緩衝材侵入現象モデルの検討

Study on Model for Bentonite Buffer Intrusion Phenomenon

菅野 毅*; 岩田 裕美子*

Kanno, Takeshi*; Iwata, Yumiko*

高レベル放射性廃棄物地層処分における緩衝材の岩盤き裂への侵入現象のモデル化の検討を行った。第2次取りまとめの段階における検討で課題となっていた点の解決を目指し、次の項目を実施し、既存モデルの高度化を図った。(1)ベントナイトの粘性係数測定手法の検討:緩衝材侵入現象のモデル化に必要となる固相拡散係数算出に用いるベントナイトの粘性係数に関する測定方法を調査検討し、サイクル機構で取得されたデータの物理的解釈や妥当性を検討した。(2)膨潤圧入力データの検討:小峯らが提案している緩衝材膨潤評価式に関する調査を行い、侵入現象のモデル化に必要な低密度領域を含めた膨潤圧(および透水係数)の入力データを検討した。(3)入力パラメータの設定:上記の粘性係数、膨潤圧、透水係数に関する調査検討をまとめて、侵入現象の評価に必要となる入力パラメータである固相拡散係数の値を見直した。(4)安らのモデルとの比較:緩衝材侵入現象を(逆の)圧密過程としてモデル化を実施している安らの手法について調査し、本研究で採用している固相拡散モデルとの類似性、相違点等を整理、検討した。その結果、安らのモデルは本研究における固相拡散に基づくモデルと等価である可能性が示された。(5)数値解析:上記の入力パラメータの設定で得られた固相拡散係数の値を用い、BENTFLOW 試験およびストロー状のサンプル器具を用いた侵入ゲルの密度分布に関するサイクル機構の模型試験の数値解析を実施した。BENTFLOW 試験の解析では、第2次取りまとめ時点の検討よりも試験結果と良い一致を得た。ただし、模型試験の解析では試験結果との差が大きく、今後の課題が残る。

Modelling study on the extrusion phenomenon in a geological repository for the high-level radioactive is performed to enhance the reliability of existing model described in H12 report. Main conclusions of this study are as follows: (1) The methods and pysical interpretation of bentonite gel viscosity measurements are clarified and input data of the viscosity for the solid diffusivity are obtained. (2) The input data of the swelling pressure and hydraulic conductivity of bentonite in the low- density region necessary for the solid diffusivity are determined. (3) The consolidation-type model proposed by Ahn et al. is surveyed and compared with that used in this study. The consolidation-type model is thought to be equivalent to the solid diffusion model used in this study. (4) The numerical analyses for BENTFLOW experiments and model experiments on extrusion in a pipe are performed. The analyses for the BENTFLOW reproduce the experimental results better than the past studies. The agreement between the calculated and experimental results of the model experiments is not good. Thus further study is required for the evaluation of density distribution in extruding bentonite gel.