亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行評価のための試験手法の検討と解析(共同研究)

下茂 道人*; 熊本 創*; 伊東 章*; 唐崎 建二*; 澤田 淳; 小田 好博; 佐藤 久

JAEA-Research 2010-040, 57 Pages, 2010/11

JAEA-Research-2010-040.pdf:5.12MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価において、天然バリアを構成する岩盤中における水理・物質移行特性を適切に評価することが重要である。本件では岩石基質(マトリクス)部の間隙率が高くかつ亀裂が発達しており、多孔質媒体と亀裂性媒体の双方の特徴を併せ持った性質を有する堆積岩について、亀裂を含む岩石ブロック試料の採取方法の具体的な手順、及び対象とする亀裂の抽出,観察,原位置での試験方法,ブロック試料の固定化方法などについて、具体的な方法を整理した。さらにブロック状の岩石試料の採取前後で実施する原位置試験と、ブロック試料採取後に実施する透水・トレーサー試験の方法を検討した。また堆積岩が分布する広域的なスケールでの地下水流動場の評価検討のために、異なる性質のデータを複合的に用い、順解析と逆解析を組合せた水理地質構造モデルの不確実性について検討し、これらのデータの有効性について取りまとめた。

Uncertainty reduction of hydrologic models using data from surface-based investigation

唐崎 建二*; 伊藤 一誠*; Wu, Y.*; 下茂 道人*; 澤田 淳; 前川 恵輔; 畑中 耕一郎

Proceedings of TOUGH Symposium 2009 (Internet), 9 Pages, 2009/09

We present some examples of using information other than pressure data to constrain the model. The initial model was constructed using information from surface geology and a few boreholes. Inversion analysis of pressure implied the existence of a low-permeability rock. We then used river flow data and temperature data from a hot spring as a basis for estimating the recharge flux, which suggested that the overall permeability of the modeled area could be one order of magnitude larger than that of the base model. Next, we simulated a saltwater washout process and compared the simulated salinity distribution with the salinity data from a borehole. We found that a better match to the salinity data is obtained if the increase of permeability is taken up by the fault zone rather than uniformly by the entire model. A smaller-scale match to the temperature, pressure, and density profiles from two boreholes indicated that there was a low permeability fault in between the two boreholes.

Evaluation of uncertainties originating from the different modeling approaches applied to analyze regional groundwater flow in the Tono area of Japan

井尻 裕二*; 三枝 博光; 澤田 淳; 小野 誠*; 渡辺 邦夫*; 唐崎 建二*; Doughty, C.*; 下茂 道人*; 文村 賢一*

Journal of Contaminant Hydrology, 103(3-4), p.168 - 181, 2009/01

https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2008.10.010

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、シナリオ,概念モデル及び入力パラメータ値の不確実性が計算結果に及ぼす影響を定量的に評価することが重要な課題の1つとなっている。本研究では、複数の不均質連続体モデルを用いて東濃地域周辺を対象とした広域地下水流動解析を実施し、概念モデルに起因した不確実性について検討を行った。その結果、概念モデルの不確実性は、解析技術者が設定する境界条件及びモデル化する水理地質構造などに大きく依存し、確率論的モデルにおけるモンテカルロシミュレーションのばらつきに起因した不確実性よりも大きいことが明らかとなった。

堆積岩地域の水理特性を把握するためのモデル解析

野本 康介*; 松井 幹雄*; 井上 博之*; 吉野 尚人; 唐崎 建二*; 伊藤 一誠*

JNC TJ8400 2005-005, 94 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2005-005.pdf:7.92MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの安全評価では,調査結果に基づいてサイトの地質学的,水理学的,化学的特性などを理解する必要がある。調査結果は,地下水流動および物質移行モデルの構築,モデル解析のためのパラメータ設定に適宜反映される。堆積岩地域の水理特性把握を目的として,サイクル機構の深地層の研究施設計画のうち,幌延地域で認められている地下水中の塩水や溶存ガス,地層中での高い間隙水圧などの特徴を考慮した解析を実施し,地下水流動や物質移行に及ぼす影響について検討を行った。

JNC-DOE Collaborative Program on Mass Transport; Characterization and predictive technologies 1999-2000 annual report

Tsang, C.-F.*; 唐崎 建二*

JNC TY8400 2000-007, 279 Pages, 2000/07

JNC-TY8400-2000-007.pdf:7.62MB

JNC/DOE間の共同研究計画は、地層中への放射性廃棄物の処分において重要な役割を担っているプロセスを支配する基本的な物理及び化学特性についての理解を深めるとともに、不均質な地層中での核種移行や地層からの核種放出についての調査手法や予測手法を開発することを目的として策定されている。共同研究計画にしたがって、本年度は以下の6つのタスクを実施した。1.階層構造的な亀裂性岩盤中の流れと物質移行についての検討 本タスクでは、階層構造を有する亀裂性岩盤のサイト特性調査を行なうにあたり、最小の本数の井戸のみしか利用できない場合を想定し、自然勾配トレーサ試験及び単一孔揚水試験をシミュレートし、階層構造を有する亀裂性岩盤のフラクタル次元がこれらの試験に与える影響について調べた。2.ロバストで高速に解を求めることができる逆解析手法の開発 詳細なサイト特性調査を行なう場合、多数の圧力試験を実施し、データを実測する必要がある。本タスクでは、このような状況において、数百、数千ものパラメータを同時に推定することができる逆解析アルゴリズムの開発を行ない、原位置試験サイトで実施された圧力干渉試験に適用することにより亀裂の存在及びその特性を予測した。また、別途実施したボアホール試験と物理探査データから予測結果を検証した。3.複雑な不均質性媒体中の流れのモデル化 亀裂性媒体中の流れのモデル化を行なう場合の最も一般的な仮定は、亀裂部とマトリクス部をそれぞれ連続体として取り扱うことである。また、亀裂部とマトリクス部との間の流れは平均的な圧力差により生じると仮定される。本タスクでは、このような仮定は、ランダムに発生させた不均質媒体中の流れの方程式を厳密に解くことにより検討した。4.簡単な亀裂システムにおける物質移行についての検討 本タスクでは、3つの亀裂からなるシステム中の流れと物質移動について、パイプモデルを使用した解析結果と亀裂を不均質性媒体として取り扱った場合の解析結果との比較を行なうことにより、モデルの単純化の妥当性に関する検討を行なった。また、亀裂中に存在する澱み領域が物質移動に与える影響について調べた。5.TILA-99のレビュー 本タスクでは、フィンランドの実施主体POSIVA OYにより取りまとめられた安全評価レポートTILA-99についてのレビューを実施した。レビューでは特に性能評価にお

Simulation of salt water intrusion

唐崎 建二*; 伊藤 一誠*; 前川 恵輔

no journal, , 

地層中を模擬した塩水浸入の室内実験をTOUGH2/EOS7コードによりモデル化した。実験とシミュレーションの結果を合わせることは、数値分散や実験条件の制御の問題から困難であることが明らかとなった。そこで、数値分散の影響を確認するために、淡水と塩水の遷移帯が広く生じることにより高い分散係数を有することが想定されるヘンリー問題のシミュレーションを行った。分散をモデル化せずに広い遷移帯を形成できるかどうかをみるために、正弦波形状の境界条件を設定したが、広い遷移帯を形成させることはできなかった。広い遷移帯が地層の不均質性と経時的な影響によって生じることは妥当であると思われるが、流速が非常に低い場、あるいは濃度勾配と逆方向に流れがある場において高い分散係数を用いることには注意を要する。

Laboratory experiment of saltwater intrusion into freshwater aquifer

前川 恵輔; 唐崎 建二*; 高須 民男*

no journal, , 

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、地層中の地下水流動などの地質環境条件を実際の現象に即して適切に評価することが重要である。沿岸地域などでは、塩水と淡水が混在する地層中の地下水流動を把握する必要があることから、塩水と淡水の境界(塩淡境界)の挙動を評価するための実験的検討を行った。開発した実験装置は、水槽(幅0.5高さ0.25奥行0.1m)にガラスビーズ(粒径1mm)を充填し、淡水の流れが一定になるよう水槽の両端の水位差を維持したうえで、着色した食塩水を水槽中に浸透させ、形成された塩淡境界の形状を観察できるものである。この装置を用いて、水位差や塩分濃度を変えた条件での塩淡境界への影響を調べた。実験結果は、安全評価に必要となる水理・物質移行解析の信頼性の向上に資するものである。

Numerical simulation of saltwater intrusion experiment

唐崎 建二*; 前川 恵輔

no journal, , 

Henry問題と呼ばれる塩水浸入試験について、解析コードTOUGH2を用いてモデル化を行った。均質場に浸入する塩水くさびの形状は数値解析によって比較的よく再現できるが、2層不均質場では、上層の高透水性層に先行して浸入した塩水が、下層の低透水性層に浸透する状態をうまく再現することができない。この現象については、媒体中の不安定性あるいは不均質性を考慮した数値解析によって再現することができる。