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報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 計測データ集(平成29年度)

中山 雅; 大野 宏和; 中山 真理子*; 小林 正人*

JAEA-Data/Code 2019-003, 57 Pages, 2019/03

JAEA-Data-Code-2019-003.pdf:18.12MB
JAEA-Data-Code-2019-003-appendix(CD-ROM).zip:99.74MB

幌延深地層研究計画は、堆積岩を対象に研究開発を実施しており、地層処分技術の信頼性向上や安全評価手法の高度化等に向けた研究開発を実施している。幌延深地層研究計画は、3つの段階に分けて実施しており、平成26年度からは第3段階の調査研究として、地下施設の350m調査坑道において、人工バリア性能確認試験を実施している。本試験は、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価する事を目的としている。具体的には、第2次取りまとめで示した処分概念が実際の地下で構築できることの実証、人工バリアや埋め戻し材の設計手法の適用性確認、熱-水-応力-化学連成挙動に関わる検証データの取得、である。本データ集は、検証データの取得状況について取りまとめ、計測データの散逸防止を図ることを目的としている。また、データの中には、原子力環境整備促進・資金管理センターとの共同研究において設置した、地中無線モニタリング装置によって取得されたものも含まれる。本データ集でのデータ収録期間は、平成26年12月から平成30年3月までである。計測は継続中であり、今後も随時データを取りまとめて公開する。

報告書

幌延深地層研究計画における稚内層中の割れ目帯を対象とした物質移行試験; ボーリング調査および物質移行試験データ集

對馬 正人*; 武田 匡樹; 大野 宏和

JAEA-Data/Code 2018-008, 78 Pages, 2018/10

JAEA-Data-Code-2018-008.pdf:6.73MB
JAEA-Data-Code-2018-008(errata).pdf:0.11MB
JAEA-Data-Code-2018-008-appendix(DVD-ROM).zip:263.67MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施しており、このうち地層処分研究開発の一環として、泥岩中に分布する割れ目や岩石マトリクスを対象とした原位置トレーサー試験を実施している。本報告では、割れ目帯を対象に実施した原位置トレーサー試験とトレーサー試験に関わるボーリング調査結果の取りまとめを行った。

論文

ガスが溶存した地下水を含む泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験条件の設定に関する検討

武田 匡樹; 石井 英一; 大野 宏和; 川手 訓*

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 25(1), p.3 - 14, 2018/06

泥岩中における断層帯および掘削影響領域(EDZ)に発達する割れ目は、主要な水みちとして機能することがあるため、これらの構造における物質移行特性を評価することは、高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価において重要である。しかし、泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験の適用事例は国内外含めて非常に少ない。そこで、日本原子力研究開発機構では、稚内層と呼ばれる珪質泥岩中の割れ目を対象に、非収着性であるウラニンを用いた原位置トレーサー試験を実施した。トレーサー試験の結果から、注水流量を揚水流量より大きくした場合に脱ガスの影響を低減することができる一方で、同様の条件ではトレーサー回収率が低くなったことから、本稿で報告したトレーサー試験においては、注水流量を揚水流量よりもやや高く設定することが適切な試験条件であることが分かった。ガスが溶存した地下水を含む岩盤を対象に注水および揚水を伴う原位置トレーサー試験を実施する際は、注水と揚水の流量比が(1)脱ガスの発生に与える影響、(2)トレーサー回収率に与える影響の双方を評価することが、脱ガスを抑制しつつトレーサー回収率を高めるための適切な試験条件を見出すことに有効である。

報告書

幌延深地層研究計画における坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階:深度350mまで)研究成果報告書

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。

報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 計測データ集(平成27年度)

中山 雅; 大野 宏和; 中山 真理子*; 小林 正人*

JAEA-Data/Code 2016-005, 55 Pages, 2016/07

JAEA-Data-Code-2016-005.pdf:11.32MB
JAEA-Data-Code-2016-005-appendix(CD-ROM).zip:32.68MB

幌延深地層研究計画において、平成26年度からは第3段階の調査研究として、人工バリア性能確認試験を地下施設の深度350m調査坑道において実施している。当該試験は、幌延の地質環境を事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価する事を目的としている。具体的には、(1)第2次取りまとめで示した処分概念が実際の地下で構築できることの実証、(2)人工バリアや埋め戻し材の設計手法の適用性確認、(3)熱-水-応力-化学連成挙動に関わる検証データの取得、である。本データ集は、(3)の検証データについて取りまとめたものであり、各種計測データの散逸防止を目的としている。また、計測データの中には、原子力環境整備促進・資金管理センターとの共同研究において設置した、地中無線モニタリング装置によって取得されたものも含まれる。なお、地中無線モニタリング装置は、経済産業省資源エネルギー庁の委託事業である「地層処分技術調査等事業 処分システム工学確証技術開発」において開発された。本データ集でのデータ収録期間は、平成26年12月から平成28年3月までである。

報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 坑道の埋め戻し材に関する検討

中山 雅; 大野 宏和; 棚井 憲治; 杉田 裕; 藤田 朝雄

JAEA-Research 2016-002, 280 Pages, 2016/06

JAEA-Research-2016-002.pdf:16.21MB

幌延深地層研究計画では、平成26年度から第3段階の調査研究として、幌延深地層研究センターの地下施設(以下、幌延URL)の350m調査坑道(試験坑道4)において、人工バリア性能確認試験を実施している。人工バリア性能確認試験は、幌延の地質環境をひとつの事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価することを目的としている。具体的には、(1)地層処分研究開発の第2次取りまとめで示した処分概念が実際の地下で構築できることの実証、(2)人工バリアや埋め戻し材の設計手法の適用性確認、(3)熱-水-応力-化学連成挙動に関わる検証データの取得、である。本報告では、人工バリア性能確認試験において、試験坑道4の一部を埋め戻す際に使用する埋め戻し材について検討した。具体的には、幌延URLの坑道掘削により生じた掘削土(ズリ)とベントナイトを混合した材料の、基礎物性の把握、施工方法による目標乾燥密度の設定および狭隘な試験坑道を想定した施工性確認試験などを行い、人工バリア性能確認試験における埋め戻し材の使用を決定した。その結果、坑道下半部は埋め戻し材の撒き出し転圧締め固めにより乾燥密度1.2Mg/m$$^{3}$$、坑道上半部は乾燥密度1.4Mg/m$$^{3}$$の埋め戻し材ブロックを設置することにより、埋め戻し材の要件として設定した透水性および膨潤圧を確保できることを確認した。

報告書

深層ボーリング孔を利用した地質学的調査および力学試験データ集(HDB-1$$sim$$11孔)

大野 宏和; 武田 匡樹; 松岡 稔幸

JAEA-Data/Code 2015-021, 52 Pages, 2016/01

JAEA-Data-Code-2015-021.pdf:18.94MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-1appendix(CD-ROM).zip:14.52MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-2-1appendix(CD-ROM).zip:217.31MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-2-2appendix(CD-ROM).zip:296.07MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-2-3appendix(CD-ROM).zip:191.06MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-3appendix(CD-ROM).zip:74.64MB
JAEA-Data-Code-2015-021-1-4appendix(CD-ROM).zip:195.28MB
JAEA-Data-Code-2015-021-2appendix(CD-ROM).zip:0.12MB

幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究計画における地上からの調査研究段階において、深層ボーリング調査(HDB-1$$sim$$11孔)を実施した。本データ集はそれらの調査結果のうち、岩芯記載、孔壁画像検層、ボアホールテレビュアー、力学試験及び物理試験結果の結果をとりまとめたものである。

報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 計測データ集(平成26年度)

中山 雅; 大野 宏和; 中山 真理子*; 小林 正人*

JAEA-Data/Code 2015-013, 53 Pages, 2015/09

JAEA-Data-Code-2015-013.pdf:9.78MB
JAEA-Data-Code-2015-013(errata).pdf:0.37MB
JAEA-Data-Code-2015-013-appendix(CD-ROM).zip:5.76MB

原子力機構が、北海道幌延町で実施している幌延深地層研究計画は、深地層の科学的研究、地層処分技術の信頼性向上や安全評価手法の高度化等に向けた基盤的な研究開発および安全規制のための研究開発を実施している。平成26年度からは、第3段階の調査研究として、地下施設の350m調査坑道において、人工バリア性能確認試験を実施している。この試験は、幌延の地質環境を事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価することを目的としている。本データ集は、取得したデータについて取りまとめたものであり、各種計測データの散逸防止を図ることを目的としている。また、計測データには、原環センターとの共同研究において設置した、地中無線モニタリング装置によって取得されたものも含まれる。なお、地中無線モニタリング装置の開発は、経済産業省資源エネルギー庁の実施する「地層処分技術調査等事業 処分システム工学確証技術開発」において開発された。データ集録期間は、平成26年12月から平成27年3月までである。今後もある程度の期間ごとにデータを取りまとめて公開する予定である。

論文

Dipole tracer migration and diffusion tests in fractured sedimentary rock at Horonobe URL

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 (${{it D$_{a}$}}$) and sorption coefficients (${{it K$_{d}$}}$) 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 ${{it D$_{a}$}}$ value obtained for cesium was about 3E-12 m$$^{2}$$/s, which is significantly smaller than that of water (3E-10 m$$^{2}$$/s), and the ${{it K$_{d}$}}$ value of cesium was determined to be about 5E-2 ml/g.

論文

原子力開発の技術基盤としての材料R&D

近藤 達男; 菱沼 章道; 野田 健治; 衛藤 基邦; 辻 宏和; 中島 甫; 木内 清; 大野 英雄; 小川 徹; 大道 英樹; et al.

原子力工業, 39(8), p.1 - 80, 1993/08

来世紀に向けた新しい原子力システムには、材料はその実現の鍵の一つと考えている。本論文は原研の材料研究のうち、基盤技術研究のカテゴリーの活動成果及び今後の方向をまとめたものである。I.原子力材料基盤強化のための材料研究。II.新型原子炉材料研究の最前線(1)核融合,(2)高温ガス炉。III.原子力プラント材料耐久性挙動の予測とデータベース。IV.新しい素材設計と物質探索。V.エネルギービームを利用した機能性材料の開発。VI.原子力システム環境対応耐久性新素材の開発。VII.新しい材料照射試験施設と材料試験技術開発。(1)照射試験施設,(2)材料試験技術開発

口頭

人工バリアの健全性評価手法に関する研究; 地下研を活用した試験計画の概要

中山 真理子*; 小林 正人*; 川久保 政洋*; 鈴木 圭*; 江藤 次郎*; 中山 雅; 大野 宏和; 朝野 英一*

no journal, , 

人工バリア定置後の状態変化を把握することを目的として、原子力機構の幌延深地層研究センター深度350m調査坑道においてオーバーパック溶接部腐食試験、緩衝材のパイピング/エロージョン試験および地中無線伝送試験を実施する。本報告ではこれらの試験計画の概要について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリア性能確認試験; 高流動・低アルカリプラグコンクリートの配合検討および温度応力解析・躯体温度測定結果

本島 貴之*; 臼井 達哉*; 坂本 淳*; 丹生屋 純夫*; 石田 知子*; 三浦 律彦*; 中山 雅; 大野 宏和

no journal, , 

原子力機構は、幌延深地層研究センター地下施設の深度350mに位置する調査坑道において、実物大の模擬人工バリアを対象に人工バリア定置後の過渡期の現象に着目した熱・水・応力・化学連成現象を評価するための検証データの取得を目的とした原位置試験を実施している。本試験では、坑道の一部をベントナイトと現地ズリの混合土で埋め戻し、埋め戻し材の膨潤圧と地下水圧に耐えるためのプラグコンクリート構造物を設置している。本稿では、ぷらぐコンクリートの配合および温度応力の解析結果、更に実施工時の躯体温度の測定結果について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリア性能確認試験; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材による坑道埋め戻しの検討及び施工

白瀬 光泰*; 丹生屋 純夫*; 矢吹 義生*; 中山 雅; 大野 宏和

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究センタ一地下施設の深度350mに位置する調査坑道において、実物大の模擬人工バリアを対象に人工バリア定置後の過渡期の現象に着目した熱・水・応力・化学連成現象を評価するための検証データの取得を目的とした原位置試験(人工バリア性能確認試験)を実施している。同試験では、坑道の一部をベントナイトと現地掘削ズり(堆積岩)を混合した埋め戻し材で埋め戻し、埋め戻し材の膨潤圧と地下水圧に耐えるためのプラグコンクリートを設置している。本稿では、坑道埋め戻し材の仕様・施工法の検討、さらに実施工時の品質管理結果等について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,12; 埋め戻し材の原位置締固め施工における品質管理手法の検討

棚井 憲治; 菊池 広人*; 中山 雅; 大野 宏和; 白瀬 光泰*; 高橋 昭博*; 丹生屋 純夫*; 栗山 政徳*

no journal, , 

幌延URLにおいて、平成27年1月より開始した人工バリア性能確認試験では、これまでに実規模の緩衝材の定置や埋め戻し材の施工をとおして、製作・施工技術の技術的実現性の確認、ならびに品質管理手法の検討を行ってきた。埋め戻し材の原位置締固め施工における品質管理の試行結果について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,11; 緩衝材, 埋め戻し材およびコンクリートプラグの施工

中山 雅; 白瀬 光泰*; 丹生屋 純夫*; 大野 宏和; 下原 正弘*; 棚井 憲治

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施している、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行った。本試験では、竪置き方式を想定した試験孔内に緩衝材および模擬オーバーパックを設置し坑道を埋め戻したのち、埋め戻し部を閉塞するためにコンクリートプラグを設置した。本報告では、人工バリア, 埋め戻し材およびコンクリートプラグの施工について報告するとともに、取得した初期のデータの一部を紹介する。

口頭

処分孔竪置き方式における緩衝材流出に関する検討,3; 幌延URLにおける原位置試験

小野 誠*; 本島 貴之*; 白瀬 光泰*; 横山 聡*; 城 まゆみ*; 石井 智子*; 中山 雅; 大野 宏和

no journal, , 

原子力環境整備・資金管理センターと日本原子力研究開発機構は、幌延URLの深度350m調査坑道の試験坑道5において、緩衝材の流出に関する原位置試験を共同研究として実施している。本検討は人工バリア性能の大幅な低下を引き起こす恐れがある緩衝材の流出現象を原位置で把握し、流出を防止する対策工の検討のために実施した。竪置きの処分孔を模擬した直径約60cmの試験孔に緩衝材を設置し、流量や水圧を制御するために亀裂を模擬したボーリング孔から注水を行って緩衝材流出現象の発生条件を把握した。

口頭

処分孔竪置き方式における緩衝材流出に関する検討,4; 地下水流入に関する解析的検討

渥美 博行*; 升元 一彦*; 石井 智子*; 城 まゆみ*; 中山 雅; 大野 宏和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物地層処分施設において、処分孔への地下水流入は緩衝材の流出をもたらし、人工バリアとしての機能に影響を与えることが懸念される。本稿では処分孔への地下水流入を低減させるグラウト等の工学的止水対策の効果について、解析的検討を行った結果について報告する。現実的な検討を行うために、幌延URLの実測調査データに基づき、割れ目をモデル化した水理地質構造モデルを構築することとし、割れ目ネットワークモデルによる解析的検討を行った。

口頭

幌延URLにおける人工バリア性能確認試験CIM(3次元モデル、ICTの導入・活用)による計画・施工・計測データ管理の適用事例

白瀬 光泰*; 名合 牧人*; 中山 雅; 大野 宏和; 佐ノ木 哲*; 重廣 道子*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究センター地下施設の深度350mに位置する調査坑道において、実物大の模擬人工バリアを対象に人工バリア定置後の過渡期の現象に着目した熱・水・応力・化学連成現象を評価するための検証データの取得を目的とした人工バリア性能確認試験を実施している。本稿では、人工バリア性能確認におけるICT、3次元モデルの導入・活用などのCIM(Construction Information Modeling)による計画・施工及び計測データ管理に関する適用事例について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリア性能確認試験の現状

中山 雅; 大野 宏和; 白瀬 光泰*; 丹生屋 純夫*

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻し、コンクリートプラグの設置までを行い、人工バリア性能確認試験を実施中である。本試験は、平成26年1月から、模擬オーバーパック内のヒーターによる加熱を開始するとともに、処分孔竪置き方式を想定した試験孔内へ注水を開始した。本報告では、これまでの取得した各種データおよび緩衝材中への地下水の浸潤状況について述べる。

口頭

幌延URLにおける泥岩を対象とした原位置拡散試験

大野 宏和; 武田 匡樹; 石井 英一; 川手 訓

no journal, , 

幌延URL地下350mには稚内層と呼ばれる泥岩が分布しており、亀裂性媒体と多孔質媒体の両者の特性を併せ持つ。本報で報告する原位置拡散試験は、多孔質媒体の特性を持った基質部を対象とした試験であり、泥岩中の収着・拡散特性を明らかにすることを目的としている。試験は、地下350m坑道の底盤から深度約3mの試験孔を3本掘削し、コア観察、単孔水理試験、拡散試験、オーバーコアリングを実施した。コア観察と水理試験の結果、試験区間周辺に構造性の天然割れ目はなく、透水係数はD-02孔からそれぞれ2.2E-10, 4.1E-10, 1.2E-10[m/s]であったことから、割れ目のない基質部として妥当であることを確認した。トレーサーの拡散係数や分配係数の違いにより、減衰曲線の傾きが異なり、D-03孔は一番孔径が大きいため、D-05孔と比較して減衰傾向も大きかったが、緩衝材を設置したD-02孔については顕著な違いは見られなかった。今後は、数値解析や既存データとの比較等により、収着・拡散特性の評価を進めていく予定である。

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