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報告書

研究施設等廃棄物のトレンチ埋設施設設計に対する要求事項と今後の課題

小川 理那; 天澤 弘也; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩

JAEA-Review 2023-011, 116 Pages, 2023/08

JAEA-Review-2023-011.pdf:2.6MB

研究施設等廃棄物の埋設事業の実施主体である日本原子力研究開発機構は、埋設事業の実施に向けて、平成22年に、当時の「核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律」(原子炉等規制法)に適合する埋設施設の概念設計を実施した。一方で、平成25年以降、原子炉等規制法の第二種廃棄物埋設事業に係る規則等が改正されており、埋設施設の基本設計に向けて、新たに制定された規則類に対応する検討が必要な状況となった。研究施設等廃棄物の埋設事業の許可申請の際には、廃棄物埋設施設の立地環境及び施設設計等についての基準が示されている「第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則」等に計画している埋設施設が適合していることを示す必要がある。そのため、日本原子力研究開発機構は、新規制基準に適合した埋設施設の設計における技術的検討を進めている。本報告書では、現行の「第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則」等のトレンチ処分を行う廃棄物埋設施設への要求事項を整理し、課題の抽出を行った。

報告書

コンクリートピット埋設施設の設置環境及び劣化に伴う浸入・浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2023-012, 57 Pages, 2023/07

JAEA-Technology-2023-012.pdf:3.57MB

コンクリートピット埋設施設は、支持能力を有する地盤に設置する必要があると考えられることから、地下水面より下位に設置することが想定される。そのため、施設の設置環境(施設の周辺岩盤)及び施設の構造物(コンクリートピット埋設施設及びこれを取りまくベントナイト混合土)のそれぞれの透水係数をパラメータとしてモデル計算を行い、施設への浸入水量及び施設からの浸出水量を評価した。地下水流動解析は、有限要素法による2次元地下水流動解析コードMIG2DFを用いて行った。設置環境を考慮した評価では、これまでの技術検討で施設底面における地下水浸入水量及び浸出水量が相対的に多量となったことから、その底面と接する新鮮な岩盤の透水係数をパラメータとして、地下水浸入水量及び浸出水量の評価を実施した。また、施設の構造物を考慮した評価では、コンクリートピット埋設施設の経年的な劣化及びベントナイト混合土の化学的な変質による劣化を想定したコンクリート及びベントナイト混合土の透水係数を設定し、地下水の浸入水量及び浸出水量の変化を評価した。その結果、岩盤新鮮部の透水係数は施設における地下水浸入水量及び浸出水量に大きく寄与することが分かった。また、ベントナイト混合土の化学的劣化に伴う透水係数の増加に伴い、その周囲の覆土へ移行する浸出水量が増加する結果となった。以上からこれらの透水係数は、コンクリートピット埋設施設の設置及び安全評価における重要な影響因子であることが分かった。

報告書

研究施設等廃棄物のトレンチ埋設施設におけるスカイシャイン線量評価

中村 美月; 出雲 沙理; 小川 理那; 仲田 久和; 天澤 弘也; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2022-025, 73 Pages, 2022/12

JAEA-Technology-2022-025.pdf:1.64MB

日本原子力研究開発機構は、研究施設等廃棄物の埋設処分事業の実施主体として、浅地中処分の実施に向けた検討を進めている。研究施設等廃棄物の埋設処分事業では埋設施設の操業中の安全評価として、ピット施設、トレンチ施設及び受入検査施設からの直接$$gamma$$線及びスカイシャイン$$gamma$$線による敷地境界での実効線量が、「第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則の解釈」に規定された50$$mu$$Sv/y以下となることを示す必要がある。直接$$gamma$$線及びスカイシャイン$$gamma$$線による実効線量が50$$mu$$Sv/y以下とするためには、各施設から敷地境界までの距離を120m以上とすることが、概念設計の結果に基づき立地基準案では示された。一方、令和元年に埋設対象廃棄体の物量調査を行い、その結果、トレンチ処分対象の廃棄体等本数が概念設計時に比べて増加し、トレンチ施設に係る施設規模等の設計が変更された。そこで、本報告書では2次元Sn輸送計算コードDOT3.5を用いて、設計変更後のトレンチ施設からの距離に応じた敷地境界でのスカイシャイン線量評価の感度解析を実施した。各トレンチ施設1基あたりの評価及び各トレンチ施設の重畳評価の結果、どちらの評価結果においても各施設から120m離れた敷地境界でのスカイシャイン$$gamma$$線による実効線量が50$$mu$$Sv/y以下となることを確認した。

報告書

研究施設等廃棄物のトレンチ処分施設における覆土の設計検討

小川 理那; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2022-010, 54 Pages, 2022/07

JAEA-Technology-2022-010.pdf:11.07MB

日本原子力研究開発機構では、研究施設等廃棄物の処分方法の一つとして、トレンチ埋設処分を検討している。トレンチ埋設処分は、「核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律」が適用され、特に、埋設施設の設計については、「第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則」が適用される。この規則は、令和元年に改正され、トレンチ埋設施設には、施設中への雨水及び地下水の浸入を十分に抑制させる設計を取り入れることが新たな要求事項として追加された。そこで、本報告では、現在計画しているトレンチ埋設施設に追加された規則の要求事項を適応させた設計の検討を行うこととした。検討中のトレンチ埋設施設は、地下水位より浅い位置に設置することを想定している。そのため、施設中に浸入する水は、主に雨水由来のものであると考えられることから、トレンチ埋設施設の表面にある覆土の設計について検討を行うこととした。本報告では、日本原子力研究開発機構が検討しているトレンチ埋設施設のうち、安定型トレンチ埋設施設の覆土設計について検討した。検討方法としては、覆土に用いる材料や施工方法により設計条件の変更が可能である透水係数及び厚さについてパラメータスタディを実施し、各条件における廃棄体層へ浸入する水の流速を評価した。各条件における流速の結果を比較し、より効率的に雨水の浸入を抑制する覆土の設計条件を評価することとした。解析の結果、粘土層及び排水層の厚さや透水係数の値の組み合わせ毎に覆土の遮水性能を把握することができた。将来、実施するトレンチ施設の基本設計においては、安全評価上有効な遮水性能に加え、その他の課題や施工費の検討も実施した上で合理的な覆土の仕様を決定する予定である。

報告書

トレンチ埋設施設に起因する帯水層中のウラン濃度の試算

小川 理那; 阿部 大智*; 菅谷 敏克; 佐久間 康太; 齋藤 龍郎; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2022-008, 46 Pages, 2022/05

JAEA-Technology-2022-008.pdf:3.09MB

日本原子力研究開発機構では放射能濃度の低いウラン廃棄物の処分方法として、トレンチ処分を検討している。ウランは人の健康の保護に関連する物質であることから、我が国ではウランに関する濃度基準が定められており、その値は0.002mg/Lとされている。浅地中処分では、降雨による浸透水及び地下水により放射性廃棄物中に含まれている放射性核種が生活圏へ移行するシナリオを想定するため、安全評価として、線量評価のみではなく、環境中の濃度に関する評価も必要である。そこで、本報告では、埋設事業センターが実施した概念設計の施設条件においてウラン廃棄物を埋設した条件を設定し、帯水層中のウラン濃度が我が国で定められているウランの基準値を満足することが可能かを検討した。また、今後実施する基本設計に向けて、様々な環境条件におけるパラメータスタディを実施し、施設の設計において考慮すべき事項、条件及び課題についての検討も行った。ウラン濃度は、低レベル放射性廃棄物処分の線量評価コード「GSA-GCL2」を用いて、帯水層中へ移行するウラン量を解析し、施設から1m地点における帯水層中の濃度を求めた。検討の結果、条件設定によって、帯水層中のウラン濃度が大きく変化する結果が得られたが、地下水の流向に対する埋設施設の形状及び配置、廃棄体層の分配係数及び遮水工の設計を適切に組み合わせた設計を行うことで、帯水層中のウラン濃度を環境基準以下とすることが可能であると考えられる。

口頭

研究施設等廃棄物のコンクリートピット処分における施設からの浸入及び浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 仲田 久和; 坂井 章浩

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、低レベル放射性廃棄物のうち研究施設等廃棄物の埋設処分業務の実施主体となっており、処分方法の1つとしてコンクリートピット処分を検討している。コンクリートピット処分施設は、地下水位より深い場所に設計するため、地下水の流れとともに廃棄物中の放射性核種が生活圏へ移行を評価する必要がある。そこで、様々な立地環境条件及び施設設計条件を考慮した場合の施設からの地下水の浸入及び浸出水量の試算を実施し、施設設計における今後の課題を検討した。解析モデルとして、コンクリートピット処分施設は埋設事業センターの概念設計に基づき、周囲環境は一般的な環境条件に基づいて設定した。また、不透水境界を考慮してモデル底辺を水平にしたものと傾斜させた2つを想定した。浸入及び浸出水量の算出は、有限要素法による2次元地下水流動解析を行い、コンクリートピット処分施設を通過する地下水の流速より求めた。岩盤新鮮部及び側部覆土の透水係数、ベントナイト混合土の劣化等について感度解析を実施した。施設に接する岩盤新鮮部の透水係数が1.0$$times$$10$$^{-7}$$[m/s]より大きくなると、浸入及び浸出水量が大幅に増加した。一方、側部覆土の透水係数を低くすると、浸入及び浸出水量うち、覆土へ移行する地下水量が低減した。また、ベントナイト混合土の劣化が施設の上部で生じた場合では、施設上部にも透水係数の低い覆土を充填することで低減が可能となった。コンクリートピット処分施設の設計では、浸入及び浸出水量をできるだけ軽減するため、岩盤新鮮部の透水係数が1.0$$times$$10$$^{-7}$$[m/s]程度以下の環境に設計することが望ましいと考えられる。また、上部覆土の設置、上部覆土及び側部覆土の透水係数の制御等の施設設計を工夫することで、浸入及び浸出水量の低減が可能であり、ベントナイト混合土の劣化による浸入及び浸出水量を低減させる対策になるため、施設の立地環境に基づいた設計を今後検討する必要がある。

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