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報告書

超深地層研究所建設用地周辺を対象とした複数のモデル化概念による地下水流動のモデル化・解析(その2)

井尻 裕二*; 小野 誠*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 山本 肇*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2004-015, 732 Pages, 2003/10

JNC-TJ7400-2004-015.pdf:34.55MB

本研究では、効率的に地下水流動特性を把握するための調査・解析・評価技術の構築に資することを目的として、データ解釈、概念モデルの構築等の各作業段階における不確実性が地下水流動のモデル化・解析結果に影響評価や不確実性要因の抽出を行なうために、複数のモデル化概念による地下水流動解析を実施してきた。本年度は、これまでに実施した複数のモデル化・解析手法を用いた地下水流動解析を対象として、データの入力から解析結果を得るまでの一連の作業の流れについて、統合化データフロー(「調査」$$rightarrow$$「生データ」$$rightarrow$$「解釈/データセット」$$rightarrow$$「概念化/モデル化/解析」$$rightarrow$$「アウトプット」)を構築した。各段階に介在する作業の内容や採用した仮定について、このデータフローに準じた整理を行ない、データや作業工程のそれぞれが持つ不確実性が地下水流動の概念モデルや解析結果に与える影響について、データフローに基づきモデル化手法ごとに比較・分析を実施した。さらに、これらの分析結果に基づいて、地下水流動解析に大きな影響を与える不確実性要因を抽出するとともに、それを解決するために必要な調査データ・調査手法及びモデル化・解析手法について検討した。得られた知見は、以下に示すとおりである。データフロー上の各作業工程については、概念モデルごとに解析ケース間で比較した結果とケースごとに概念モデル間で比較した結果の2通りの比較方法によって、解析結果に影響を及ぼすと考えられる不確実性要因として断層の透水構造や有効間隙率などを抽出することができた。また、4つのモデル化手法それぞれのデータフローを構築し、調査から評価までの流れとともに、各フローにおけるデータ解析手法、モデル化手順及び不確実性要因を明らかにした。このように、データフローを作成することにより、偏りや漏れのない幅広い知見が地下水流動解析に反映されることが示された。さらに、調査側と評価側の意思疎通を良好にし、より精度の高いデータ、よりニーズの高いデータを調査側が取得することが可能となり、その結果としてモデル不確実性は低減されると考えられる。

報告書

水理地質構造の不確実性を考慮した水理地質構造のモデル化及び地下水流動解析 -モデリブレーション-

井尻 裕二*; 小野 誠*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 山本 肇*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2004-005, 415 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2004-005.pdf:23.86MB

本研究では,水理地質構造のモデル化手法および地下水流動解析手法に起因した地下水流動解析結果の不確実性を評価することを目的として,連続体モデル2手法と不連続体モデル1手法の併せて3つの手法を用いて東濃地域の正馬様用地を中心とした4km$$times$$6kmの地域を対象とした3次元地下水流動解析を実施した。また,水理地質構造のモデル化や地下水流動解析結果に含まれる不確実性が,調査研究の進展に伴い,どのように低減したかを評価することを目的として,新たに取得した情報や知見に基づき,複数の水理地質構造のモデル化手法及び地下水流動解析手法について,モデルの更新及びキャリブレーションを実施した。得られた知見は,以下に示すとおりである。新たなMIU-4孔のデータと長期揚水試験のデータを追加し,3通りのモデル化を行なった。各モデル化手法とも透水係数の設定や月吉断層の設定は昨年度までの経緯を踏まえ,モデル間で取り扱いに大きな差は無くなった。モデルキャリブレーションは,MIU-2孔のパッカー開閉に伴う圧力応答について,観測値と数値計算結果を合わせる方法で行なった。各解析手法とも,水理パラメータを修正することで,観測値と計算結果の残差二乗和を低減することができた。ただし,透水係数,有効間隙率,比貯留係数,透水異方性など,モデル間で調整するパラメータは異なった。また,キャリブレーションの際,パラメータの調整だけでは説明のできない場所があった。このような,場所に対しては,水理地質構造をより詳細にするような調査が必要となる可能性がある。本年度は境界条件や月吉断層以外の断層の設定に自由度があったことから,移行経路自体は昨年度よりも若干ばらついたが,結果的にキャリブレーションによって,移行経路がほぼ同一の場合は移行経路長とダルシー流速についてはモデル間のばらつきはほぼ1桁以内に低減された。今後は透水係数や有効間隙率などのデータの不確実性を低減すること,水理地質構造をより詳細にすることを目的とした調査をモデル化の観点から提案することが必要となる。

報告書

超深地層研究所建設用地周辺を対象とした複数のモデル化概念による地下水流動のモデル化・解析(その1)

井尻 裕二*; 小野 誠*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 山本 肇*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2004-003, 610 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2004-003.pdf:42.03MB

本研究では,水理地質構造のモデル化手法および地下水流動解析手法に起因した地下水流動解析結果の不確実性を評価することを目的として,連続体モデル3手法と不連続体モデル1手法の計4手法を用いて超深地層研究所建設用地を中心とした約9km四方の領域を対象とした3次元地下水流動解析を実施した。得られた知見は,以下に示すとおりである。解析領域,月吉断層の形状は同設定として,その他諸条件を含めたモデル化の違いが移行経路に及ぼす影響を評価した。その結果,移行経路や経路長に関しては,場所によってはモデル間の差よりも不均質性に起因したばらつきの方が大きいことがあることがわかった。また,移行経路や経路長よりも移行時間におけるモデル間の差が大きいことから,実流速の算定に用いる有効間隙率の不確実性が大きいことがわかった。また,本研究の一連のモデル化・解析作業を通じて,既存のデータフローの見直しを行なった。その結果,モデル化概念によってデータフローが異なることから,今後も引き続き調査と評価の結果をデータフローに反映していく必要があることがわかった。

報告書

幌延深地層研究計画 地下施設建設技術に関する研究

杉原 豊*; 窪田 茂*; 山本 卓也*; 亀村 勝美*; 桑田 尚史*; 端 則夫*

JNC TJ1400 2001-005, 383 Pages, 2003/03

JNC-TJ1400-2001-005.pdf:18.73MB

深地層の研究施設は、深部地質環境に関する知見を充実させるとともに2000年レポートによって示された地層処分技術や知見を実際の深地層での研究を通じて具体的に確認することを目的とする。また、同時に、一般の人々が深地層を実際に体験できる場として計画されている。本年度は、平成14年度前半に予定されている研究所設置地区選定に資することを目的として実施したものである。先ず、平成13年度にB1区域及びB2区域において実施した2本の試錐調査の結果を踏まえて2種類の地盤モデルを作成した。続いて、地下へのアクセス方式や坑道本数をパラメータに地下研究施設の基本レイアウトの検討を実施し、各坑道の空洞安定性の評価を行なった。レイアウトケースとしては、(1)立坑2本案、(2)立坑3本案、(3)スパイラル坑道&立坑1本案、(4)スパイラル坑道&立坑2本案の4ケースを設立した。各ケースに対し、補助工法適用の必要性も含めて施工方法の検討を実施し、施工手順、サイクルタイムを設定するとともに、施工時の仮設備の使用検討を行い、建設工程及び建設費の検討を実施した。また、建設工事に伴う振動や騒音の概略予算評価を実施した。検討結果として、掘削方法は全ての坑道について機械掘削方式を採用し、立坑はショートステップ工法、水平坑道及びスパイラル坑道はNATMとした。また、ズリ出し方式としては、(1)と(2)の立坑案における水平坑道については軌道方式、(3)と(4)のスパイラル案における斜坑及び水平坑道については、(1)と(2)の立坑案で約70ヶ月、(3)と(4)のスパイラル坑道案で約90ヶ月という結果が得られた。

報告書

原位置トレーサー試験の逆解析による核種移行特性の不確実性評価(II)

畑 明仁*; 井尻 裕二*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2003-001, 99 Pages, 2003/01

JNC-TJ8440-2003-001.pdf:2.49MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題の1つとなっている。特に、天然バリア中核種移行評価においては原位置で実施された様々な調査結果に基づきモデルやデータが設定される。しかしながら、天然バリアは本来不均質であるにもかかわらず調査数量は限られ、調査結果には多くの不確実性を伴う。したがって、天然バリア評価において、原位置調査結果から推定されるモデルやデータの不確実性を定量的に評価する手法を確立する必要がある。このような観点から、一昨年度はツール開発の一環として、核種移行解析コードLTGを対象とした逆解析コードの開発を行い、続けて昨年度はSKBのASPO HARD ROCK LABORATORY(HRL)で行われたTRUE試験結果に対し開発プログラムを適用し、逆解析の同定精度やデータ及びモデルの不確実性の定量的評価に関する検討を行った。本年度は、逆解析コードの適用実績を広げ、その信頼性を向上させるために、昨年度のSKB ASPO HRLとは異なるNAGRAのGrimsel Test Siteで行われたMI試験結果に対し、昨年と同様な手順で逆解析を行い同様の検討を行った。その結果、昨年のTRUEに対する結果と同様に、比較的容易に精度良くパラメータが同定できること、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性は、試験条件やモデルの設定条件に起因するパラメータの不確実性に比べて極めて小さいこと、モデルの良否を選択する基準として情報量基準を用いれば、もっとも同定精度の高いモデルを選択できることが明らかとなった。

報告書

水理地質構造の不確実性を考慮した水理地質構造のモデル化及び地下水流動解析

井尻 裕二*; 鈴木 俊一*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 山本 肇*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2002-003, 525 Pages, 2002/03

JNC-TJ7400-2002-003.pdf:15.78MB

本研究では,水理地質構造のモデル化手法および地下水流動解析手法に起因した地下水流動解析結果の不確実性を評価することを目的として,連続体モデル2手法と不連続体モデル1手法の併せて3つの手法を用いて東濃地域の正馬様用地を中心とした4km$$times$$6kmの地域を対象とした3次元地下水流動解析を実施した。解析ケースと得られた知見は,以下に示すとおりである。基本ケースでは,モデル化する解析領域,地質構造,境界条件は同じとして岩盤および月吉断層のモデル化の違いが移行経路に及ぼす影響を評価した。その結果,移行経路には,岩盤部のモデル化手法の違いだけでなく,月吉断層のモデル化の違いが及ぼす影響が大きいと考えられることから,断層や被砕帯などの大規模な地質構造の不確実性を低減することが重要であることがわかった。長期揚水試験解析ケースでは,月吉断層の上盤および下盤からの揚水試験を対象として解析を実施した結果,水頭低下量は,揚水井戸に近く,月吉断層と同じ側にある方が大きな値を 示すことから,基本ケースと同様,月吉断層の透水性を把握する事が重要であることが示された。感度解析ケースでは,境界条件,熱対流,断層構造が地下水流動解析結果に及ぼす影響について検討を行った。その結果,境界条件に関しては,盆地境界で解析領域を設定することにより大局的な地下水流動を模擬でき,境界条件の不確実性を低減できる可能性が示された。熱対流に関しては,現位置で地下水化学や地下水年代とともに深度方向の温度分布を測定することによって地表面からの涵養量の大きさを推定でき,地下水涵養量の不確実性を低減できる可能性が示された。断層構造に関しては.断層の走向と地下水類移動方向との関係から各断層の調査優先度を設定することによって,より合理的な調査手法を確立できる可能性が示された。

報告書

原位置トレーサー試験の逆解析による核種移行特性の不確実性評価

畑 明仁*; 井尻 裕二*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2002-002, 207 Pages, 2002/01

JNC-TJ8440-2002-002.pdf:4.38MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題の1つとなっている。特に、天然バリア中核種移行評価においては原位置で実施された様々な調査結果に基づきモデルやデータが設定される。しかしながら、天然バリアは本来不均質であるにもかかわらず調査数量は限られ、調査結果には多くの不確実性を伴う。したがって、天然バリア評価において、原位置調査結果から推定されるモデルやデータの不確実性を定量的に評価する手法を確立する必要がある。このような観点から、昨年度はツール開発の一環として、核種移行解析コードLTGに対して逆解析によりパラメータが同定できるとともに、そのモデルや同定したパラメータの不確実性が定量的に評価することが可能なコードを作成した。今年度は、核種移行逆解析コードを用いて数メートルスケールの単一割れ目を対象に実施された非収着/収着性トレーサー試験データを解析し、トレーサー試験から同定可能なパラメータの同定とその不確実性を評価した。その結果、本コードを用いて精度良いパラメータ同定が比較的簡易に実施できること、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性は、試験条件やモデルの設定条件によるパラメータの不確実性に比べ小さいことが明らかとなった。また、本検討で得られたパラメータの不確実性はJNC第2次とりまとめの不確実性ケースで選択した不確実性とほぼ同等であったが、もっとも不確実性の高い結果となったマトリックス拡散寄与面積率は非保守側に大きい不確実性を示した。亀裂中の拡散を正確に把握することが、施設設計の合理化を図る上で重要と考えられる。

報告書

地質環境の不確実性評価技術の基礎研究(概要版)

井尻 裕二*; 服部 弘通*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 窪田 茂*; 安達 哲也*; 山本 卓也*; 五十嵐 孝文*; 杉原 豊*

JNC TJ8400 2001-009, 41 Pages, 2001/03

JNC-TJ8400-2001-009.pdf:6.69MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価においては、地質環境の不確実性の影響を評価することが非常に重要な課題となっている。地質環境の不確実性には、調査試験により得られたデータに伴う不確実性と安全評価に用いる水理地質構造モデルに伴う不確実性がある。本研究では、今後サイト特性調査が進められる幌延の深地層研究所をモデルケースとしてデータ不確実性およびモデル不確実性を低減するためのサイト特性調査の合理化手法を開発するとともに、既に地上からの調査が進められている東濃の超深地層研究所をモデルケースとしてモデル不確実性を低減するためのモデル化手法を確立することを目的とする。幌延の深地層研究所を対象として実施するサイト特性調査の合理化手法の開発においては、調査の各段階における情報に基づいて概念モデルを構築し、概念モデルおよびデータの不確実性を考慮した感度解析を実施して、性能評価結果に対する感度が大きい項目(概念モデルおよびパラメータ)を同定する。この結果に基づいて、概念モデルの不確実性の感度が大きい場合には概念モデルを特定する調査を行い、データの不確実性の感度が大きい場合にはそのパラメータを優先的に取得する調査試験を実施する。このように、性能評価結果に対する感度が大きい項目を優先的に次の調査試験に反映させる調査試験計画の合理化手法を開発する。今年度は基礎研究として、サイト特性調査の合理化の概念を示すとともに、深地層研究施設周辺地域の地形地質情報に基づいて予備的概念モデルを構築し、次年度以降に実施する感度解析に供するパラメータの不確実性について検討を行った。東濃の超深地層研究所を対象として実施するモデル化手法の確立においては、モデルの不確実性に関する検討事例を調査するとともに、東濃で取得されたデータをモデル化の観点から検討した。

報告書

塩淡境界を考慮した3次元地下水流動解析

今村 聡*; 下村 雅則*; 安達 哲也*; 井尻 裕二*; 杉原 豊*

JNC TJ7400 2001-008, 293 Pages, 2001/03

JNC-TJ7400-2001-008.pdf:10.15MB

沿岸部における地下水流動を評価するにあたっては,海水と淡水の密度差によって生じる塩淡境界の挙動を把握することが非常に重要である。そこで,本研究では,塩淡境界の地下水流への影響の評価と,調査解析手法の構築を目的として,蓮沼地域を対象とした塩淡境界を考慮した3次元地下水流動解析を実施した。その結果,蓮沼地域の解析結果に関しては,以下のような知見が得られた。(1)地盤の透水性が等方性の場合には,山岳部で涵養された地下水が地下深部まで循環し,内陸部まで塩水が浸入しないことがわかった。(2)地盤の透水性に水平方向よりも鉛直方向の透水性が低い透水異方性を考慮した場合には,山岳部で涵養された地下水が地下深部まで循環しないため,透水等方性の場合よりも内陸側に塩水が侵入することがわかった。(3)地表面流を考慮した場合としない場合では塩分濃度分布に大きな差異はなく,地表面流が塩淡境界に及ぼす影響は顕著でないことが示された。また,塩淡境界の解析に関する今後の課題として以下のような項目が考えられた。(1)塩淡境界は,地形,地盤の透水性,境界条件の影響を大きく受けることから,塩淡境界の解析にあたっては,原位置データに基づいた逆解析的な手法などを用いた水理地質構造のモデル化手法を確立していく必要がある。(2)地盤の透水性が低い場合,地表面流を取り扱う場合,海進・海退などの境界条件の時間変化を取り扱う場合には,解の収束に多大な計算時間を要することから,解析における演算速度の高速化が必要である。なお,本研究は,核燃料サイクル開発機構殿と通商産業省地質調査殿との共同研究の一環として実施したものである。

報告書

水理地質構造モデル化手法及び地下水流動解析手法の不確実性評価

井尻 裕二*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*; 下茂 道人*; 西嶌 望*; 文村 賢一*

JNC TJ7400 2001-007, 612 Pages, 2001/03

JNC-TJ7400-2001-007.pdf:118.17MB

None

報告書

堆積岩を対象とした深地層の研究施設 工程及び防災に関する研究

杉原 豊*; 山本 卓也*; 森川 泰成*; 中濱 慎司*; 亀村 勝美*; 小原 信高*; 桑田 尚史*

JNC TJ1400 2001-002, 355 Pages, 2001/03

JNC-TJ1400-2001-002.pdf:15.83MB

None

報告書

核種移行逆解析プログラムの作成

井尻 裕二*; 安達 哲也*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*; 杉原 豊*

JNC TJ8440 2001-002, 93 Pages, 2001/02

JNC-TJ8440-2001-002.pdf:4.19MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、モデルやデータの不確実性を評価することが重要な課題となっており、安全評価に用いるモデルの妥当性や原位置試験から得られるデータの信頼性を客観的に評価できるツールを開発することが急務である。本業務では、核燃料サイクル開発機構が保有している核種移行解析コードLTGを対象として、測定誤差に基づくデータの信頼性評価や最適モデルの選定が可能な確率論的手法を用いた逆解析プログラムを作成した。その結果、作成した核種移行逆解析プログラムは、データの信頼性評価や最適モデルの選定など所定の機能を満たしていることが確認された。また、簡単な核種移行問題を設定して検証解析を実施した結果、逆解析により同定されたパラメータには初期値依存性があること、パラメータの種類や組合せによっては解が不定となることなどの問題点が明らかとなった。さらに、初期値依存性の問題に対しては、初期値の設定にあたっては事前にパラメータの分布範囲を絞り込むこと、複数の経路がある場合には各経路に同じ初期値を用いないこと、初期値を上下限値と同じ値にしないことなどが有効であることが明らかとなった。

報告書

堆積岩を対象とした深地層の研究施設建設に関する検討

姉崎 進*; 杉原 豊*; 五十嵐 孝文*; 山本 卓也*; 安達 哲也*; 鈴木 俊一*; 大石 雅也*

JNC TJ1410 2000-001, 123 Pages, 2000/03

JNC-TJ1410-2000-001.pdf:10.04MB

None

報告書

堆積岩を対象とした地下へのアクセス坑道に関する研究

姉崎 進*; 杉原 豊*; 五十嵐 孝文*; 窪田 茂*; 安達 哲也*

JNC TJ1410 98-001, 74 Pages, 1998/10

JNC-TJ1410-98-001.pdf:6.37MB

堆積岩における深地層試験に係る技術的課題の一つである、地上から地下の試験場(主試験水平坑道)へのアクセス坑道の仕様について、地盤条件、工事・試験研究の実験の安全性、試験研究環境の確保、設計、施工性、工期、費用の観点から検討し、その現実的な成立性を考察することを目的として実施した。

報告書

試錐孔間水理試験装置の製作(計測装置と流量計測装置の製作)

下茂 道人*; 井尻 裕二*; 青木 智幸*; 杉原 豊*

PNC TJ7205 95-001, 189 Pages, 1995/03

PNC-TJ7205-95-001.pdf:9.78MB

試錐孔間水理試験装置は、坑道周辺の岩盤内に存在する単一割れ目の透水係数、比貯留係数、水理学的な連続性、異方性等や間隙水圧を、複数のボーリング孔を利用して測定するための透水試験装置であり、坑道周辺に分布する岩盤の水理特性を明かにするための調査技術および機器開発の一環として現在開発を進めている。注水方法としては、バックグラウンドの地下水圧のノイズに大きく影響を受けずに試験が行えるシヌソイダル法を採用している。本業務では、昨年度、注水制御装置および孔内装置の注水区間を製作したが、本年度はこれに引続き、計測装置と流量計測装置の製作を行った。計測装置は、圧力センサーや流量測定装置からのデータを取得するためのアンプおよびA/D変換器、そしてデータの表示、保存および出力を行うためのパソコンユニットからなる。コンピュータには、過酷な環境下での使用を想定して、FA仕様のタッチパネルコンピュータを採用するとともに、オブジェクト志向言語を用いた計測プログラム"HYDROMONITOR"を新たに製作した。流量測定装置には、0.02$$sim$$200$$ell$$/hrの広範囲な流量測定を行うために、5台の流量計を製作し必要な改良を行った。完成した装置を用いて室内性能試験を行い、所定の性能を有することを確認した。

報告書

試錐孔間水理試験装置の製作(注水制御装置と孔内装置の注水区間の製作)

下茂 道人*; 青木 智幸*; 井尻 裕二*; 杉原 豊*

PNC TJ7205 94-001, 180 Pages, 1994/05

PNC-TJ7205-94-001.pdf:9.36MB

試錐孔間水理試験装置は、坑道周辺の岩盤内に存在する単一割れ目の透水係数、比貯留係数、水理学的な連続性、異方性等や間隙水圧を、複数のボーリング孔を利用して測定するための透水試験装置であり、坑道周辺に分布する岩盤の水理特性を明らかにするための調査技術および機器開発の一環として現在開発を進めている。注水方法としては、バックグラウンドの地下水圧のノイズに大きく影響を受けずに試験が行えるシヌソイダル法を採用している。本業務では、昨年度実施した設計をもとに、細部を再度見直し、注水制御装置と孔内装置の注水区間の製作を行った。注水制御装置には、コンピュータ制御による油圧サーボ方式のダブルブースターポンプを用いた。バッカーには、高止水性、高剛性の両面を満足させるために、二重被覆のゴムを採用した。また、孔内に設置する圧力変換器には、高精度、高分解能を有する水晶発振型圧力変換器を用いた。完成した装置を用いて室内性能試験を行い、所定の性能を有することを確認した。

報告書

ニアフィールドの応用評価手法の開発(II)-概要版-

杉原 豊*

PNC TJ1205 93-002, 48 Pages, 1993/02

PNC-TJ1205-93-002.pdf:1.78MB

本研究は、人工バリアシステムの仕様と性能評価のためのニアフィールド条件を明らかにする研究の一環として実施したものである。この中で、特に重要な課題であるニアフィールドの応力評価手法の開発を目的として、本年度は昨年度に引き続き、掘削初期の空洞変形挙動評価、人工バリア及び周辺岩盤の長期挙動評価研究を実施した。掘削初期の空洞変形挙動評価に関しては、平成3年度に実施した空洞安定解析の結果、深部地下空洞の設計手法の開発検討、および空洞変形挙動評価モデルの開発検討の2つが明らかになった課題である。深部地下空洞の設計手法の開発については、岩盤の物性値や計測データの得られている既存の空洞に対し、弾塑性モデルによる数値解析を行い、その適用性を評価した。また、空洞変形挙動評価モデルの開発検討については、空洞掘削に伴うひずみ軟化およびダイラタンシーに関する文献を調査し、岩盤の破壊後の力学的挙動に関する研究の動向をまとめた。最後に、掘削初期の空洞変形挙動評価に関する今後の課題を抽出し、整理した。人工バリア及び周辺岩盤の長期挙動評価については、長期挙動を取り扱うための粘弾性体の理論体系と計測データの整理方法、有限要素解析プログラムへの組み込みについて検討を行った。さらに、粘弾性理論を時間依存性を示す物質に対して適用するにあたっての問題点をまとめた。

報告書

人工バリアシステム仕様設定に関する解析検討

石井 卓*; 栗原 雄二*; 沢内 至武*; 杉原 豊*; 島邊 賢一郎*

PNC TJ1449 92-003, 166 Pages, 1992/02

PNC-TJ1449-92-003.pdf:5.64MB

動燃事業団がとりまとめ中の平成3年報告書の作成にあたり、性能評価解析の前提となる処分システムの仕様を設定するために、熱影響解析を実施し、処分形態、処分場規模、及び、処分場レイアウトについて考察するとともに、人工バリア中の廃棄体の沈下解析、容器腐食による体積膨張に関する影響の解析を実施し、長期挙動についての考察をおこなった。ニアフィールドの熱影響解析の結果、処分坑道3m、坑道離間距離15mの場合の廃棄体埋設密度の目安として、堆積岩(処分深度は500m)の場合には廃棄体1体あたり80m/SUP2、結晶質岩(処分深度は1000m)の場合には100m/SUP2の専有面積が必要であることが判った。ファーフィールドの解析を実施するに際して、地表の境界条件について調査した結果、地盤と大気との境界条件は熱伝達率で評価することが一般的であり、その値としては10$$sim$$20kcal/m/SUP2/h度Cを用いているのが現状であることが判った。保守的な計算条件として無風状態に相当する熱伝達率10kcal/m/SUP2/h度Cの値を採用して解析を実施した結果、地表面の温度は初期温度の15度Cのまま変化はないという計算結果であった。なお、深度125mの地盤の温度は1000年後に約5度C上昇するという計算結果であった。廃棄体の沈下をABAQUSおよびDACSARの2種類のコードで予測解析した。2次元解析において計算された沈下量はABAQUSによれば0.92mm、DACSARによれば2.70mmであり、問題となる程の沈下量ではない。なお、2種類のコードによる計算結果の違いについて若干の考察をおこなった。オーバパックの腐食生成物の力学影響について予測解析した。オーバパックの体積が腐食によって2倍に膨張するものと仮定したときの、緩衝材による応力緩和効果を考慮して周囲の岩盤の応力について評価した。緩衝材の厚さが30cmである場合には岩盤壁面近傍には想定初期地圧(300kgf/cm/SUP2、深さ1000m)を上回る応力値が計算された。計算結果では、オーバパックの膨張に伴って緩衝材の密度がベントナイトの真比重に至るまで圧縮されることを示唆しており、緩衝材の圧縮性についての非線型性を考慮すると必ずしも応力緩和は期待できないと思われる。一方、緩衝材の厚さが100cmの場合には岩盤の応力値は30cmの場合に比べて約1/5程度であり、また緩衝材の圧縮量も問題とならないので、緩衝材はオーバーパックの腐食膨張による影響を十分に緩衝し得ると思われる。

報告書

ニアフィールド応用評価手法の開発, 概要版

杉原 豊*; 櫨田 吉造*; 三上 哲司*; 沢内 至武*

PNC TJ1449 92-002, 81 Pages, 1992/02

PNC-TJ1449-92-002.pdf:5.22MB

本研究は、動力炉・核燃料開発事業団が平成2年に策定した地層処分研究開発工程表に従って、人工バリアシステムの仕様と性能評価のためのニアフィールド条件を明らかにする研究の一環として実施したものである。この中で重要な課題であるニアフィールドの応力評価手法の開発を目的として、掘削初期の空洞変形挙動評価、人工バリア周辺岩盤の長期挙動評価研究及び最近の諸外国の研究動向調査を実施した。掘削初期の空洞変形挙動評価に関しては、処分場の対象となる大深度地下空洞に対し、トンネル等の既存の設計手法の適用可能性について検討し、空洞掘削初期の岩盤の力学的安定性における評価手法を整理・検討した。これに基づき、実現性の高い空洞断面設計を行い、周辺岩盤の挙動等についての解析成果を明示した。併せて今後の空洞変形挙動評価手法の開発検討計画についても検討を加えた。人工バリア周辺岩盤の長期挙動評価については、岩石のクリープ現象を調査し、岩石クリープにおける既存の力学モデルの適用性及び評価方法、さらに、長期挙動検討に不可欠な挙動の時間依存性に関して検討した。岩盤クリープ変形による人工バリアへの影響について現段階で考えられるシナリオに基づいた理論解析結果を明示し、今後の研究課題を提示した。そして、これらの開発検討に関与すると思われる研究報告を幅広く諸外国の文献等に求め、調査結果を分析整理し、とりまとめた。

報告書

地層処分システムの設計研究,II

杉原 豊*; 三上 哲司*; 沢内 至武*; 櫨田 吉造*; 島辺 賢一郎*

JNC TJ1400 2005-019, 919 Pages, 1991/03

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