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論文

Evaluation and modelling report of Task 9A based on comparisons and analyses of predictive modelling results for the REPRO WPDE experiments; Task 9 of SKB Task Force GWFTS - Increasing the realism in solute transport modelling based on the field experiments REPRO and LTDE-SD

Soler, J. M.*; Neretnieks, I.*; Moreno, L.*; Liu, L.*; Meng, S.*; Svensson, U.*; Trinchero, P.*; Iraola, A.*; Ebrahimi, H.*; Molinero, J.*; et al.

SKB R-17-10, 153 Pages, 2019/01

SKBタスクフォースは、亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関する国際フォーラムである。WPDE試験はフィンランドのオンカロ地下施設において実施された片麻岩中のマトリクス拡散試験である。複数の非収着性及び収着性のトレーサーを含む模擬地下水が試錐孔の試験区間に沿って注入された。タスク9Aは、WPDE試験で得られたトレーサー破過曲線に対する予測モデリングを行うことを目的とした。複数のチームが本タスクに参加し、異なるモデル化手法を用いた予測解析を行った。この予測解析の重要な結論は、試錐孔の開口部における地下水流動に関連する分散パラメータにモデル化結果が大きく影響されることである。マトリクス拡散及び収着に関連する破過曲線のテール部に着目すると、異なるチーム間の解析結果の差異は相対的に小さい結果となった。モデル化結果は、最終的に実測された破過曲線と比較された。

論文

Effects of fine-scale surface alterations on tracer retention in a fractured crystalline rock from the Grimsel Test Site

舘 幸男; 伊藤 剛志*; 赤木 洋介*; 佐藤 久夫*; Martin, A. J.*

Water Resources Research, 54(11), p.9287 - 9305, 2018/11

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

亀裂性結晶質岩中の放射性核種移行に対する割れ目表面の変質層の影響が、スイスのグリムゼル試験場の単一亀裂を有する花崗閃緑岩試料を用いた室内移行試験、表面分析、モデル化を組み合わせた包括的なアプローチによって調査された。5種類のトレーサーを用いた透過拡散試験,バッチ収着試験,通液試験を含む室内試験によって、移行遅延の程度はHDO, Se, Cs, Ni, Euの順に大きくなること、割れ目表面近傍に拡散に対する抵抗層が存在すること、拡散において陽イオン加速と陰イオン排除の効果が重要であることが確認された。X線CT及びEPMAによる観察から、割れ目周辺の鉱物分布の微視的な不均質性が把握された。これらの知見に基づき、風化したバーミキュライト層、配向した雲母層、マトリクス部から構成される3層モデルを構築し、それぞれの層の間隙率、収着・拡散パラメータを与えることで、通液試験で得られた全てのトレーサーの破過曲線と割れ目近傍のトレーサー濃度分布を良好に解釈することができた。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

臨界プラズマ試験装置の試作開発,3; 真空容器

山本 正弘; 清水 正亜; 中村 博雄; 高津 英幸; 西郷 奉素*; 太田 充; 吉川 允二; 伊藤 吉保*; 佐藤 弘*; 唐津 義憲*; et al.

日本原子力学会誌, 20(4), p.258 - 272, 1978/04

 被引用回数:6

原研で建設が開始された臨界プラズマ試験装置(JT-60)の真空容器は主半径約3m、小断面長径3m、短径2.3mの卵形状であり、厚肉リングとベローズが交互に配された複合体である。プラズマを閉じ込めるための真空容器は到達真空圧力1$$times$$10$$^{-}$$$$^{8}$$torrを目的とする世界にも例のない大型の容器である。真空容器は最高運転温度400$$^{circ}$$Cの下で、大気圧、電磁力、熱膨張などによる応力及びプラズマからの高熱負荷などを繰返し受ける。また真空容器はプラズマ電流立ち上げ条件から1.3m$$Omega$$以上の電気抵抗を有する必要がある。これらのきびしい条件から強度解析、使用材料の検討、超高真空対策のための表面処理法、容器及び各構成機器の製作技術などの開発が必要となった。これらの諸問題解決のため、各種調査、各種モデル製作及びこの製作モデルを使用して実施した試験等の結果、それぞれについて良好な結果が得られ、実機製作の見通しが着いた。

口頭

Modelling microbially mediated redox processes in lake sediments

Sena, C.*; Molinero, J.*; 長岡 亨*; 阿島 秀司*; 伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 浅野 貴博; 吉川 英樹

no journal, , 

The oxidation of organic matter and reduction of inorganic components may play an important role in the geochemical evolution of deep geological repository. A jar-fermentor experiment with water and sediment samples was made, in order to assess the role of microbial respiration in the geochemical evolution of aquatic systems. During the experiment, the main geochemical parameters have been measured both in the aqueous phase and the headspace gas. A numerical model has been developed in order to quantify the role of each bacterial group that is believed to influence the geochemical evolution of both the aqueous and gaseous phases of the jar-fermentor. Numerical results show good agreement with measured data. Model results show that the initial concentration of bacteria, which is usually an unknown of the experiments, plays an important role in numerical results.

口頭

Modelling of the water-rock-microbes interaction in batch experiments

佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 浅野 貴博; 吉川 英樹

no journal, , 

室内実験にて、天野(2005)により深部地下環境由来の試料を用いた酸素を含む酸化状態から還元状態への変遷における水-岩石-微生物の相互作用の試験が行われている。結果として、対象試験である水-岩石の反応よりもはやく微生物の一連の呼吸作用で水-岩石-微生物反応系において還元状態になることが示されている。われわれは、微生物活動による酸化還元環境の変化を定量的に評価する目的で微生物影響評価コードの開発を行っている。本報告では、上記実験結果について解析を試みた結果を報告する。地球化学計算コードPHREEQC-2をベースにして、Monod式にて微生物増殖の計算を行えるようにした。解析の結果、好気性菌-硝酸還元菌-発酵菌・硫酸還元菌の順で微生物の増殖及び微生物量の変化がおこり、それに伴う微生物の呼吸作用の影響によるEhの低下及びpH,化学種の変化を再現することができた。

口頭

PHREEQC-2を用いた地下水組成への微生物影響評価

吉川 英樹; 佐々木 祥人; 浅野 貴博; 伊藤 剛志; 油井 三和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水中の化学成分に対して、地下水中の微生物活動による評価をすべく、PHREEQC-2を用いた微生物影響評価を行ったので報告する。酸化還元を基準に分類した6代謝群の微生物と発酵菌について解析する手法を構築し、湖底泥試料と岩石試料を用いた微生物反応試験について水質変化を解析した結果、ほぼ一致する結果が得られ、有効であることがわかった。

口頭

Biogeochemical modelling of water-rock-microbe system in Horonobe area, Japan

岩月 輝希; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 浅野 貴博; 天野 由記; 吉川 英樹; 中村 孝道*; 長岡 徹*

no journal, , 

幌延地域の地下深部における水-鉱物-微生物相互作用を解析するため、地球化学計算コードを用いた解析技術の開発を行った。実際の地下環境で観察される地下水の化学組成,鉱物組成,微生物組成及び室内実験で確認された水-鉱物-微生物相互作用プロセスに基づいて、その反応過程を再現するためのシミュレーション解析を行った結果、pHや酸化還元電位の経時変化を定量的に再現することができ、適用した解析技術が有効であることが確認された。

口頭

幌延の原位置微生物による酸化還元影響の評価,3; PHREEQC-2による解析

吉川 英樹; 伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 長岡 亨*; 中村 孝道*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水化学に対する微生物活動による影響を評価すべく、幌延の原位置微生物を用いた室内試験結果についてPHREEQC-2を用いて解析した。その結果、酸素消費等の挙動が微生物影響で再現できることがわかった。

口頭

高速増殖原型炉もんじゅの新指針に照らした耐震安全性評価,5; 燃料池のスロッシング評価

伊藤 啓; 大島 宏之; 森部 剛志; 古賀 和浩*

no journal, , 

耐震設計審査指針の改訂を受け「もんじゅ」敷地周辺の活断層調査を実施しその調査結果を踏まえた地震動評価により、基準地震動Ssを従来の466ガル(基準地震動S2)から760ガルに引き上げた。従来の機器・配管の耐震設計手法には大きな保守性が含まれていることから、評価の厳しくなる機器・配管について詳細な解析等を実施し、耐震裕度の確認を行った。本報では、粒子法を用いて使用済燃料を貯蔵する水プール(燃料池)の地震時液面揺動(スロッシング)の3次元数値解析を行い、溢水量の評価を実施した。

口頭

PHREEQCによる酸化還元状態変化に関する微生物影響解析手法の開発,1; 微生物影響解析手法の適用性検討

伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水化学に対する微生物活動による影響を評価すべく、幌延深地層研究所で採取した原位置試験を実施した結果についてPHREEQC-2を用いて解析した。その結果、酸化還元電位等の挙動が微生物影響で再現できることがわかった。

口頭

PHREEQCによる酸化還元状態変化に関する微生物影響解析手法の開発,2; 微生物増殖パラメータデータベース化の検討

吉川 英樹; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 天野 由記; 岩月 輝希

no journal, , 

地下水化学に対する微生物活動による影響を評価するためのPHREEQC-2を用いた微生物影響評価解析手法に必要な,微生物増殖パラメータについてデータベース化を行った。原位置試験解析に利用した各パラメータの選定についてデータベースを用いた検討結果を示す。

口頭

Microbially mediated redox processes in lactate stimulation with sedimentary rock and groundwater

長岡 亨*; 中村 孝道*; 佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 伊藤 剛志*; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹

no journal, , 

地下水の酸化還元状態は放射性核種の移行挙動やバリア材の腐食に影響する可能性があることから、地層処分施設近辺の地下水の変化を調べることは重要である。そこで、ジャーファーメンターを用いて深地層から採取した堆積岩と地下水の酸化還元反応に対する微生物群集の応答を調べた。初期に空気に曝露して酸化状態にした後に空気を遮断し、処分場の掘削、廃棄物の運搬、埋め戻し時を模擬した条件で行った。試験期間中は溶液中の酸化還元電位,溶存酸素濃度, pHや溶存イオン種,酸可溶鉄,ヘッドスペース中のガスの測定を行った。また酸化還元状態の変化に伴う微生物叢の変化を調べるために、懸濁液中の微生物のDNAを抽出し、PCR-DGGE法による解析を行った。懸濁液の酸化還元電位は空気の曝露を遮断した後は+100mVから-600mVまで低下した。またPseudomonas属細菌による好気呼吸、Shewanella属による鉄還元や、水素発酵などの逐次的な最終電子受容プロセスが見られた。これらの結果は微生物活動が地層処分施設における地球化学変化に影響を与えることを示した。

口頭

微生物影響評価解析手法の開発,1; 酸化還元試験における微生物反応による還元雰囲気形成予測

吉川 英樹; 天野 由記; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志*; 伊勢 孝太郎; 岩月 輝希

no journal, , 

140m地下坑道内で埋め戻し試験を実施し、坑道の埋め戻しに伴う酸化還元変化に関する微生物反応の寄与が示唆された。

口頭

微生物影響評価解析手法の開発,2; COLFRACによるバイオコロイドの核種移行への影響感度解析

伊勢 孝太郎; 伊藤 剛志; 天野 由記; 吉川 英樹

no journal, , 

COLFRAC-mrlは、2次元の亀裂の入った多孔質媒体中でのコロイドによって促進される溶質の移行を解析することが可能なコードである。本解析では、第2次とりまとめで天然バリアとして取り扱われている母岩部分の100mを対象とし、マトリックス拡散深さは0.1mとしていることから100$$times$$0.2mの領域の中央に亀裂を通した平行平板中のバイオコロイドの移行を解析対象とした。亀裂中の地下水流速は保守的に第2次取りまとめの最大値である50m/yとし、亀裂の開口幅を1.18$$times$$10$$^{-3}$$mとした。また、地下水中の微生物量としては10$$^{10}$$ cells/L程度の微生物が存在しているものとした。これら微生物の亀裂中でのフィルトレーションは保守的に起こらないとした。微生物のKdとしては菌体への吸着に関する文献値から算出したものを基本ケースとして10倍, 1/10倍とした系にて感度解析を行った。これらの感度解析の結果、微生物が10$$^{10}$$程度に存在した場合に微生物による核種移行の促進される可能性が示された。

口頭

Diffusion and sorption of Sr in compacted sodium montmorillonite; Multispecies modeling

舘 幸男; 四辻 健治; 伊藤 剛志; 陶山 忠宏

no journal, , 

統合収着・拡散モデルが圧縮モンモリロナイト中に複数のSr化学種(2価陽イオンのSr$$^{2+}$$及び中性のSrSO$$_{4}$$(aq))が共存する系へ適用された。3種類のNa$$_{2}$$SO$$_{4}$$溶液(0.05, 0.1, 0.5M)で飽和させた圧縮Na型モンモリロナイト(乾燥密度800kg/m$$^{3}$$)中において、Srの実効拡散係数及び分配係数が、透過拡散法によって取得された。実効拡散係数と分配係数のいずれも塩濃度とともに急減に減少する傾向を示した。複数化学種が共存するSrの実効拡散係数は、PHREEQCによる反応移行計算との比較に基づき、2つの化学種の存在割合とそれらの実効拡散係数を考慮した重み付け調和平均として決定された。結果として、実効拡散係数の傾向性は、複数の化学種の寄与を考慮したISDモデルによって定量的に表現できた。イオン交換反応を考慮した熱力学的収着モデルによって、分配係数の塩濃度依存性も説明可能であることを確認した。

口頭

An Analogue study for heavy metal adsorption onto biofilm in the deep subsurface environment of the Horonobe area, Hokkaido, Japan

天野 由記; 伊勢 孝太郎; 伊藤 剛志; 根本 一昭; 舘 幸男

no journal, , 

本研究では、幌延の地下施設内に形成されているバイオフィルムを対象として、その地球化学的、微生物学的特性研究を行った。バイオフィルム試料は、原位置の地球化学条件下において自然に形成されているものを用い、それらの重金属収着特性について評価を行った。その結果、バイオフィルム中には様々な重金属元素が高濃度で濃集しており、その元素濃度は地下水中のそれぞれの元素濃度と相関関係を示さなかったことから、バイオフィルムを構成している微生物の代謝活性の違いにより選択的に重金属元素を濃集していることが示唆された。バイオフィルム中の微生物群集組成について遺伝子解析を行った結果、Nitrospirae門、Candidate phylumとして知られているJS1やSM1、Proteobacteria門が優占することが示された。これらの微生物群集の代謝活性と重金属の収着特性に関するメカニズムについて今後評価を進めていく必要がある。

口頭

幌延泥岩の単一割れ目中の核種移行特性評価,2; 解析評価

伊藤 剛志; 舘 幸男; 根本 一昭; 戸村 努; 赤木 洋介*

no journal, , 

堆積岩割れ目中における核種移行モデルの確証に資するため、幌延深地層研究所から採取した単一割れ目を含む泥岩試料を対象に実施した重水, セシウム, ヨウ素等をトレーサーとした低流量通液試験結果について、拡散試験等から得られた収着・拡散特性、マトリクス中の濃度プロファイル、割れ目の不均質構造等の情報をもとに、流れの不均質性を考慮したモデルによる解釈を試みた。

口頭

北海道幌延地域に分布する深部地下水を用いたコロイドの元素収着特性評価

遠藤 貴志; 天野 由記; 根本 一昭; 伊藤 剛志; 舘 幸男

no journal, , 

地下環境における微生物コロイドの核種移行影響評価技術開発を目的として、北海道幌延町において地下水を採取し、地下水中の全コロイドおよび微生物コロイド密度に関するデータを取得した。また、嫌気的条件下にて希土類元素の収着試験を行い、全コロイドに対する元素の収着特性を評価するとともに、微生物と元素の相互作用について考察した。

口頭

グリムゼル花崗閃緑岩の単一割れ目中の核種移行特性評価,3; 解析評価

伊藤 剛志; 舘 幸男

no journal, , 

花崗岩割れ目中における核種移行モデルの確証に資するため、スイスグリムゼル原位置試験場から採取した単一割れ目を含む花崗閃緑岩試料を対象に実施した定流量通液試験結果について、拡散試験等から得られた収着・拡散特性、割れ目及びその近傍の鉱物・間隙分析の情報をもとに、割れ目からマトリクスにかけての不均質構造や割れ目中の流れの不均質性等を考慮したモデル解釈を試みた。

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