が高透水性の砂で埋戻された場合、孔周辺数十mを流れる地下水は孔に沿った流向に変化し、孔が存在しない場合の平均流速に比べて3倍程度大きくなった。一方、低透水性のベントナイトでボーリング孔が埋戻された場合、流向・流速は孔が存在しないケースと変わらなかった。また、孔間距離が20mである2本のボーリング孔が存在し、砂による埋戻しを想定した場合、孔間の領域や2本の孔を通る経路の流速が増加する結果となった。さらに、水理地質構造の違いがこのようなボーリング孔の存在によって懸念される地下水の流向/流速変化に与える影響を検討した。
