Evaluation of sediment and Cs redistribution in the Oginosawa River catchment near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant using integrated watershed modeling

佐久間 一幸; Malins, A.; 舟木 泰智; 操上 広志; 新里 忠史; 中西 貴宏; 森 康二*; 多田 和広*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 182, p.44 - 51, 2018/02

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.021

福島第一原子力発電所の南西15kmに位置する荻ノ沢川を対象に、水循環流域シミュレーターGETFLOWSを用いて、流域内の土砂とCsの再分布を評価した。河道へのCsの供給は主に河川近傍と森林のガリで発生し、河川から離れた森林域における寄与は小さいことが示唆された。森林内の表層土壌中のCsは、主に物理減衰と下方浸透、系外にわずかに流出することで減少していた。将来的に河川近傍から河川へのCsの供給量が小さくなることが示唆された。

Redistribution and export of contaminated sediment within eastern Fukushima Prefecture due to typhoon flooding

北村 哲浩; 操上 広志; 佐久間 一幸; Malins, A.; 奥村 雅彦; 町田 昌彦; 森 康二*; 多田 和広*; 田原 康博*; 小林 嵩丸*; et al.

Earth Surface Processes and Landforms, 41(12), p.1708 - 1726, 2016/09

https://doi.org/10.1002/esp.3944

福島第一原子力発電所の事故に起因して福島の地表に降下した放射性物質の将来分布予測に関連し、まず土砂の移行を物理型集水域解析モデルGETFLOWSを用いて詳細解析した。対象領域は汚染度合いを考慮し浜通り側の5流域、小高川, 請戸川, 前田川, 熊川, 富岡川とした。これらの流域の水・土砂輸送プロセスを、地表水流動、地下水流動、地表水・地下水相互作用、浸食(堆積)によって生じる浮遊砂移動現象として解析した。特に河川に流入した砂量、河川底に堆積した砂量、海へ流出した砂量などを試算した。

連成解析に係わる基盤情報調査研究; 概要報告書

片岡 伸一*; 河原 憲一*; 松永 健一*; 石原 義尚*; 根山 敦史*; 中川 浩一*; 岩田 浩*; 森 康二*

JNC TJ8400 2001-037, 33 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-037.pdf:2.02MB

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため、海外における最新情報を調査し、連成解析コードの概念を示した。本研究の要旨を以下に示す。(1)米国ユッカマウンテンにおける連成解析では、サイトと人工バリアの仕様が特定されているため、M(力学)とC(化学)の結合は弱いものとして位置付けられている。(2)米国ユッカマウンテンにおいて採用されている連成解析コードNUFT-Cに関する情報収集を目的として、開発元の米国ローレンスリバモアと情報交換を行い、解析コードの開発目的、機能、事例解析、課題などの情報を収集することができた。(3)連成解析コードの概念構築、開発課題の摘出を目的として、公開情報に基づき、地球化学プロセスを含む連成解析の最新情報ならびに2相系に係わる解析コードの調査を行った。調査の結果、取扱っている現象、連成解析手法の動向に加え、今後の開発方針や注意事項について把握することができた。(4)連成解析コードの位置付けならびに要求事項(機能、品質)について明確にし、開発に際して留意すべき要件を明確にした。(5)サイトが特定されていない状況、短期間の開発に対して前記の要件を満足するための開発方法について検討した。その結果、計算時間の高速化や可視化にも柔軟に対応できるツール(Diffpack)が有効であり、本ツールの事例、機能についてまとめた。

人工バリアシステムの耐震性評価手法の開発3(1)概要版(2)本文

森 康二*; 根山 敦史*; 中川 浩一*

JNC TJ8400 2000-064, 175 Pages, 2000/03

JNC-TJ8400-2000-064.pdf:5.23MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物の地層処分システムに於けるニアフィールドの耐震安定性の評価を目的として、以下の検討を実施したものである。(1)解析コードの妥当性の検証 本研究で開発してきた三次元有効応力解析コードは、とくに間隙水圧を考慮しない1相系解析機能に対しては、振動実験等による実測データとの比較を通じて検証を行ってきた。本年度は、サイクル機構で別途実施した緩衝材の液状化試験データを用い、間隙水圧の挙動に着目した有効応力解析機能の検証を行った。(2)2000年レポートに対する補足解析 2000年レポートでは代表的な処分場デザインのオプションを念頭に置いたニアフィールド地震応答解析および評価を行い、人工バリアシステムの耐震安定性を確保できる見通しを得ることができた。その一方で、オーバーパック-緩衝材間や緩衝材-岩盤間等の材料不連続面の応答を規定するモデルパラメータが、評価上重要な因子であるとの知見が得られた。今年度は、上記の2000年レポートに示した検討結果を支援するため補足解析を行い、耐震安定性に関する総合的評価を行った。(3)防災研との共同研究取りまとめに対する補足検討 平成4年度から進められてきた人工バリアシステムの耐震安定性評価に関する共同研究は、今年度を目処に成果を取りまとめることとなっている。本研究では、実測されたデータとの比較を通じて、解析コードの検証作業を段階的に進めてきた。本検討では、最新版の解析コードを用いた一連の実験データ解析を改めて行い、上記共同研究の取りまとめに資するデータ整備を行った。

ニアフィールドの耐震安定性評価

谷口 航; 高治 一彦; 杉野 弘幸; 森 康二*

JNC TN8400 99-054, 140 Pages, 1999/09

JNC-TN8400-99-054.pdf:7.95MB

わが国の高レベル放射性廃棄物の地層処分では、人工バリアにおける緩衝材として、粘土の一種であるベントナイトあるいはケイ砂混合ベントナイトを圧縮したものを用いることを検討している。この緩衝材は、長期にわたり力学的に安定で、廃棄体を所定の位置に支持し、かつ放射性物質の移行特性上有意な影響を与えないことが要求されている。力学的安定性に影響を及ぼす要因として、わが国のように地震の多い地質環境条件下における地層処分では、地震による繰返し荷重が考えられる。本報告では、地層処分システムにおける人工バリアの力学的耐震安定性を、主に緩衝材の力学的安定性に着目して、振動方程式に基づく動的解析により評価した。解析に用いたコードは、科学技術庁・防災科学技術研究所との共同研究の一環として、核燃料サイクル開発機構が開発したものである。解析では、仮想の地盤における地下深部での地震動を作成し、入力荷重とした。また、緩衝材の力学的非線形性を考慮するとともに、緩衝材の破壊、廃棄体の移動および人工バリアの動的挙動の把握を目的にした全応力(1相系)解析、および緩衝材の間隙水圧の上昇に着目した有効応力(2相系)解析の双方で行った。解析の結果得られた知見は以下の通りである。(1)全応力(1相系)解析では、緩衝材が地震によりせん断破壊することなく、廃棄体が有意に移動することもないことが分かった。また、人工バリアが地震に対して、周辺岩盤と剛体となって振動挙動するためには、緩衝材-岩盤間の接合面の取り扱いが重要であることが分かった。(2)有効応力解析では、緩衝材中の間隙水圧の上昇は認められなかった。したがって、地震により緩衝材のオーバーパック支持力が損なわれることはないことが分かった。

人工バリアシステムの耐震性評価手法の開発2(概要書)

森 康二*; 根山 敦史*; 白川 俊彦*

JNC TJ8400 99-079, 32 Pages, 1999/02

JNC-TJ8400-99-079.pdf:3.51MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおけるニアフィールドの耐震安定性の評価を目的として、以下の検討を実施したものである。(1)JNC殿で整備中の地質環境モデルならびに表層観測地震波に基づき、処分震度ー1000m(硬岩系)、(軟岩系)における地中地震波の推定を行った。これより、本検討で対象とした地質環境モデルでは、加速度振幅比で60%(硬岩系)ないし20%(軟岩系)の低減効果があることを確認した。(2)本研究で開発中の3次元地震応答解析コードでは、これまでに材料非線形モデル、粘性境界要素ならびにジョイント要素など、ニアフィールドの耐震性評価を行う上での具体的な解析手法を設定した。また、これらの検討結果に基づき、実処分環境下における処分上ニアフィールドの耐震性評価を行った。処分概念としては、硬岩系処分坑道横置き(-1000m)および軟岩系処分孔堅置き(-500m)の2種類を対象とした。本評価により、地震の発生に伴い緩衝材内に発生するせん断応力は、人工バリアが常時受けている土被り圧に比較して十分小さく、地震による人工バリアの力学的安定性が確保できる見通しを得た。

人工バリアシステムの耐震性評価手法の開発(概要)

森 康二*; 根本 敦史*; 田中 由美子*; 西村 和哉*

PNC TJ1458 98-004, 33 Pages, 1998/02

PNC-TJ1458-98-004.pdf:2.32MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物の地層処分システムに於ける人工バリアの耐震安定性の評価を目的として、以下の研究を実施したものである。(1)実処分場を想定したニアフィールドの耐震安定性評価を目的に、動燃殿で整備している仮想地質モデル情報に基づく地中地震波の推定を行った。(2)前年度に引き続き、3次元地震応答解析コードの機能追加を行った。本年度は地盤中あるいは地盤と構造物間の不連続性を考慮するジョイント要素の追加を行った。(3)改良したコードの妥当性を確認するため、ジョイント要素の基本的な変形モードの確認ならびに汎用有限要素解析コードSOLVIAを用いたベンチマーク解析を行った。(4)1/2.5スケール人工バリアの振動実験データに基づき、解析コードおよびモデルの妥当性の検討を行った。(5)第2次取り纏めに向けたレファレンスケースの諸条件を用いたニアフィールドの地震応答解析を行い、耐震安定性の評価検討を行った。

人工バリアの地震応答解析モデル/コードの開発(V)

森 康二*; 根山 敦史*; 田中 由美子*; 西村 和哉*

PNC TJ1458 97-003, 179 Pages, 1997/02

PNC-TJ1458-97-003.pdf:5.75MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物の地層処分システムに於ける人工バリアの耐震安定性の評価を目的として、以下の研究を実施したものである。(1)実処分場を想定したニアフィールドの耐震安定性評価を念頭に、地下深部に於ける地震観測事例を調査した。(2)前年度に引き続き、3次元地震応答解析コードの機能追加を行った。本年度は実処分環境に於ける周辺岩盤のモデル化に伴い、地盤の半無限性を考慮する粘性境界要素の追加を行った。(3)改良コードの妥当性を確認するため、簡易モデルによる定性的な検証解析、ならびに動燃事業団殿所有の総合地盤解析システムSIGNASによるベンチマーク解析を行った。(4)防災科学研究所で実施された1/5スケール人工バリアの振動実験への情報提供(固有値、緩衝材の乾燥密度の影響など)を目的として、予備解析を行った。(5)実処分場を想定したニアフィールドのパラメータ解析を行い、耐震安定性の評価検討を行った。