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熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)における熱-水-応力-化学連成試験(I)

Experimental Studies on the Coupled THMC Processes by COUPLE Equipment - Part I -

鈴木 英明*; 伊藤 彰; 吉田 泰*; 陶山 忠宏*; 川上 進; 笹本 広; 油井 三和

Suzuki, Hideaki*; Ito, Akira; Yoshida, Yasushi*; Suyama, Tadahiro*; Kawakami, Susumu; Sasamoto, Hiroshi; Yui, Mikazu

高レベル放射性廃棄物地層処分システムにおける人工バリア設計評価や性能評価の信頼性向上のためのニアフィールド環境条件のリアリティ向上に向けて,熱的,水理学的,力学的,化学的なプロセスが相互に影響を及ぼし合うニアフィールド連成挙動の数値解析に関する研究が進められている。その一環として,人工バリアおよびその周辺岩盤における熱-水-応力-化学の連成現象を定量的に把握することを目的に,熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)を用いて連成試験を実施した。試験は,モルタルで製作した模擬岩体中に緩衝材を設置し,廃棄体を模擬したヒーターを100$$^{circ}C$$に,模擬岩体周囲を70$$^{circ}C$$に加熱した。緩衝材中に浸潤する水は,モルタルと反応した高pHの溶液である。本報は,連成試験で得られた結果のうち,試験体中に配置したセンサー(熱電対,サイクロメータ,土圧計,pH計等)による計測結果および試験終了後のサンプリング試料から得られた緩衝材間隙水pH等の測定結果について記す。また,予察解析として,熱-水連成解析による緩衝材再冠水挙動に関する検討,地球化学解析および物質移行-地球化学連成解析による緩衝材/間隙水の化学的変遷に関する検討を行なったので合わせて報告する。

The research for numerical experiments on the coupled Thermo -Hydro -Mechanical and Chemical (THMC) processes in the near-field of a high-level radioactive waste repository has been initiated, in order to increase reality in the near-field environmental condition adopted in the evaluation of engineered barrier design and performance assessment.As a part of this research, experimental studies on the coupled THMC processes by COUPLE equipment have been carried out. The COUPLE equipment simulates the coupled processes in the near-field after emplacement of the engineered barrier. The specimen of COUPLE equipment is composed of heater, buffer material and mortar block. In this experiment, temperature at heater and side surface of mortar block was kept at 100 and 70$$^{circ}$$C, respectively. And high-pH water reacted with mortar infiltrates into the buffer material.This report presents the results of measured data by embedded sensor (thermocouple, psychrometer, pressure transducer and pH meter etc.) during the experiment, and direct measurement of pH and water content of buffer material after the experiment.This report also presents the preliminary simulations, of coupled T-H processes, and of chemical process in mortar block and buffer material in the experiment.

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