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報告書

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,5

真田 昌慶; 岸 裕和*; 杉田 裕; 林 克彦*; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2012-025, 130 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-025.pdf:4.12MB

本研究では、「強度回復試験」,「一般化応力緩和試験」,「引張強度試験」を、稚内層珪質泥岩を用いて実施した。その結果、強度回復を表す構成方程式で適切な定数の値を用いることにより、押し込み試験での軸応力の変化を表現できることを示した。一般化応力緩和挙動については気乾状態と湿潤状態で試験を行った。粘弾性的な挙動は、気乾状態よりも湿潤状態の方が、また、一般化応力緩和試験を開始するまでの載荷速度が大きいほど顕著であることがわかった。さらに引張特性については圧裂引張試験と一軸引張試験を実施した。圧裂引張強度については層理面に対する載荷方向の影響が大きいことがわかった。

報告書

地層処分施設における多連設坑道の設計手法に関する検討,5

真田 昌慶; 岸 裕和; 林 克彦*; 武部 篤治*

JAEA-Research 2011-055, 79 Pages, 2012/03

JAEA-Research-2011-055.pdf:4.11MB

地層処分施設における多連設坑道の設計手法については、第2次取りまとめの考え方に基づき、さらに詳細化・合理化を図ることを目的に検討を行ってきている。本報告では、実施工における施工性・経済性・安全性を考慮したケース設定を行ったうえで、坑道の掘削順序がEDZ発生領域に与える影響を三次元の多連設解析モデルを用いて検討した。この結果、隣接坑道間における切羽進行のズレの影響などが考慮されることにより、二次元解析とは異なる塑性領域の発生を表現できる可能性が示された。また、これまで未検証であった結晶質岩盤に対して、多連設坑道モデルの二次元解析を行った結果、塑性領域は発生せず、掘削順序が与える影響は非常に小さいことが確認された。

報告書

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,4

真田 昌慶; 林 克彦*; 岸 裕和; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2011-028, 102 Pages, 2011/11

JAEA-Research-2011-028.pdf:3.08MB

本研究では、「強度回復試験」,「一般化応力緩和試験」,「引張強度試験」を、稚内層硬質頁岩を用いて実施した。その結果、いったん破壊した岩石が、条件が整いさえすれば強度,透水係数ともに回復することがわかった。この結果は、長期間に渡る密閉性,隔離性,安定性,信頼性の確保が極めて重要な岩盤内空洞の安定性評価にとって重要といえる。一般化応力緩和挙動については試験片を水没させた状態で試験を行った。水中で試験を行うことにより、試験片ごとのばらつきの少ない試験結果が得られた。また、一般化応力緩和を開始するまでの載荷過程における歪速度によって、一般化応力緩和試験の結果が異なることを確認した。さらに引張特性については圧裂引張試験と一軸引張試験を水中で行ったところ、気乾状態と比較して、強度が低下し試験片ごとのばらつきの少ない試験結果が得られた。これらの結果は、今後の構成方程式や予測モデルの改良に役立つと言える。

報告書

地震時にせん断荷重を受ける機器据付ボルトの耐震裕度に関する一考察

坂口 忍; 立花 郁也; 越野 克彦; 白水 秀知; 白井 更知; 今本 信雄; 冨田 恒夫; 飛田 祐夫; 山中 淳至; 小林 大輔; et al.

JAEA-Technology 2011-006, 24 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2011-006.pdf:3.07MB

2007年に発生した新潟県中越沖地震において、柏崎刈羽原子力発電所では設計基準を超える地震動が観測されたが、「止める,冷やす,閉じ込める」ための耐震重要度の高い施設,設備については、耐震設計時において発生する荷重や耐震許容に相当な耐震裕度が見込まれていたため、被害はなかった。そこで、耐震裕度とは実際にどの程度あるものなのかがわかれば、施設,設備の安全性が明確になる。このため、定量的な耐震裕度の把握を目的として、東海再処理施設の代表的な機器を一例に、一般的に地震が発生した際に地震荷重が集中しやすい据付ボルトについて、実機を模擬した供試体を用いて耐力試験を実施した。本報告では、耐力試験から得られた耐力値が、耐震許容に対してどの程度裕度があるのかについてまとめたものである。

報告書

地層処分施設における多連設坑道の設計手法に関する検討,4

林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*

JAEA-Research 2010-059, 92 Pages, 2011/03

JAEA-Research-2010-059.pdf:3.71MB

本検討では、坑道の掘削順序の影響に関する解析的検討、及び昨年度の追加として幌延の岩石試験で得られたひずみ軟化データを反映した解析検討を実施した。掘削順序の影響に関する解析的検討では、2次元モデルによる検討の範囲であるが、ある程度離隔を持った坑道掘削を先行して行い、後ほど坑道間の坑道掘削を行う方法が望ましいこと、ただし使用する掘削機械や実施工レイアウトなどを参考に、より現実的かつ詳細な検討が必要であることを示した。またひずみ軟化データを反映した解析検討では、幌延の岩石試験で得られた実測データを参考にしたモデルを適用することで、より信頼性の高いEDZを示すことができた。さらに、既往の多連設坑道の設計手法に関する検討から、設計実務への適用を指向した設計手法の体系化(案)を作成した。

報告書

高レベル放射性廃棄物処分施設における坑道支保工に用いるセメント系材料の低減化技術に関する研究(共同研究)

林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 小林 保之*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄; 内藤 守正; 多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 郷家 光男*; et al.

JAEA-Research 2010-057, 101 Pages, 2011/03

JAEA-Research-2010-057.pdf:7.47MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設において支保工やグラウトに用いられるセメント系材料は、地下水に溶出し高アルカリ環境を生じさせる。このような高アルカリ環境は、緩衝材や埋め戻し材に使用されるベントナイトや周辺岩盤に変質を生じさせ、処分システムの長期的な性能の確保に不確実性を増大させる結果になることが懸念されている。本研究は、セメント系材料の高アルカリ影響に対するセメント量の低減化の観点から、処分システムの長期的な性能に配慮した材料を主体とする支保構造の技術的成立性について、原子力機構及び清水建設の双方が所有する知見を最大限に活用し、検討・評価するものである。それに基づき、将来の高レベル放射性廃棄物処分施設への適用に向けた実現可能性について課題を取りまとめた。

報告書

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,3

林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2009-058, 106 Pages, 2010/02

JAEA-Research-2009-058.pdf:18.82MB

本研究では、昨年に引続き今後の定量化に向け、「強度回復特性」「一般応力緩和挙動」「引張特性」について、稚内層硬質頁岩のコア試料をもとに実験的な検討を行い、データの蓄積と分析を行った。その結果、強度回復特性については時間依存性があることがわかった。一般化応力緩和挙動については排水条件が挙動に影響していることが判明した。さらに引張特性については一軸引張応力下での完全応力-歪曲線の取得に成功し、わずかではあるが、残留強度を示すことを確認した。また、本年度得られた一軸引張強度はこれまでに得られた圧裂引張強度の最小値と同程度であった。

報告書

地層処分施設における多連設坑道の設計手法に関する検討,3

林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*

JAEA-Research 2009-056, 86 Pages, 2010/02

JAEA-Research-2009-056.pdf:9.96MB

地層処分施設における多連設坑道設計の詳細化・実用化を図ることを目的として、数値解析に用いる構成則の影響に関する解析的検討、及び3次元モデルによる応力解放率に関する解析的検討を実施した。これらの解析的検討を通じて、多連設坑道の詳細設計時には、対象岩盤がひずみ軟化挙動を示すかどうかを確認し、解析に用いる構成則を適切に選定することが重要であること、及び2次元解析時において、坑道ごとに異なる応力解放率を設定する必要はなく、すべての坑道に対して同値の応力解放率を設定してよいことの2点を結論付けた。

報告書

地層処分施設における多連設坑道の設計手法に関する検討,2

林 克彦; 小林 保之; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*

JAEA-Research 2009-016, 127 Pages, 2009/08

JAEA-Research-2009-016.pdf:5.23MB

本検討では「FEM弾塑性解析手法の信頼性向上に関する検討」として、平成19年度に課題として挙げた「多連設坑道モデルでの適切な解析領域の設定」と「簡略化モデルにおけるピラー全幅が塑性化した場合のFEM弾塑性解析の留意点」について検討した。また、「坑道の安定性向上に関する検討」として「支保工及び補助工法による塑性領域抑制効果」についても検討した。その結果、FEM弾塑性解析における多連設坑道モデルの解析領域は、側方領域3W$$sim$$5W(Wは坑道群幅)、底面領域は3W$$sim$$4W程度が適切であることが判明した。ピラーで塑性領域が干渉し合うような場合には、ピラーに作用する荷重を適切に評価できないことが判明した。このため、ピラー全域が塑性化するようなことがないように坑道間隔を十分に取る必要があると考えられた。また、支保工効果については、支保工の設置時期,剛性により塑性領域抑制効果が異なることを確認した。ピラーの力学特性改良を目的とした補助工法は、塑性領域の抑制効果が大きいことを確認した。

報告書

幌延深地層研究計画における第2段階の調査研究計画; H20-21

岩月 輝希; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 稲垣 学; 澤田 淳; 新沼 寛明; 石井 英一; 前川 恵輔; 戸村 豪治; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Research 2009-002, 156 Pages, 2009/05

JAEA-Research-2009-002.pdf:12.86MB

「高レベル放射性廃棄物の地層処分基盤研究開発に関する全体計画」及び研究技術開発の現状に基づいて既往の研究計画を更新し、幌延深地層研究計画第2段階における平成20$$sim$$21年度の具体的な研究計画を作成した。計画検討にあたっては、施設建設工程などの制約条件を踏まえたうえで、深地層の科学的研究,地層処分研究開発にかかわる研究技術開発(地質環境特性調査評価技術,地下施設建設に伴う地質環境変化の調査評価技術,深地層における工学技術,地層処分に必要な工学技術,安全評価技術など)の今後の実施計画として、ボーリング調査計画やモニタリング計画,工学試験などの計画検討を行ったうえで、各課題の現中期計画終了時の達成目標を明確化した。

報告書

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,2(委託研究)

大久保 誠介*; 林 克彦; 小林 保之; 平本 正行*

JAEA-Research 2008-106, 91 Pages, 2009/02

JAEA-Research-2008-106.pdf:6.08MB

支保工が設置される堆積岩系の地下坑道岩盤は支保内圧と地圧の双方が作用し、一般に時間の経過に伴い強度が回復するという特性を有していることが知られている。この強度回復特性は空洞の安定性や処分場閉鎖後の長期力学挙動の評価において配慮すべきものであり、本研究は、幌延深地層研究計画のコア試料をもとに実験的な検討を通じて、強度回復特性,一般応力緩和挙動や引張特性について今後の定量化に向けたデータの蓄積と分析を実施したものである。

論文

X-ray rocking curve study of the strain profile formed by MeV ion implantation into(111)silicon wafers

栗林 勝*; 富満 広; 侘美 克彦*; 井上 哲*; 石田 興太郎*; 相澤 一也; 岡安 悟; 富田 博文*; 数又 幸生*; Y.C.Jiang*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(12A), p.7296 - 7301, 1997/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.29(Physics, Applied)

高エネルギー(80~230MeV)の重イオン(Ni,Cu,Au)を、(111)表面を有するSi単結晶板に打込み(1~50$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^{2}$$)、結晶中に生じた照射損傷を、X線回折(三結晶法)で観察した。解析は動力学的理論で行い、結晶中の歪み分布を決定した。その結果、結晶表面付近には損傷がなく、深い部分にだけ歪みが生じること、その分布は、「イオン停止位置」(Stopping Powerによる計算)ではなく、むしろ「はじき出し損傷率分布」に近いこと、照射量と歪み分布の大きさが比例すること、等が明らかになった。なお、照射は原研タンデム加速器で、X線回折はKEKのPF等で行った。

報告書

核融合実験炉の概念設計; 安全性の解析・評価

関 泰; 高津 英幸; 飯田 浩正; 真木 紘一*; 小川 益郎; 野口 宏; 村田 幹生; 小澤 義弘*; 伊東 新一*; 岡崎 隆司*; et al.

JAERI-M 91-126, 511 Pages, 1991/08

JAERI-M-91-126.pdf:12.54MB

核融合実験炉としての基本的構成が類似しているFER/ITERを対象に、安全性の解析と評価を行った。安全性の検討の仕方としては、まず、安全設計の考え方を明確にし、次に、運転状態、すなわち、通常運転時、分解修理時、事故時に分けて、解析・評価した。特に、通常運転時においては、トリチウム及び放射化生成物量の評価を、分解修理においてはトリチウム放出量の評価を、事故時においては冷却水喪失事故・真空破断事故・電源喪失事故の事故シナリオの検討を、それぞれ行った。また、安全に関する法規・基準を付加し、全体として、核融合実験炉の安全性を一通り概観できるようにした。

報告書

核融合次期装置の安全性解析・評価

小林 重忠*; 本多 力*; 大村 博志*; 川合 将義*; 清水 武司*; 山岡 光明*; 中原 克彦*; 関 泰

JAERI-M 88-251, 303 Pages, 1988/12

JAERI-M-88-251.pdf:6.12MB

核融合次期装置の安全性評価として、全体システムに対して確率論的リスク評価を実施するとともに、安全性に関する諸事象のうち通常運転時、分解修理時、事故時について、各々、事象を選び解析をした。第1章において、核融合実験炉全体の確率論的リスク評価を実施することとし、1.1において評価する上で必要となる安全性データベースの検討、1.2においてシステム、コンポーネントのFMEA,1.3において事故シークェンス,1.4において放射性物質放出フロー、1.5においてETA(Event Tree Analysis)、FTAについて各々検討結果をまとめた。さらに、こうした検討結果をもとに1.6において事故起因事象に対する評価をし、1.7において総括的にリスク評価をし、最後に1.8で今後の課題をまとめた。

報告書

臨界安全評価コードシステムJACSのベンチマーク計算

片倉 純一; 小室 雄一; 横田 匡彦*; 内藤 俶孝; 平林 文夫*; 浅野 則雄*; 大村 博志*; 北野 照明*; 城 克彦*; 谷本 亮二*; et al.

JAERI-M 9859, 78 Pages, 1982/01

JAERI-M-9859.pdf:1.83MB

臨界安全評価コードシステムJACSのうち、多群定数ライブラリーMGCLとモンテカルロ計算コードKENO-IVの組み合せによる臨界計算の精度評価を行なうために、ベンチマーク計算を昨年度に引き続き実施した。ベンチマーク計算の対象に選んだ体系は、主に低・中濃度ウラン燃料およびプルトニウム含有率の高い燃料を使用した10種類の実験体系である。臨界計算の結果は、硝酸水浴液を用いた体系と燃料棒を軽水中に配列した体系では大きく異なり、前者は3~4%も実験値より低目に算出されるのに対し、後者は、実験値の約1%以内に入り、ほぼ妥当な結果を与えた。低目に算出される硝酸水浴液系でも、モンテカルロ計算における中性子散乱の方向余弦を乱数を用いて決定するように改良することにより、2~3%以上計算値が上昇し、実験値の2%以内には入るように改善された。

論文

10kc,Co-60放射線照射室の建設について

久布白 兼致*; 大村 道夫; 神崎 直二郎; 味岡 勝重; 堀内 政尾; 団野 晧文; 能美 英彦; 林 克彦; 岩田 巌

第2回原子力シンポジウム報文集, P. 173, 1958/00

抄録なし

口頭

地層処分における多連設坑道の設計手法について

林 克彦; 岸 裕和; 武部 篤治*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は、地下300m以深に多数の坑道を並列に配置(以下、多連設坑道)する従来あまり例のない構造物である。当機構においては、当初は従来の単一トンネルモデルによる設計が行われてきた。しかし、この方法では掘削に伴う坑道群特有の緩み領域を把握できないため、新たに坑道群を考慮できる多連設坑道モデルによる設計方法を検討している。

口頭

セメントの使用を極力抑えた坑道の構築方法の提案,8; 低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメントの曲げ試験

齋藤 亮*; 郷家 光男*; 中谷 篤史*; 多田 浩幸*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設におけるセメントの使用を極力抑えた支保工として岩石を低アルカリ性モルタルで接合した岩石利用セグメントを提案している。組み上げたときの自重によりこのセグメントに発生する曲げモーメントの力学的特性を把握するため、セグメントを試作し、曲げ試験を実施した。その結果、正曲げ117kN,負曲げ44kNの自重による曲げモーメントに相当する荷重の最大値に対し、試作したセグメントの最大荷重は、中詰モルタルの圧壊と鋼製枠縦リブの曲げ座屈が発生した正曲げでは自重による荷重の約2倍以上の値を示したが、中詰モルタルが引張破壊しモルタルと鋼製枠の付着が剥離した負曲げでは自重による荷重とほぼ同等であり、荷重の正負で異なる挙動を示すことを確認した。今後、セグメントのひび割れの発生及び負曲げ時の剥離の抑制、及び組み立て時の施工方法等を改善したい。

口頭

セメントの使用を極力抑えた坑道の構築方法の提案,9; 裏込め砕石の変形特性試験と坑道の安定性の検討

熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 多田 浩幸*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄

no journal, , 

地層処分の支保材料等に用いられるセメントは地下水とともに高アルカリ環境を生じさせるため、バリア性能に悪影響を及ぼすことが懸念されている。そのため、著者らはセメントの使用を極力抑えた岩石利用セグメントの活用を提案してきている。本報では、裏込め材として用いる砕石の変形特性試験を実施し物性値を求め、これを用いた坑道の空洞安定性評価を実施した。砕石の変形特性試験は、高い拘束状態に近い載荷条件で載荷・徐荷の繰り返し載荷試験を行った。軸対称解析及び初期載荷時の載荷板応力と変位の勾配から求めた弾性係数等の物性と複合材料試験から得られた岩石利用セグメントの弾性係数を用いて、第2次取りまとめの地山条件における安定性を検討した。その結果、地山壁面のひずみは既往の検討での壁面ひずみよりも小さく、坑道周辺地山の安定性が確保できる結果が得られた。また、岩石利用セグメントに生じる軸応力は、複合材料試験で得られた材料強度の1/2程度で、支保構造として安定している結果が得られた。また、初期載荷時の変形量は砕石の粒度分布によって大きく異なることも明らかになった。今後、砕石の粒度分布の改良と締め固め技術の導入を検討したい。

口頭

地層処分における多連設坑道の設計手法について

林 克彦; 岸 裕和; 武部 篤治*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は、地下300m以深に多数の坑道を並列に配置(以下、多連設坑道)する従来あまり例のない構造物である。原子力機構においては、当初従来の単一トンネルモデルによる設計を行ってきた。しかしこの方法では掘削に伴う坑道群特有の緩み領域を把握できないため、より実際の状況と現象に近づけるよう新たに坑道群を考慮できる多連設坑道モデルによる設計方法を検討している。

口頭

セメントの使用を極力抑えた坑道の構築方法の提案,10; 岩石利用セグメントの曲げ特性に関する検討

多田 浩幸*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 熊坂 博夫*; 林 克彦; 野口 聡; 岸 裕和; 中間 茂雄

no journal, , 

HLWの地層処分施設のセメント使用を極力抑えた支保工として岩石を低アルカリ性モルタルで接合した岩石利用セグメントを提案。組立時の自重及び偏地圧によりセグメントには曲げモーメントが発生する。その力学的特性把握のため、セグメントを試作し、曲げ試験を実施した。既往の試験では、セグメントに中詰めする岩石ブロックを並列に配列した場合の曲げ特性を把握した。本検討では岩石ブロックを千鳥に配列した試験体を作製して曲げ試験を行い、並列配列の試験結果と比較した。その結果、千鳥配列の正曲げ試験は130-210kNで最大荷重に達し、並列配列の最大荷重210-270kNよりも小さくなった。一方、負曲げ試験は30-40kNで最大荷重に達し、並列配列の最大荷重40kNよりも小さくなり、ばらつく結果となった。試験体に発生したひび割れは、並列配列の正曲げ試験では3-4本、負曲げ試験では中央部に1本のひび割れが岩石ブロックとモルタルの境界面に沿って発生していたが、千鳥配列の正曲げ試験では2本、負曲げ試験では1本のひび割れが載荷点近傍の岩石ブロックとモルタルの境界面と岩石ブロック内を貫いて発生し、ひび割れの発生状況に違いがあることを確認した。

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