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論文

セメント系材料由来のアルカリ性条件における緩衝材の鉱物学的変遷シナリオに基づく化学反応・物質移動連成解析

小田 治恵; 本田 明; 高瀬 博康*; 小曽根 健嗣*; 佐々木 良一*; 山口 耕平*; 佐藤 努*

粘土科学, 51(2), p.34 - 49, 2013/02

TRU廃棄物の地層処分では、核種の物質移動を抑制するための人工バリア要素として、低透水性のベントナイトを用いた緩衝材が考えられている。セメント由来の高アルカリ性環境では、ベントナイト緩衝材の化学的・鉱物学的変化が生じ、その結果として物質移動特性が変化する可能性がある。本研究では、生起し得る変遷経路とその過程で生じる二次鉱物を抽出し、緩衝材の鉱物学的変遷シナリオを構築した。そして、シナリオに沿った解析ケースを設定し、人工バリア領域の化学反応・物質移動解析を実施した。この結果、準安定相が生成し、安定相が生成しないケースでは、他ケースに比べて、ベントナイトの主要構成鉱物であるスメクタイトの変質が最も進行することがわかった。一方、本解析結果から求められた緩衝材の拡散係数及び透水係数は、すべてのケースにおいて、セメント系材料との界面のごく近傍を除けば、10万年程度の間初期と同等か、拡散係数では若干の低下、透水係数では数倍以内の上昇が見られた。

報告書

ウラン廃棄物の余裕深度処分概念の検討,6

中谷 隆良; 石戸谷 公英; 船橋 英之; 佐々木 良一*; 黒沢 満*

JAEA-Research 2010-050, 104 Pages, 2011/02

JAEA-Research-2010-050.pdf:2.03MB

本検討は、「低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規制の基本的考え方(中間報告)」(平成19年7月、原子力安全委員会)に示された3区分のシナリオ分類のうち、「人為・稀頻度事象シナリオ」について評価シナリオを検討し、予察的な被ばく線量評価を実施したものである。評価シナリオを構築するにあたり、原子力安全委員会の審議資料等の既往文献を参考に、ボーリングコア観察、隆起・侵食等を考慮し、評価パラメータを設定した。この結果、最大被ばく線量は、対象としたすべての評価ケースにおいて、人為・稀頻度事象シナリオの「めやす(参考とする)値」である10mSv/y$$sim$$100mSv/yを下回ることを確認した。

論文

平成22年度技術士第二次試験「原子力・放射線部門」; そのポイントを探る; 選択科目の設問と解説,1

佐々木 聡; 須藤 俊幸; 原田 晃男; 栗原 良一; 山本 和喜; 土田 昇; 清水 勇; 野村 俊文

原子力eye, 57(1), p.66 - 75, 2011/01

平成22年8月8日に実施された技術士第2次試験「原子力・放射線部門」の筆記試験に関し、選択科目のうち「核燃料サイクルの技術」,「放射線利用」,「放射線防護」の問題と解答のポイントを解説した。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

報告書

余裕深度処分における基本・変動シナリオにかかわる検討・評価

菅谷 敏克; 曽根 智之; 中谷 隆良; 石戸谷 公英; 船橋 英之; 佐々木 良一*; 下田 紗音子*; 黒沢 満*

JAEA-Research 2009-063, 80 Pages, 2010/03

JAEA-Research-2009-063.pdf:8.35MB

本検討は、余裕深度処分対象廃棄物を処分するために必要となる情報を整備する一環として、「低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規制の基本的考え方(中間報告)」(平成19年7月、原子力安全委員会)に基づき日本原子力学会にて策定された「日本原子力学会標準余裕深度処分の安全評価手法:2008」等を参考に、3区分のシナリオのうち「基本シナリオ」及び「変動シナリオ」について、評価シナリオを設定した。さらに、設定したシナリオについて被ばく線量評価が可能な解析ツールを整備するとともに、設定したシナリオについて予備的な線量評価を実施した。評価の結果、最大被ばく線量は基本シナリオ及び変動シナリオのそれぞれのめやすを下回ることを確認した。(基本シナリオ10$$mu$$Sv/y:変動シナリオ300$$mu$$Sv/y)

報告書

ウラン廃棄物の余裕深度処分概念の検討,5

中谷 隆良; 石戸谷 公英; 船橋 英之; 佐々木 良一*; 黒沢 満*

JAEA-Research 2009-028, 47 Pages, 2009/10

JAEA-Research-2009-028.pdf:13.29MB

本検討は、「低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規制の基本的考え方(中間報告)」(平成19年7月、原子力安全委員会)に示された3区分のシナリオ分類のうち、「変動シナリオ」について検討し、予察的な被ばく線量評価を実施したものである。評価モデルを構築するにあたり、「評価シナリオ」及び「変動パラメータ」は、将来起こると予見される事象である"気候変動及び造構運動に伴う処分システムの物理的・化学的変化"を、"核種の処分施設からの放出係数","天然バリアの分配係数","地下水流速"及び"移行経路の距離"に単純化して整理し、設定した。この結果、最大被ばく線量は、対象としたすべての評価ケースにおいて、変動シナリオの「めやす(参考とする)値」である300$$mu$$Sv/yを下回ることを確認した。

報告書

普通ポルトランドセメント水和物と海水系地下水との反応によるpH上昇現象の評価手法

増田 賢太; 小田 治恵; 中西 博*; 佐々木 良一*; 高瀬 敏郎*; 赤木 洋介*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*; 本田 明

JAEA-Research 2008-104, 194 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-104.pdf:9.43MB

海水系地下水に含まれる高濃度の塩化物イオンは、セメント水和物のハイドロガーネットと反応してフリーデル氏塩を生成し、間隙水のpHを上昇させる可能性がある。本研究では、普通ポルトランドセメントペースト(OPCペースト)に含まれるアルミネート系水和物及びポルトランダイトを使って海水レベルの濃度の塩化ナトリウム水溶液(塩水)による浸漬実験を行い、その反応によるpH上昇を確認した。またOPCペーストの塩水への浸漬を行い、pH上昇が実際に起こるのかを確認し、その評価方法について検討した。その結果、ハイドロガーネットとポルトランダイトが塩水と反応すると、フリーデル氏塩を生成し、間隙水のpHが上昇することを実験的に確認し、化学平衡計算により再現できることを示した。また塩水によるOPCペーストの浸漬実験では、既往の熱力学的モデルによる計算結果ほどpHが上昇しないことを確認した。そこで、初期セメント水和物中のアルミニウムの分配を実験的に測定し、セメント初期水和物モデルを考案することにより、OPCペーストと塩水との反応におけるpH上昇を再現することができた。この初期水和物モデルはOPCペーストと人工海水との反応にも適用できることを確認した。

報告書

ウラン廃棄物の余裕深度処分概念の検討,4

石戸谷 公英; 中谷 隆良; 船橋 英之; 佐々木 良一*; 高瀬 敏郎*; 黒沢 満*

JAEA-Research 2008-092, 64 Pages, 2008/12

JAEA-Research-2008-092.pdf:6.33MB
JAEA-Research-2008-092(errata).pdf:0.23MB

本研究では、原子力安全委員会が取りまとめた「低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規制の基本的考え方(中間報告)」(平成19年7月)に示されたシナリオ区分を参考とし、将来起こると予見される事象を考慮してシナリオの検討を行い、各シナリオに対するパラメータ設定及び線量評価を実施した。核種移行にかかわるパラメータとしては、処分施設からの放射性核種の放出係数,天然バリアの分配係数,地下水流速及び処分施設から河川(放射性核種の流出点)までの距離(移行距離)に着目した整理を行った。評価の結果、放射性核種の流量の増加や、天然バリアの塩水性環境への変化による一部の放射性核種の分配係数の減少により、一部のケースにおいて、10$$mu$$Sv/yをやや上回った。「造構運動-隆起・侵食」シナリオでは、条件によっては10$$mu$$Sv/yを大きく上回ったが、現実的に発生することが考えにくいパラメータの急激な変化を入力条件とした評価手法によるところも大きく、本ケースでは、パラメータの変化が1万から10万年の間に線形的に変化する条件を想定した評価を行ったところ、最大被ばく線量は10$$mu$$Sv/yを下回った。

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。

報告書

TRU廃棄物の処理・処分技術に関する研究開発; 平成18年度報告

亀井 玄人; 本田 明; 三原 守弘; 小田 治恵; 村上 裕; 増田 賢太; 山口 耕平; 中西 博*; 佐々木 良一*; 市毛 悟*; et al.

JAEA-Research 2007-067, 130 Pages, 2007/09

JAEA-Research-2007-067.pdf:28.78MB

第2次TRUレポートの出版を踏まえ、資源エネルギー庁と日本原子力研究開発機構は、我が国のTRU廃棄物の地層処分に関する基本方針及び事業計画を策定し、公表した。この年報は、TRU廃棄物とその地層処分について概要をまとめつつ、そこに示された個別課題のうち、日本原子力研究開発機構に割り当てられたものについて、その目標と進捗を記すものである。その具体的課題とは次のとおりである。TRU廃棄物の処理及び廃棄体化技術,ニアフィールドの力学評価,核種移行データ取得,セメント・ベントナイト・岩盤の変質,硝酸塩の影響,処分システムの性能評価、さらに代替技術としての硝酸塩分解技術である。

報告書

RAdio-nuclides Migration DAtasets(RAMDA) on Cement, Bentonite and Rock for TRU Waste Repository in Japan

三原 守弘; 佐々木 良一

JNC-TN8400 2005-027, 49 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-027.pdf:28.39MB

処分施設の性能評価に必要となるセメント系材料,ベントナイト及び岩石に対する核種移行データセット(RAMDA)について記述した。以下に示すデータセットについて示している。•放射性元素の溶解度,•放射性元素の実効拡散係数,•放射性元素の収着分配係数,RAMDAの整備にあたっては,セメント系材料及びベントナイトなどの処分施設材料の長期的な変遷を考慮した。

報告書

アスファルト固化体に含有されるTBP等の核種の溶解度及び溶存化学種への影響の検討

柴田 雅博; 三原 守弘; 佐々木 良一; 本田 明

JNC-TN8400 2005-025, 17 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-025.pdf:0.74MB

TRU廃棄物の地層処分の性能評価において考慮すべき有機物として、有機系廃棄物、セメント添加剤及び天然有機物が挙げられる。これらのうちJNCの再処理施設から発生するアスファルトには廃溶媒(TBP及びその劣化物)が含まれる。これらの溶媒及び劣化物は、化学的な条件が整えばアクチノイド元素と錯体を形成する可能性がある。この錯体が可溶性の場合には放射性核種の溶解度及び収着挙動に影響を及ぼし、放射性核種の移行挙動に影響を及ぼす可能性がある。本報告では、TBP及びその劣化物のアクチノイドの溶解度及び収着挙動に及ぼす影響を評価することを目的として、既往の実験的研究に対する文献調査、核種との相互作用に関する熱力学データの調査とそれに基づく溶解度・化学種分配計算を実施した。その結果、想定される条件ではTBP及びその劣化生成物であるDBP及びMBPが、核種の溶解度および溶存化学種分配に与える影響は小さい(せいぜい数倍程度)と考えられた。

報告書

緩衝材の鉱物学的長期変遷に対する二次鉱物の種類、反応速度の影響評価

佐々木 良一; 小田 治恵; 本田 明

JNC-TN8400 2005-024, 42 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-024.pdf:5.86MB

本検討においては、地球化学計算コードPHREEQC(ver.2.10)を用いて、セメント領域1m、ベントナイト混合土1mの単純化した系での拡散による物質移行を想定し、モンモリロナイトの変質鉱物の組み合わせを変更した場合の人工バリア長期安定性を検討した。モンモリロナイトの溶解は、飽和度の増加とともに減少することが知られており、本検討では瞬時溶解平衡に加えて,Camaの経験式(Jordi Cama et al., 2000)を用いて計算した。 FRHPとSRHPにおいて,鉱物の組み合わせ,モンモリロナイト熱力学データ,溶解速度等を考慮した計算を実施した結果,鉱物の組み合わせを考慮しても,数万年以上の期間,モンモリロナイトが十分残存し,緩衝材の機能を維持する可能性が示唆された。モンモリロナイトを瞬時溶解平衡としたケース,logKを変更したケースでは,特にSRHPにおいて溶解が早く進展する結果となったが,天然事例との整合性を考慮すると現実的な結果ではない。したがって,モンモリロナイトの溶解速度を考慮すること及び現在のJNC-TDB.TRUの熱力学データが妥当であることが示された。

報告書

緩衝材の鉱物学的長期変遷シナリオ

小田 治恵; 佐々木 良一; 本田 明; Savage, D.*; Arthur, R.*

JNC-TN8400 2005-020, 39 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-020.pdf:3.16MB

物質移動・化学反応解析によってセメント反応水の影響を受けた緩衝材の鉱物学的変化と特性変化の幅を評価するために,既往の知見に基づき,生起し得る複数の変遷経路を緩衝材の鉱物学的長期変遷シナリオとして抽出した。変遷の過程で生じる可能性のある二次鉱物について,人工バリアの化学的条件が長期にわたって大きく変化することに伴い鉱物の熱力学的安定性が変化すること(熱力学的平衡点が変化する)から,多様な系の特徴に応じて生成頻度が高いと判断された鉱物を抽出した。また変遷の過程では,熱力学的な影響だけではなく反応速度の影響を受けるため,速度論的なバランスにより出現する可能性のある準安定相についても考慮する必要があると考えた。この結果として,C-S-Hゲルや非晶質物質など短期間で生成可能な固相の生成,熱力学的に準安定な沸石の生成,安定な沸石,カリ長石,イライトの生成という複数の変遷経路を抽出した。そして,準安定な相が長時間にわたって存在する場合,準安定相から安定相へと変化する場合,並びに比較的短い時間で局所的な熱力学的平衡が達せられ安定相が生成する場合を想定し,それぞれにこれら変遷経路を対応させた緩衝材の鉱物学的長期変遷シナリオを作成した。

論文

An Analysis of the interaction between bentonite and hyperalkaline fluids with regard to mineral paragenetic uncertainty

小田 治恵; 佐々木 良一; 高瀬 博康*; Savage, D.*; 本田 明

Proceedings of International Workshop on Waste Management in Sapporo, p.163 - 165, 2005/08

None

報告書

放射性ヨウ素の銅マトリックス固化体からの放出挙動評価

本田 明; 須黒 寿康; 佐々木 良一

JNC-TN8400 2004-029, 43 Pages, 2005/03

JNC-TN8400-2004-029.pdf:2.84MB

原子燃料の核分裂により生成する放射性ヨウ素は、使用済み燃料の再処理プロセスにおいてヨウ素吸着材に捕集される。この放射性ヨウ素には極めて長半減期(1.57$$times$$10$7年)の放射性同位体(I-129)が含まれている。このI-129は半減期が長いため、処分時に閉じ込めによる減衰が期待できない。また処分環境においてヨウ素はI-の形態をとり、可溶性で、かつ人工バリア材や天然バリア材への収着性も乏しいため、処分におけるバリアシステム中を移行しやすいという特徴も有している。このためTRU廃棄物処分の性能評価において最大線量ピークの形成に寄与が大きく、重要な核種のひとつになっている。この放射性ヨウ素による最大線量低減の対策としては、単純な長期間の閉じ込めではなく、低いフラックスで長期にわたり制御放出することにより、最大線量を低減させることが有効である。この手段の一つとしてサイクル機構が開発した銅マトリックス固化法により作製された銅マトリックス固化体について、放射性ヨウ素の放出速度の評価を行った。酸化性条件での腐食速度及び還元性条件での腐食速度を合算し、全腐食速度とした。このように算定された銅マトリックス部の腐食速度に基づき、調和的にI-129が放出されるとして、その放出速度及び放出期間を評価した。その結果、FRHP地下水条件では、全銅マトリックス固化体からI-129が、処分後10$$$^{3}$$y時点から3.11X10$$^{6}$$Bq$$^{y-1}$$なる速度で放出され1.64x10$$^{7}$$y時点で放出が終了すると評価された。一方、SRHP地下水条件では、処分後10$$^{3}$$y時点から9.03x10$$^{8}$$Bq y$$^{-1}$$なる速度で放出され5.76x10$$^{4}$$y時点で放出が終了すると評価された。

報告書

COLFRACを利用した性能評価に及ぼす微生物の影響に関する評価

黒澤 進; 佐々木 良一; 上田 真三*; 吉川 英樹

JNC-TN8400 2004-012, 68 Pages, 2004/07

JNC-TN8400-2004-012.pdf:5.37MB

本研究は、核種移行計算コードCOLFRACを利用した微生物の影響評価に関し、微生物の挙動をコロイド相当として扱うため、地下環境中での微生物と核種の相互作用やバイオフィルム形成に関する情報を収集、整理した。得られた情報に関しては、COLFRACで計算可能とするためのデータ変換を実施した。COLFRACによる計算の結果、核種が微生物に取り込まれるような場合には、核種移行が大幅に促進される可能性があることがわかった。また、その際の核種移行率は、微生物濃度に支配されることが示された。

論文

An Analysis of Bentonite-Cement Interaction and Evolution of Pore Water Chemistry

小田 治恵; 本田 明; 佐々木 良一; Savage, D.*

International Workshop on Bentonite-Cement Interaction in Repository Environments, 7 Pages, 2004/04

None

報告書

地質環境モデルの構築技術に関する研究(II)-研究概要-

辻本 恵一*; 篠原 芳紀*; 齋藤 茂幸*; 上田 真三*; 大橋 東洋*; 佐々木 良一*; 富山 真吾*

JNC-TJ8400 2003-040, 78 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-040.pdf:1.45MB

従来の地層処分の研究分野では仮想的な地質環境を前提に性能・安全評価が実施されてきたが,今後は具体的な地質環境条件を考慮した設計・シナリオに基づいて安全評価を行うことが重要になると考えられる。そのため地層処分の研究を構成する3分野(地質環境条件の調査,処分技術,安全評価)の連携が世界的な研究課題である。そこで,各分野における試験データ取得から解析・評価に至るまでの情報の流れを整理し,これらを有機的かつ階層的に統合した知識ベースとして体系化してゆくことが重要となる。本研究では,平成13年度に実施した「地質環境モデルの構築技術に関する研究」の成果に基づいて,地質環境モデルの成果に基づいて,地質環境モデルの構築に関するワークフローの整理及び拡充を行った。地質構造及び水理分野におけるワークフローを見直し,地球化学及び岩盤物性分野のワークフローの検討を行った。さらに地質環境モデルの構築技術の体系化に基づいて,統合解析システムの地質環境分野のデータベース(知識ベース)機能を実現するための設計検討を作った。データベースの設計検討を行い,システムの設計検討に資するためにプロトタイプを作成した。

報告書

地質環境モデルの構築技術に関する研究(II)-成果報告書-

辻本 恵一*; 篠原 芳紀*; 齋藤 茂幸*; 上田 真三*; 大橋 東洋*; 佐々木 良一*; 富山 真吾*

JNC-TJ8400 2003-039, 395 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-039.pdf:7.74MB

従来の地層処分の研究分野では仮想的な地質環境を前提に性能・安全評価が実施されてきたが,今後は具体的な地質環境条件を考慮した設計・シナリオに基づいて安全評価を行うことが重要になると考えられる。そのため地層処分の研究を構成する3分野(地質環境条件の調査,処分技術,安全評価)の連携が世界的な研究課題である。そこで,各分野における試験データ取得から解析・評価に至るまでの情報の流れを整理し,これらを有機的かつ階層的に統合した知識ベースとして体系化してゆくことが重要となる。本研究では,平成13年度に実施した「地質環境モデルの構築技術に関する研究」の成果に基づいて,地質環境モデルの成果に基づいて,地質環境モデルの構築に関するワークフローの整理及び拡充を行った。地質構造及び水理分野におけるワークフローを見直し,地球化学及び岩盤物性分野のワークフローの検討を行った。さらに地質環境モデルの構築技術の体系化に基づいて,統合解析システムの地質環境分野のデータベース(知識ベース)機能を実現するための設計検討を作った。データベースの設計検討を行い,システムの設計検討に資するためにプロトタイプを作成した。

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