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論文

Application of the transient pulse method to measure clay permeability

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

Materials Transactions, 59(9), p.1427 - 1432, 2018/09

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

Permeability of granite including macro-fracture naturally filled with fine-grained minerals

奈良 禎太*; 加藤 昌治*; 二里 竜平*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 福田 大祐*; 佐藤 努*; 高橋 学*

Pure and Applied Geophysics, 175(3), p.917 - 927, 2018/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.42(Geochemistry & Geophysics)

多くの分野で岩石の透水性に関する情報は重要なものである。特に、き裂や間隙が岩石の物理的特性や移行特性に与える影響を把握することは重要である。地下水の浸透により細粒の鉱物がき裂に充填されるが、このような岩石の透水性については十分調査されていない。このため、本研究では、粘土と鉱脈が充填された岩石の透水試験を実施した。その結果、細粒鉱物が充填されたマイクロフラクチャーを含む供試体の透水係数は健岩部のそれと同等の透水係数であった。粘土を含む場合は透水性が高くなるものの、充填物が無いき裂がある供試体よりは透水性が小さかった。

論文

粘土の透水係数測定へのトランジェントパルス法の適用

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 67(3), p.318 - 323, 2018/03

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

岩石の透水試験における環境温度の制御の重要性

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 福田 大祐*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 65(7), p.489 - 495, 2016/07

放射性廃棄物の地層処分において、岩盤の透水性は重要な情報となる。透水試験において温度などの周辺環境の変化が測定結果に及ぼす影響を把握することは重要である。岐阜県産の土岐花崗岩を用いて、温度条件を変化させた透水試験をトランジェントパルス法で実施した。その結果、供試体の上流側と下流側に接続されている貯留槽の圧力差は、配管や継手の容積を含めた貯留槽容積が上流側と下流側で異なることや周囲の温度が変化したときに貯留槽や配管への熱伝達が上流側と下流側で異なることなどに起因して、温度変化が起きたときにそれに敏感に反応して変化していることが観察された。透水試験においては、大きな温度の変動はもちろんのこと、微小な温度変化でさえ、実験データに影響を及ぼすことが確認された。

口頭

トリウム利用によるHTTRの燃焼特性改善

加藤 貴士*; 高木 直行*; 深谷 裕司; 大岡 靖典*; 片山 昌治*

no journal, , 

希土類鉱床の残渣として多く存在するトリウムは現状使い道がなく、トリウムの管理や利用方法に対するニーズが高まっている。本研究はトリウムの高温ガス炉燃料としての利用価値に着目した検討を行った。既存の高温ガス炉である高温工学試験研究炉(HTTR: High Temperature engineering Test Reactor)のピンセル体系を用い、HTTRの燃焼特性の改善を、トリウムの装荷方法によって検討した。

口頭

瑞浪超深地層研究所の深度500mにおける円錐孔底ひずみ法による初期応力測定結果について

桑原 和道; 高山 裕介; 真田 祐幸; 佐藤 稔紀; 丹野 剛男*; 板本 昌治*; 加藤 春實*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として、超深地層研究所計画を進めている。本報告では、瑞浪超深地層研究所の深度500mの水平坑道において実施した初期応力測定の結果を紹介する。2本のボーリング孔を利用した円錐孔底ひずみ法による初期応力測定の結果、水平面内の最大主応力は15MPaで最大主応力の方位はほぼN-S方向であることがわかった。この初期応力は地表からの調査で実施した初期応力測定結果と整合的であった。

口頭

地下深部の花崗岩に分布するマイクロクラックとその影響に関する検討

佐藤 稔紀; 桑原 和道; 高山 裕介; 丹野 剛男*; 板本 昌治*; 加藤 春實*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所において深部地質環境に関する調査研究を実施している。研究所は2本の立坑と複数の水平坑道群からなる地下施設で、現在、深度500mまで掘削が進んでいる。研究の対象は花崗岩であり、複数の鉱物から構成される花崗岩には方向によって卓越するマイクロクラックが存在し、発破やボーリングによる応力解放によって、これらが弾性的あるいは非弾性的な挙動を示すことがある。本報告では、深度500mで実施した初期応力測定(円錐孔底ひずみ法)、コアを用いた一軸繰返し試験および詳細な弾性波速度測定の結果を示し、岩石に含まれるマイクロクラックが初期応力や物性値に与える影響について検討した結果を示す。

口頭

瑞浪超深地層研究所の深度500m冠水坑道における円錐孔底ひずみ法による初期応力測定結果について

桑原 和道; 佐藤 稔紀; 高山 裕介; 丹野 剛男*; 加藤 春實*; 板本 昌治*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として、超深地層研究所計画を段階的に進めている。大規模な地下施設の設計・建設をするうえでは、岩盤の初期応力状態を把握することは大変重要である。そのため、岩盤力学に関する調査研究として、岩盤の初期応力状態の評価手法の開発に取り組んでいる。これまで、地表からは水圧破砕試験による初期応力測定を実施し、研究坑道掘削時には、深度100, 200, 300, 500mの研究坑道において円錐孔底ひずみ法による測定を実施してきた。本報告では、調査研究の一つである、再冠水試験(坑道閉鎖時の地質環境特性の回復過程を理解するための試験)を行う深度500m冠水坑道周辺の健岩部の初期応力状態および坑道壁面付近の応力状態把握のために実施した円錐孔底ひずみ法による応力測定結果について示す。初期応力状態は、最大主応力値はこれまでの同深度の測定結果と同程度であるが、最大主応力の方向については、水平面から約60$$^{circ}$$と鉛直に近かった。さらに、空洞掘削による岩盤応力への影響範囲は壁面から3m程度であることが明らかになった。また、数値解析を行いコアディスキングの発生条件についても検討した。

口頭

充填鉱物を有する花崗岩のき裂の水理開口幅の評価

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 福田 大祐*; 高橋 学*

no journal, , 

岩盤のき裂は、鉱物の沈殿により充填され、遮蔽性能を回復している場合が見受けられる。このような環境は、岩盤を天然バリアとして使用する放射性廃棄物の地層処分において好ましいものである。そこで本研究では、土岐花崗岩を用いて、インタクトな岩石や天然の巨視き裂を含む岩石、鉱物で充填されたき裂(鉱物脈)を含む岩石を供試体として、室内透水試験を実施し、透水係数を測定した。その結果に基づき、き裂が修復される(鉱物で充填される)ことによって、それを含む岩石の透水係数がどの程度回復するのかを検討するとともに、き裂の開口幅を評価した。

口頭

粘土を含む水が流れる環境下での破壊した花崗岩における透水性の変化

奈良 禎太*; 加藤 昌治*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 福田 大祐*; 佐藤 努*; 佐藤 稔紀; 高橋 学*

no journal, , 

本研究では、粘土および破壊した岩石の透水係数を、透水試験を用いて調べた。特に、粘土の透水係数を求め、さらに粘土がき裂を充填する場合に透水係数がどのように変化するかを、粘土を含む水を花崗岩に流し続けることによって調べた。その結果、粘土(主成分はイライト)の透水係数は、インタクトな花崗岩より1オーダー程度高く、巨視き裂を含む花崗岩よりは3$$sim$$4オーダー低い値となり、粘土層を含む花崗岩と同程度の値となった。このことより、巨視き裂を充填する物質の性質が、巨視き裂を含む結晶質岩石の透水係数を決定すると考えられる。また、粘土を含む水を流し続けると、時間の経過とともに、岩石の透水係数が低下する様子が示された。これより、粘土の沈殿によりき裂が充填されることによって、透水係数が低下するということが示された。

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