原位置トレーサー試験による堆積岩中の掘削損傷領域内の移流分散評価

Assessment of advection dispersion through excavation damaged zone in sedimentary rock by in situ tracer tests

武田 匡樹 ; 石井 英一   

Takeda, Masaki; Ishii, Eiichi

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、処分坑道やアクセス坑道における掘削損傷領域内の核種移行特性の把握が重要な課題となる。岩盤中の核種移行特性を評価する上でトレーサー試験が有効であるものの、堆積岩中の掘削損傷領域を対象としたトレーサー試験の事例は著者らの知る限りではない。著者らは幌延深地層研究センターの地下施設において珪質泥岩中の掘削損傷領域の割れ目を対象とした孔間トレーサー試験を実施し、縦方向分散長の評価を行った。トレーサー試験データに基づき、一次元移流分散解析を行った結果、破過曲線を概ね再現でき、4.2mの試験スケールに対し縦方向分散長として0.12mが導出された。これは、試験スケールの100分の110分の1に相当し、天然の割れ目や岩盤基質部で経験的に知られる試験スケールと縦方向分散長との関係と同様であった。今回の試験により、天然の割れ目や岩盤基質部と同様な移流分散効果を堆積岩中の掘削損傷領域内でも想定できると考えられた。また、従来の原位置トレーサー試験手法により堆積岩中の掘削損傷領域内の移流分散効果を評価できることが確認できた。

Uunderstanding nuclide transport characteristics in the EDZ of disposal and access tunnels is an essential issue in the safety assessment of geological disposal of high-level radioactive waste. Although tracer tests are effective in evaluating the transport of nuclides in rock masses, the transport properties of EDZ in sedimentary rock, to our best knowledge, have not been investigated by in situ tracer tests. The authors conducted cross-hole tracer tests on EDZ fractures at the Horonobe Underground Research Laboratory to evaluate their longitudinal dispersibility. One-dimensional advection-dispersion analyses based on the tracer test data were performed, and the longitudinal dispersibility was estimated to be 0.12 m for the test scale of 4.2 m. This longitudinal dispersibility is 1/100 to 1/10 of the test scale, comparable with the empirical relationship between the test scale and longitudinal dispersibility for natural fractures and rock matrices. The series of tracer tests and analyses reported in this paper demonstrate that advection-dispersion occurs also in EDZ fractures similarly to natural fractures and rock matrices, and that longitudinal dispersibility in EDZ fractures can be assessed also by conventional in situ tracer test methods.