地下水流動に対する地質環境の長期的変遷の影響に関する研究(委託研究)

今井 久*; 山下 亮*; 塩崎 功*; 浦野 和彦*; 笠 博義*; 丸山 能生*; 新里 忠史; 前川 恵輔

JAEA-Research 2009-001, 116 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2009-001.pdf:32.12MB

地層処分システムの長期挙動予測の信頼性を向上させるためには、隆起・侵食や気候・海水準変動等の天然現象の影響を考慮した地下水流動のモデル化が重要である。このため、(1)天然現象の影響を組み入れた地下水流動解析手法の高度化,(2)現実的な地質構造や涵養量などを反映した地下水流動解析に基づき、(3)地下水流動に影響を及ぼす天然現象の感度解析を行った。(1)地下水流動への地質環境の長期変遷の影響を連続的にモデル化するシステムを考案した結果、課題であったモデル形状が変化する際の解の不連続性を低減できることを確認した。(2)地層の応力状態の変化による過剰間隙水圧の発生には間隙率や有効応力に対応した透水係数の設定が重要であること、氷期の涵養量の影響は丘陵部や沿岸域で見られること、塩分の密度差の影響は沿岸域で見られ、地下深部への淡水の侵入を抑制することが判明した。(3)断層の2種類の形状について透水係数に関する感度解析を実施したが、設定した条件では深度約500mまでの影響は顕著でないことを示した。

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(IV)-成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC TJ8400 2004-015, 192 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2004-015.pdf:1.98MB

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,既存の現象解析コードTHAMES, Dtransu, phreeqcを用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発を実施した。(1)本研究では,熱-水-応力解析の安定化を目的として,THAMESにおいて8節点要素が使える様,解析コードの改良を行なった。(2)本研究では,物質移行解析モデルの高度化を目的として,Dtransuにおいてガス拡散計算機能を追加した。(3)本研究では,地球化学解析モデルの高度化を目的として,含水状態に応じた表面サイト密度変化の導入,C/S比に応じたCSH固相の変化の導入,速度論モデルにおける時間刻みの設定方法,層間水の分離方法について検討した。(4)本研究では,熱-水-応力-化学連成解析コードの構築として,Multi_phreeqc並列化処理機能の高度化,連成解析プラットホームCouplys連続処理機能の追加,物性・連成モジュールの拡張に関する検討を実施した。これらの成果に基づき,熱-水-応力-化学解析コードを構築として,リスタート機能の追加,エラー処理機能の追加,各モジュールの統合,検証を行った。(5)本研究では,連成解析結果のポスト処理ユーティリティーの整備として,図化処理支援機能の作成,地球化学解釈支援機能の作成を行った。

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(III) -成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC TJ8400 2004-004, 625 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-004.pdf:7.37MB

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,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqcを用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1)本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,収束アルゴリズムの改良,脱ガス・ガス拡散,濃縮・希釈現象を取り扱うため,物質移行解析コードの改良を実施した。(2)本研究では,地球化学-物質移行モジュールにおいてイオン交換反応,表面錯体反応,反応速度モデルを取り扱えるようにした。(3)本研究では,緩衝材中での透水係数の変化がCa型化の度合い,緩衝材構成鉱物の溶解・沈殿による密度の変化,塩濃度などの関数として与えられるようにするため,既存の試験データを整理し,連成・物性モジュールを作成し,連成解析コードに導入した。また,物質移行-地球化学の高度化にともない検証解析を実施した。(4)本研究では,開発したTHMC解析コードの適用性を確認するため,HLWニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。これらの成果を踏まえ,今後の課題についてまとめた。

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(II)-成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 根山 敦史*; 田中 由美子*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC TJ8400 2003-032, 237 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-032.pdf:2.5MB

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,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqe60 を用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1) 本研究では,THAMES(熱-水-応力解析コード),Dtransu(物質移行解析コード),phreeqe60(地球化学解析コード)のプロセスを自動制御し,連成解析全体を管理する連成管理プログラム(COUPLYS)を開発した。(2) 本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,溶液濃度の受渡し,トータル濃度の受渡しに関する支援モジュールを作成した。更に,多元素を取り扱うことができるようにするため,物質移行解析コードの改良を実施した。(3) 本研究では,THMC 物性・連成モジュールとして,既存の実験データに基づき緩衝材の透水係数が,化学反応(鉱物の溶解・沈殿)による密度変化やNaCl 濃度に依存するモデルを作成した。連成管理プログラム(COUPLYS)にTHAMES,Dtransu,phreeqe60,物性・連成モジュールを搭載することにより,THMC 解析コードを構築し,感度解析を実施した。(4) 本研究では,開発したTHMC 解析コードの適用性を確認するため,HLW ニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究-概要報告書-

千々松 正和*; 根山 敦史*; 石原 義尚*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 岩田 浩*; 佐川 寛*

JNC TJ8400 2002-004, 83 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-004.pdf:0.91MB

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、熱-水-応力連成解析コードへの物質移行モデルの追加、数値解析コード開発環境ツールを用いた予備的な連成解析について実施した。(1)熱-水-応力-連成解析コードへの物質移行モデルの追加を目的として、機能要求、解析手法について検討し、オイラリアン・ラグランジアン法(EL法)による物質移行機能追加を基本とした改良計画を提示した。(2)改良計画に基づき、既存の熱-水-応力連成解析コード(THAMES)に物質移行モジュールを追加し、検証計算を行った。(3)高レベル放射性廃棄物人工バリアの緩衝材中における熱-水-応力場の塩の挙動を把握するため、改良した解析コード(THAMES-Transport)を用いて連成解析を行った。解析の結果、緩衝材中の塩の移行挙動や濃縮挙動は表現できたが、今回設定した解析条件の下では、塩の蓄積現象は生じなかった。(4)数値解析コード開発環境ツール(Diffpack)上での連成解析の実現性を確認するため、予備的連成解析システムの設計、製作を行った。本予備的連成解析システムでは、既存の物質移行解析コード(HYDROGEOCHE)、地球化学計算コード(phreeqe60)の連成を対象とした。(5)予備的連成解析システムの正確性を確認することを目的として、開発した連成解析コードと既存の物質移行-地球化学連成解析コード(HYDROGEOCHE)のベンチマーク解析を実施した。(6)THAMESの改良、予備的連成解析システムの製作を通じて課題を摘出し、短期的な開発計画(案)を作成した。

堆積岩地域における広域地下水流動解析手法に関する検討

今井 久*; 山下 亮*; 雨宮 清*; 塩崎 功*

JNC TJ1410 2001-002, 318 Pages, 2001/08

JNC-TJ1410-2001-002.pdf:34.33MB

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温泉開発におけるボーリングの頻度特性

長澤 寛和; 武田 聖司; 木村 英雄; 塩崎 功*

no journal, , 

放射性廃棄物処分の安全評価における人間侵入シナリオとしては、ボーリング行為に伴って廃棄物と人間が接触するボーリングシナリオが想定される。そこで、我が国において地下深部にアクセスする可能性が高い「温泉開発」のためのボーリングに着目してその地形特性と深度特性を調査しとりまとめた。

幌延深地層研究計画における地質環境の長期安定性研究; 地下水流動の長期的変遷にかかわる検討

前川 恵輔; 新里 忠史; 操上 広志; 浅森 浩一; 今井 久*; 塩崎 功*

no journal, , 

地層処分における安全評価は万年オーダーの長期に渡る期間を対象としている。こうした長期間で影響が顕在化する隆起・侵食や気候・海水準変動などの天然現象は、安全評価において重要となる地下深部の地下水流動や水質分布などに影響を与えることが考えられる。そのため、安全評価手法の信頼性を向上する観点においては、天然現象の長期的な変動が地質環境に与える影響を検討することが重要となっている。そこで、天然現象が地質環境に与える影響を理解するための一環として、気候・海水準変動が地下水流動に与える影響を、北海道幌延地域を事例として解析的に検討した。解析の結果、海水準変動に伴う陸部の地下水位や塩分濃度の空間分布の変化などが推定された。

空間スケールに応じた割れ目と水みちの評価手法,1

竹内 真司; 三枝 博光; 塩崎 功*; 細谷 真一*; 長田 昌彦*

no journal, , 

割れ目系岩盤中の地下水流動を把握するためには、流動に影響を及ぼす高透水性の水みちや遮水性(もしくは低透水性)の割れ目(以下、不連続構造)を調査し、その空間分布を推定することが必要である。日本応用地質学会に設置された「応用地質における地下水問題研究小委員会」WGは放射性廃棄物処分技術開発,ダム,トンネルの3つの分野で設定しているスケールごとに、不連続構造の調査,モデル化事例を比較し、これらの情報を補完的に活用することによって、不連続構造のモデル化手法の信頼性を向上させることを目的として活動している。本稿では放射性廃棄物処分の技術開発の分野で実施されてきた不連続構造の調査,モデル化の事例について整理した結果と、本WGの今後の展望について紹介する。

堆積岩地域における深部の過剰間隙水圧についての検討

山下 亮*; 今井 久*; 塩崎 功*; 前川 恵輔; 新里 忠史

no journal, , 

地形や地質,気候の変化などの長期的な変遷が地下水流動に与える影響として、堆積岩の場合、海域等において土粒子が堆積し、長期間の圧密等の続成作用を受けて形成され、その堆積過程及び断層運動や褶曲作用などの地殻変動により過剰間隙水圧が発生する場合がある。こうした過去の履歴による過剰間隙水圧は、石油探査で対象とされるような非常に深い地層については研究例があるものの、浅い領域の地下水流動に対してどのような影響を及ぼしているかについては、過剰間隙水圧の発生メカニズムの理解が進んでおらず、十分な知見が得られていない。そこで、本研究では、堆積過程(圧密)及び地殻歪を考慮した一次元圧密解析を行い、実測との比較から圧密により過剰間隙水圧が発生し、現在も地下深部に保持されている可能性が示された。今後、地表に近い領域での過剰間隙水圧の地下水流動への影響について、解析的な検討を進める予定である。