TRU廃棄物処分システムに関する大空洞長期挙動の検討; 非線形粘弾性モデルによる二次元解析

Long-term effect of creep displacement of host-rock on stability of engineered barrier system for TRU waste; Two-dimensional analysis by the non-linear viscoelasticity model

青柳 孝義*; 佐原 史浩*; 三原 守弘  ; 奥津 一夫*; 前田 宗宏*

Aoyagi, Takayoshi*; not registered; Mihara, Morihiro; Okutsu, Kazuo*; Maeda, Munehiro*

TRU廃棄物は高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いものの、そのほとんどが非発熱性の廃棄体であるため、高埋設密度での処分が可能である。そのため、地下深部の大空洞処分施設による集合埋設が経済的観点から合理的と考えられている。このようなTRU廃棄物の特徴を考慮して、TRU廃棄物を埋設する処分坑道の断面形状や人工バリア材の構成を設計した場合、岩盤の長期にわたるクリープ変形が人工バリア材に過度の負荷を与え、処分システムに影響を及ぼす可能性が考えられる。本研究では、非線形粘弾性モデルを用いて岩盤の長期クリープ変形量の解析を行い、クリープ量を算出するとともに、人工バリア材への影響検討を行った。ここで、岩盤物性値については、地層処分研究開発第2次取りまとめの物性値を用い、結晶質岩系岩盤と堆積岩系岩盤を検討対象とした。検討結果として、結晶質岩系岩盤では、経過時間100万年においても岩盤のクリープ変形は発生しない結果となった。一方、堆積岩系岩盤では、経過時間100万年において8090mmのクリープ変形が生じる結果となった。また、その時の緩衝材に生じる厚さの減少量は、最大で45mm程度となることが示された。今回の検討結果からは、この程度の岩盤クリープ変形や緩衝材厚さの減少量であれば、緩衝材に考慮される余裕しろの範囲でカバーできるものであると考えられることから、岩盤の長期にわたるクリープ変形は処分システムに大きく影響を及ぼすものではないと判断できた。本報告書は、平成10年度に実施した鹿島建設株式会社への委託研究の成果に対して、使用した非線形粘弾性モデルについての解説等を加えるとともに、研究内容を再度とりまとめたものである。

In the disposal concept of TRU waste, concentrated disposal of wastes forms in large cross-section underground cavities is envisaged, because most of TRU waste is no-heat producing in spite of large generated volume as compared with HLW. In the design of engineered barrier system based on large cross-section cavities, it is necessary to consider the long-term mechanical process such as creep displacement of the host rock from the viewpoint of the stability of engineered barrier system. In this study, the long-term creep displacement of the host rock was calculated using the non-linear viscoelasticity model and the effects on the stability of engineered barrier system was evaluated. As a result, in the disposal concept of crystalline rock, no creep displacement occurred at the time after 1 milion year. On the other hand, in the disposal concept of sedimentary rock, creep displacement of 8090mm occurred at the time after 1 milion year. Also, in this calculation, a maximum reduction of 45mm concerned with the thickness of buffer material was estimated. But these values resulted within allowance of design values. Therefore, these results show that the effects of the creep displacement on the stability of engieered barrier system would not be significant.