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MACROIIによる単一孔注水・揚水型トレーサー試験データの解析

The data analysis of the single well injection-withdraw tracer experiment using the MACRO II

白川 敏彦*; 金澤 康夫*; 畑中 耕一郎

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地層処分研究の天然バリア中の核種移行に係わる不均質岩盤中における巨視的分散現象を解明するために、多孔質媒体水理トレーサー試験装置(以下、「MACROII」と記す)を用いて、多孔質媒体槽内にガラスビーズを用いて不均質場を人工的に作成し、種々の条件を設定したうえで、数多くのトレーサー試験を実施してきた。今回は室内試験における分散長のスケール依存性を調べることを目的として、媒体槽を水平状態に固定し、不均質場の任意の位置に設置した単一孔を使用して注水・揚水型トレーサー試験を実施した。試験は、不均質場内に設置した注水・揚水型トレーサー試験に使用する単一孔の位置及び注入流量・注入時間を変えることによって、2地点において各々9ケース、6ケースの全15ケースを実施した。本試験で測定された揚水時の破過曲線を解析解でフィッティングし、巨視的分散長を算定した結果、15ケースのうち12ケースについて不均質場を代表する分散長を得ることができた。算定した分散長、注入・揚水流量および不均質特性の関連について検討した結果、以下の事項が判明した。・算定された分散長と単一孔周辺に広がった濃度フロントの平均半径との関係は、濃度フロントの平均半径が大きくなるにしたがって分散長がほぼ単調増加する傾向が確認できた。・トレーサーを注入・揚水する単一孔を2地点選び試験を実施したが、単一孔周辺の透水性が小さくなっている場合には分散長は大きくなり、単一孔周辺の透水性が大きくなっている場合には分散長は小さくなる傾向が確認された。・フィッティングの精度が悪く分散長が算出できなかった3ケースについては、濃度フロントに分散が著しく小さい箇所が存在する可能性があることがわかった。

On understanding the radionuclide transport in natural barrier in radioactive waste isolation research, the macroscopic dispersion in heterogeneous permeability field in the underground rock is regarded as an important process. Therefore, we have conducted lots of tracer experiments by the MACRO II facility with an artificially constructed heterogeneous permeability field. In order to study the scale dependence of dispersion coefficients in case of laboratory experiments, we placed the flow cell horizontally, and conducted injection-withdraw tracer experiment with a single well. We have conducted I5 cases experiments. These cases were prepared by changing a position of single well and the injection-withdraw time. At each position we have conducted 9 cases and 6 cases experiments. In this report, we evaluated the macroscopic dispersion coefficients by the fitting of analytical solution to breakthrough curve measured by the 15 cases pumping tracer experiment. Consequently, we could evaluate the dispersion coefficients for 12 cases of 15 cases. Then, we discussed the relation between a injection-withdraw flow rate and a property of heterogeneous media and dispersion coefficient. The conclusions obtained from the results of the evaluation are summarized as follows, (1)It was found that the macroscopic dispersion coefficients tend to be increased with increase of the average radius of tracer front spread around a single well. (2)We have conducted any experiments with s single well settled at two positions. In case of that there is low permeability around a single well, we found dispersion coefficients are large. In case of that there is high permeability around a single well, we found dispersion coefficients are small. (3)In three cases that we could not evaluate because of incorrect accuracy of fitting, we have found it possible that there is some points that dispersion coefficients were strikingly small in tracer front.

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