幌延地質環境を事例とした坑道周辺の不飽和化に伴う地球化学反応を考慮した水理-物質移行連成解析

Coupled hydro-transport analysis study on geochemical environmental change caused by tunnel excavation using geological data obtained from the Horonobe URL project

鈴木 英明; 藤田 朝雄 ; 藤崎 淳*

Suzuki, Hideaki; Fujita, Tomoo; Fujisaki, Kiyoshi*

人工バリア定置後のニアフィールド挙動のより現実的な理解と予測を行うためには、処分場建設に伴って生じる応力場,水理場,化学場などの変化を考慮する必要がある。例えば、坑道掘削に伴う処分坑道周辺での不飽和領域の発生は、岩盤内に空気が浸入することによる地下水の酸化還元電位の変化など、オーバーパックの腐食や核種移行の環境条件などに影響を及ぼすことが予想される。本研究は、地層処分システムで想定される熱-水-応力-化学連成挙動を予測するために開発した数値解析モデルの適用事例として、幌延深地層研究所より得られた地質環境データを用いて、坑道周辺での不飽和化に伴う地球化学特性の変化に関する解析を実施した。その結果、岩盤内に酸素が侵入することによる間隙水の酸化還元電位の変化や、地下水中に高い濃度で溶解している炭酸が脱ガスすることによる地下水pHの変化など、地下水水質変化に関するシミュレーションが可能であることを確認した。

The development of excavation disturbed zone (EDZ) around the disposal tunnel affects such as the corrosive environment of the over-pack and environmental condition of the nuclear species migration on the geological disposal for the high-level radioactive waste (HLW). It is necessary to consider affect of EDZ in the realistic numerical simulation of the long-term behavior of near-filed HLW repository after emplacement of engineered barrier system. This study presents the results on the analysis assessment on geochemical reaction with the evolution of the unsaturated zone around the tunnel with consideration of Horonobe area geological environment, using the developed coupled Thermo-Hydro-Mechanical and Chemical (THMC) processes analysis model. As a result, this model is applied a change of the solution composition by degasification of the carbon dioxide gas to the pore water and the change of the oxidation-reduction potential due to unsaturated zone around the tunnel.