TRU廃棄物処分システムの性能評価の観点からの人工バリアの透水性に対するセメント系材料のひび割れの影響に関する検討

Crack formation in cementitious materials used for an engineering barrier system and their impact on hydraulic conductivity from the viewpoint of performance assessment of a TRU Waste disposal system

平野 史生 ; 大谷 芳輝*; 京川 裕之*; 三原 守弘  ; 清水 浩之*; 本田 明

Hirano, Fumio; Otani, Yoshiteru*; Kyokawa, Hiroyuki*; Mihara, Morihiro; Shimizu, Hiroyuki*; Honda, Akira

TRU廃棄物の地層処分システムを対象とする、ニアフィールドの力学的健全性に関する現実的な挙動を考慮した解析を行うことを目的として、日本原子力研究開発機構において力学解析コードMACBECE2014が開発された。MACBECE2014は、ニアフィールドの長期力学挙動およびその帰結として生じるバリア材料の透水性の変化を評価できる解析コードであり、金属の腐食膨張によるセメント系材料でのひび割れの発生を考慮した解析を行うことが可能である。MACBECE2014を用いて、TRU廃棄物の地層処分システムを対象として処分後の力学解析を行った結果、ベントナイト緩衝材を使用する場合では、セメント系材料には局所的に割れが発生するものの、緩衝材の健全性が損なわれることはなく、人工バリアシステムの低透水性が長期に渡り維持される結果となった。一方、ベントナイト緩衝材を使用せずにコンクリートで坑道内部を埋め戻す場合では、セメント系材料にひび割れが発生することによりバリアシステムの透水性が著しく上昇することが示された。

A mechanical analysis code MACBECE2014 has been developed at the Japan Atomic Energy Agency to make realistic simulations of the physical integrity of the near-field for performance assessment of geological disposal of TRU waste in Japan. The MACBECE2014 code can be used to evaluate long-term changes in the mechanical behavior and any subsequent changes in the permeability of engineering barrier components, including crack formation in cementitious materials caused by expansion due to metal corrosion. Simulated results of the TRU waste disposal system with a bentonite buffer using the MACBECE2014 code demonstrated that the low permeability of the engineering barrier system could be maintained for long time periods after disposal because the physical integrity of the bentonite buffer remained intact. Simulated results of the disposal system with a concrete backfill, showed that crack formation leads to a significant increase in permeability of the system.