ニアフィールドの熱解析; 第2次取りまとめにおける処分坑道離間距離と廃棄体ピッチの設定

Thermal analysis in the near field for geological disposal of high-level radioactive waste; Establishment of the disposal tunnel spacing and waste package pitch on the 2nd progress report for the geological disposal of HLW in Japan

谷口 航 ; 岩佐 健吾

Taniguchi, Wataru; Iwasa, Kengo

地層処分施設の地下施設においては、人工バリアを設置する空間が求められ、なおかつ設置された人工バリアおよび周辺岩盤が種々の条件を満たすことが求められる。その条件の一つは、ガラス固化体の発熱および地温による熱的影響であり、人工バリアおよび周辺岩盤の性能が損なわれないよう各々の制限温度を越えないことが求められる。したがって、各々の制限温度を越えないように、人工バリアおよび地下施設を設計する必要があり、地下施設の設計の一つに処分坑道離間距離および廃棄体ピッチの設定がある。ここでは、第2次取りまとめでの条件下で、上記熱的影響の観点から必要な処分坑道離間距離および廃棄体ピッチを解析により検討した。また、処分坑道離間距離および廃棄体ピッチを設定するための熱的影響以外の条件を洗い出し、それら条件および熱的安定性も含めた合理的な設定方法を検討し値の設定を試みた。次いで、設定された処分坑道離間距離および廃棄体ピッチにおいて、ニアフィールドの温度経時変化について考察するとともに人工バリアの施工上生じる隙間がニアフィールドの温度に及ぼす影響を把握した。また、熱的観点から、つまりニアフィールドの制限温度の観点から、処分施設が成立するための処分深度の範囲についても考察を行った。得られた成果は以下のとおりである。・処分坑道横置き方式においては、廃棄体ピッチを人工バリアとして必要な寸法から決まる最小値にし、熱的安定性の観点から必要な処分坑道離間距離を設定するのが合理的である。・ガラス固化体の固化後の貯蔵期間50年における処分孔竪置き方式では、空洞の力学的安定性の観点から必要な最小処分坑道離間距離および廃棄体ピッチでも制限温度は満足する。・人工バリアの温度は、概ね処分後数十年までで最高に達し、その後徐々に下がる。また、約1000年後には、人工バリアの温度分布差はなくなり、10000年後には初期の地温に戻る。・人工バリアの施工上生じる隙間が、ニアフィールドの温度に及ぼす影響は小さい。・制限温度を下回るころが難しい熱的観点からの処分深度の範囲について一例を示した。

For the underground facility of the geological disposal of high-level radioactive waste (HLW), the space is needed to set the engineered barrier, and the set engineered barrier and rock-mass of near field are needed to satisfy some conditions or constraints for their performance. One of the conditions above mentioned is thermal condition arising from heat outputs of vitrified waste and initial temperature at the disposal depth. Hence, it is needed that the temperature of the engineered barrier and rock mass is less degree than the constraint temperature of each other. Therefore, the design of engineered barrier and underground facility is conducted so that the temperature of the engineered barrier and rock mass is less degree than the constraint temperature of each other. One of these design is establishment of the disposal tunnel spacing and waste package pitch. In this report, thermal analysis is conducted to establish the disposal tunnel spacing and waste package pitch to satisfy the constraint temperature in the near field. Also, other conditions or constraints for establishment of the disposal tunnel spacing and waste package pitch are investigated. Then, design of the disposal tunnel spacing and waste package pitch, considering these conditions or constraints, is conducted. For the near field configuration using the results of the design above mentioned, the temperature with time dependency is studied by analysis, and then the temperature variation due to the gaps, that will occur within the engineered barrier and between the engineered barrier and rock mass in setting engineered barrier in the disposal tunnel or pit, is studied. At last, the disposal depth variation is studied to satisfy the temperature constraint in the near field.