人工バリアにおける熱-水-応力連成挙動評価研究

Research on evaluation of coupled thermo-hydro-mechanical behavior in the engineered barrier

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

Chijimatsu, Masakazu*; Amemiya, Kiyoshi*; Yamashita, Ryo*

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。このような人工バリア内に発現する現象を精度よく評価することは、長期にわたる処分場の健全性評価の初期条件を与えるものとして重要な因子の一つと考えられる。国際共同研究(DECOVALEX)は人工バリア周辺における熱-水-応力連成現象の理解および評価モデルの検証の場として世界各国の機関が参画しているものであり、その場において解析コードの妥当性を評価するとともに、高度化を行なっていくことは有意義なことであると考えられる。そこで、DECOVALEXにおいて課題となっている問題に対し、検討を実施した。また、緩衝材を対象とした熱-水-応力連成解析では、その膨潤挙動を評価する手法として水分ポテンシャルの変化にともない膨潤圧が変化するモデルをこれまで検討してきた。このモデルによるこれまでの膨潤挙動の解析評価では実験結果を十分には精度良く表現できていない。そこで、新たなモデルの導入を試みる。ここでは、新たな膨潤挙動のモデル化手法を調査し、そのモデルの解析コードへの組み込みに関して検討を行なった。

After emplacement of the engineered barrier system (EBS), it is expected that the near-field environment will be impacted by phenomena such as heat dissipation by conduction and other heat transter mechanisms, infiltration of groundwater from the surrounding rock in to the engineered barrier system, stress imposed by the overburden pressure and generation of swelling pressure in the buffer due to water infiltation. In order to recognize and evaluate these coupled thermo-hydro-mechanical (THM) phenomena, it is necessary to make a confidence of the mathematical model and computer codes. Evaluating these coupled THM phenomena is important in order to clarify the initial transient behavior of the EBS within the near field. DECOVALEX project is an international co-opelative project for the DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiments in nuclear waste isolation and it is significance to participate this project and to apply the code for the validation. Therefore, we tried to apply the developed numerical code against the subjects of DECOVALEX. In the above numerical code, swelling phenomenon is modeled as the function of water potential. However it does not evaluate the experiment results enough. Then, we try to apply the new model.