X線CTによる亀裂開口幅評価

Evaluation of Fracture Aperture Using X-Ray CT

下茂 道人*; 文村 賢一*; 尾原 祐三*; 佐藤 晃*; 菅原 勝彦*

Shimo, Michito*; Fumimura, Kenichi*; Obara, Yuzo*; Sato, Akira*; Sugawara, Katsuhiko*

高レベル放射性廃棄物の性能評価の信頼性を向上させるためには、亀裂中の微細な構造や不均質性が地下水の流れや物質移行に及ぼす影響を理解する必要がある。そのためには、亀裂中の開口幅分布を測定する技術を確立することが重要な課題となる。亀裂開口幅測定技術には、1.亀裂表面形状から推定する方法、2.亀裂を直接観察する方法、3.トモグラフィー技術等により非破壊で推定する方法などがある。このうち、3.のトモグラフィー技術等により非破壊で亀裂開口幅を推定する方法については、未だ測定手法等に関する十分な知見は得られていないものの、亀裂開口幅を非破壊で推定するため、1.、2.に比較して、効率性・実用性の観点から有効な手法であると期待される。そこで、本役務契約では、亀裂開口幅を評価する方法の一つとして、非破壊検査の一種であるX線CTを使用した亀裂開口幅測定方法について検討した。その結果、以下の知見を得た。1.管電圧の高い産業用のCT装置は医療用の装置に比べてノイズの少ないCT値が得られる。2.画像のスタッキングは、ノイズ軽減法として有効である。3.新たに提案する移動平均法は、亀裂情報の損失を抑えながら、ノイズ軽減が可能である。4.花崗岩試料の測定結果には、鉱物粒子のCT値のばらつきに依存すると思われるノイズが見られるため、亀裂投影法による開口幅測定には使用できない。5.画像間差画像を用いる方法を花崗岩試料の測定に適用した結果、CT値のばらつきが軽減され、亀裂投影法による開口幅測定が可能となった。

Understanding the influence of small scale structure and its heterogeneity onto flow through rock fractures is important for improving the reliability of performance assessment of Geologic Disposal of High Level Nuclear Waste. An established technique for measuring the fracture aperture profile is required to achieve the above purpose. There are several aperture measuring techniques: (1) estimation of aperture from roughness measurement results, (2) direct measurement of the fracture from rock surface, (3) non-destructive method, such as tomography. Among above, tomography method, which is rather new technique and its applicability to aperture measurement is not well known, is expected to become an effective and feasible approach since the aperture profile can be obtained without destroying the rock specimen. In this work, we investigated problems associated with fracture aperture measurement using X-Ray, then we proposed several approaches to improve measurement accuracy, finally