An Empirical probabilistic approach for constraining the uncertainty of long-term solute transport predictions in fractured rock using in situ tracer experiments

原位置トレーサー試験を用いた長期物質移行の不確実性の低減についての統計的手法による検討

内田 雅大; Dershowitz, W.*; Lee, G.*; Shuttle, D.*

Uchida, Masahiro; Dershowitz, W.*; Lee, G.*; Shuttle, D.*

原位置トレーサー試験は、通常数時間から数か月という短い期間で、人工的に発生させた速い流速条件下で実施されるのに対して、安全評価においては1万年以上の長期間で、かつ自然状態の遅い流速場が対象となるため、原位置トレーサー試験が安全評価に果たす役割については国際的に議論がなされてきた。本論文においては、亀裂内部には空隙率の高い断層ガウジなどの粘土物質が存在し、短期間のトレーサー試験に大きな影響を及ぼしている可能性に着目し、亀裂内部構造として、従来モデル化されてきた健岩部に加えて、断層ガウジ,亀裂表面鉱物,変質部についても陽にモデル化を行った。この亀裂の内部構造を反映したモデルを用いて、スウェーデンSKBがエスポ地下研究施設で行ったSTT-1bトレーサー試験の破過曲線を説明可能なモデルを構築し、原位置トレーサー試験に対してキャリブレーションを行ったモデルと行わないモデルについて、安全評価の条件下での破過曲線を評価し、原位置トレーサー試験がどの程度安全評価条件での不確実性を低減可能かの検討を行った。検討の結果、原位置トレーサー試験に対してキャリブレーションを行ったモデルは、安全評価条件での不確実性の幅が低減しており、原位置トレーサー試験は亀裂の内部構造をモデル化することにより安全評価の不確実性低減に寄与できる可能性が示された。

This paper addresses a residual uncertainty after the in-situ tracer experiment and try to demonstrate the usefulness of tracer experiments for safety assessment. There have been long debate on the usefulness of in-situ tracer experiment, because the difference in temporal scale, where in-situ tracer experiments are generally conducted for the period of a few days to several months with high velocity to recover the tracers, whereas safety assessment requires more than ten thousand years with much slower velocity. This paper addresses the issue by comparing breakthrough curves for safety assessment conditions (long-term, slow velocity) with and without calibration to in-situ tracer experiment called STT-1b test at the Aspo Hard Rock Laboratory in Sweden. Authors newly developed a conceptual model of internal structure of fracture, which explicitly addresses fault gouge, coating minerals, altered zone and intact rock, since especially fault gouge has high porosity and likely to affect the tracer migration behavior. The result was that calibrated model showed much tighter distribution of breakthrough curve statistics indicating the constraining power of in-situ tracer experiment.