X線CT法による亀裂内トレーサー移行プロセスの可視化と分析

Visualization and analysis of the tracer migration process in the crack by means of X-ray CT

佐藤 晃*; 有水 拓人*; 米村 拓峰*; 澤田 淳 

Sato, Akira*; Arimizu, Takuto*; Yonemura, Hirotaka*; Sawada, Atsushi

高レベル放射性廃棄物地層処分の長期的安全性を検討する際には処分事業の長期に渡る事業期間を通して評価技術の一貫性を保ちつつ、調査の段階に応じて詳細化されるサイト環境条件や技術の進歩に適切に対応した評価手法を用いた性能評価が実施される。花崗岩など亀裂性岩盤を対象とした性能評価では、岩盤中の核種移行のモデルとして簡便で第2次取りまとめなどのこれまでの性能評価報告書で実績のある一次元平行平板モデルが用いられる。しかし、一次元平行平板モデルの利用に際しては、実際には複雑な形状を呈する亀裂を一次元平行平板モデルで表現するため、透水量係数や亀裂開口幅の代表値をどのように設定するかが課題となっている。この課題解決に向けた研究の一つとして、非破壊検査技術の1つであるX線CTスキャナーを複雑な表面形状を有する亀裂内部を物質移行の可視化に適用した。得られたその画像データにより亀裂内部での物質の移流・分散プロセスを評価・分析し、大きい空間と小さい空間が複雑に分布している場合には、亀裂開口幅の大小によりトレーサーの移行挙動が極端に異なり、開口幅が大きい空間で流れによどみが生じることが示された。

The advection and dispersion of contaminated materials in a rock mass are one of the important factors to evaluate the characteristics of the rock mass as a natural barrier function for a radioactive waste disposal project. In this study, X-ray CT method was applied to evaluate the advection and dispersion of solute in the crack which exists in rock mass. In order to visualize advection and dispersion phenomena, the tracer migration test have been conducted and tracer migration process was visualized by X-ray CT scanner. Here, an indicator, coefficient of tracer density increment, was newly introduced to analyze tracer migration. This is the indicator that represents the density of the tracer in the crack, and the evaluation of the density distribution of the tracer becomes possible. In this study, the influences of the crack aperture to the tracer migration process are discussed.