Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

包括的性能評価ツールの体系化・高度化

三木 崇史*; 小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2003-053, 386 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-053.pdf:10.69MB

TRU核種を含む放射性廃棄物の一連の処分深度毎の処分概念およびシナリオの多様性を考慮し、処分概念の成立性、設計仕様等の絞込みに関する評価を実施するため、確率論的な核種移行解析手法を基本とする評価ツール、評価手法の検討を進めた。コンクリートピット処分、余裕深度処分、および地層処分概念の基本シナリオにおける多孔質媒体中の評価体系を構築するため、パラメータ範囲の設定、モデル開発、解析データ処理方法の各々に関して、検討を加えた。 モデルは、パラメータの時間的変動に対する柔軟性を考慮して開発し、パラメータ範囲の設定に当っては、一連の処分概念やベントナイト系人工バリアの性能を見るための範囲設定を行った。一方、各パラメータ範囲に対応する線量分布が基準値を満足する割合の増減を基準として、感度構造を明確にする評価手法を開発した。また、解析の結果として得られた核種移行に重要な影響を及ぼすパラメータの感度構造を明らかにした。 今後の課題として、亀裂性媒体等の異なる体系での十分条件もしくは感度構造のより包括的な明確化の検討が挙げられる。また、十分条件の信頼性についてもさらに検討すべき価値がある。それらの研究によりTRU核種を含む廃棄体の安全かつ合理的な処分システムの概念および仕様を決定することが可能となる。

地層処分安全評価における生物圏評価手法の高度化に関する検討(III)

三木 崇史*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2003-017, 342 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-017.pdf:5.64MB

本研究では、地質環境と生物圏とのインターフェイス(GBI)の設定手法、処分施設に含有される化学毒性物質の影響評価、気候変動を考慮した生物圏モデルについて検討した。GBIの設定手法に関する検討では、諸外国におけるGBI設定手法に関する文献調査結果を参考に、わが国におけるGBIの設定手順フローを作成した。さらに、GBI設定に必要な調査項目および調査手法について整理した。処分施設に含有される化学毒性物質の影響評価では、HLW処分施設に含有される化学毒性を有する物質について、影響評価を行い、生物圏における化学物質の濃度はわが国の環境基準と比較して十分小さくなることがわかった。気候変動を考慮した生物圏モデルについては、諸外国および国際機関での気候変動の取り扱い方について調査し、わが国における気候変動を考慮した生物圏評価のアプローチ方法について検討した。

浅地中処分想定廃棄体の処分適合性に関する検討

三木 崇史*

JNC TJ8400 2002-056, 416 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-056.pdf:16.57MB

本研究では、核燃料サイクル開発機構の再処理工場から発生するアスファルト固化体、プラスチック固化体及びROBE固化体について、余裕深度処分への適合性を検討した。検討では、まず、対象廃棄体の性状について整理し、安全評価に係るFEP(Features、Events and Processes)を見直した。次に、地下水移行シナリオについて感度解析を行い、線量に対して感度の高いパラメータについて、目標線量を下回るための人工バリアおよび天然バリアに関する十分条件を明らかにした。さらに、感度解析の結果及びFEP辞書を利用して安全評価上重要となる事象を抽出した。また、対象廃棄体中に含まれる硝酸およびほう素の化学物質としての環境への影響について文献調査を行い、処分場からの化学物質の移行量を予備的な解析により評価し、処分適合性を検討した。最後に、上記検討を踏まえ、対象廃棄体を浅地中処分可能とするために必要な今後の研究計画を策定した。今後はこれらの研究計画を実施する必要がある。また、性能評価の観点のみではなく、経済性の観点等からの検討も重要であると考えられる。

核種移行解析の網羅性の確認・評価(その3)

三木 崇史*; 小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2002-050, 217 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-050.pdf:2.66MB

本研究では、余裕深度処分について、シナリオ、モデルそしてパラメータの各階層における評価上の不確実性を包含するような幅広い選択肢の範囲において、多数の統計的な核種移行解析を実施し、解析結果に対する体系的な感度解析を行うこと(TRU廃棄物処分についての包括的感度解析)を通じて、・将来の潜在的な放射線影響の多様なパラメータに対する感度の構造を幅広い範囲にわたって明確化することにより、このような影響を低減するための合理的な方策を見出すこと・新たな感度構造明確化の方法論を試行すること・基本シナリオに関して、線量拘束値を十分に下回る目標線量を満足するような処分システムの仕様や地質環境条件の範囲を示すことにより、システム開発上の指針を示すこと・変動シナリオを含めた広範なシナリオについて、線量拘束値を上回るような大きな影響の要因となるような条件の組み合わせを抽出することにより、避けるべき処分システムやシナリオの内容を明らかにすることのそれぞれについて成果を得た。また、地層処分については、地層処分の変動シナリオに関するTRU廃棄物処分の影響評価手法の検討を行った。

地層処分安全評価における生物圏評価手法の高度化に関する検討(II)

三木 崇史*; 吉田 英爾*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2002-009, 338 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-009.pdf:8.57MB

本研究では、地質環境と生物圏とのインターフェイス(GBI)、揮発性核種及びガス状核種に対する生物圏モデル、生物圏データおよび安全指標について検討した。GBIに関する検討では、地質環境と生物圏の移行帯(GBTZ)に関するFEPデータベースを作成した。さらに、このデータベースから放出シナリオを抽出し、既往の研究における概念モデル及び数学モデルの保守性及びロバスト性について検討した。揮発性核種及びガス状核種に対する生物圏モデルの検討については、概念モデル及び数学モデルを作成し、ガス放出に関する被ばく経路は線量への換算係数への寄与が小さいことを確認した。生物圏データの選定手法の高度化については、第2次取りまとめにおける生物圏評価に使用したデータをレビューし、データ選定プロトコルに従い分類した。さらに、重要であるが理解の程度が低いパラメータについてはデータの設定を見直した。安全指標に関しては、人間以外の生物に対する放射線影響や地層処分対象廃棄物中に含有される非放射性物質の環境影響等について調査した。

地層処分安全評価における生物圏評価手法の高度化に関する検討(研究委託内容報告書)

吉田 英爾*; 三木 崇史*; 中居 那浩*

JNC TJ8400 2001-001, 348 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-001.pdf:10.54MB

本研究では、汚染土壌の削剥を想定した固相をGBIとする生物圏評価モデルの開発、パラメータ選定の方法論の高度化、および第2次とりまとめで使用されたパラメータ設定値とわが国における既往の安全評価での設定値との比較について検討した。固相をGBIとする生物圏評価モデルの開発については、液相をGBIとした従来の生物圏モデルに若干の変更を加えることにより、これを適切に評価できる見通しを得た。パラメータ選定の方法論の高度化については、従来のパラメータ選定プロトコルを、重要であるが理解の程度の低いパラメータの設定に注力できる手法に改良した。また、パラメータの選定手法について、データの分類、パラメータのグループ化、ストッピングルールの適用及び質問票とディシジョンツリーの使用等によって簡略化できることを示した。第2次とりまとめで使用されたパラメータ設定値とわが国における既往の安全評価での設定値との比較については、幾つかのパラメータについてわが国の既往の評価における設定値と差があることを確認した上で、その理由を検討した。その結果、パラメータ値を選定する際にはデータソースと評価の前提条件が重要であることが明らかになった。

地層処分システム性能評価のための生物圏評価モデルの高度化(3)(研究概要)

池田 孝夫*; 吉田 英爾*; 三木 崇史*

JNC TJ8400 2000-045, 134 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-045.pdf:4.12MB

本研究では、保守的アプローチに基づく生物圏評価パラメータ値の設定に関する方法論、生物圏評価における確率論的評価手法の適用性及び海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルについて検討した。保守的アプローチに基づくパラメータ設定に関する方法論の検討では、設定にあたり考慮すべき事項について検討を行い、生物圏評価におけるデータ選定プロトコルを作成した。確率論的評価手法の検討では、直接モンテカルロ法、及びラテンハイパーキューブ法が適していることがわかった。また、第2次取りまとめのレファレンスケースをベースに確率論的評価手法を適用し、各パラメータに対する感度分析を行った。海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルの検討では、地層処分で採用している海洋のモデルの適用性について検討し、マルチコンパートメントモデルが最も適していることが明らかになった。また、コンパートメントモデルを用いた評価をもとに、原子力施設で採用されている数値解析モデルによる結果と比較を行った。その結果、両者の結果の差は小さいことが確認された。

ニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷に関する予察的解析

千葉 保*; 笹本 広; 三木 崇史*; 稲垣 学*; 油井 三和

JNC TN8400 99-027, 144 Pages, 1999/06

JNC-TN8400-99-027.pdf:19.19MB

高レベル放射性廃棄物は地下深部に処分されることが想定されている。地下深部での地下水は、一般的に溶存酸素濃度が低く、還元性であると考えられる。しかし、処分場の建設・操業期間中、坑道周辺の領域(岩盤および地下水)は大気に開放されるため、大気中の酸素が岩盤中に拡散し、処分場閉鎖後においても残存する可能性があると考えられる。処分場の閉鎖後に生ずる可能性のある過渡的な酸化状態は、地層処分システムの安全性確保の観点では好ましくない。そのため、坑道周辺を含むニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷挙動を把握しておくことは重要である。本資料では、ニアフィールドにおける酸化還元状態の変遷挙動を予測するために開発したモデル(千葉ほか、1999)をもとに、坑道掘削に伴い変化するニアフィールド母岩や処分場閉鎖後の緩衝材中の酸化還元状態に関する予察的解析を行った。予察的解析の結果を以下にまとめる。・ニアフィールド母岩および緩衝材の空隙水に溶存する酸素の消費量は、空隙水のpH値および溶存酸素の消費に係わる含鉄鉱物と空隙水との反応比表面積に影響される。・性能評価上設定されている地下水のpHの幅を考慮しても、ニアフィールド母岩空隙水中の溶存酸素は、処分場閉鎖後500年以内に消費され、ニアフィールド母岩の領域は還元状態に回復することが示唆された。・緩衝材空隙水中の溶存酸素は、空隙水のpHが中性弱アルカリ性の場合、処分場閉鎖後、ニアフィールド母岩に残存する溶存酸素の緩衝材側への拡散を考慮しても、数十年程度の期間で消費されると推測された。一方、空隙水のpHが弱酸性の場合、処分場閉鎖後500年以上に渡って、緩衝材空隙水中に溶存酸素が残存する可能性も示唆された。

高レベル放射性廃棄物の地層処分における放射線防護を検討するための線量試算例

中居 邦浩*; 甲斐 倫明*; 大越 実; 加藤 智子; 山口 徹治; 佐々木 隆之*; 服部 隆利*; 宮崎 振一郎*; 吉澤 勇二*; 樋口 奈津子*; et al.

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、極めて長期の不確実性の大きい状況での放射線防護の枠組みを検討するためには、想定されるさまざまなシナリオの分析や試算例を念頭におくことが望まれる。この線量試算では、仮想的な状況も考慮して、幾つかの線量試算例を提示し、放射性廃棄物処分の放射線防護を考える基礎を提供する。