ニアフィールド連成挙動の解析評価研究

Research on Evaluation of Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Phenomena in the Near-Field

千々松 正和*; 今井 久*; 福留 和人*; 粥川 幸司*; 佐々木 肇*; 茂呂 吉司*

Chijimatsu, Masakazu*; Imai, Hisashi*; Fukudome, Kazuto*; Kayukawa, Koji*; Sasaki, Hajime*; Moro, Yoshiji*

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熱-水-応力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。解析はTask1(FEBEX原位置試験の解析)、Task3 BMT1(ニアフィールドにおける連成挙動解析)、Task3 BMT2(亀裂評価に対するスケールアップに関する解析)に関して実施したので、その解析結果を報告する。また、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の連成解析評価も実施し、実測値との比較も行なった。

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 transfer 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 infiltration. In order to recognize and evaluate these coupled thermo-hydro-mechanical (THM) phenomena, it is necessary to make a confidence of the mathematical models 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-operative 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. We carried out the simulation against the Task1 (simulation of FEBEX in-situ full-scale experiment), Task 3 BMT1 (Bench Mark Test against the near field coupling phenomena) and Task3 BMT2 (Bench Mark Test against the up-scaling of fractured rock mass). This report shows the simulation results against these tasks. Furthermore, technical investigations about the in-situ full-scale experiment (called Prototype Repository Project) in Aspo HRL facility by SKB of Sweden were performed. In order to evaluate the coupled phenomena in the engineered barrier, we use the new swelling model based on the theoretical approach. In this paper, we introduce the modeling approach and applicability about the new model.