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渡邉 一樹; 木村 典道*; 岡田 純平; 古内 雄太; 桑名 英晴*; 大谷 武久; 横田 知; 中村 芳信
JAEA-Technology 2023-010, 29 Pages, 2023/06
JAEA-Technology-2023-010.pdf:3.12MB
クリプトン回収技術開発施設では、昭和63年から平成13年にかけて東海再処理施設の使用済燃料の再処理に伴いせん断工程及び溶解工程から発生するオフガスの一部を受入れ、オフガスからクリプトンガスを分離、精留する回収運転を実施し、所期の技術目標を達成した(クリプトン精製純度90%以上、回収率90%以上)。また、回収しクリプトン貯蔵シリンダに貯蔵していた放射性クリプトンガスの一部を用いて、平成12年から平成14年にかけて小型の試験容器を使用したイオン注入固定化試験を行い技術の成立性確認を行った。クリプトン貯蔵シリンダに残った放射性クリプトンガスについては今後使用する計画がないため、主排気筒からの放出量を管理しながら全量放出する放射性クリプトンガスの管理放出を計画し、令和4年2月14日から4月26日にかけて実施した。放射性クリプトンガスの管理放出では、再処理施設保安規定に定められている主排気筒からの最大放出率(3.7
10
GBq/min)より十分低い50GBq/minで管理し、クリプトン貯蔵シリンダ内の放射性クリプトンガスの全量放出(約7.110
GBq)を完了した。クリプトン貯蔵シリンダ内の放射性クリプトンガスを放出した後、窒素ガスを用いて放射性クリプトンガスの管理放出に使用した系統及びメインプロセス(メインプロセスに接続する枝管を含む全系統)の押出し洗浄を実施した。天候による遅延はあったものの機器の故障等の不具合が生じることなく当初目標とした令和4年4月下旬までに放射性クリプトンガスの管理放出を完了した。
佐藤 稔紀; 笹本 広; 石井 英一; 松岡 稔幸; 早野 明; 宮川 和也; 藤田 朝雄*; 棚井 憲治; 中山 雅; 武田 匡樹; et al.
JAEA-Research 2016-025, 313 Pages, 2017/03
JAEA-Research-2016-025.pdf:45.1MB
幌延深地層研究計画は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関わる研究開発の一環として、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で進めているプロジェクトである。本報告書は、深度350mの研究坑道掘削終了までの期間(2005年4月から2014年6月)に行われた第2段階における調査研究の成果を取りまとめたものである。第2段階における深地層の科学的研究では、「地質環境調査技術開発」、「深地層における工学的技術の基礎の開発」、「地質環境の長期安定性に関する研究」を、地層処分研究開発では、「処分技術の信頼性向上」、「安全手法の高度化」を実施し、これらに加えて「地下施設の建設」、「環境モニタリング」を実施し、当初の目標どおりの成果を得た。「地質環境調査技術開発」では、坑道掘削中の地質環境の変化を把握するとともに、第1段階で予測した結果の妥当性を確認した。「深地層における工学的技術の基礎の開発」においては、地下施設の建設に適用した工学的技術の有効性を確認した。「地質環境の長期安定性に関する研究」ならびに地層処分研究開発の「処分技術の信頼性向上」と「安全手法の高度化」では、この期間の研究成果をまとめた。「地下施設の建設」では坑道掘削の実績を整理した。「環境モニタリング」では、環境調査などを継続し、地上及び地下施設の建設に伴う影響の低減を図る措置が適切であることを確認した。
吉野 浩光; 岸 敦康*; 横田 秀晴
JAEA-Data/Code 2015-014, 42 Pages, 2015/09
JAEA-Data-Code-2015-014.pdf:11.38MB
JAEA-Data-Code-2015-014-appendix(CD-ROM).zip:4.26MB
幌延深地層研究計画においては、地下施設周辺のボーリング孔に設置した水圧モニタリング装置を用いて地下施設建設が水圧に及ぼす影響を観測している。本報では、水圧観測開始から2015年3月までにHDB-1
11孔及び換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)において取得された地下水間隙水圧観測結果を取りまとめた。
濱 克宏; 水野 崇; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 三枝 博光; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 横田 秀晴; et al.
JAEA-Research 2015-007, 269 Pages, 2015/08
JAEA-Research-2015-007.pdf:68.65MBJAEA-Research-2015-007(errata).pdf:0.07MB
日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成2226年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。
田中 真悟*; 横田 秀晴; 大野 宏和; 中山 雅; 藤田 朝雄; 瀧谷 啓晃*; 渡辺 直子*; 小崎 完*
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 6 Pages, 2015/05
In-situ dipole tracer migration tests were conducted at the G.L.-250 m gallery of the Horonobe URL. Laboratory experiments were also conducted to determine the apparent diffusivity (
) and sorption coefficients (
) of cesium and water (HTO) in the rock taken at the gallery to evaluate the performance of Wakkanai formation as natural barrier. The breakthrough curves of non-sorbing tracer (Uranine) obtained at the in-situ dipole tracer migration tests were well described by a dual-channel model in which one-dimensional advection dispersion was taken in account. This suggests that the tracers migrate through at least two different pathways in the fracture. The breakthrough curves also indicated that the peak concentration of the sorbing tracer (cesium) was much smaller than that of the non-sorbing tracer (Uranine), suggesting that the Wakkanai Formation has a high sorptive and low diffusive properties for cesium. The value obtained for cesium was about 3E-12 m
/s, which is significantly smaller than that of water (3E-10 m/s), and the value of cesium was determined to be about 5E-2 ml/g.
横田 秀晴; 田中 真悟
Proceedings of 19th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2014) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/08
天然バリアとしての地質環境中の物質の移動メカニズムを把握するために、北海道北部の幌延町にある幌延深地層研究所の250m調査坑道において、稚内層の泥岩中の割れ目を対象に原位置ダイポールトレーサー試験を実施した。一次元の移流分散方程式から導かれる解析解により予備的な解析評価を行った結果、泥岩中の割れ目の表面はCs
とSr
に対しては可逆的および不可逆的両方の収着特性を示すが、CoとEu
に対しては不可逆的な収着特性のみを示すことが明らかとなった。今後は、室内試験結果との比較を行いながら、詳細解析を進め,堆積岩の持つ収着特性やその収着システムを明らかにしていく。
山本 信幸; 岩野 圭太*; 並川 正*; 森川 誠司*; 瀬尾 昭治*; 田部井 和人*; 戸井田 克*; 横田 秀晴
JAEA-Research 2013-003, 252 Pages, 2013/06
JAEA-Research-2013-003.pdf:77.85MB
多数の割れ目を有する岩盤中に坑道を掘削する場合、坑道周辺では割れ目の挙動に起因する力学特性や水理特性の変化が生ずると考えられる。このため、掘削影響領域の評価には割れ目発生等に起因する力学・水理挙動を原位置計測で把握するとともに、割れ目の挙動を考慮できる連成解析による評価が必要となってくる。本研究では、MBCモデル(Micromechanics-Based Continuum model)を用いた水平坑道掘削に伴う3次元力学-水理連成解析の事前・事後解析を実施した。事前解析では、140m調査坑道掘削初期段階において、地上及び地下の調査データを用いた解析を実施した。その結果、MBCモデルによる割れ目の開口と透水係数とがシンクロし、当解析が坑道周辺岩盤の掘削挙動予測に適用可能であることを確認した。事後解析では、140m調査坑道掘削が完了した段階で、事前解析の時点から新たに得られた調査データをもとに初期応力,岩盤力学物性,岩盤水理物性を見直すとともに、割れ目物性に関するデータを追加して解析を実施した。その結果、解析結果は原位置計測結果と力学的にも水理的にも整合がとれ、実現象に近い坑道周辺岩盤の掘削挙動予測が可能であることを確認した。
横田 秀晴; 天野 健治; 前川 恵輔; 國丸 貴紀; 苗村 由美*; 井尻 裕二*; 本島 貴之*; 鈴木 俊一*; 手島 和文*
JAEA-Research 2013-002, 281 Pages, 2013/06
JAEA-Research-2013-002.pdf:13.03MB
岩盤中の割れ目を対象とした原位置トレーサ試験結果を評価するうえで課題となる割れ目の不均質性やスケール効果の影響を明らかにするために、コンピュータ上でモデル化した2次元単一割れ目において孔間トレーサ試験のシミュレーションを実施し、得られた濃度破過曲線に対して1次元モデル及び2次元モデルで物質移行パラメータを同定することにより、モデルの適用性を検討した。分散長に着目すると、割れ目の透水性が均質・不均質にかかわらず、1次元モデルで同定された分散長が2次元モデルでの値よりある相関をもって過大に評価されることが明らかとなった。また、1次元モデルで同定された分散長は、不均質場全体に対して同定された値よりも、場合によっては過小あるいは過大に評価されることが示され、その変動は放射状流の影響や、不均質場を規定する相関長と孔間距離の関係に起因することが明らかとなった。これらの結果は、原位置試験実施時のより良い条件や孔配置を提案するとともに、試験結果を評価する際に不均質場の特性を考慮する必要があることを意味する。
天野 由記; 南條 功; 村上 裕晃; 藪内 聡; 横田 秀晴; 佐々木 祥人; 岩月 輝希
地下水学会誌, 54(4), p.207 - 228, 2012/11
北海道幌延町において、堆積岩を対象とした深地層の研究施設を利用して、地上からの地球化学調査技術の妥当性を検証した。また、地下施設建設が周辺の地球化学状態に及ぼす影響について考察した。地上からのボーリング調査数量と水質の深度分布の推定品質の関係を整理した結果、3本程度の基本ボーリング調査と断層・割れ目帯など高透水性の水理地質構造を対象とした追加ボーリング調査により、数キロメータースケールの調査解析断面の水質分布について不確実性も含めて評価できることが明らかになった。地下施設建設に伴う地下水の塩分濃度,pH,酸化還元状態の擾乱を観察した結果、一部の高透水性地質構造の周辺において、地下坑道への湧水により水圧や塩分濃度の変化が確認された。この変化量は事前の予測解析結果と整合的であった。これらの成果は、他の堆積岩地域における地上からのボーリング調査や地下施設建設時の地球化学調査の計画監理にも参照可能と考えられる。
中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.
JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09
JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB
幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。
津坂 仁和; 稲垣 大介; 常盤 哲也; 横田 秀晴; 名合 牧人*; 松原 誠*; 重廣 道子*
Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2012 (WTC 2012)/38th General Assembly (CD-ROM), 8 Pages, 2012/05
日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町にて幌延深地層研究計画を実施し、堆積岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる技術の信頼性向上を目指している。同計画では、深度500mの3本の立坑と4つの深度の調査坑道からなる地下研究所を建設中である。掘削対象の岩盤は、一軸圧縮強さが20MPa以下の珪藻質泥岩と珪質泥岩の堆積軟岩であり、その地層境界に厚さ約100mの高透水性の割れ目帯が分布する。このような深度の深い割れ目帯での立坑の掘削では、土木工学的な視点から、さまざまな対策が必要となる。特に、岩盤強度が低いうえに、立坑の掘削径以上の不連続面(断層)と遭遇する場合には、立坑掘削に伴って壁面の崩落現象が生じることが予測された。そのため、壁面の崩落に伴う作業の安全性や工程の遅延を可能な限り抑制するために、情報化施工を実施してきた。本論文では、3本のうち最も先行する換気立坑を対象として、立坑掘削前に実施した立坑周辺の断層分布の予測と実際の断層分布の比較を述べるとともに、実際の断層と遭遇した際の立坑の支保構造の損傷とその対応策について述べた。これらは、現在割れ目帯を後続する東立坑の施工に反映されている。
2009年11月山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 山崎 雅則
JAEA-Research 2011-042, 97 Pages, 2012/02
JAEA-Research-2011-042.pdf:11.05MB
日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うことを目的に、気象,河川流量及び水質,土壌水分,地下水位等の観測を継続している。本報告は、表層水理調査の概要を紹介し、2004年12月2009年11月の調査流域の地下水涵養量を水収支法により検討した結果を示すものである。地下水涵養量の推定にあたり流出解析を行い、水文要素の空間代表性の問題を明らかにした。その結果、流域全体の地下水涵養量は131mm/yrと推定され、それぞれの流域に対する考察からは、流域内に分布する地質や断層の水理特性との関連を示唆する結果が得られた。
2010年度天野 由記; 山本 陽一; 南條 功; 村上 裕晃; 横田 秀晴; 山崎 雅則; 國丸 貴紀; 大山 隆弘*; 岩月 輝希
JAEA-Data/Code 2011-023, 312 Pages, 2012/02
JAEA-Data-Code-2011-023.pdf:5.46MBJAEA-Data-Code-2011-023(errata).pdf:0.08MB
日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究計画に基づきボーリング孔の掘削を伴う地上からの調査研究(第1段階)の一環として、平成13年度から表層水,地下水などの水質分析を行ってきた。分析の対象は、ボーリング孔から採取した地下水,掘削水,掘削リターン水,岩石コアからの抽出水,河川水及び雨水などである。また、平成18年度から幌延深地層研究計画における地下施設建設時の調査研究(第2段階)が進められており、立坑内の集水リング,立坑壁面湧水やボーリング孔などから地下水を採取し、水質分析を実施している。本報告書は、平成13年度から平成22年度までの水質分析データを取りまとめたものである。
山本 陽一; 横田 秀晴
土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.385 - 386, 2011/09
地下水涵養量など流域の水収支の評価を行う場合に、植生からの蒸散を含む地表から蒸発散量は、大変重要な要素となる。しかしながら、蒸発散量については直接観測することが容易ではないことから、通常、気象観測要素から推定する方法を用いて算定している。ただし、この方法による蒸発散量は一種の基準量であり気候や植生に応じた補正を加えて実蒸発散量に相当する値を得る必要がある。そこで、ライシメータを設置して、調査流域内の主要な植生である牧草地での蒸発散量の測定を試みた。その結果、本件ではペンマン法による推定値が可能蒸発散量としての適用性が高いこと、ペンマン法に対する非積雪時の蒸発散係数は年平均0.75となることが明らかにされた。
平成26年度)調査研究計画書岩月 輝希; 佐藤 治夫; 野原 壯; 棚井 憲治; 杉田 裕; 天野 健治; 藪内 聡; 大山 卓也; 天野 由記; 横田 秀晴; et al.
JAEA-Research 2011-009, 73 Pages, 2011/06
JAEA-Research-2011-009.pdf:4.41MB
本計画書は、第2期中期計画期間(平成22年度平成26年度)において、幌延深地層研究センターの地下研究施設を利用して行う調査研究開発の計画を整理したものである。当該期間においては、民間活力により深度350mまでの地下施設の整備,維持管理及び研究支援に関する業務のほかさまざまな受託事業,共同研究が行われる予定であり、第2段階(坑道掘削[地下施設建設]時の調査研究段階)に加えて、第3段階(地下施設での調査研究段階)の調査研究開発が開始される。これらの調査研究開発を通して、地質環境調査技術や深地層における工学的技術,処分技術,安全評価手法を向上させるとともに、その成果を広く社会に公開することで、地層処分にかかわる諸技術の実現性を示し、信頼感を醸成していく。
横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔
地下水学会誌, 53(2), p.193 - 206, 2011/05
高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全性評価には、物質移動を規定する浅部から深部までの地下水流動特性の把握が必要とされる。原子力機構は、北海道幌延地域で浅部地下水流動系把握のための表層水理調査・研究を行っている。浅層ボーリング孔を用いた地下水位観測結果等から地下浅部の地下水位分布や地表から地下浅部への水の浸透を検討した結果、地下施設建設が周辺の地下水位に影響を及ぼしていないこと、積雪期にも地表から水の浸透が生じていること、大曲断層に沿って地表から地下への水の浸透が生じていることが明らかとなった。今後、土壌水分計等による観測結果等と併せて、地下への水の浸透・涵養を定量的に評価する必要がある。
山本 陽一; 前川 恵輔; 藪内 聡; 横田 秀晴
日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.166 - 171, 2010/11
日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うこととしている。しかしながら、調査対象とする流域の範囲に対してそれぞれの水文諸量の観測点には限りがあるので、地下水涵養量の推定精度向上には、対象とする流域の水文諸量の空間・時間変動を明らかにして、流域の水循環プロセスを説明できることが必要である。そこで、水文要素の空間分布推定方法を検討し、推定された要素を入力データとした長期流出解析を実施した。そして、流出解析結果を観測データと比較することにより、モデル化の妥当性と水収支及び地下水涵養量について検証した。
2009年11月横田 秀晴; 山本 陽一; 山崎 雅則; 前川 恵輔
日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.160 - 165, 2010/11
日本原子力研究開発機構では、幌延深地層研究計画の一環として、北海道幌延町において表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析に用いる上部境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量の算出を目的の一つとして、気象観測や河川流量等の水収支観測を行っている。水収支法は、対象流域における降水量から河川流出高と蒸発散量を差し引いた量を地下水涵養量とする手法である。幌延地域における観測結果を用いて当該地域に設定した調査流域の地下水涵養量の算出を行ったが、その過程で、算出に用いる諸量のもととなる各気象観測要素や河川流量観測結果の取り扱いに関して、1水文年の開始時期やデータ処理方法,推定式の違いにより、算出結果が大きく異なることが明らかとなった。本報告では、幾つかのデータ処理方法や推定式等による降水量及び蒸発散量の算出結果の差異を比較し、本調査流域における地下水涵養量の適切な算出方法を検討した結果を示す。
常盤 哲也; 浅森 浩一; 平賀 正人*; 山田 治; 森谷 祐一*; 堀田 光*; 北村 至*; 横田 秀晴
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.117 - 122, 2010/10
地質環境の長期安定性を考えるうえで、地震・断層活動の特性を理解することが重要である。幌延地域は、北海道北部において地殻変動が活発な地域の一つと考えられている。そこで本研究では、北海道北部幌延地域における震源分布と地質構造の関係について検討を行った。震源分布の推定にあたっては、マルチプレット・クラスタリング解析手法を用いた。地震データは、2003年9月1日から2007年9月30日に観測された421イベントのデータを用いた。一方、地質構造は、反射法地震探査結果を用いたバランス断面図をもとに、三次元地質構造モデルを構築した。両者を比較した結果、深度の違いはあるが、震源は西から東に向かって深くなっていく分布や北北西-南南東方向に分布する傾向は、断層などの地質構造の形態の傾向と似通っていることがわかった。このことから、震源分布と地質構造とは相関関係があり、両者を比較することで、活動域の特定に関して有益な情報を得ることができると考えられる。
横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔; 原 稔*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.81 - 86, 2010/10
高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性を評価するうえで、地層中における物質移動の駆動力となる地下水流動を理解することは不可欠であり、地下水流動解析においては地下水涵養量などの適切な境界条件の設定が必要となる。日本原子力研究開発機構では、北海道北部幌延地域において、堆積岩地域の地下水涵養の把握を目的にさまざまな水理学的調査・観測を行っている。しかし、地表付近における地下水の浸透については、気候変動等の外的影響を受けやすく、詳細を明らかにすることが難しい。そこで、本研究では、各種観測結果を組合せ、境界条件の一部となる浅部地下水流動系の検討を行った。幌延地域においては、HGW-1及び北進気象観測所の2か所で地中温度と土壌水分の観測が行われている。観測の結果、幌延地域では年間を通して地下への水の浸透と地下水涵養が生じていること、地表付近での水の浸透速度が深度により異なること、地表付近にゼロフラックス面が存在することが明らかとなった。今後は、ウェイングライシメータ,テンシオメータ,土壌水分計などの観測値を用いて、浅部地下への水の浸透量,中間流出量,地下水涵養量を定量的に議論する予定である。
