表層環境を考慮した生物圏評価手法の構築に関する検討

板津 透; 稲垣 学; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 小山田 潔*; 江橋 健; 川村 淳; 蛯名 貴憲*; 宮原 要

JAEA-Review 2009-015, 59 Pages, 2009/07

JAEA-Review-2009-015.pdf:10.84MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価の一つである生物圏評価においては、具体的な地質条件を踏まえて核種挙動を推定し、その結果を評価に反映させる検討が始まっている。本研究では、個別の地域において表層環境(天然バリアからの核種移行先となる帯水層や生物圏の環境)を考慮した生物圏評価手法を構築するためのいとぐちとして、評価に使用される表層水理解析(生物圏評価に利用されることを目的とした表層環境における水理・物質移行解析)について、特に帯水層中での地下水流動に重点を置いて、以下の検討を行った。(1)海外における表層水理解析に関する文献調査を行い、第四紀層中の核種移行を考慮した線量計算等の技術について把握した。(2)国内における表層水理解析に有用な地下水流動・物質移行調査技術に関する文献調査により、表層水理解析の特性(表層環境における層相変化が大きいこと等)に対して有用と思われる環境トレーサの利用法,不圧地下水位データを利用した透水係数の推定法等の情報を得た。(3)モデルサイトの表層環境における物質移行解析を試行し、幾つかのパラメータ値を変えて、計算濃度分布に与える影響を検討したところ、ソース位置の違いによる濃度分布の変化が比較的大きかった。(4)表層水理解析による計算結果を生物圏評価モデルへの入力値として利用するために、河川・湖沼・海域等への地下水・物質流出入量が求められるようなモデル設定・境界条件について検討した。

Application of a comprehensive sensitivity analysis method on the safety assessment of TRU waste disposal in Japan

大井 貴夫; 高瀬 博康*; 稲垣 学; 小山田 潔*; 曽根 智之; 三原 守弘; 江橋 健; 仲島 邦彦*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.985, p.129 - 134, 2007/00

放射性廃棄物の地層処分の安全評価の信頼性を得るためには、多様な不確実性の影響を考慮する必要がある。本研究では、統計的手法に基づいて不確実性の観点から決定論的影響解析を補完することができる包括的感度解析手法を開発した。この手法は、キーパラメータや任意の目標値を下回るためのパラメータ値の組合せである成立条件を抽出することができる手法である。このアプローチを日本のTRU廃棄物の地層処分の安全評価に適用し、システムの安全性に対する不確実性の影響を包括的に評価するとともに、システムの性能の特性や今後の重要な研究課題をわかりやすく示した。

地層処分安全評価における生物圏評価手法の高度化に関する検討(IV)

小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2004-006, 199 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-006.pdf:8.87MB

本研究では、地質環境と生物圏とのインターフェイス(GBI)の設定手法を利用した具体的な試行および海外動向を考慮した生物圏評価技術に関する検討を実施した。

包括的感度解析ツールの体系化・高度化(その2)

小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2003-095, 243 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-095.pdf:4.06MB

本研究では、結晶質岩系のサイトを想定してTRU核種を含む放射性廃棄物の地層処分に対応した処分概念を対象として、包括的感度解析手法を適用して、処分概念の成立性に資する詳細な評価を行った。地層処分の個々の概念や地下水移行シナリオの基本シナリオに対する評価体系を整え、モデル・手法の高度化により、成立性を体系的かつ網羅的に抽出するための研究を実施した。 従来のTRU廃棄物地層処分のバリアの構成は変更せずに、天然バリアのサイト特性や人工バリアの設計仕様のように将来定量的な情報を決定できるような範囲のパラメータについて、核種移行に及ぼす影響を定量的に明らかにした。それらのパラメータのサイト選定および処分場設計における実現性を考慮し、それらの現実的なパラメータ範囲の組み合わせによるTRU廃棄物地層処分の成立性を検討した。 今後の課題としては、各パラメータ間の整合化の範囲をより効率良く抽出可能な解析ツールの改良および亀裂と透水性多孔質媒体のハイブリットな地質環境のモデル化が挙げられる。また、本年度の解析をもとに、堆積岩系および結晶質岩系のTRU地層処分概念の成立性の絞込みについてさらに解析を続けることも重要である。

包括的性能評価ツールの体系化・高度化

三木 崇史*; 小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2003-053, 386 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-053.pdf:10.69MB

TRU核種を含む放射性廃棄物の一連の処分深度毎の処分概念およびシナリオの多様性を考慮し、処分概念の成立性、設計仕様等の絞込みに関する評価を実施するため、確率論的な核種移行解析手法を基本とする評価ツール、評価手法の検討を進めた。コンクリートピット処分、余裕深度処分、および地層処分概念の基本シナリオにおける多孔質媒体中の評価体系を構築するため、パラメータ範囲の設定、モデル開発、解析データ処理方法の各々に関して、検討を加えた。 モデルは、パラメータの時間的変動に対する柔軟性を考慮して開発し、パラメータ範囲の設定に当っては、一連の処分概念やベントナイト系人工バリアの性能を見るための範囲設定を行った。一方、各パラメータ範囲に対応する線量分布が基準値を満足する割合の増減を基準として、感度構造を明確にする評価手法を開発した。また、解析の結果として得られた核種移行に重要な影響を及ぼすパラメータの感度構造を明らかにした。 今後の課題として、亀裂性媒体等の異なる体系での十分条件もしくは感度構造のより包括的な明確化の検討が挙げられる。また、十分条件の信頼性についてもさらに検討すべき価値がある。それらの研究によりTRU核種を含む廃棄体の安全かつ合理的な処分システムの概念および仕様を決定することが可能となる。

核種移行解析の網羅性の確認・評価(その3)

三木 崇史*; 小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2002-050, 217 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-050.pdf:2.66MB

本研究では、余裕深度処分について、シナリオ、モデルそしてパラメータの各階層における評価上の不確実性を包含するような幅広い選択肢の範囲において、多数の統計的な核種移行解析を実施し、解析結果に対する体系的な感度解析を行うこと(TRU廃棄物処分についての包括的感度解析)を通じて、・将来の潜在的な放射線影響の多様なパラメータに対する感度の構造を幅広い範囲にわたって明確化することにより、このような影響を低減するための合理的な方策を見出すこと・新たな感度構造明確化の方法論を試行すること・基本シナリオに関して、線量拘束値を十分に下回る目標線量を満足するような処分システムの仕様や地質環境条件の範囲を示すことにより、システム開発上の指針を示すこと・変動シナリオを含めた広範なシナリオについて、線量拘束値を上回るような大きな影響の要因となるような条件の組み合わせを抽出することにより、避けるべき処分システムやシナリオの内容を明らかにすることのそれぞれについて成果を得た。また、地層処分については、地層処分の変動シナリオに関するTRU廃棄物処分の影響評価手法の検討を行った。

核種移行解析の網羅性の確認・評価(その2)

小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2001-032, 518 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-032.pdf:20.16MB

放射性廃棄物処分に関する性能評価では、評価の対象となる期間が長期におよぶことやこの間に生じる現象の多様性さらには処分システムの構成要素として含まれる地層の空間的不均一性のために、評価結果に不確実性が含まれることが不可避である。このため、評価結果が安全基準を満足することの厳密な意味での証明は、通常、極めて困難であり、処分の長期的安全性に関する種々の情報に基づく総合的な判断が必要と考えられている。性能評価の大きな役割は、このような判断を合理的に下すために適切な定量的情報を提供することにある。包括的感度解析の目標とするところは、従来の性能評価における比較的少数の保守的かつ決定論的な解析を補い、上記の安全性の判断に必要な定量的情報を提供することである。本研究は、これまで主として高レベル放射性廃棄物地層処分について開発・適用されてきた上記手法を発展させ、TRU廃棄物の地層処分及び余裕深度処分に適用することにより上記の定量的情報を得ることを目的とするものである。本年度の研究では、シナリオ、モデルそしてパラメータの各階層における評価上の不確実性を包含するような幅広い選択肢の範囲において、多数の統計的な核種移行解析を実施し、解析結果に対する体系的な感度解析を行うこと(TRU廃棄物処分についての包括的感度解析)を通じて、・線量拘束値を十分に下回る目標線量を満足するような処分システムの仕様や地質環境条件の範囲を示すことにより、システム開発上の指針を示すこと・線量拘束値を上回るような大きな影響の要因となるような条件の組み合わせを抽出することにより、避けるべき処分システムやシナリオの内容を明らかにすること・将来の潜在的な放射線影響の多様なパラメータに対する感度の構造を幅広い範囲にわたって明確化することにより、このような影響を低減するための合理的な方策を見出すことのそれぞれについて予察的な成果を得た。また、この研究を通じて・人工バリア及び天然バリア中核種移行解析コードTiger及びNestorの比較・TRU廃棄物処分への探索型性能評価手法の適用性の検討及び手法改良 を行った。

核種移行解析の網羅性の確認・評価(概要)

小山田 潔*; 池田 孝夫*

JNC TJ8400 2000-025, 48 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-025.pdf:3.4MB

従来のシナリオ解析に基づく性能評価においては、設定の簡単化を正当化するために、「保守性」という概念が持ち込まれてきた。本研究の主眼とするところは、通常のシナリオ作成や解析ケース設定の手順とは全く逆の新たな手法(以下、探索型システム性能評価と呼ぶ)を従来の手法に対して補完的に用いることにより、簡単化された性能評価モデルやこれらに関する解析ケースの設定を正当化することにある。探索型システム性能評価の雛形となる手法としては、環境シミュレーション法が挙げられる。この手法の重要な特徴の一つは、入力パラメータの値を統計的に変動させることにより、対象とするシステムの将来挙動の「あり得べき」姿を定量的かつ統計的に多数作り出すことが可能であるという点である。探索型システム性能評価では、特定の数学モデルを使用することによる網羅性の限界を克服するために、シャドウモデルという極めて汎用性及び柔軟性に富んだツールを用いることにより未だ専門家によって完全には否定されていない領域を含んだ全てのパラメータ/モデル空間を概括的に調べることとする。本年度の研究では以下の課題に取り組むこととする。(1)統合された探索型システム性能評価ツールを用いて全体システムについて概括的な感度解析を行い、全体的な感度構造を定量的に把握するとともに、第二次報告書における解析ケース群の網羅性の確認を行う。特に、同報告書で比較対象としている諸外国の安全基準あるいは我が国の天然放射線レベルを上回る可能性のあるケースについて体系的な抽出を行う。(2)探索型性能評価の手法をTRU廃棄物処分に適用可能なものにまで拡張するとともに、必要となる解析ツールの改良を行う。(3)核種移行ソーバーであるTigerの改良を行い、非線形かつ時間依存の問題に対する計算効率や頑健性の向上を図る。

不均質媒体中の水理解析の不確実性に関する研究(コア研究協力)(研究委託内容報告書)

小山田 潔*

JNC TJ1400 99-023, 63 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-023.pdf:11.88MB

本研究は、サイクル機構が実施している第二次取りまとめ(以下H-12レポートと称する)における亀裂ネットワークモデルによる地下水流動解析について、概念モデルやデータに起因する不確実性を評価することを主眼として、複数の異なる研究機関によって開発された同種の解析コードを用いて解析を実施し、得られた結果を相互に比較することにより、(1)仮想的なサイトを対象としたH-12レポートにおける地下水流動解析で見過ごされている可能性のある不確実性要因を抽出する(2)それぞれの不確実性要因が解析結果である地下水流動にどの程度の影響を及ぼし得るかを定量的に示す ことが主要な目的である。また、主要な差異の分析を通じて、上記の相互比較の結果がH-12レポートドラフトの性能評価の信頼性にどのようなインパクトを持ち得るか、そして、今後の研究開発においてどの様な事項が課題として認識される必要があるかについて検討を加えた。各研究機関の解析は2段階に分けて実施された。第1段階は、平成10年11月時点でのH12レポートドラフトと同じ条件及びデータを用いて、各研究機関が開発した水理解析コードを用いて解析を実施し、各コードの特徴や制約条件を明らかにした。第2段階は、JNCがH12レポートドラフトの作成について参考とした文献情報や、JNCがこれまでに実施した試験結果を提供し、これらの情報について、各研究機関が独自に解釈を行い、モデルやパラメータの代替案を作成し、解析を実施することによって、着目したオプションがどの程度解析結果に影響を及ぼすかを検討した。解析結果を総合すれば、各機関種々のモデルによって得られた結果は、比較的小さな差異しか示さなかった。第2段階で各機関が着目したオプションの種類によって、差異の程度は異なるものの、H-12レポートにおける水理解析結果は、他の手法によっても再現可能な代表性を有するものと考えられる。今後の課題としては、水理解析結果に核種移行解析を付加して、核種移行抑制性能を含めた多様な指標により比較検討を実施し、解析モデルの信頼性向上を図ることがあげられる。

地層処分システム性能評価のための概括的感度解析手法の高度化(III)(研究委託内容報告書)

小山田 潔*

JNC TJ1400 99-017, 316 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-017.pdf:42.41MB

本研究の主眼とするところは、通常のシナリオ作成や解析ケース設定の手順とは全く逆の新たな手法(以下、探索型システム性能評価と呼ぶ)を従来の手法に対して補完的に用いることにより、簡単化された性能評価モデルやこれらに関する解析ケースの設定を正当化することにある。探索型システム性能評価では、この問題点を克服するために、シャドウモデルという極めて汎用性及び柔軟性に富んだツールを用いることにより未だ専門家によって完全には否定されていない領域を含んだ全てのパラメータ/モデル空間を概括的に調べることとする。人工バリア中核種移行シャドウモデルを用いて多数の統計的な計算が行われ、この結果として人工バリアシステム中の幅広い核種移行挙動が具現化された。また、これらの結果に対する主成分分析と感度分析は、リファレンスケース近傍での感度構造についての既存の知識をより客観的かつ定量的な方法で再構築することに成功した。さらに、核種放出率の特に高い部分集合についての統計的な分析により、リファレンスケースよりも有意に高い核種放出率に至るようなクリティカルな核種挙動の組み合わせを同定することができた。以上の成果を踏まえ、本年度の研究では以下の課題に取り組むこととする。(1)探索型システム性能評価の方法論を拡張し、個々のチャンネルが二重空隙媒体である様な、時間に依存したチャンネルネットワークモデルとして表現される母岩中での核種移行に関するシャドウモデルを開発すること。(2)上記のニアフィールド母岩中核種移行シャドウモデルを用いて統計的解析を実施することにより、対応する問題の感度構造を定量的に調査すること。(3)ニアフィールド母岩中核種移行シャドウモデルによる決定論的解析を実施し、いくつかの具体的な事象に起因するシナリオにおける核種移行への影響を詳しく調査すること。