熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(III) -成果報告書-

Investigation Research on the Evaluation of a Coupled Thermo-Hydro-Mechanical-Chemical Phenomena (III) -Result Report-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

Ishihara, Yoshinao*; Chijimatsu, Masakazu*; Amemiya, Kiyoshi*; Shiozaki, Isao*; Ito, Takaya*

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqcを用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1)本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,収束アルゴリズムの改良,脱ガス・ガス拡散,濃縮・希釈現象を取り扱うため,物質移行解析コードの改良を実施した。(2)本研究では,地球化学-物質移行モジュールにおいてイオン交換反応,表面錯体反応,反応速度モデルを取り扱えるようにした。(3)本研究では,緩衝材中での透水係数の変化がCa型化の度合い,緩衝材構成鉱物の溶解・沈殿による密度の変化,塩濃度などの関数として与えられるようにするため,既存の試験データを整理し,連成・物性モジュールを作成し,連成解析コードに導入した。また,物質移行-地球化学の高度化にともない検証解析を実施した。(4)本研究では,開発したTHMC解析コードの適用性を確認するため,HLWニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。これらの成果を踏まえ,今後の課題についてまとめた。

In order to realize a coupling analysis in the near field of the geological disposal system, the coupling analysis code on the thermo-hydro-mechanical-chemical phenomena by THAMES, Dtransu and phreeqc, which are existing analysis code, is developed in this study. And we carried out the case analysis on the thermo-hydro-mechanical-chemical phenomena by this code.(1).Some supporting module, which includes transfer of dissolution concentration and total concentration (dissolution + precipitation concentration), was prepared as a functional expansion. And in order to treat de-gases and gases diffusion, accumulation and dilution phenomena, we have modified mass transport analysis code.(2).We have modified reactive transport module to treat ionic exchange, surface reaction and kinetic reaction in the each barrier.(3).We have prepared hydraulic conductivity module of buffer material depending on change of dry density due to chemical equilibrium (dissolution and precipitation of minerals), degradation of buffer material such as Ca-type bentonite and change of concentration of NaCl solutions. After THAMES, Dtransu, phreeqc and hydraulic conductivity module were installed in the COUPLYS, verification study was carried out to check basic function. And we have modified COUPLYS to control coupling process.(4).In order to confirm the applicability of the developed THMC analysis code, we have carried out case analysis on 1-dimensional and 3-dimensional model which including vitrified waste, over-pack, buffer material and rock in the HLW near-field.