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報告書

掘削体積比エネルギーを用いた原位置岩盤物性評価に関する研究(共同研究)

引間 亮一*; 平野 享*; 山下 雅之*; 石山 宏二*; 丹野 剛男*; 真田 祐幸; 佐藤 稔紀

JAEA-Research 2013-040, 51 Pages, 2014/03

JAEA-Research-2013-040.pdf:6.86MB

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では、岩盤の力学特性や初期応力状態を評価して岩盤力学モデルを構築し、坑道掘削時の力学的安定性を評価するとともに、岩盤の長期的な挙動を評価することが重要な課題とされている。坑道掘削前のボーリングコアなど限られた情報からでは、割れ目を含む原位置岩盤の力学特性を精度よく評価することは困難であるため、原位置岩盤の力学特性を簡便で精度よく把握する手法として、掘削機械の掘削データから得られる掘削体積比エネルギーに基づく原位置岩盤物性評価手法に関する研究を実施した。その結果、以下の知見を得た。(1)基礎実験から得られたSEによる強度推定式より、原位置の岩盤強度を概ね正しく評価することができ、その誤差は20$$sim$$30%であった。(2)基礎実験から得られた削孔速度による強度推定式では、岩盤強度を正しく評価できないことがわかった。(3)1つの推定式からより広範囲の岩盤強度を算出できる可能性を示した。本報告書は、2010年度$$sim$$2012年度の3年間で実施した共同研究の成果をまとめたものである。

論文

瑞浪超深地層研究所における油圧式削岩機を用いた岩盤特性評価

引間 亮一*; 平野 享*; 山下 雅之*; 石山 宏二*; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 丹野 剛男

平成25年度(2013年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.247 - 248, 2013/08

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研究アクセス北坑道の掘削において、油圧式削岩機の掘削データを取得して掘削体積比エネルギーに基づく原位置岩盤評価を試みた。その結果、掘削体積比エネルギーは岩盤の状態を表す岩盤等級やRQDとおおむね同様の傾向を示し、特に一軸圧縮強度と強い相関を示すことが確認できた。さらに、日常の施工データを用いることで岩盤の連続的な性状を示すことができ、その性状は切羽観察記録とおおむね対応していることが確認できた。

論文

Evaluation of SCCVII tumor cell survival in clamped and non-clamped solid tumors exposed to carbon-ion beams in comparison to X-rays

平山 亮一*; 鵜澤 玲子*; 高瀬 信宏*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 幸田 華奈*; 尾崎 匡邦*; 山下 慶*; Li, H.*; 加瀬 優紀*; et al.

Mutation Research; Genetic Toxicology And Environmental Mutagenesis, 756(1-2), p.146 - 151, 2013/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:46.6(Biotechnology & Applied Microbiology)

The aim of this study was to measure the RBE (relative biological effectiveness) and OER (oxygen enhancement ratio) for survival of cells within implanted solid tumors following exposure to 290 MeV/nucleon carbon-ion beams or X-rays. Squamous cell carcinoma cells (SCCVII) were transplanted into the right hindlegs of syngeneic C3H male mice. Irradiation with either carbon-ion beams with a 6-cm spread-out Bragg peak (SOBP, at 46 and 80 keV/$$mu$$m) or X-rays was delivered to 5-mm or less diameter tumors. We defined three different oxygen statuses of the irradiated cells. Hypoxic and normoxic conditions in tumors were produced by clamping or not clamping the leg to avoid blood flow. The RBE values increased with increasing LET in SOBP beams. The OER values of carbon-ion irradiated samples were small in comparison to those of X-ray irradiated samples. However, no significant changes of the OER at proximal and distal positions within the SOBP carbon-ion beams were observed. To conclude, we found that the RBE values for cell survival increased with increasing LET and that the OER values changed little with increasing LET within the SOBP carbon-ion beams.

論文

Development of a methodology for the characterisation of long-term geosphere evolution, 1; Impacts of natural events and processes on the geosphere evolution of coastal setting, in the case of Horonobe area

新里 忠史; 今井 久*; 前川 恵輔; 安江 健一; 操上 広志; 塩崎 功*; 山下 亮*

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/10

地層処分システムの長期的な安全性にかかわる信頼性を向上させるためには、地質環境の有する安全機能が長期にわたり維持されることを示すための調査・解析手法や事例・論拠の整備が不可欠である。このためには、対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要である。特に日本列島の沿岸域における地質環境の長期変遷については地層処分の観点からの研究例が少なく、長期的な海水準変動の影響や塩水と淡水の混在など複数の事象を考慮する必要がある。本研究では、北海道北部の幌延地域を事例として地下水流動特性の長期変遷に関する概念モデルを構築し、それに基づく浸透流及び移流分散解析を実施した。その結果、海水準や海岸線位置の変動等の境界条件の変化に対して、全水頭やダルシー流速等の地下水流動特性は応答性が高いものの、地下水中の物質移動を間接的に示す塩分濃度は応答性が低く、これらの応答性は地層・岩盤の透水性に依存することが明らかとなった。また、沿岸域における地下水流動特性と地下水の地球化学特性は、沿岸域の平野部と丘陵部とで異なる変遷を経る可能性を示すことができた。

論文

原位置岩盤物性評価のための掘削体積比エネルギー利用について; 瑞浪超深地層研究所における研究計画

引間 亮一; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 丹野 剛男; 平野 享*; 山下 雅之*; 石山 宏二*

平成23年度(2011年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.265 - 266, 2011/09

地層処分技術に関する研究開発では、坑道掘削時の力学的安定性評価を行うことに加えて、岩盤の長期的な挙動を評価することが重要となっている。さらに、坑道掘削後には掘削影響領域が生じ、地下水や物質の選択的な移行経路になることも想定される。しかし、坑道掘削前の岩芯など限られた情報からでは、力学特性や割れ目の分布などの不確実性を伴う原位置岩盤を正確に評価することは困難であり、広範囲にわたる地下施設では、すべての位置を精密な原位置調査を実施することは現実的でない。一方、岩盤性状の変化は削岩機やTBMの掘削データから推定できることが以前から知られており、掘削体積比エネルギーが岩盤性状を現す一つの指標として提案されている。本報告では、既存文献から掘削体積比エネルギーを用いて掘削影響領域を評価できる可能性を示した。掘削体積比エネルギーは、施工時の掘削機械のデータから算出できるため、トンネル線形に沿った連続したデータとして取得でき、広範囲にわたる原位置での岩盤物性や掘削影響領域を評価することができる可能性は高いと期待される。

報告書

地下水流動に対する地質環境の長期的変遷の影響に関する研究(委託研究)

今井 久*; 山下 亮*; 塩崎 功*; 浦野 和彦*; 笠 博義*; 丸山 能生*; 新里 忠史; 前川 恵輔

JAEA-Research 2009-001, 116 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2009-001.pdf:32.12MB

地層処分システムの長期挙動予測の信頼性を向上させるためには、隆起・侵食や気候・海水準変動等の天然現象の影響を考慮した地下水流動のモデル化が重要である。このため、(1)天然現象の影響を組み入れた地下水流動解析手法の高度化,(2)現実的な地質構造や涵養量などを反映した地下水流動解析に基づき、(3)地下水流動に影響を及ぼす天然現象の感度解析を行った。(1)地下水流動への地質環境の長期変遷の影響を連続的にモデル化するシステムを考案した結果、課題であったモデル形状が変化する際の解の不連続性を低減できることを確認した。(2)地層の応力状態の変化による過剰間隙水圧の発生には間隙率や有効応力に対応した透水係数の設定が重要であること、氷期の涵養量の影響は丘陵部や沿岸域で見られること、塩分の密度差の影響は沿岸域で見られ、地下深部への淡水の侵入を抑制することが判明した。(3)断層の2種類の形状について透水係数に関する感度解析を実施したが、設定した条件では深度約500mまでの影響は顕著でないことを示した。

論文

気候・海水準変動が地下水流動に与える影響に関する解析的検討; 幌延地域を例として

操上 広志; 安江 健一; 新里 忠史; 今井 久*; 塩崎 功*; 山下 亮*

地下水流動解析とモデル化に関するシンポジウム発表論文集, p.59 - 66, 2007/01

本論は、幌延地域を事例として、現在から将来にわたる長期的な地質環境の変化を予測しモデル化する方法論の整備を目的として、天然現象が地質環境に与える影響のうち、気候・海水準変動が地下水流動に与える影響を解析的に検討するものである。

報告書

幌延深地層研究計画における地下水流動解析に関する検討

今井 久*; 前田 信行*; 山下 亮*; 塩崎 功*; 雨宮 清*; 千々松 正和*

JNC-TJ1400 2002-004, 357 Pages, 2002/03

JNC-TJ1400-2002-004.pdf:25.69MB

None

報告書

実規模原位置試験の連成挙動評価研究(概要)

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2002-024, 53 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-024.pdf:4.81MB

地層処分を確実に行なうためには、人工バリアの健全性を確保する必要がある。人工バリアの健全性において重要な要因の一つとなるのが緩衝材の施工技術であり、緩衝材が設計に基づいて施工されることが必要である。本研究では、緩衝材をブロックで施工した場合に考えられるブロック間や岩盤あるいはオーバーパックとの隙間の充填性に関する検討を実施することとし、隙間をベントナイトペレットで充填した際の充填性に関して検討を行う。検討対象は、ベントナイトペレット充填層の透水性および密度の経時変化、浸潤水が人工海水となった時の止水性等である。また、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。これらの現象を理解、評価するためには、人工バリアを対象とした原位置での実規模試験の情報に基づき、適切なモデルを構築する必要がある。ここでは、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の連成解析評価を実施した。

報告書

実規模原位置試験の連成挙動評価研究

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2002-023, 147 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-023.pdf:10.91MB

地層処分を確実に行なうためには、人工バリアの健全性を確保する必要がある。人工バリアの健全性において重要な要因の一つとなるのが緩衝材の施工技術であり、緩衝材が設計に基づいて施工されることが必要である。本研究では、緩衝材をブロックで施工した場合に考えられるブロック間や岩盤あるいはオーバーパックとの隙間の充填性に関する検討を実施することとし、隙間をベントナイトペレットで充填した際の充填性に関して検討を行う。検討対象は、ベントナイトペレット充填層の透水性および密度の経時変化、浸潤水が人工海水となった時の止水性等である。また、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。これらの現象を理解、評価するためには、人工バリアを対象とした原位置での実規模試験の情報に基づき、適切なモデルを構築する必要がある。ここでは、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の連成解析評価を実施した。

報告書

人工バリアにおける熱-水-応力連成挙動評価研究(概要)

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2002-022, 70 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-022.pdf:5.66MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。このような人工バリア内に発現する現象を精度よく評価することは、長期にわたる処分場の健全性評価の初期条件を与えるものとして重要な因子の一つと考えられる。国際共同研究(DECOVALEX)は人工バリア周辺における熱-水-応力連成現象の理解および評価モデルの検証の場として世界各国の機関が参画しているものであり、その場において解析コードの妥当性を評価するとともに、高度化を行なっていくことは有意義なことであると考えられる。そこで、DECOVALEXにおいて課題となっている問題に対し、検討を実施した。また、緩衝材を対象とした熱-水-応力連成解析では、その膨潤挙動を評価する手法として水分ポテンシャルの変化にともない膨潤圧が変化するモデルをこれまで検討してきた。このモデルによるこれまでの膨潤挙動の解析評価では実験結果を十分には精度良く表現できていない。そこで、新たなモデルの導入を試みる。ここでは、新たな膨潤挙動のモデル化手法を調査し、そのモデルの解析コードへの組み込みに関して検討を行なった。

報告書

人工バリアにおける熱-水-応力連成挙動評価研究

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2002-021, 258 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-021.pdf:8.82MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。このような人工バリア内に発現する現象を精度よく評価することは、長期にわたる処分場の健全性評価の初期条件を与えるものとして重要な因子の一つと考えられる。国際共同研究(DECOVALEX)は人工バリア周辺における熱-水-応力連成現象の理解および評価モデルの検証の場として世界各国の機関が参画しているものであり、その場において解析コードの妥当性を評価するとともに、高度化を行なっていくことは有意義なことであると考えられる。そこで、DECOVALEXにおいて課題となっている問題に対し、検討を実施した。また、緩衝材を対象とした熱-水-応力連成解析では、その膨潤挙動を評価する手法として水分ポテンシャルの変化にともない膨潤圧が変化するモデルをこれまで検討してきた。このモデルによるこれまでの膨潤挙動の解析評価では実験結果を十分には精度良く表現できていない。そこで、新たなモデルの導入を試みる。ここでは、新たな膨潤挙動のモデル化手法を調査し、そのモデルの解析コードへの組み込みに関して検討を行なった。

報告書

堆積岩地域における広域地下水流動解析手法に関する検討

今井 久*; 山下 亮*; 雨宮 清*; 塩崎 功*

JNC-TJ1410 2001-002, 318 Pages, 2001/08

JNC-TJ1410-2001-002.pdf:34.33MB

None

報告書

人工バリアにおける緩衝材挙動評価研究(概要版)

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2001-021, 65 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-021.pdf:5.74MB

地層処分を確実に行なうためには、人工バリアの健全性を確保する必要がある。人工バリアの健全性において重要な要因の一つとなるのが緩衝材の施工技術である。緩衝材が設計要件に基づいて施工されることによって人工バリアの健全性は確保することが出来ると考えられる。本研究では、緩衝材をブロックで施工した場合に考えられるブロック間や岩盤あるいはオーバーパックとの隙間の充填性に関する検討を実施した。また、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。これらの現象を理解、評価するためには、人工バリアを対象とした原位置での実規模試験の情報に基づき、適切なモデルを構築する必要がある。ここでは、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の技術検討を実施した。さらに熱-水-応力連成現象に関する国際共同研究(DECOVALEX III)に参加し、連成モデルの開発と評価を実施した。

報告書

人工バリアにおける緩衝材挙動評価研究

千々松 正和*; 雨宮 清*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2001-020, 373 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-020.pdf:13.24MB

地層処分を確実に行なうためには、人工バリアの健全性を確保する必要がある。人工バリアの健全性において重要な要因の一つとなるのが緩衝材の施工技術である。緩衝材が設計要件に基づいて施工されることによって人工バリアの健全性は確保することが出来ると考えられる。本研究では、緩衝材をブロックで施工した場合に考えられるブロック間や岩盤あるいはオーバーパックとの隙間の充填性に関する検討を実施した。また、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった連成挙動が発現すると考えられる。これらの現象を理解、評価するためには、人工バリアを対象とした原位置での実規模試験の情報に基づき、適切なモデルを構築する必要がある。ここでは、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の技術検討を実施した。さらに熱-水-応力連成現象に関する国際共同研究(DECOVALEX III)に参加し、連成モデルの開発と評価を実施した。

報告書

堆積岩地域における広域地下水流動解析手法の検討

山下 亮*; 今井 久*; 大沼 和弘*; 長尾 和明*; 雨宮 清*; 塩崎 功*

JNC-TJ1420 2000-008, 176 Pages, 2000/03

JNC-TJ1420-2000-008.pdf:11.27MB

None

報告書

緩衝材製作施工技術の評価

雨宮 清*; TRAN DUC PHI OAN*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2000-056, 487 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-056.pdf:16.24MB

高レベル放射性廃棄物地層処分研究開発の第2次とりまとめにおいて、緩衝材製作施工技術として、緩衝材の施工実績、施工方法、品質管理の関する概略評価が実施された。今後、これらの内容に対し、内容を補完する検討やデータ取得が急務となっている。本研究では、「定置後の品質評価」として、緩衝材とオーバーパックあるいは岩盤との間に生じる隙間の、ベントナイトペレットによる充填の検討を実施した。また、「実規模施工技術の評価」として、スウェーデン・エスポ島で行われている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototpe Repository Project)の技術検討を実施した。さらに、「施工後の緩衝材及び岩盤中の熱伝導、水の浸潤挙動、力学的安定性等の評価」として、熱-水-応力連成現象に関する国際共同研究(DECOVALEX II,III)に参加し、連成モデルの開発と評価を実施した。

報告書

緩衝材製作施工技術の評価(委託研究内容報告書)概要集

雨宮 清*; TRAN DUC PHI OAN*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 2000-055, 49 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-055.pdf:4.15MB

高レベル放射性廃棄物地層処分研究開発の第2次とりまとめにおいて、緩衝材製作施工技術として、緩衝材の施工実績、施工方法、品質管理の関する概略評価が実施された。今後、これらの内容に対し、内容を補完する検討やデータ取得が急務となっている。本研究では、「定置後の品質評価」として、緩衝材とオーバーパックあるいは岩盤との間に生じる隙間の、ベントナイトペレットによる充填の検討を実施した。また、「実規模施工技術の評価」として、スウェーデン・エスポ島で行われている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の技術検討を実施した。さらに、「施工後の緩衝材及び岩盤中の熱伝導、水の浸潤挙動、力学的安定性等の評価」として、熱-水-応力連成現象に関する国際共同研究(DECOVALEX II,III)に参加し、連成モデルの開発と評価を実施した。

報告書

我が国を対象とした地下水流動解析

山下 亮*; 今井 久; 雨宮 清*

JNC-TJ7440 99-024, 336 Pages, 1999/03

JNC-TJ7440-99-024.pdf:18.35MB

我が国の地下深部における水理学的特性を概括的に把握するため,我が国を対象とした広範な地域の地下水流動解析を実施した。広範な地域の地下水流動を把握する場合には、表層から地下深部にわたる地下水流動に影響を及ぼすと考えられる地形や地質構造等の要因について、可能な限りその特徴を考慮することが必要である。このため、地下水流動に影響を及ぼすと考えられる地形,地質,降雨量,河川流量を同一座標系で定義されるデジタルデータ化し,データベースを作成した。このデータ-ベースを用いモデル化から数値解析に至る一連の地下水流動解析システムを構築した。このシステムを実際に我が国を8つに分割した各地域(北海道地方、東北地方、関東地方、中部地方、近畿地方、中国地方、四国地方、九州地方)に適用した。地下水流動解析では各地域とも考えられる境界条件についてケーススタディを行い,境界条件の地下水流解析結果に与える影響を評価するとともに各地域の地形・水理地質構造に基づく地下水流動特性を把握した。解析の結果明らかになった事項は以下のとおりである。1)側方境界条件の設定により,水収支には大きく変化する。2)動水勾配は深度が深くなるにつれて小さくなる傾向が見られる。3)動水勾配の頻度は,0.02でピークとなる。4)地下水の流れは主に地形に支配されている傾向が見られる。

報告書

釜石鉱山における粘土充填・熱負荷試験に関するデータ評価および解析研究(概要集)

雨宮 清*; TRAN DUC PHI*; 山下 亮*

JNC-TJ8400 99-058, 88 Pages, 1999/02

JNC-TJ8400-99-058.pdf:3.82MB

放射性廃棄物の地層処分においては緩衝材とその周辺岩盤に、廃棄体から発生する熱による力学・透水特性の変化、地下水の浸入による伝熱・力学特性の変化、緩衝材の膨潤、岩盤の変形による伝熱・透水特性の変化等が相互に複合して生じる。このため、人工バリア及びその周辺岩盤の伝熱特性、力学的挙動、水理特性等を評価するためには、これらの熱-水-応力連成現象を解析するモデル、コードの開発・確証が必要である。特に、亀裂性結晶質岩における深地層を理解するために、白亜紀初期の花崗岩を母岩とする釜石鉱山における原位置試験が計画され、熱-水-応力連成概念モデルを確立し、数学モデルとコンピューターコードを確証するために釜石原位置試験の1つとして、原位置熱-水-応力連成試験が計画された。連成試験では、ヒーター発熱に伴う試験とヒーター電源を遮断後のデータ取得を実施した。昨年度は、試験ピット内に緩衝材を原位置締固め方式で施工し、その後、連成試験が実施された。本研究では、ここで取得されたデータを整理するとともに、その解析評価を行った。また、試験ピットの掘削変形に関して不連続変形法を適用し解析評価を試み、これらの成果を熱-水-応力連成解析モデルの開発・確証に関する国際共同研究のワークショップに反映させた。また、原位置施工した緩衝材の打ち継ぎ目を対象に一面せん断試験を実施し、その強度特性に関して整理した。

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