山はねに関する文献調査と予測解析

村上 文啓*; 加賀屋 祐治*; 森 竜馬*

JNC TJ7410 2005-003, 263 Pages, 2002/03

超深地層研究所で発生する可能性のある山はねについて、関連の文献調査を実施し発生要因についてまとめるとともに、地震モーメント法を用いて、超深地層研究所を対象にして解析を実施し、山はね発生の可能性について検討した。

ニアフィールド構成材料のガスの移行特性に関する研究

山本 幹彦*; 大場 俊行*; 森 竜馬*

JNC TJ8400 2002-046, 167 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-046.pdf:2.7MB

地層処分環境下においては廃棄物収納容器、金属製廃棄物等が還元性雰囲気下で腐食し、処分場内でHガスが発生する。さらに、微生物によって有機廃棄物が分解されることによりCH、CO等のガスが発生すると予測されている。処分場内で発生したガスは、その蓄積と移行の過程で人工バリアシステム内の間隙圧力上昇、核種に汚染された間隙水の早期排出等の現象を誘発し、処分システムの長期安全性に影響を及ぼす可能性が指摘されている。本研究では粘土系材料についてガス透過試験に対する問題点を整理し、近年実施されたガス透過試験手法の調査を行うことにより、粘土系材料のガス透過試験方法について検討し、硬岩系岩盤条件では供試体/容器界面の止水材の適用が、軟岩系岩盤条件下では適切な拘束圧力の負荷がバイパス経路形成対策として有効であること等を示し、基本的試験条件を示した。また、セメント系材料に対して毛管圧力の測定試験、及びガス透過試験を行なった。その結果、ガス透過試験ではガスブレイクスルー時に排水速度が急激に増加し、その後排水速度が低下してガス排出速度が急激に増加する挙動が確認された。ガスのブレイクスルー圧はJIS モルタルについて約4,0008,000kPa であり、セメントペーストについては500800kPa であった。乾燥状態でのガスの透過係数はJISモルタルについて10m、セメントペーストについては10mであり、飽和試料の水の透過係数はJIS モルタルについて10m、セメントペーストについては10mであった。さらに、得られたガス透過試験結果に対して2相流パラメータを設定し、連続媒体に対する2相流モデルを用いたシミュレーションを実施することにより、連続媒体に対する2相流モデルのセメント系材料に対する適用性が高いことを確認した。

人工バリアシステム中のガスの移動に関する研究(V) -2相流モデルによる粘土系材料におけるガス影響評価結果の妥当性の検討-(研究概要)

山本 幹彦*; 関 義孝*; 森 竜馬*

JNC TJ8400 2000-031, 29 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-031.pdf:2.31MB

TRU廃棄物処分場内での金属の腐食等によるガス発生により、人工バリア中の核種移行の加速や、圧力上昇による人工バリアの破壊が懸念される。本研究では、処分場におけるガスの影響を評価するために、人工バリア材料の候補である粘土系材料(ケイ砂混合ベントナイト:ケイ砂混合率30wt%乾燥密度1.6Mg/m3)に対して、ガスの透過試験、ガス移行特性の定量評価を行い、拡張型気液2相流モデル(ベントナイト/砂モデルを付加した気液2相流モデル)の適用性評価を行うとともに処分システム中のガスの影響評価を実施した。ガスの透過試験を体積歪み拘束条件にて実施し、排水速度が急激に増加する点、およびその後の排水速度が低下し、ガス排出速度が急激に増加する点が確認された。また、後者に対応する計測上のブレイクスルー圧は平均有効応力がより小さい程小さくなるという傾向も確認された。ガスのブレイクスルー圧は27MPa程度で、ブレイクスルー後ほぼ定常に達した時点でのガスの透過係数は10-2110-19m2の範囲に分布すること、またブレイクスルー後も一定圧力下で排水が継続し、その後注入ガス圧力を減少させると排水速度は低下すること等が示された。ガス透過試験結果のフィッティングによりベントナイト/砂モデル(ケイ砂混合ベントナイトのガスの透過係数を、比表面積と間隙率との関係で表現したモデル)を付加した拡張型気液2相流モデルに必要なパラメータを設定し(ただし閉塞圧が推定値)、TRU廃棄物の廃棄体グループ2を定置する坑道について解析を行った。拡張後の気液2相流モデルによる解析結果は、処分場内のガス圧力は拡張前とほぼ等しいものの、処分システムからの汚染水の累積排出量については1/2倍程度となり、これまで実施してきた気液2相流モデル/パラメータでの評価の保守性が示された。