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報告書

緩衝材及び岩石中での核種の拡散データベースの整備; 海外の緩衝材データの拡充とその活用法

栃木 善克; 舘 幸男

JAEA-Data/Code 2009-029, 39 Pages, 2010/03

JAEA-Data-Code-2009-029.pdf:3.33MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、地層処分の安全評価への活用を目的として、緩衝材や岩石中での拡散係数に関する拡散データベースを整備してきた。第2次取りまとめに際して岩石を対象に整備後、緩衝材等への拡張や最新データの拡充,データベースの構造や機能の改良,Webブラウザでの利用環境の整備等、さまざまな観点でデータベースの更新・改良を進めてきた。本報告において、国内の緩衝材及び岩石中での核種の拡散係数にかかわるデータを格納・管理している既存のデータベース(JAEA-DDB)に対し、対象範囲を海外産のベントナイトに拡張してデータの追加を行った。データの追加により、総データ数は、実効拡散係数D$$_{rm e}$$が2,020件(実測値は599件)、見かけの拡散係数D$$_{rm a}$$は1,747件(実測値)となった。整備したデータベースによる活用例として、乾燥密度や部分スメクタイト密度に対する拡散係数のプロットを示し、元素・固相・試験環境による影響に関して、特に国産・海外産ベントナイトのデータ傾向の比較評価の例を示した。

報告書

緩衝材及び岩石中での核種の拡散データベースの整備

栃木 善克; 舘 幸男

JAEA-Data/Code 2008-035, 57 Pages, 2009/02

JAEA-Data-Code-2008-035.pdf:3.0MB

既存の拡散データベースを基礎として、緩衝材及び岩石中での核種の拡散係数にかかわるデータの活用を容易にするため、データベースの整備を行った。今回のデータベース整備においては、特にデータ評価における推定値の導入,信頼性情報にかかわる記述の導入に重点を置き、さらにベントナイトのデータを対象に加えるためにデータベースの構成や定義の再構築を行い、対象データ範囲の大幅な拡充を実施した。また、更新後のデータベース定義に従い、既存の国内岩石を対象としたデータを文献調査によって拡充・更新するとともに、国産ベントナイトを対象とした文献調査を実施し、データを追加した。その結果、総データ数は、実効拡散係数Deが450件,みかけの拡散係数Daは1,350件となった。また、整備したデータベースの活用例として、乾燥密度や間隙率に対する拡散係数のプロットを例示し、元素・固相・試験環境による影響評価の例を示した。本データベース改良の結果実現した特徴として、拡散係数と関連するパラメータの相関に関する評価範囲の拡大(特に拡散係数の実測値と推定値の分布傾向を測定時の環境条件などと関連させた比較評価など)が挙げられる。

報告書

地層処分安全評価のための核種の収着・拡散データベースシステムの開発

舘 幸男; 栃木 善克; 陶山 忠宏; 齋藤 好彦; Ochs, M.*; 油井 三和

JAEA-Data/Code 2008-034, 36 Pages, 2009/02

JAEA-Data-Code-2008-034.pdf:5.72MB

地層処分の安全評価において、人工バリアである緩衝材や天然バリアである岩石中での核種移行を評価するうえで重要となる収着分配係数及び拡散係数データについて、データ信頼度情報の活用,パラメータ設定へのデータベースの効果的な適用などを念頭に、これまで整備してきた収着及び拡散データベースを発展させ、Webアプリケーションによる収着・拡散データベースシステム(JAEA-SDB/DDB)を構築した。新たに整備した収着・拡散データベースシステムの活用法について、今回拡充した信頼度情報,パラメータ推定等の機能の例示をしつつ、パラメータ設定等への効果的なデータベースの活用法を提示した。この収着・拡散データベースによって、今後の性能評価における核種移行パラメータ設定の際の、関連するデータの全体像の把握,参照すべき信頼性の高いデータの効率的な抽出,現象論的モデル化の効果的検討などが、一層の効率性,追跡性及び透明性のある形で可能となる。

報告書

地層処分における微生物影響評価に関する研究,2(共同研究)

栃木 善克; 吉川 英樹; 青木 和弘; 油井 三和; 浅野 貴博*; 本條 秀子*; 萩沼 真之*; 川上 泰*; 鈴木 和則*

JAEA-Research 2008-025, 55 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-025.pdf:8.55MB

本報告では、(独)日本原子力研究開発機構及び(財)産業創造研究所による共同研究「地層処分における微生物影響評価に関する研究」の平成18年度における成果をまとめた。同研究は、地層処分場のバリア性能に及ぼす微生物活動の影響評価技術を高度化し、処分技術の信頼性向上に資することを目的として実施した。数値解析コード(MINT)による解析に供することを目的として、幌延深地層研究センターの調査フィールドに設けた地下水化学・微生物影響評価目的の観測井から地下水・岩石試料を採取し、地下水組成・微生物量の安定性を評価するための解析を実施した。解析の結果、地下水化学・微生物量への影響は比較的低いことを示唆する結果が得られた。特に、溶存メタン・メタン生成菌・硫酸還元菌(SRB)及び硫酸イオンにその傾向が見られることから、評価対象の掘削井は浅い環境にもかかわらず、微生物共存によって低い酸化還元電位の環境が安定であることを示唆するものである。

報告書

花崗岩質岩石のマトリクスにおける拡散深さに関する研究

栃木 善克; 甲川 憲隆*; 向井 悟*; 神徳 敬*; 笹本 広; 柴田 雅博; 油井 三和

JAEA-Research 2007-024, 27 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-024.pdf:1.83MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価において、母岩中の放射性核種の拡散挙動を理解することは、核種の遅延効果を評価するうえで重要である。本研究では、複数種類の拡散深さを想定した花崗岩質岩石のサンプルを用いて非収着性イオンの非定常拡散試験を行い、マトリクス拡散深さを実験的に評価した。試験の結果、花崗岩質岩石中の未変質部において非収着性イオンが少なくとも200mm程度の深さまで拡散し得ることを確認するとともに、試料の長さに依存しない、ほぼ一定の拡散係数が得られることがわかった。このことから、核種は花崗岩質岩石のマトリクス部を数100mmの深さまで拡散する可能性があることが示唆された。

報告書

地層処分における微生物影響評価に関する研究,1(共同研究)

栃木 善克; 吉川 英樹; 青木 和弘; 油井 三和; 本條 秀子*; 萩沼 真之*; 川上 泰*; 鈴木 和則*

JAEA-Research 2007-010, 51 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-010.pdf:4.82MB

本報告では、日本原子力研究開発機構及び産業創造研究所による共同研究「地層処分における微生物影響評価に関する研究」の平成17年度における成果をまとめた。同研究は、地層処分場のバリア性能に及ぼす微生物活動の影響評価技術を高度化し、処分技術の信頼性向上に資することを目的として実施した。平成17年度は、幌延深地層研究センターの調査フィールドに設けた新規の観測井を利用した地下水・岩石試料採取と化学分析、並びに微生物影響を考慮した数値解析コード(MINT)を使用して既存の観測データを用いた感度解析を実施した。前者の成果として、水質・微生物代謝活性等の分析を行い、数値解析コードに反映・活用するためのデータを取得したことが挙げられる。後者では、既存の測定データを初期値として感度解析を行い、微生物影響による地下水水質の変化や、地下水水質の変動による微生物活動への影響を評価するための結果を得ることができた。

報告書

主要岩石及び緩衝材中の核種の拡散係数データベースシステム; 2007年公開版/仕様

栃木 善克; 柴田 雅博; 佐藤 治夫; 北村 暁

JAEA-Data/Code 2007-010, 14 Pages, 2007/03

JAEA-Data-Code-2007-010.pdf:3.32MB

地層処分研究開発第2次取りまとめにおける活用を目的として整備された、岩石マトリックス中における核種の実効拡散係数のデータシート及び新規に文献調査の実施を通じて得た緩衝材中における核種の実効拡散係数のデータを管理・利用するためのデータベースシステムを構築した。本データベースシステムは、2006年初旬に開発済みのデータベースシステムをもとに構築し、おもにデータ検索・抽出機能及びデータ登録機能に大幅な改良を加え、利用性の向上を図った。なお、構築したデータベースシステムは、Microsoft-Access上で動作するファイルとして、原子力機構が管理するWebサーバにおいて公開する。

報告書

主要岩石中の核種の拡散係数データベースシステム; 2006年版/仕様・CD-ROM

栃木 善克; 笹本 広; 柴田 雅博; 佐藤 治夫; 油井 三和

JAEA-Data/Code 2006-008, 16 Pages, 2006/03

JAEA-Data-Code-2006-008.pdf:1.15MB

地層処分研究開発第2次取りまとめにおける活用を目的として整備された、岩石マトリックス中における核種の実効拡散係数のデータシートをもとに、一般的な運用を前提としたデータベースシステムの開発を開始した。本資料では、その第1段階としてデータシート構造の見直し・拡張とデータベースシステムの構築及び既存データシートの全データ移行の過程に関して記す。本データベースシステムは、今後データの充実を図るとともに、データ処理用のインターフェースを見直して利用性を向上していく予定である。構築したデータベースシステムは、Microsoft-Access上で動作するファイルとして、本資料に添付のCD-ROM上に記録した。

報告書

地下水中の金属有機錯体に関わる分析手法の検討及び分析

栃木 善克*; 菅野 毅*; 上野 俊一郎*; 久保田 伸彦*; 西野 順也*; 福永 栄*

JNC TJ7400 2005-017, 49 Pages, 2004/03

JNC-TJ7400-2005-017.PDF:12.08MB

地下水に微量存在する有機物は、同様に地下水中に存在する金属元素と錯体を形成することで、金属元素の移行挙動に影響することが知られている。しかし、還元的な地下環境下における影響は明らかになっていないことからこれを評価する必要がある。このため、地下深部の化学環境を模擬する試験装置を製作し、有機物・金属元素・有機錯体の挙動を、各種の化学環境を想定した試験条件下で分析,解析することで、有機物の金属元素の挙動に対する影響の評価を試みた。試験・分析を行った結果、同試験系が低い酸化還元電位を実現可能な性能を有することを確認すると共に、有機酸として酢酸・シデロフォア・フルボ酸を使用した試験により、錯体形成係数を評価できることが分かった。

報告書

スクラップウランフッ化処理技術の開発

森本 靖之; 大林 弘; 後藤 浩仁; 栃木 善克*; 福井 寿樹*; 荒井 和浩*

JNC TJ6410 2002-013, 38 Pages, 2002/02

JNC-TJ6410-2002-013.pdf:1.18MB

スクラップウランの処理技術として、ウランを六フッ化ウラン(UF6)にフッ化して揮発・除去する処理の適用性確認試験を実施した。試験は、回収ウランを含み、特に粉砕等の前処理を実施していないNaFペレットを用い、フッ化ガスとして三フッ化塩素(ClF3)ガスを使用して実施した。試験の結果、NaFペレットに平均で2.7$$times$$10 5ppm含まれるウランを最大で99.93Wt%除去して311ppmまで低減できることが分かった。また、フッ素(F2)ガスを使用した比較試験の結果ClF3が全条件でF2より高い除染性能を示すことが分かった。特に、ClF3では、200$$^{circ}C$$程度の低温フッ化処理を組み合わせることで、使用ガス量を低減しつつ処理性能を向上させることが分かったが、同条件のF2を使用した試験では除染性能が低減した。

口頭

地層処分の安全評価にかかわる微生物影響評価シミュレーション

栃木 善克

no journal, , 

本研究は、地下水・鉱物・各種溶解化学種間の酸化還元反応・収着・核種取り込みなど多面的な微生物影響を扱うことが可能なシミュレーションコード(MINT)を使用して、深地層中の地下水組成に与える微生物の影響を評価することを目的として実施した。解析の結果、実測値で求められた環境よりも低い酸化還元電位が安定であり、硫酸塩還元菌やメタン生成菌の活性が高いことを示唆する結果が得られた。さらに、感度解析を実施した結果、初期条件における硫酸イオン濃度の増減が、メタン生成菌の活性向上とメタン生成に影響していることを示唆する結果が得られた。

口頭

微生物影響評価コードによる地下水組成の評価

栃木 善克; 吉川 英樹; 油井 三和

no journal, , 

地下水・鉱物・各種溶解化学種間の酸化還元反応・収着等への微生物影響を評価することが可能な数値計算コードを使用して、深地層中の地下水組成に与える微生物の影響を評価した。微生物活動の結果として得られる深地層中の地下水組成を推定するとともに、評価対象の領域に流入する地下水組成変動を考慮した感度解析を行い、微生物影響による地下環境変化を評価した。

口頭

放射性廃棄物処分場天然バリア性能に対する微生物影響評価コードの開発

宮坂 郁*; 福永 栄*; 菅野 毅*; 栃木 善克; 難波 謙二*

no journal, , 

放射性廃棄物処分場の安全性能に対する微生物影響の定量評価を目的として、微生物代謝による地球化学的影響,代謝生成物による二次的反応,地下水のpHの変動,微生物のコロイド的移動を定量評価可能なコードを開発した。

口頭

収着・拡散データベースシステムの開発とその適用法

舘 幸男; 齋藤 好彦; 栃木 善克; Ochs, M.*; 北村 暁; 油井 三和

no journal, , 

地層処分安全評価上の重要パラメータである収着分配係数と拡散係数を対象に整備しているデータベースについて、個別データの信頼度評価手法,実際の地質環境条件に対するパラメータ設定への適用法を検討した。

口頭

地層処分安全評価のための拡散データベースの開発

栃木 善克; 舘 幸男; 油井 三和

no journal, , 

地層処分システムの安全評価に供するために構築した3つのデータベースから成る核種移行データベースのうち、拡散データベースの利用環境整備を目的として、データベースの定義及びシステムの更新を実施した。定義の更新は、データ評価で使用する推定値の新規導入,推定値と実測値を区別して扱うための手法検討,信頼性情報にかかわるデータの導入などに重点を置いて実施した。システムの更新は、常時最新のデータを使用者に供することを目的として、Webブラウザ上で動作するアプリケーションとして新規に構築した。また同時にシステムの更新に伴う機能向上により、データの抽出・データのグラフプロット機能などを可能とした。

口頭

地層処分安全評価のための拡散データベースの開発

栃木 善克; 舘 幸男

no journal, , 

拡散データベースの利用環境整備を目的として、データベースの定義及びシステムの更新を、信頼性情報にかかわるデータの導入などに重点を置いて実施した。更新したデータベースシステムは、原子力機構のWebページ(http://www.jaea.go.jp)を通じて一般に公開し、利用に供している。このデータベースを活用して、今後実際の地質環境を対象として拡散パラメータの設定をより効果的に行うことが可能になると考える。さらに、データベースの構造や定義などの改良を行い、活用範囲の広い有用なデータベースへと発展させる計画である。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の地下環境での腐食挙動に関する研究,2; 工学規模の模擬オーバーパックの腐食挙動

山崎 一敏*; 高尾 肇*; 菊池 孝浩*; 栗木 良郎*; 小林 正人*; 川久保 政洋*; 白瀬 光泰*; 岩田 裕美子*; 栃木 善克*; 中山 元*; et al.

no journal, , 

炭素鋼オーバーパックの腐食挙動に影響を及ぼす因子のうち、実験室規模試験では再現が難しい材料(大きさ)と現実的な環境因子を考慮するため、地下環境での工学規模試験を実施した。腐食現象を支配する因子を制御して評価することを目的として、地上において同規模のモックアップ試験も実施した。約3年間の試験の結果、模擬オーバーパック母材と溶接部の平均腐食量と最大腐食量に大きな差はみられなかった。一方、実験室規模試験とは異なり、初期の過渡的な期間では緩衝材と模擬オーバーパックの密着性による腐食の局在化も確認された。

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