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報告書

地盤統計学的手法を用いた地質環境モデル構築手法に関する研究(共同研究)

本多 眞*; 桜井 英行*; 鈴木 誠*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

JAEA-Research 2008-038, 73 Pages, 2008/06

JAEA-Research-2008-038.pdf:18.44MB

本研究は、幌延深地層研究計画における「地上からの調査研究段階(第1段階)」で取得された調査データを利用して、堆積軟岩を対象に地盤統計手法を利用した地質環境モデルの構築手法の確立と情報量とモデルの信頼度の関係を客観的に評価する技術の開発を目的としたものであり、平成15年度から平成18年度の4年間で実施された清水建設との共同研究である。平成15年度から平成17年度の3年間は、年度ごとに得られたデータを用いて、比抵抗値分布の三次元モデルとその比抵抗値モデルとの相関関係を利用した地下水溶存濃度分布の三次元モデル,透水係数分布の三次元モデルの構築と更新を行い、データ量とモデルの信頼度の検討を行った。平成18年度は、最終年度のまとめとして、本研究で用いたモデル構築方法の有効性を確認するため、従来から用いられている地球統計解析に基づくモデルとの比較を行った。また、調査手順とモデルの信頼性との関係を検討するため、実際とは異なる調査手順を想定し、調査進展に伴うモデルの信頼度の比較を行った。

報告書

地盤統計学的手法を用いた地質環境モデル構築手法に関する研究(共同研究)

本多 眞*; 鈴木 誠*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

JAEA-Research 2007-028, 91 Pages, 2007/04

JAEA-Research-2007-028.pdf:17.93MB

本研究は、幌延深地層研究計画における「地上からの調査研究段階(第1段階)」で取得される調査データを利用して、堆積軟岩を対象として、地盤統計手法を利用した地質環境モデルの構築手法の確立と情報量とモデルの信頼度の関係を客観的に評価する技術の開発を目的として、平成15年度より実施してきたものである。本報告書は3年目の平成17年度に実施した研究内容を報告するものである。平成17年度では具体的に、2年目までの検討で用いた調査データに加えて、平成16年度に実施されたボーリング調査(HDB-9, 10, 11孔)のデータを用いて、1, 2年目と同様の水理地質環境モデルの構築を実施した。そして調査のステップに応じたデータ及びモデルの更新を実施し、データ量とモデルの信頼度の関係について検討した。また地下水水質モデルでは、溶存成分ごとに比抵抗値との相関関係をもとにモデルを構築し、その特徴を明らかにした。

論文

調査段階の進展に伴う水理地質モデルの信頼度に関する考察; 地球統計手法を用いた透水係数分布推定の例

本多 眞*; 鈴木 誠*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

第41回地盤工学研究発表会発表講演集, p.51 - 52, 2006/07

日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で実施中の幌延深地層研究計画で取得されてきた各種調査データのうち、網羅的に調査可能な各種の比抵抗探査データを利用することで、比抵抗値と相関性の強い水理地質パラメータの広域三次元構造を合理的にモデル化できることを示してきた。本稿では、これまでの研究成果を踏まえ、平成12年度から開始した幌延深地層研究計画の地上からの調査段階の進展に伴う情報量の増加とモデルの信頼度との関係について定量的な評価を試み、調査の効果に関する考察を行った。具体的には、各種の比抵抗探査から推定した地盤の比抵抗値分布を補助的な情報として、離散的に得られる原位置地盤の透水係数データから地球統計手法により透水係数分布をモデル化し、調査段階ごとに精度比較を行うことで、調査の進展とモデルの信頼度の関係を定量的に把握した。

論文

地球統計手法による各種比抵抗探査データの統合と水理地質・水質分布モデルの構築

本多 眞*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 鈴木 誠*; 松井 裕哉

平成18年度(2006年)資源・素材学会春季大会講演集(I)資源編, p.49 - 52, 2006/03

高レベル放射性廃棄物の地層処分のような大規模地下構造物の設計・施工においては、限られた調査から合理的かつ信頼性の高い水理地質環境(透水性や地下水水質など)を把握することがプロジェクト全体のコスト低減の観点から重要となる。本研究は、そのような観点から、地球統計学的手法に基づく対象場の水理地質環境モデルの構築手法の確立と、構築したモデルの信頼度を客観的に評価する技術の開発を目的として実施している。具体的には、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で実施中の幌延深地層研究計画で取得した各種データのうち、広域$$sim$$ボーリング孔といった異なるスケールで取得されている比抵抗分布に着目し、比抵抗分布と水理地質環境に関連するパラメータの相関性の検討やモデルの構築を地球統計学的手法で行うとともに、モデルの信頼度をクロスバリデーションという形で評価した。本研究の結果、地球統計法を駆使し広域から狭域までの物理探査結果を統合しその比抵抗分布モデルに基づく水理地質環境モデルを構築する技術をほぼ構築した。また、モデルの信頼度の評価結果から、単純なデータ量の増加は必ずしもモデルの信頼度の向上に寄与しない可能性があることなどの知見を得た。

報告書

地盤統計学的手法を用いた地質環境モデル構築手法に関する研究

本多 眞*; 鈴木 誠*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

JNC TY5400 2004-001, 255 Pages, 2004/03

JNC-TY5400-2004-001.pdf:51.46MB

本研究は、幌延深地層研究計画でこれまで取得されたデータを用い、地盤統計学的手法により地質環境のモデル化を行うとともに年度前に実施される調査データを付加することでデータ量とモデルの精度との関係を定量的に評価しうる方法論を構築することを目的としている。研究の初年度である平成15年度は、最も広範囲にデータが取得されている比抵抗値と他のデータ間の相関性の検討を行い、その結果に基づき水質分布や透水係数の3次元分布モデルを作成した。

報告書

H12: Project to establish the scientific and technical basis for HLW disposal in Japan, Supporting report 1: Geological environment in Japan

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 岩佐 健吾

JNC TN1410 2000-002, 394 Pages, 2000/04

JNC-TN1410-2000-002.pdf:59.86MB

None

報告書

緩衝材設計の考え方

杉野 弘幸; 藤田 朝雄; 谷口 航; 岩佐 健吾; 長谷川 宏

JNC TN8400 99-096, 23 Pages, 1999/12

JNC-TN8400-99-096.pdf:2.01MB

これまでにサイクル機構では高レベル廃棄物の地層処分研究に関する研究を、「わが国における高レベル廃棄物地層処分の技術的信頼性-地層処分研究開発第2次取りまとめ-」として取りまとめ、平成11年11月に国に対して報告している。この第2次取りまとめのうち、「分冊2地層処分の工学技術」においては、オーバーパック、緩衝材の設計から、処分場のレイアウト、操業スケジュールまで、幅広く工学的な知見を取りまとめている。本報告は、このうち、緩衝材の設計に関して、背景となる考え方を第2次取りまとめ分冊2の本文に対比させて解説したものである。第2次取りまとめの緩衝材の設計においては、仕様設定の考え方を目に見える形で表現することに留意しており、これに対応して緩衝材の設計要件を10項目設定し、この設計要件を満足する緩衝材の乾燥密度と厚さの範囲をグラフ化して表現している。本報告ではこの緩衝材の範囲設定の考え方を中心に、計算で用いた式、背景等を説明した。

報告書

地層処分場設計のための地質環境基本特性

谷口 航; 長谷川 宏; 岩佐 健吾; 佐藤 稔紀

JNC TN8400 99-053, 66 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-053.pdf:4.27MB

わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分場の設計検討においては、現在のところ、サイトが未定であるため、わが国の長期的安定性を備えた幅広い地質環境を考慮に入れる必要がある。また、地層処分システムの技術的信頼性および実現可能性を明示するためには、わが国の自然環境に即した地質環境モデルの構築および地層処分システムの仕様の検討が必要となる。これら検討に当たっては、解析による設計が必要であり、その解析において入力値とする岩盤物性データ、特に空洞の力学的安定性等の力学的解析において入力物性となる岩盤静的力学物性、および温度評価解析において入力物性となる岩盤熱物性が必要不可欠である。また、耐震安定性の検討を行うための岩盤動的力学物性も必要である。本報告は、核燃料サイクル開発機構による地層処分研究開発の第2次取りまとめ「地層処分の工学技術」の検討にて用いる岩盤物性について、わが国の幅広い地質環境を考慮に入れ、その分類、設定の考え方および設定を行ったものである。岩盤物性を検討するに当たり、まず、公開文献の調査によりデータの抽出を行い、動力炉・核燃料開発事業団による「地層処分研究開発第1次取りまとめ」時に作成した岩石・岩盤物性データベースと合わせて、第2次取りまとめにおける岩石・岩盤物性データベースを作成した。次いで、岩盤の物性が工学的に同等なグループに岩種を分類し、その分類ごとに基本的な力学特性等を指標に、解析に必要な岩盤静的力学物性、および熱物性を設定した。また、静的力学物性および動的力学物性に関しては、その深度依存性についても検討を行った。本報では、以下を考慮し分類・設定を行った。(1)岩石の一軸圧縮強度や割目頻度等を指標に、硬岩系岩盤と軟岩系岩盤とに分類した。(2)岩石の一軸圧縮強度と、岩石の変形定数、強度定数および物理特性の相関を検討した。(3)岩盤の深度依存性を有する弾性波速度と岩石の弾性波速度から、岩盤良好度を設定し、岩石静的力学特性から深度依存性を有する岩盤静的力学物性を設定した。(4)深度依存性を有する岩盤の弾性波速度から、深度依存性を考慮した岩盤動的力学物性を設定した。また、動的力学物性と静的力学物性との比を検討した。(5)岩石の物理特性と熱物性の相関を検討し、静的力学特性と熱物性の関係を検討した。

報告書

ニアフィールドの熱解析; 第2次取りまとめにおける処分坑道離間距離と廃棄体ピッチの設定

谷口 航; 岩佐 健吾

JNC TN8400 99-051, 129 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-051.pdf:9.53MB

地層処分施設の地下施設においては、人工バリアを設置する空間が求められ、なおかつ設置された人工バリアおよび周辺岩盤が種々の条件を満たすことが求められる。その条件の一つは、ガラス固化体の発熱および地温による熱的影響であり、人工バリアおよび周辺岩盤の性能が損なわれないよう各々の制限温度を越えないことが求められる。したがって、各々の制限温度を越えないように、人工バリアおよび地下施設を設計する必要があり、地下施設の設計の一つに処分坑道離間距離および廃棄体ピッチの設定がある。ここでは、第2次取りまとめでの条件下で、上記熱的影響の観点から必要な処分坑道離間距離および廃棄体ピッチを解析により検討した。また、処分坑道離間距離および廃棄体ピッチを設定するための熱的影響以外の条件を洗い出し、それら条件および熱的安定性も含めた合理的な設定方法を検討し値の設定を試みた。次いで、設定された処分坑道離間距離および廃棄体ピッチにおいて、ニアフィールドの温度経時変化について考察するとともに人工バリアの施工上生じる隙間がニアフィールドの温度に及ぼす影響を把握した。また、熱的観点から、つまりニアフィールドの制限温度の観点から、処分施設が成立するための処分深度の範囲についても考察を行った。得られた成果は以下のとおりである。・処分坑道横置き方式においては、廃棄体ピッチを人工バリアとして必要な寸法から決まる最小値にし、熱的安定性の観点から必要な処分坑道離間距離を設定するのが合理的である。・ガラス固化体の固化後の貯蔵期間50年における処分孔竪置き方式では、空洞の力学的安定性の観点から必要な最小処分坑道離間距離および廃棄体ピッチでも制限温度は満足する。・人工バリアの温度は、概ね処分後数十年までで最高に達し、その後徐々に下がる。また、約1000年後には、人工バリアの温度分布差はなくなり、10000年後には初期の地温に戻る。・人工バリアの施工上生じる隙間が、ニアフィールドの温度に及ぼす影響は小さい。・制限温度を下回るころが難しい熱的観点からの処分深度の範囲について一例を示した。

報告書

地層処分場の建設技術に関する検討

棚井 憲治; 岩佐 健吾; 長谷川 宏; 三浦 一彦*; 奥津 一夫*; 小林 正明*

JNC TN8400 99-046, 177 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-046.pdf:6.03MB

アクセス坑道、連絡坑道、主要坑道及び処分坑道から構成される地下施設の建設においては、大深度に総延長百km以上にも及ぶ多数の坑道群を施工することになる。したがって、大量のずりの搬出、換気や事故時の避難ルートの確保などに対して通常のトンネル工事以上に留意する必要がある。これに加え、通常のトンネル工事でもしばしば遭遇する弱層部における切羽の崩壊や膨張など切羽の不安定現象、湧水やそれに起因する地山の崩壊、ガスの発生、山はね現象などの事象についてもさらに注意を払う必要がある。本報告書では、上記の事柄を念頭に、既存の建設工法を整理するとともに、現状で施工可能な工法を選択し、その施工手順や必要な設備類について検討を行った。また、地下深部で遭遇する種々の事象に対する対策工法事例調査等をもとに整理し、その適用可能性について検討を行った。処分孔竪置き方式における処分孔の掘削については、現状で考えられる掘削技術の調査、諸外国での事例等をもとに現状で候補としてあげられる掘削技術を抽出し、その施工概要等を示した。さらに、品質管理に対する考え方を整理するとともに、品質管理項目及び品質管理内容の検討を実施した。これらの検討から、大深度地下を対象とした処分場の建設技術としては、基本的に現状のトンネルや地下空洞の掘削技術を適用または準用することが可能である。さらに、地下深部で遭遇する環境下で安全かつ合理的な施工を行うため、適正な対策工法の選択あるいは組み合わせによる対応が必要であるとともに、従来のトンネル工事にも増してより綿密な施工管理や計測結果を適切に判断するためのシステムの構築等が必要となる。

報告書

地層処分場のレイアウトに関する検討

棚井 憲治; 岩佐 健吾; 長谷川 宏; 郷家 光男*; 堀田 政國*; 納多 勝*

JNC TN8400 99-044, 140 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-044.pdf:7.85MB

原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会報告書「高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発等の今後の進め方について」では、人工バリアと処分施設の設計、製作・施工、建設などに関し、安全性を実現するための信頼性の高い人工バリア並びに処分施設についての設計要件を提示するとともに、これらが現実的な工学技術によって合理的に構築できることを示すこととされている。そのため、本報告書では、これらの目標に対して、地層処分場地下施設のレイアウト設計の考え方や設計要件を整理するとともに、それらに基づいてより現実的な設計を行うために我が国の幅広い地質環境を参考に仮想的な地質モデルを設定した。それに基づいて実際に硬岩系および軟岩岩盤を対象とした地下施設のレイアウト設計を試みた。また、建設、操業、埋め戻しそれぞれに必要となる地上施設および設備について、カナダEISレポートや建設、操業、埋め戻し技術の検討結果から、地上施設のレイアウト例を示した。さらに、国の基本方針等を前提条件とし、建設・操業・埋め戻しの各技術の検討結果に基づいた建設開始から閉鎖終了までの全体スケジュールの検討を行い、概念的なスケジュールの例示を行った。

報告書

わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ, 分冊1, わが国の地質環境

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 岩佐 健吾

JNC TN1400 99-021, 560 Pages, 1999/11

JNC-TN1400-99-021.pdf:77.17MB

わが国における地層処分のコンセプトは,安定な場所を選んだうえで,そこに人工バリアと天然バリア(岩磐)からなる多重のバリアシステムを構築することにより,長期にわたる安全性を確保するものである。地層処分の安全確保にとって地質環境には,「長期にわたって安定な場所であること」と「そこの岩盤と地下水が,多重バリアシステムに適した性質であること」が求められる。本分冊では,このような地層処分にとって適切な地質環境が,わが国に存在する可能性を検討するための科学的・技術的な根拠となる情報や知見を整理した。本分冊は,全5章から構成されている。この章構成は,総論レポートとの対応,専門部会報告書に示された第2次取りまとめの課題の構成,およびサイクル機構における従来からの調査研究の枠組みを勘案して設定した。

報告書

地層処分研究開発第2次取りまとめ; 第2ドラフト, 分冊2, 地層処分の工学技術

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 岩佐 健吾

JNC TN1400 99-008, 656 Pages, 1999/04

JNC-TN1400-99-008.pdf:34.68MB

核燃料サイクル開発機構(以下,サイクル機構)では,平成9年4月に公表された原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会報告書「高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発等の今後の進め方について」(以下,専門部会報告書)に従って,関連する研究機関等の協力を得つつ,地層処分に関わる研究開発を様々な分野において進めてきている。研究開発の全体目標は「わが国における地層処分の技術的信頼性」を示すことにあり,その成果を技術報告書(以下,第2次取りまとめ)として国に提出しその評価を仰ぐこととされている。第2次取りまとめは,平成4年に公表された第1次取りまとめの成果を受けて処分の技術的信頼性を示し,国による評価を経て処分事業を進める上での処分予定地の選定,安全墓準の策定の技術的拠り所を与えるとともに,2000年以降の研究開発の具体化にとって極めで重要なものと位置づけられているものである。平成10年9月には,地層処分に関連する領域の専門家の方々から研究開発の内容や進捗状況について忌憚のない指摘や議論を頂くため,専門部会報告書に示された個々の課題に対する研究開発の成果を中間的に整理した第2次取りまとめ第lドラフトを,専門部会に報告,公表した。第lドラフトを素材とした指摘や議論およびそれ以降の研究開発の進捗を踏まえて,このたび第2ドラフトをまとめた。第2ドラフトは総論レポートと専門部会報告書に示された主要な研究開発分野である「地質環境条件の調査研究」,「地層処分の工学技術」及び「地層処分システムの安全評価」のそれぞれに対応する3つの分冊から構成されている。本資料はこのうちの総論レポートであり,専門部会報告書の主に第I部で明らかにされた第2次取りまとめに盛り込まれるべき技術的内容に対して総合的に応え,地層処分の事業や安全規制を進める上で必要となる包括的な技術晴報を与えるとともに,意思決定にかかわる関係者の判断の技術的根拠を提供することを目指したものである。その記述を支える技術的根拠となる研究開発の成果の詳細については,第2ドラフトの3つの分冊に示されている。第2ドラフトの総論レポートと3つの分冊については,第1ドラフト同様,地層処分に関連する領域の専門家の方々から研究開発の内容や進捗状況について忌憚のない指摘や議論を頂くとともに,英語版を作成し国際的なレビューを受ける予定である。これらのレビ

口頭

地球統計学に基づく統合比抵抗値モデルの構築と地下水水質分布の推定,1; 統合比抵抗値モデルの有効性検討

本多 眞*; 桜井 英行*; 鈴木 誠*; 穂刈 利之*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉; 杉田 裕; 真田 祐幸

no journal, , 

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究計画において取得されたデータを利用し、著者らは、堆積軟岩を対象に、モデルの信頼度と取得された情報量との関係を客観的に評価できる地質環境モデルの構築技術の研究開発を行ってきた。具体的には、各種比抵抗探査データを統合して三次元比抵抗値分布モデルを構築する技術、そして、その統合比抵抗値モデルとの相関性を利用し、離散的にしか得られない水質などのデータからその三次元分布を推定する技術である。これらは網羅的な補助データを利用した地球統計学手法であり、推定結果の信頼度の客観的評価も可能である。本稿では、幌延深地層研究計画における地質調査の経年進捗に対応する地質環境モデル群を本提案手法と、網羅的な補助データを考慮しない一般的手法(ユニバーサルクリギング)の両者で構築,比較することにより、本手法の有効性について報告した。

口頭

地球統計学に基づく統合比抵抗値モデルの構築と地下水水質分布の推定,2; モデルの信頼性と調査計画の関係に関するケーススタディ

桜井 英行*; 本多 眞*; 鈴木 誠*; 穂刈 利之*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉; 杉田 裕; 真田 祐幸

no journal, , 

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究計画において取得されたデータを利用し、著者らは、堆積軟岩を対象に、モデルの信頼度と取得された情報量との関係を客観的に評価できる地質環境モデルの構築技術の研究開発を行ってきた。具体的には、各種比抵抗探査データを統合して三次元比抵抗値分布モデルを構築する技術、そして、その統合比抵抗値モデルとの相関性を利用し、離散的にしか得られない水質などのデータからその三次元分布を推定する技術である。これらは地球統計学の応用であり、推定結果の信頼度の客観的評価が可能である。本稿では、実際の計画とは手順の異なる調査計画を複数想定し、それぞれの計画の経年進捗に応じて統合比抵抗値モデルと地下水水質分布モデルを構築し、試錐孔を対象としたそれぞれの交差検証の結果を比較することにより、モデルの信頼性と調査計画の関係を考察する。

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