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青柳 孝義*; 佐原 史浩*; 三原 守弘; 奥津 一夫*; 前田 宗宏*
JNC TN8400 2001-024, 103 Pages, 2001/06
JNC-TN8400-2001-024.pdf:8.84MB
TRU廃棄物は高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いものの、そのほとんどが非発熱性の廃棄体であるため、高埋設密度での処分が可能である。そのため、地下深部の大空洞処分施設による集合埋設が経済的観点から合理的と考えられている。このようなTRU廃棄物の特徴を考慮して、TRU廃棄物を埋設する処分坑道の断面形状や人工バリア材の構成を設計した場合、岩盤の長期にわたるクリープ変形が人工バリア材に過度の負荷を与え、処分システムに影響を及ぼす可能性が考えられる。本研究では、非線形粘弾性モデルを用いて岩盤の長期クリープ変形量の解析を行い、クリープ量を算出するとともに、人工バリア材への影響検討を行った。ここで、岩盤物性値については、地層処分研究開発第2次取りまとめの物性値を用い、結晶質岩系岩盤と堆積岩系岩盤を検討対象とした。検討結果として、結晶質岩系岩盤では、経過時間100万年においても岩盤のクリープ変形は発生しない結果となった。一方、堆積岩系岩盤では、経過時間100万年において80
90mmのクリープ変形が生じる結果となった。また、その時の緩衝材に生じる厚さの減少量は、最大で45mm程度となることが示された。今回の検討結果からは、この程度の岩盤クリープ変形や緩衝材厚さの減少量であれば、緩衝材に考慮される余裕しろの範囲でカバーできるものであると考えられることから、岩盤の長期にわたるクリープ変形は処分システムに大きく影響を及ぼすものではないと判断できた。本報告書は、平成10年度に実施した鹿島建設株式会社への委託研究の成果に対して、使用した非線形粘弾性モデルについての解説等を加えるとともに、研究内容を再度とりまとめたものである。
青柳 孝義*; 前田 宗宏*; 三原 守弘; 田中 益弘*
JNC TN8400 98-002, 62 Pages, 1998/11
これまでに核燃料サイクル開発機構では、放射性廃棄物の処分研究において、主として蒸留水を試験水として用いた天然のナトリウム型及びカルシウム型ベントナイトと天然のナトリウム型ベントナイトを人工的にカルシウム型化させたカルシウム型化ベントナイトの膨潤圧、透水係数、一軸圧縮強度及び弾性係数について試験結果を取りまとめている。しかしながら、TRU廃棄物の処分施設においては、構造躯体や充填材、さらには支保にセメント系の材料を使用する可能性があり、その場合、セメント系材料を通過した地下水には多量のカルシウム成分が溶解するものと考えられる。したがって、TRU廃棄物の処分研究においては、カルシウム成分を多く含む水に対するベントナイトの特性を知る必要がある。本報告書はTRU廃棄物の処分概念の検討の一環として行われた、ベントナイトの基本特性に対する液組成の影響把握として、カルシウム成分を多く含む水を模擬した飽和水酸化カルシウム水溶液を用いた試験についてまとめたものである。対象としたベントナイトは、先に述べたナトリウム型、カルシウム型化およびカルシウム型ベントナイトの3種類である。また、実施した試験は、液組成の影響を受ける可能性があると考えられた膨潤圧測定試験および透水試験である。膨潤圧測定試験では最大及び平衡膨潤圧を、透水試験では透水係数を得た。各試験は、乾燥密度をパラメータとして行った。また、カルシウム型化ベントナイトに対しては、ベントナイト混合率をパラメータとした試験も行った。そして、飽和水酸化カルシウム水溶液を用いた試験と既存の蒸留水を用いた試験結果を比較し、膨潤圧と透水係数について、液組成の影響は大差ないことが明らかとなった。
前田 宗宏*; 棚井 憲治; 伊藤 勝; 三原 守弘; 田中 益弘*
PNC TN8410 98-021, 136 Pages, 1998/03
放射性廃棄物の処分施設における人工バリアシステムを構成する緩衝材には、拡散場を維持するための止水性や力学的安定性といった物理的、機械的な性能が要求される。一方、緩衝材としてナトリウム型ベントナイトを使用した場合、ベントナイト中の方解石や地下水成分の影響により、長期的にナトリウム型からカルシウム型に変化することが考えられる。また、TRU廃棄物処分施設においては、セメント系の材料を使用する可能性があり、その場合、ベントナイトのカルシウム型への変化は顕著になるものと考えられる。したがって、TRU廃棄物の処分研究においては、カルシウム型に変化したベントナイトの特性を知る必要がある。本報告書はTRU廃棄物の処分概念の検討の一環として行われた、カルシウム型化及びカルシウム型ベントナイトの膨潤圧測定試験、透水試験、一軸圧縮試験についてまとめたものである。膨潤圧測定試験では最大及び平衡膨潤圧を、透水試験では透水係数を、一軸圧縮試験では不飽和供試体の一軸圧縮強度及び弾性係数E50を得た。各試験は、乾燥密度やベントナイト混合率をパラメータとして行い、それらに対する依存性を明らかにした。そして、カルシウム型化及びカルシウム型ベントナイトとナトリウム型ベントナイトの各試験値を比較することにより、各ベントナイト材料の特性を明らかにしている。その結果、乾燥密度が1.8g/cm
程度の場合、カルシウム型化ベントナイトとナトリウム型ベントナイトの膨潤圧及び透水係数は、大差ないことが明らかとなった。同条件の一軸圧縮強度及び弾性係数E50においては、カルシウム型化ベントナイトの方が若干ナトリウム型ベントナイトより大きな値を示す傾向にあった。カルシウム型ベントナイトでは乾燥密度1.4g/cm程度で、乾燥密度1.61.8g/cm程度のカルシウム型化及びナトリウム型ベントナイトと同程度の膨潤圧、透水係数、一軸圧縮強度及び弾性係数E50を示した。また、有効ベントナイト乾燥密度という概念を適用することにより、ケイ砂を混合した試料の結果と混合しない試料の結果を同次元で整理できることが分かった。
前田 宗宏*; 伊藤 勝; 三原 守弘; 田中 益弘*
PNC TN8410 97-314, 48 Pages, 1997/12
人工バリアシステムを構成する緩衝材には、廃棄体等の自重や周辺岩盤のクリープ変形等により、長期的な外力が作用すると予測される。緩衝材の力学的安定性を評価するためには、これらの外力に対する緩衝材の力学的変形挙動を明らかにする必要がある。一方、放射性廃棄物の処分において緩衝材としてナトリウム型ベントナイトを使用した場合、ベントナイト中の方解石や地下水成分の影響により、処分環境において長期的にナトリウム型からカルシウム型に変化することが考えられる。また、TRU廃棄物処分施設においては、構造躯体や充填材、さらには支保にセメント系の材料を使用する可能性があり、その場合、カルシウム型への変化は顕著になるものと考えられる。したがって、TRU廃棄物の処分研究においては、カルシウム型に変化したベントナイトの特性を知る必要がある。本報告書はTRU廃棄物の処分概念の検討の一環として行われた、飽和した圧縮ベントナイトの圧密非排水三軸圧縮試験(
試験)についてまとめたものである。本試験では、ナトリウム型及びカルシウム型化ベントナイト(ベントナイト含有率100%)を乾燥密度が1.6g/cmになるように圧縮成型し、飽和させた供試体を用いた。試験は三軸圧縮試験装置を用いて行い、飽和供試体を0.5Mpaから2.0Mpaの圧密応力で圧密後、非排水条件で圧縮試験を行った。その結果、カルシウム型化ベントナイトの力学特性は、ナトリウム型ベントナイトのそれよりわずかに大きくなる傾向を示した。しかし、その差は試験データのバラツキの範囲に収まる程度で、顕著な差とは認められなかった。したがって、緩衝材の力学的変動挙動の保守的な検討には、ナトリウム型ベントナイトの力学特性を用いて検討を行えばよいと判断された。
前田 宗宏*; 伊藤 勝; 三原 守弘; 奥津 一夫*; 赤坂 直人*
動燃技報, (104), p.107 - 114, 1997/12
TRU廃棄物に対しては、大空洞を用いた地層処分が有力な処分概念と考えられている。本研究では、まず、どの程度の空洞を掘削することが可能であるかを岩盤の力学特性をパラメータとして理論解析法により概略検討した。さらに4種類の処分システムを提案した。次に、TRU廃棄物のうち、発熱性を有するハル・エンドピース廃棄体を対象に熱解析を実施し、人工バリア材料(ベントナイト)への熱の影響を検討した。その結果、前記廃棄体の中間貯蔵期間を15年とした場合、直径10m程度以下の処分空洞であればベントナイトの温度を100
以下に抑えられることが分かった。
