Predictive and inverse modeling of a radionuclide diffusion experiment in crystalline rock at ONKALO (Finland)

Soler, J. M.*; Keklinen, P.*; Pulkkanen, V.-M.*; Moreno, L.*; Iraola, A.*; Trinchero, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Havlov, V.*; Trpkoov, D.*; et al.

Nuclear Technology, 209(11), p.1765 - 1784, 2023/11

https://doi.org/10.1080/00295450.2023.2209234

The REPRO-TDE test was performed at a depth of about 400 m in the ONKALO underground research facility in Finland. Synthetic groundwater containing radionuclide tracers (HTO, Cl-36, Na-22, Ba-133, Cs-134) was circulated for about four years in a packed-off interval of the injection borehole. Tracer activities were additionally monitored in two observation boreholes. The test was the subject of a modelling exercise by the SKB GWFTS Task Force. Eleven teams participated in the exercise, using different model concepts and approaches. Predictive model calculations were based on laboratory-based information concerning porosities, diffusion coefficients and sorption partition coefficients. After the experimental results were made available, the teams were able to revise their models to reproduce the observations. General conclusions from these back-analysis calculations include the need for reduced effective diffusion coefficients for Cl-36 compared to those applicable to HTO (anion exclusion), the need to implement weaker sorption for Na-22, compared to results from laboratory batch-sorption experiments, and the observation of large differences between the theoretical initial concentrations for the strongly-sorbing Ba-133 and Cs-134 and the first measured values a few hours after tracer injection. Different teams applied different concepts, concerning mainly the implementation of isotropic vs. anisotropic diffusion, or the possible existence of Borehole Disturbed Zones around the different boreholes. The role of microstructure was also addressed in two of the models.

Modelling of the LTDE-SD radionuclide diffusion experiment in crystalline rock at the sp Hard Rock Laboratory (Sweden)

Soler, J. M.*; Meng, S.*; Moreno, L.*; Neretnieks, I.*; Liu, L.*; Keklinen, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Vetenk, A.*; Reimitz, D.*; et al.

Geologica Acta, 20(7), 32 Pages, 2022/07

https://doi.org/10.1344/GeologicaActa2022.20.7

亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関するSKBタスクフォースにおけるTask 9Bは、スウェーデンのエスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)の試験結果のモデル化に焦点をあてたものである。10のモデリングチームによって、異なるモデル概念やコードを用いたモデル化が実施された。モデル化のアプローチは、(1)拡散方程式の解析解、(2)連続多孔質媒体中の数値計算モデル、(3)微細な不均質性(鉱物粒界,微細亀裂の分布等)を考慮した微細構造モデルの大きく3種に分類できる。異なるチームによるモデル化結果から、岩石や亀裂の表面の擾乱影響を含む岩石特性の不均質な分布、微細な亀裂の効果など、様々な異なるモデル概念の比較・評価がなされた。

Evaluation report of Task 9C based on comparisons and analyses of modelling results for the ONKALO REPRO-TDE experiment

Soler, J. M.*; Keklinen, P.*; Pulkkanen, V.-M.*; Moreno, L.*; Iraola, A.*; Trinchero, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Havlov, V.*; Trpkoov, D.*; et al.

SKB TR-21-09, 204 Pages, 2021/11

Task 9C of the SKB Task Force on Modelling of Groundwater Flow and Transport of Solutes (Task Force GWFTS) was the third subtask within Task 9 and focused on (1) predictive and (2) back-analysis modelling of experimental results from the REPRO-TDE in situ diffusion experiment. The test was performed at a depth of about 400 m in the ONKALO underground research facility in Finland. Synthetic groundwater containing radionuclide tracers (HTO, Cl-36, Na-22, Ba-133, Cs-134) was circulated for about four years in a packed-off interval of the so-called injection borehole. Tracer activities were additionally monitored in two observation boreholes arranged as a right-angled triangle and located at about 0.1 m wall-to-wall from the injection borehole. Eleven modelling teams participated in the modelling exercise, using different model concepts and approaches. Three main types of models were applied: (1) An analytical solution to the diffusion-retention equations, (2) continuum-porous-medium-type numerical models, and (3) microstructure-based models. The predictive model calculations were based on laboratory-based information concerning porosities, diffusion coefficients and sorption partition coefficients available in the task description. Microstructural characterisation of rock samples was also available and used by the teams using microstructure-based models.

Evaluation report of Task 9B based on comparisons and analyses of modelling results for the sp HRL LTDE-SD experiments

Soler, J. M.*; Meng, S.*; Moreno, L.*; Neretnieks, I.*; Liu, L.*; Keklinen, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Vetenk, A.*; Reimitz, D.*; et al.

SKB TR-20-17, 71 Pages, 2021/07

亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関するSKBタスクフォースにおけるTask 9Bは、スウェーデンのエスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)の試験結果のモデル化に焦点をあてたものである。10のモデリングチームによって、異なるモデル概念やコードを用いたモデル化が実施された。モデル化のアプローチは、(1)拡散方程式の解析解、(2)連続多孔質媒体中の数値計算モデル、(3)微細な不均質性(鉱物粒界,微細亀裂の分布等)を考慮した微細構造モデルの大きく3種に分類できる。異なるチームによるモデル化結果から、岩石や亀裂の表面の擾乱影響を含む岩石特性の不均質な分布、微細な亀裂の効果など、様々な異なるモデル概念の比較・評価がなされた。

Carrier-mediated ferromagnetism in the magnetic topological insulator Cr-doped (Sb,Bi)Te

Ye, M.*; Li, W.*; Zhu, S.-Y.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Wang, J.*; Pan, H.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; Ji, F.*; et al.

Nature Communications (Internet), 6, p.8913_1 - 8913_7, 2015/11

AA2015-0647.pdf:0.64MB

https://doi.org/10.1038/ncomms9913

磁性元素を添加したトポロジカル絶縁体は、量子異常ホール効果や無散逸伝導などの魅力的な現象の発現が予言され、低消費電力スピンデバイスの開発につながっていくものと期待されている。既に、いくつかの磁性添加トポロジカル絶縁体で長距離磁気秩序が確認されている。しかし、量子異常ホール効果の発現は、極低温におけるCrを添加した(Sb,Bi)Te系に限られており、強磁性の微視的な起源はほとんど分かっていない。そこで、今回、X線磁気円二色性実験による元素選択的研究を行うことにより、本物質系の強磁性は、母体の正孔キャリアーを媒介としたものであり、Crの3d電子とSbやTeのp電子の相互作用が極めて重要であることを明らかにした。この結果は、異常量子ホール素子の実現に向けても重要である。

Characterization and storage of radioactive zeolite waste

山岸 功; 永石 隆二; 加藤 千明; 森田 圭介; 寺田 敦彦; 上地 優; 日野 竜太郎; 佐藤 博之; 西原 健司; 津幡 靖宏; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.1044 - 1053, 2014/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.924446

福島第一原子力発電所の放射性塩水の処理で発生した使用済ゼオライト吸着塔の安全保管を目的として、ゼオライト系吸着材Herscheliteの基礎特性を研究し、水素発生及び容器の塩分腐食を評価した。Herschelite試料の水素発生量は、試料の水位と溶存種に依存する。これは、発生した水素が、水面へ拡散移動する過程で、ラジカルにより酸化されるためである。このような水の液深効果を考慮して、海水あるいは純水に浸かったHerscheliteからの水素発生率を評価した。これら基礎特性データを用いて、基準となる崩壊熱504Wの吸着塔内の水素濃度を熱流動解析した。その結果、塔内に残留する洗浄水の有無に係わらず、水素濃度は爆発下限界(4%)に至らないと評価された。吸着塔容器材料であるステンレス鋼SUS316Lの定常腐食電位は、吸収線量率とともに増加したが、Herscheliteを共存させることで増加が抑制された。崩壊熱504Wの吸着塔底部の環境は750Gy/h-60C以下と評価され、20,000ppmCl濃度以下では、Herscheliteと接触した316L鋼の局部腐食は直ちに発生しないと考えられる。

Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized collisions at = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.012006

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称()について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定されたは、一番低い横運動量で-0.00140.0037、一番高い横運動量で-0.01810.0282であった。このの結果を幾つかのの分布を仮定した理論予想と比較する。

愛子産モルデナイト及びハーシュライトの熱伝導率

Ji, W.*; 福島 久志*; 佐藤 正知*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司

no journal, , 

福島第一原子力発電所汚染水の浄化過程で、セシウム等の吸着に用いられる2種類のゼオライトの有効熱伝導率を径方向定常熱流法により測定した。その結果、両試料の有効熱伝導率は乾燥空気の4から6倍程度しかないことがわかった。

ヘリウム雰囲気と真空中での粒子状ゼオライト熱伝導率

Ji, W.*; 福島 久志*; 佐藤 正知*; 渡辺 直子*; 小崎 完*; 山岸 功; 西原 健司; 寺田 敦彦

no journal, , 

福島第一原子力発電所の放射性滞留水処理で発生する廃ゼオライト性状調査のうち、ゼオライトの熱特性を調べるため、粒状ハーシュライトを用いて、ヘリウムガス雰囲気及び真空中における有効熱伝導率を径方向定常熱量法で測定した。1気圧のヘリウム雰囲気におけるハーシュライトの有効熱伝導率は、乾燥空気中における熱伝導率に比べて2倍以上大きく、ゼオライト粒子の間隙ガスの寄与が重要であることがわかった。

Cooperation on radiation measurements for cross-border accidents, 1; A CZT detector-based airborne survey analysis in high dose rate environment

Joung, S.*; Ji, Y.-Y.*; Choi, Y.*; Lee, E.*; Ji, W.*; 佐々木 美雪; 越智 康太郎; 眞田 幸尚

no journal, , 

韓国原子力研究院は、汚染地域での利用を目的に無人航空機に搭載する上空からの測定システム「MARK A1」を開発した。MARK A1システムは、CZT検出器、信号処理ユニット、地上のPCへの測位・インターフェースユニットで構成されている。検出器の有効性を検証するために、福島第一原子力発電所付近の高線量率環境下でフィールドテストを実施した。日本原子力研究開発機構と韓国原子力研究院の検出器をそれぞれ、無人ヘリコプターに搭載し、異なる高度で測定を行った。両システムとも上空からの測定で得られた空間線量率は、歩行サーベイで得られた空間線量率と同様の傾向の結果を得ることができた。そのため、MARK A1は原子力事故発生時に人間が立ち入ることが困難な広大で高濃度の汚染された地域を、迅速にスキャンするために使用できることが期待されている。