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原 彰男*; 星 一良*; 加藤 新*; 前川 恵輔
JAEA-Research 2007-015, 104 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-015.pdf:25.1MB
堆積岩の不均質場の特性を実測データに基づき定量的に把握する手法を開発することは、高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるサイト特性調査及びそれに基づく性能評価解析において重要な課題となる。本研究では、堆積岩の不均質性評価手法を開発する目的で、幌延地域の珪質泥岩を対象に、堆積過程とその後の埋没過程とを考慮した堆積モデリングソフトウェアを開発し、機能の追加と操作性の向上を図った。具体的には、二次堆積物の堆積様式の追加及び、海岸線移動の計算時に堆積盆の基盤岩の隆起・沈降の影響を考慮できる機能並びに、市販の図化ソフトウェアに適応した書式で計算結果を出力する機能を追加した。操作性の向上としては、入力データ構築支援用のGUI(Graphic User Interface)の開発を行った。改良した同ソフトウェアを用いて、幌延地域を対象としたシミュレーションを実施し、2つのリアライゼーションを示した。その結果、実ボーリング孔から離れた地域での砂質堆積物の堆積の可能性を示唆する結果が得られた。これらの結果に基づき、前進的モデリング手法の優位性及び同ソフトウェアの汎用性の検討を行った。
原 彰男
JAEA-Research 2006-020, 137 Pages, 2006/03
JAEA-Research-2006-020.pdf:26.13MB
核燃料サイクル開発機構(現、日本原子力研究開発機構)が、幌延地域で掘削したボーリング孔(HDB-1孔,HDB-2孔,HDB-5孔)のコアより採取した声問層及び稚内層の試料について、細孔径分布,全岩化学組成,空気浸透率を測定し、声問層及び稚内層の浸透率の特徴について、珪藻化石の相変化と関連付けた検討を行った。SiO
を主成分とする珪藻化石がオパールA相に属する声問層においては半径1000
程度の細孔の集中が見られ、浸透率も稚内層と比較して高い。一方、珪藻化石がオパールCT相に相変化する稚内層においては、半径20
40の細孔が間隙中に集中するようになり、浸透率は急激に低下する。半径2040の細孔の集中の程度は、SiO成分の含有率の高い試料ほど大きくなる。また、SiO成分の含有率の高い試料ほど浸透率が低くなる傾向が認められた。半径2040の細孔の集中は、浸透率の低下に寄与している可能性がある。今回の分析の結果、声問層・稚内層を通じて、オパールA-CT境界から200300mの深度の地層において浸透率が最も低くなる傾向が認められた。声問層と稚内層の地層境界から600m程度の深度において採取した稚内層の試料においては、半径100程度の細孔の集中が見られ、上位層に比べて高い浸透率が測定された。オパールA-CT境界から200300mの深度にある稚内層は、圧力の保持や流体の移動を妨げるシール層としての機能や核種移行遅延性能を有している可能性がある。
前川 恵輔; 澤田 淳; 原 彰男; 武部 篤治; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 加藤 智子; 江橋 健; 柴田 勝志*
放射性廃棄物安全研究年次計画(平成13年度平成17年度)研究成果報告集, p.117 - 129, 2006/03
サイトが特定された場合に得られると考えられる個々の地質環境の特性やそれに基づく設計情報及び地表環境条件を的確に安全評価に反映することにより、より現実的で詳細な評価ができる安全評価モデルを構築し、安全裕度の把握や安全評価手法の信頼性向上に資することを目的に研究を実施した。人工バリア中核種移行解析モデルにおいてより詳細にモデル化するべきプロセスを整理し、複数の廃棄体を考慮することにより生ずる廃棄体間の濃度干渉効果、及び掘削影響領域での核種移行プロセスを詳細にモデル化するべき対象として抽出した。これらのプロセスに対して、モデル化検討を行った結果、「人工バリア周辺母岩中の地下水流動や核種移行特性の不均質性を考慮可能な廃棄体間濃度干渉モデル化手法の開発」や「人工バリアとその周辺の掘削影響領域における核種移行の二次元的な解析における計算精度の向上の見通しの取得」等の見通しを得た。「生物圏評価モデルの高度化」については、海域及び土壌をGBIとした生物圏評価のコンパートメントモデルの検討、及び実際の地表環境条件に対する既存のモデル化手法の適用性の検討により、生物圏評価の手法の高度化に向けての課題・問題点を明らかにすることができた。また、今後のデータ取得・整備の優先度などを考えるうえでの基盤的な情報を得ることができた。また、安全評価手法体系化については、重要となる方法論や必要となる技術を明らかにするとともに、技術情報やその流れを管理・運用するための技術情報管理システムの操作性の向上を図ることができた。
原 彰男; 辻 隆司*; 西村 瑞恵*; 星 一良*; 八木 正彦*; 川田 耕司*; Hou, J.-Y.*
JAERI-Conf 2005-007, p.270 - 275, 2005/08
石油開発会社で通常的に用いられている物理検層解釈の手法を適用することにより、幌延地域の深部地下に分布する珪藻質泥岩の不均質性の評価を試みた。物理検層解釈には、自然
線検層およびEMI検層のデータを用いた。EMI検層のデータ解析に基づき、5種類の堆積相(AE)区分を行った。珪藻質泥岩の堆積相と化学組成、自然線量および電気伝導度の間には明瞭な相関性が認められた。複数のボーリング孔データを対比することにより、珪藻質泥岩の岩相および層厚の空間的な分布状況を認識することができた。岩相および層厚の空間的な分布状況は、幌延地域における堆積環境の変化を反映しているものと考えられる。
原 彰男; 辻 隆司*; 星 一良*; 八木 正彦*; 西村 瑞恵*; 川田 耕司*; Hou, J.-Y.*
International Symposium NUCEF2005, P. 65, 2005/02
幌延地域における堆積岩の不均質性を評価するため、自然線検層とelectrical micro imaging(EMI)検層に着目し、堆積岩の物理特性と岩相の違いとの関係を把握するとともに、孔井対比を行い堆積岩の不均質性の空間分布の把握を試みた。本研究の結果、層理面が明瞭に判読できる堆積相AおよびBは自然線量(以下GR値)が低い層準に発達し、かつSiO含有量が多くなる傾向にあるのに対し、層理面が不明瞭な堆積相DはGR値が高い層準に発達し、SiO含有量が少なくなる傾向にある。本解析結果は、原(2004)の指摘、すなわち、GR値の高い地層はAlO
の含有量が高く粘土鉱物など陸源性の砕屑物に富むのに対し、GR値の低い地層はSiOの含有量が高く珪藻化石に富むことを支持している。また、自然ガンマ線検層およびEMI検層データに基づく堆積相について、孔井間対比を行うことにより、堆積物の堆積作用や地層の空間分布を推定する上で有意義な層厚分布の情報を得ることができた。
原 彰男
JNC TN8400 2003-052, 148 Pages, 2004/03
JNC-TN8400-2003-052.pdf:34.2MB
堆積岩分布地域における高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの選定にあたっては、地下水理の挙動に大きな影響を及ぼす地層の岩相(不均質性)分布と、その物理特性を正確に推定することが重要である。泥質岩は粒度が細かく肉眼での観察が難しいため、物理的あるいは化学的な手法を用いて地層特性の把握を行うことが必要となる。本研究では、幌延地域のHDB-1孔のコア試料より採取した21個の泥岩試料について、蛍光X線全岩化学組成分析および水銀圧入ポロシメーターを用いた孔径分布の測定を行い、それらと孔井掘削時に取得された物理検層データとあわせて解釈を行うことにより、泥質岩の化学組成と物理的性質にどのような関連性が見られるのか検討を行った。検討の結果、幌延地域の泥質岩の化学組成および物理的性質の間には以下のような傾向が認められた。(1)空隙率は深度の増加に伴い小さくなるが、同じ深度で採取した試料を比較した場合、自然線量が大きい試料ほど空隙率が小さくなる。自然線量とAlO含有量(wt%)は比例するため、AlOの含有量の多い試料ほど空隙率が小さくなる傾向がある。(2)Opal-A帯に属する声聞層では空隙率が40%以上ある。孔径分布は10002000の付近から累積曲線のカーブが立ち上がりはじめ、孔径500までの区間に全空隙容積の60%80%が集中する。一方、Opal-CT帯に属する稚内層では空隙率が40%以下であり、中央孔径値は6090|AA の範囲に収まる。稚内層においては数百付近に孔径の集中が見られるほかに、数十の付近にも孔径の集中が見られる。(3)珪藻起源のシリカ成分を多く含む声聞層
稚内層の泥岩と、珪藻を含まない泥岩の標準試料の化学組成を比較し、珪藻起源のシリカの量比について検討したところ、声聞層稚内層では35%から55%(wt%)の珪藻が含まれるという計算結果を得た。算出した珪藻の量比と中央孔径値を比較したところ、声聞層では珪藻の量比が多いほど中央孔径値が大きくなる傾向が認められるのに対し、稚内層ではその逆の傾向が認められた。
原 彰男; 内田 雅大
Proceedings of 66th EAGE Conference & Exhibition (CD-ROM), 4 Pages, 2004/00
幌延地域で採取した泥岩を対象として、高レベル放射性廃棄物の地層処分の際に重要となる、岩石の水理学的あるいは機械的な特性について、堆積作用・続成作用・圧密過程などの地質情報より検討した。本研究では、幌延地域のHDB-1孔で採取した21個の試料全てについて、水銀ポロシメーター孔口径分布を測定し、このうち10個の試料については蛍光X線分析装置を用いた全岩化学組成分析も実施した。本研究の結果、以下の結論を得ることができた(1) 珪藻化石の含有量は自然線検層のデータあるいは試料の化学組成から推測することができる。(2)珪藻化石の含有量は 35 から 55%(重量%)の間で周期的に繰り返しながら変化する。(3) 少なくとも2種類の堆積サイクルを見ることができた。これらは、堆積環境の変化と比較することができる。(4)Opal-A to Opal-CTへの相変化は、孔口径分布に大きく影響する。
原 彰男
no journal, ,
日本原子力研究開発機構が、北海道の幌延地域で掘削したボーリング孔(HDB-1孔,2孔及び5孔)より採取した、声問層及び稚内層の試料について、細孔径分布測定,空気浸透率測定及び全岩化学組成分析を行い、続成作用に伴う珪藻化石起源のシリカ鉱物の相変化と、声問層及び稚内層の物質移行特性との関連について検討を行った。声問層はオパールA帯に属しており埋没深度の増加に伴う泥岩構成粒子の圧密により、間隙率が低下し透水性が低下するものと考えられる。一方、稚内層においては珪藻化石はオパールCTに相変化する。相変化に伴い間隙中にはクリストバライトなどの微細な結晶が晶出し、半径20
40程度の細孔を形成する。これらは、間隙率の低下及び比表面積の増加の要因となり、透水性の低下に寄与している可能性がある。一方、HDB-2孔において声問層と稚内層の地層境界から600m程度下位で採取した試料においては、半径2040の細孔の集中が見られなくなり、半径100付近の細孔が集中するモノモーダルな細孔径分布累積曲線となり、間隙率・浸透率ともに上位層より高くなる傾向にある。声問層及び稚内層において、浸透率はオパールA-CT境界から200300m下位の稚内層において最も低くなる。HDB-2孔においては、稚内層において透水性が最も低くなる深度区間より下位の地層において異常高圧が観測されている。オパールA-CT境界から下位に200300mまでの深度区間の稚内層は、圧力や流体の移動を妨げるシール層としての機能や、物質移行を遅延させる性能を有している可能性がある。
前川 恵輔; 原 彰男*; 川村 淳; 加藤 新*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、まず地層の透水性などを適切にモデル化し、水理地質構造モデルを構築することが必要となる。地下深部の透水性などの特性をモデル化する際、ボーリング調査による定量的なデータを統計的に処理し、水理特性の分布などを推定する方法がモデル化の方法のひとつとして用いられている。こうした方法では、一般にボーリング孔から離れた場所では十分な推定精度が得られない。このことを解決する手法として、地層の堆積環境や堆積過程を考慮した前進的モデル化手法という予測的堆積モデルを開発してきた。今回堆積岩分布地域における地層の不均質性を定量的に把握する手法の適用性の検討を目的として、幌延深地層研究計画で建設中の立坑を含む領域のモデル化を行い、適用性の検討を行った。推定結果について推定精度の比較を行ったところ、本手法により実測値をよく再現できることが確認できた。
前川 恵輔; 原 彰男*; 日浦 祐樹*; Hou, J.-Y.*; 加藤 新*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物等の地層処分における地質環境調査及び性能評価では、対象領域の地質環境特性を適切に把握することが必要である。特に、堆積岩地域では、堆積構造などに起因する不均質性を考慮したモデル化手法を整備することが重要な課題となっている。本報告では、堆積岩が本来的に有する不均質性について、前進的モデルにより考慮し、再現できる堆積モデリングソフトウェアを用いて、幌延地域に分布する堆積岩のうち、浅層部の勇知層及び更別層を対象とした地質構造のモデル化を試行した。浅層部は、地下水流動系において地表付近の涵養や流出を規定する領域として重要であると考えられる。さらに、構築したモデルに基づいて、地下水流動解析を試行した。その結果、南北方向の背斜構造や向斜構造などの対象領域において特徴的な構造を表現することができた。地下水流動解析では、涵養や流出箇所などが推定され、当該地域で構築されている地下水流動概念と整合的であることが確認された。本件を通じて整理したモデル構築時の手順や入力パラメータの設定に必要な地質情報などは、堆積岩地域において地質環境特性を把握するためのモデル化手法として有効であると考えられる。
