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報告書

土岐花崗岩のブロックサンプルを用いた拡散試験

濱 克宏; 岩崎 理代*; 森川 佳太*

JAEA-Technology 2017-015, 45 Pages, 2017/07

JAEA-Technology-2017-015.pdf:16.57MB

日本原子力研究開発機構では、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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を岐阜県瑞浪市において進めている。物質移動に関する調査研究では、研究坑道周辺の数mから100m程度のブロックスケールを対象にして、岩盤中の物質移動に関わる現象の理解を進めつつ、物質移動に関わるパラメータ値の測定技術および物質移動に関わるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することを目標として実施している。岩石中の微視的な構造が物質移動に果たす役割を評価することを目的として、岩石ブロックサンプル(30cm$$times$$30cm$$times$$20cm)を用いた拡散試験を実施した。拡散試験実施後の岩石ブロックサンプルを切断し、試験後の岩石中でのトレーサーとして添加したウラニンの分布を観察した。その結果、石英などの鉱物では、鉱物粒界や粒内割れ目にウラニンが認められ、一方、特定の鉱物(斜長石)では鉱山物内部にウラニンの分布が確認された。このことは、微小空隙の分布や鉱物分布がウラニンの拡散に影響を与えていることを示すと考えられる。

報告書

物質移動に関わるパラメータ値の取得

岩崎 理代*; 濱 克宏; 森川 佳太*; 細谷 真一*

JAEA-Technology 2016-037, 62 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-037.pdf:8.69MB

超深地層研究所計画における物質移動に関する調査研究は、研究坑道周辺の数mから100m程度のブロックスケールを対象にして、岩盤中の物質移動に関わる現象の理解を進めつつ、物質移動に関わるパラメータ値の測定技術および物質移動に関わるモデル化、解析、評価技術を体系的に整備することを目標として実施している。物質移動に関する調査研究の一環として、割れ目の地質学的特徴と物質移動に関するパラメータ値の関係の把握を目的とした試験を行った。本報告書は、これらの試験結果について取りまとめたものである。

報告書

花崗岩試料を用いた拡散試験環境の整備と間隙率測定および鉱物試験

山下 理代; 濱 克宏; 竹内 竜史; 森川 佳太*; 細谷 真一*; 中村 敏明*; 田中 由美子*

JAEA-Technology 2014-029, 118 Pages, 2014/09

JAEA-Technology-2014-029.pdf:25.16MB

物質移動に関する調査研究では、岩盤中の物質移動に関わる現象の理解を進めつつ、物質移動に関するパラメータ値の測定技術および物質移動に関わるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することを目標としている。岩石試料を用いた拡散試験は、本研究の一環として割れ目の地質学的特徴と物質移動に関するパラメータ値の関係の把握などを目的として計画したものである。本報告では、これらの拡散試験の開始に先立ち実施した岩石ブロックを用いた拡散試験環境の整備と透過拡散試験に用いる試料の作成について、そして数値解析に用いるパラメータ値の取得のために実施した間隙率測定結果およびX線回析分析結果を取りまとめたものである。

報告書

超深地層研究所計画,年度報告書; 2012年度

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一*; 丹野 剛男*; 真田 祐幸; 尾上 博則; et al.

JAEA-Review 2013-050, 114 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-050.pdf:19.95MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階;地表からの調査予測研究段階」、「第2段階;研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2012年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2012年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

報告書

瑞浪超深地層研究所の深度300m研究アクセス坑道で実施したグラウト充填割れ目を含む岩石試料の採取と薄片作成・観察

湯口 貴史; 石橋 正祐紀; 森川 佳太; 國丸 貴紀

JAEA-Data/Code 2013-004, 38 Pages, 2013/06

JAEA-Data-Code-2013-004.pdf:15.49MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、「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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。超深地層研究所計画は、「第1段階;地表からの調査予測研究段階」、「第2段階;研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画である。本計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定めている。2005年3月には第1段階の研究を終了し、現在は、第2段階及び第3段階における調査研究を進めている。本研究は第3段階における物質移動に関する調査研究の一環として、2011年度に深度300m研究アクセス坑道において、グラウト材が充填された割れ目(グラウト充填割れ目)を含む岩石試料を採取し、琢磨薄片の作成及び観察を実施した。グラウト材は、深度300m研究アクセス坑道の先行ボーリング時及び坑道掘削時の湧水抑制対策のために、水みちに充填された。このためグラウト充填割れ目は、地下水や物質の移動経路と捉えることが可能である。本報告書はグラウト充填割れ目を含む岩石試料の採取の手法及び琢磨薄片作成・観察結果を取りまとめたものである。

報告書

花崗岩試料を用いた収着・拡散試験及び間隙率測定

國丸 貴紀; 森川 佳太; 舘 幸男; 久野 義夫*; 細谷 真一*; 下田 紗音子*; 加藤 博康*; 中澤 俊之*; 生瀬 博之*; 久保田 政子*

JAEA-Data/Code 2012-013, 96 Pages, 2012/07

JAEA-Data-Code-2012-013.pdf:7.41MB
JAEA-Data-Code-2012-013(errata).pdf:0.13MB

物質移動に関する調査研究では、第3段階の調査研究として、研究坑道周辺の数10m$$sim$$100m程度のブロックスケールを対象に、物質移動に関する現象の把握、物質移動特性の取得、物質移動モデルの構築・更新に必要な調査・評価技術を体系的に整備することを目標としている。本試験は、上記の一環として、割れ目の特徴と物質移動特性の関係を把握することを目的に、深度300m研究アクセス坑道において掘削したボーリング孔から採取したコアを利用して花崗岩中の拡散試験、粉砕花崗岩への収着試験、水飽和法及び水銀圧入法による間隙率測定を実施した。本報告では、これらの試験結果を取りまとめたものである。

報告書

超深地層研究所計画,年度報告書; 2010年度

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 上野 孝志; 徳安 真吾; 大丸 修二; 竹内 竜史; et al.

JAEA-Review 2012-020, 178 Pages, 2012/06

JAEA-Review-2012-020.pdf:33.16MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「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(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」,「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」,「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2010年度は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めるとともに、第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の調査研究を開始した。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」及び第3段階(研究坑道を利用した研究段階)における2010年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

報告書

幌延深地層研究センター東立坑140m調査坑道における地下水の地球化学モニタリングに関する研究開発

南條 功; 天野 由記; 岩月 輝希; 國丸 貴紀; 村上 裕晃; 細谷 真一*; 森川 佳太

JAEA-Research 2011-048, 162 Pages, 2012/03

JAEA-Research-2011-048.pdf:8.53MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-1.pdf:0.74MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-2.pdf:7.55MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-3.pdf:18.71MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-4.pdf:0.11MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-5.pdf:0.07MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-6.pdf:0.68MB

北海道幌延地域のような低透水性の堆積岩においては、施設建設に伴う地下水の湧水とその水圧・水質変化の相関及びそれらの経時的な変化の観測例が少なく、その観測技術の開発が課題となっている。本研究では、地下施設の建設が周辺地質環境に与える影響を調査するための技術開発を目的として、施設建設過程及び建設後の地下水の間隙水圧と水質(pH,電気伝導度,溶存酸素,酸化還元電位,水温)の同時連続観測が可能なモニタリング装置を新たに製作・設置し、その適用試験を行った。その結果、低透水性並びに溶存ガスを含有する堆積岩環境において、間隙水圧のモニタリング及び原位置の圧力を維持した状態で物理化学パラメータを測定する技術を確立することができた。また、施設建設過程における間隙水圧/水質の変化について評価を行い、間隙水圧の低下が確認された区間においてもpH及び酸化還元状態はほとんど変化していないことが示された。

論文

深部地下水の物理化学パラメータ(pH, 酸化還元電位)の測定とその留意点

岩月 輝希; 森川 佳太*; 細谷 真一*; 吉川 英樹

地下水学会誌, 51(3), p.205 - 214, 2009/08

地下水の物理化学パラメータは、金属元素の挙動や物質循環にかかわる重要なパラメータである。しかしながら、その測定では電極の応答性に依存して安定値の取得に長時間を要するとともに、地下水揚水時に溶存ガスの脱ガス等により値が変化する。本研究では、深度約500mの地下水を対象として、原位置及び地上において形状の異なる複数の電極を用いて物理化学パラメータを測定し、各電極の応答性について知見を得るとともに、溶存ガスの脱ガスに伴う物理化学パラメータの変化について補正方法の構築を試みた。測定の結果、地下水揚水時の脱ガスに起因して生じるpHの変化は約0.4であり、脱ガス量を補正することで原位置の値を見積もることができた。また、酸化還元電位は約-100mVであり、おもに二価鉄,硫酸イオンと硫化鉱物,炭酸鉄鉱物の酸化還元反応が支配反応であると考えられた。pHと酸化還元電位にかかわる主要なプロセスを解析する際は、脱ガス量とその成分を把握しpHを補正することにより、誤解釈を防ぐことが重要である。電極の選択に関しては、点状電極よりも面状電極,棒状電極の方がより短時間に酸化還元電位値を取得できることが明らかになった。

口頭

深部地下水を対象とした複数電極による酸化還元電位測定手法の検討

森川 佳太*; 岩月 輝希; 細谷 真一*

no journal, , 

本研究では、深度約500mの地下水を対象として、形状の異なる複数の電極を用いて酸化還元電位を測定し、調査における電極選択の考え方を整理した。さらに、地下水中の溶存成分や地上における脱ガス量を計測することで、脱ガスに伴う酸化還元電位の変化とその補正方法について検討した。その結果、電極表面積が小さい点状電極の測定値は、他の電極の測定値よりも高い値となり、表面積の大きな円筒状電極がその他の電極よりも短時間で安定値を取得できることを確認した。したがって、深部地下水の酸化還元電位を測定する際には、使用している電極の特性とその不確実性を理解したうえで、調査に適した電極を選択する必要がある。また、pHと酸化還元電位にかかわる主要なプロセスを解析する際は、脱ガス量とその成分を把握しpHを補正することにより、誤解釈を防ぐことが重要である。

口頭

坑道内地下水モニタリング装置の開発と適用試験

南條 功; 國丸 貴紀; 岩月 輝希; 細谷 真一*; 森川 佳太*

no journal, , 

本研究では、地下施設の建設が周辺環境に与える影響を調査するための機器の開発を目的として、施設建設過程及び建設後の地下水の間隙水圧と水質の同時連続観測が可能なモニタリング装置を新たに開発・設置し、その適用試験を行った。観測を行った結果、モニタリング装置内を地下水が循環している間はその区間の間隙水圧がわずかに低下するものの、循環を停止すると同時に間隙水圧は循環前の定常値とほぼ同じ値を示した。このことから、水質連続観測は水圧観測に大きな影響を与えることはなく、実際の調査試験に十分利用できることが確認できた。今後は、東立坑における深度140m以深の掘削に伴う地下水の水圧,水質の変化を立坑からの距離ごとに観測し、地下施設建設が周辺の地下水環境に与える影響を評価するためのデータの蓄積を行っていく。

口頭

瑞浪における深地層の研究施設計画,3; 物質移動特性の評価に関する研究計画概要

森川 佳太; 國丸 貴紀

no journal, , 

本稿では、瑞浪超深地層研究所において実施する第3段階の物質移動特性評価に関する研究計画の概要を報告する。超深地層研究所計画における調査研究は、第1段階の研究を終了し、第2段階の調査研究を実施している。さらに、平成22年度からは、深度300m研究アクセス坑道を利用して第3段階の調査研究を開始した。第3段階の調査研究は国内における地質環境特性を把握するための体系的な調査技術の構築を目的としており、不連続構造の地質学的な特徴と物質移動特性の関係を明らかにするとともに、原位置と室内で得られる物質移行特性を統合する考え方,安全評価を見通した物質移動のモデル化方法を整備する。実施内容として、地質・地質環境や水理特性を把握する調査に加え、室内/原位置による物質移動にかかわるプロセスを対象とした物質移動試験を実施する。さらに、本研究ではこれまでの調査研究と同様に、調査によって取得されるデータに基づく繰り返しアプローチを採用し、物質移動に関するモデル構築,モデル化方法についても開発を行う。

口頭

電力中央研究所-日本原子力研究開発機構共同研究; 瑞浪超深地層研究所周辺の水理・物質移動特性評価に関する研究

田中 靖治*; 後藤 和幸*; 宮川 公雄*; 佃 十宏*; 五嶋 慶一郎*; 國丸 貴紀; 鶴田 忠彦; 森川 佳太; 湯口 貴史

no journal, , 

電力中央研究所と日本原子力研究開発機構では、それぞれが研究開発を進めている水理・物質移動に関する調査・解析技術に関して、両機関が所有する施設・設備を相互に利用した調査・解析を、共同研究として実施している。本研究の目的は、ボーリング孔を用いた地質学的調査・水理地質学的調査により、物質移動特性評価技術を適用する試験対象領域の特性評価のための基礎データを取得することである。この共同研究の実施内容,結果及び今後の予定について報告を行う。

口頭

超深地層研究所計画; 第3段階における物質移動に関する調査研究計画

湯口 貴史; 國丸 貴紀; 森川 佳太; 上原 倫子

no journal, , 

「第3段階における物質移動に関する調査研究計画」の研究目標は、研究坑道周辺の数10mスケールの岩盤を対象にした岩石マトリクスへの拡散や収着などの遅延に寄与する微視的な構造における物質移動特性から、地下水流動に寄与する100mスケールの亀裂構造における物質移動特性までを連続的に評価できるモデルを構築するための調査解析手法の整備である。本発表では、瑞浪超深地層研究所で物質移動調査を実施する意義、及びこれまでの調査研究成果と課題について提示し、これらを踏まえた今後の調査研究計画について報告する。

口頭

超深地層研究所計画における物質移動研究,2; 結晶質岩中の割れ目の岩石学的特徴と物質移動特性の関連性の把握に向けた研究計画

湯口 貴史; 國丸 貴紀; 森川 佳太; 上原 倫子; 石橋 正祐紀; 吉田 英一*; 田中 靖治*

no journal, , 

超深地層研究所計画の第3段階における物質移動に関する研究では、研究坑道周辺における物質の移動・遅延に関する現象の把握と特性の取得を目的とする。本報告では、結晶質岩中の物質移動の経路となりうる透水性割れ目の岩石学的特徴を明らかにし、物質移動の化学的・物理学的現象を把握するための研究計画について提示する。

口頭

超深地層研究所計画における物質移動研究,1; 第三段階の研究計画

森川 佳太; 國丸 貴紀; 湯口 貴史; 上原 倫子

no journal, , 

変動帯に位置する日本の花崗岩体と、欧米諸国のような安定陸塊の花崗岩体が呈する地質環境の特徴は異なるため、物質移動に寄与するプロセスも異なると考えられている。物質移動に関する調査研究に関しては、欧米諸国では地層処分に関する研究により、多くの経験・ノウハウが構築されている。一方で、日本では花崗岩体を対象にした物質移動に関する原位置試験の実例は少ないのが現状であり、日本の地質環境に適した調査技術の開発などの課題が残されている。以上のことから、第3段階における物質移動に関する調査研究では、深度300mステージと深度500mステージの研究坑道などを利用して、物質移動に関するモデル化・解析手法の構築、物質移動に関する現象の把握と物質移動解析に必要なパラメータを取得するための調査技術を確立し、日本国内の地質環境に適用できる体系的な調査・解析技術を構築することを目的として調査研究を実施する。

口頭

超深地層研究所計画; 物質移動に関する調査研究

森川 佳太; 湯口 貴史; 國丸 貴紀; 石橋 正祐紀; 早野 明; 澤田 淳

no journal, , 

「超深地層研究所計画-物質移動に関する調査研究-」の研究目標は、研究坑道周辺のブロックスケール(数m-100m程度)の岩盤を対象として、物質移動現象の理解を深めつつ、(1)物質移動にかかわるパラメータ値の測定技術、(2)物質移動にかかわるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することである。本発表では、割れ目ネットワークモデルの構築、及び物質移動に関するパラメータ値の把握に向けた取り組みを提示し、これらを踏まえた今後の調査研究課題について報告する。

口頭

超深地層研究所計画における物質移動研究; 複数の岩石試料を用いた拡散試験

森川 佳太; 國丸 貴紀; 湯口 貴史; 細谷 真一*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所の研究坑道周辺の花崗岩中には、充填鉱物が介在した割れ目や変質を伴う割れ目が認められている。充填鉱物の種類や母岩の変質の程度によって割れ目の透水性や物質移動特性が異なる可能性があることから、割れ目ネットワークモデルの構築において、割れ目の特徴を反映した物質移動概念を取り込むことが重要である。これまでの調査によって、割れ目密度,割れ目の走向・傾斜などの地質学的特性は得られているものの割れ目の透水性や物質移動特性についての情報は、十分に取得されていない状態である。そこで、物質移動の経路となりうる割れ目の地質学的特徴と物質移動特性(実効拡散係数)との関連性の把握を目的として、岩石試料を用いた室内試験及び数値解析を実施している。本報告では、これまでの試験結果を踏まえ、より現実的な物質移動特性を把握するための試験方法を提案した。

口頭

割れ目ネットワークモデルによる地下水流動及び物質移動解析,3; 割れ目ネットワークモデルの適用に向けた調査の留意点

細谷 真一*; 瀬尾 昭治*; 中嶌 誠門*; 渥美 博行*; 石橋 正祐紀; 森川 佳太; 尾上 博則; 國丸 貴紀

no journal, , 

岩盤を対象として、割れ目の不均質性を考慮した地下水流動解析や物質移動解析を行う場合には、割れ目を確率論的にモデル化する割れ目ネットワーク(DFN)モデルが利用される。DFNモデルは多孔質連続体モデルと比較すると設定すべきパラメータが多いため、調査データとそのモデル化方法の不確実要因が解析結果に及ぼす影響を適切に見積ることが難しい。本研究では、日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所で得られた調査データに基づいて、上述の不確実要因が地下水流動解析・物質移動解析結果に及ぼす影響を考察した。

口頭

超深地層研究所計画; 物質移動に関する調査研究

森川 佳太; 湯口 貴史; 濱 克宏; 竹内 竜史

no journal, , 

超深地層研究所計画における物質移動に関する調査研究の研究目標は、研究坑道周辺のブロックスケール(数m$$sim$$100m程度)の岩盤を対象として、物質移動現象の理解を進めつつ、[1]物質移動に関わるパラメータ値の測定技術、[2]物質移動に関わるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することである。平成24年度は物質移動に関わるパラメータ値の測定技術に関する項目として、(1)透水性割れ目近傍母岩のEPMA分析、(2)岩石試料を用いた拡散試験の整備を実施した。本件は、これらの実施概要および成果を報告するものである。

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