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報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成25年度成果報告(共同研究)

藤田 朝雄; 棚井 憲治; 中山 雅; 澤田 純之*; 朝野 英一*; 齋藤 雅彦*; 吉野 修*; 小林 正人*

JAEA-Research 2014-031, 44 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-031.pdf:16.11MB

原子力機構と、原環センターは、原環センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するために、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」に関して、共同研究契約を締結した。本共同研究は、「地層処分実規模設備整備事業」における設備整備のための工学技術に関する研究(調査、設計、製作、解析等)を共同で実施するものである。なお、本共同研究は深地層研究所(仮称)計画(平成10年10月、核燃料サイクル開発機構)に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約に関わる平成25年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、緩衝材定置試験設備や、実物大の緩衝材及びオーバーパック(模擬)の展示を継続するとともに、緩衝材定置(実証)試験を実施した。また、緩衝材の浸潤試験を継続した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成24年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 中山 雅; 澤田 純之*; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 吉野 修*; 塚原 成樹*; 菱岡 宗介*; et al.

JAEA-Research 2013-034, 70 Pages, 2014/01

JAEA-Research-2013-034.pdf:9.11MB

原子力機構と原環センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約に関わる平成24年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、緩衝材定置試験設備や、実物大の緩衝材及びオーバーパック(模擬)の展示を継続するとともに、ブロック式緩衝材定置試験設備の自動運転用ソフトウェアを製作した。また、緩衝材の浸潤試験を継続した。

報告書

幌延深地層研究計画地下施設建設におけるプレグラウチングの注入実績データ集; 換気立坑のプレグラウチング結果

澤田 純之*; 中山 雅; 石川 誠

JAEA-Data/Code 2013-018, 25 Pages, 2013/12

JAEA-Data-Code-2013-018.pdf:3.18MB
JAEA-Data-Code-2013-018-appendix(CD-ROM).zip:105.32MB

幌延深地層研究計画は、原子力政策大綱に示された深地層の研究施設計画の一つであり、堆積岩を対象として、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で進めているプロジェクトである。幌延深地層研究計画 第II期工事の完成時には、3本の立坑(換気立坑、東立坑、西立坑)を3深度の水平坑道(140m水平坑道、250m水平坑道、350m水平坑道)で結んだ地下研究施設が建設される予定である。本研究施設の建設場所は、北海道幌延町の北進地区であり堆積軟岩が広がっている。また、地下施設の建設箇所は声問層と稚内層の地層境界部に位置している。地上からのボーリング調査結果より、建設箇所には湧水を伴う断層の存在が確認され、地下水から遊離するメタンガスの発生も確認されている。本施設の工事中における安全確保の観点、地下施設建設後の地下施設からの坑内湧水量を抑制する観点から、湧水抑制対策としてプレグラウチングを実施している。本データ集では、(1)グラウチングデータの共有化および散逸防止を図ること、(2)今後のプレグラウチングを実施するための基礎データとすることを目的として、本施設建設工事の中で湧水抑制対策として実施された、換気立坑のプレグラウチングに関するデータを取りまとめたものである。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成23年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 杉田 裕; 中山 雅; 澤田 純之*; 新沼 寛明*; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 吉野 修*; et al.

JAEA-Research 2013-027, 34 Pages, 2013/11

JAEA-Research-2013-027.pdf:5.84MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成23年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備の一部を製作した。また、製作済みの緩衝材定置試験設備や実物大の緩衝材ブロック等の公開を継続するとともに、緩衝材可視化試験を実施した。

論文

Occurrence of high-permeability fracture estimated by grouting in Horonobe URL of Japan

常盤 哲也; 澤田 純之; 落合 彰二; 宮川 和也

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.1021 - 1025, 2013/01

高透水性の割れ目の産状を把握するため、グラウト材の注入状況に着目した地質観察を換気立坑の深度250$$sim$$350mで行った。換気立坑の本深度に認められる割れ目はおもに剪断割れ目であり、断層岩類を伴う連続性の良い割れ目(断層)や引張割れ目を伴う。また、掘削に伴う割れ目も多数観察された。注入されたグラウト材は断層から派生した割れ目に多く認められ、断層自体に多くのグラウト材が入っているのではないことがわかった。この結果は、高透水性の割れ目は断層から派生した割れ目であることを示唆する。

報告書

幌延深地層研究計画平成22年度地下施設計測データ集

稲垣 大介; 澤田 純之; 常盤 哲也; 津坂 仁和; 天野 由記; 新沼 寛明*

JAEA-Data/Code 2012-019, 137 Pages, 2012/09

JAEA-Data-Code-2012-019.pdf:8.25MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-1.zip:1396.83MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-2.zip:876.34MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-3.zip:1053.87MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-4.zip:853.24MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-5.zip:657.5MB

幌延深地層研究計画では、換気立坑,東立坑及び140m, 250m水平坑道の掘削とともに、第2段階の調査研究を実施している。本調査研究では、計測データを当該切羽や後続施工箇所の設計・施工にフィードバックする情報化施工プログラムを実施しており、毎掘削断面において、岩相及び割れ目などの壁面観察や、簡易弾性波探査・シュミットハンマー反発度試験・エコーチップ硬さ試験及び点載荷試験等の原位置試験を行い、特定断面では地中変位測定・ロックボルト軸力測定・吹付けコンクリート応力測定及び覆工コンクリート応力測定等のデータを取得している。また、第1段階で実施した地下施設の坑道掘削に伴う湧水量の予測解析結果の妥当性を確認することを目的とし、掘削工事の進行に伴う湧水量や水質の変化に関するデータを取得した。本報告書は、2010年度(平成22年度)に実施した東立坑(GL-210mから-250mまで)、並びに250m水平坑道で得られた調査・計測データをとりまとめたものである。

報告書

幌延深地層研究計画における低アルカリ性セメント系材料の適用性; 250m調査坑道における原位置吹付け施工試験

中山 雅; 澤田 純之; 佐藤 治夫; 杉田 裕

JAEA-Research 2012-023, 65 Pages, 2012/08

JAEA-Research-2012-023.pdf:13.17MB

高レベル放射性廃棄物の処分施設は、地下300m以深に建設されることから、坑道の空洞安定性確保や周辺岩盤のゆるみ領域の抑制、掘削に伴う湧水量の抑制のため、セメント系材料を用いた吹付けやグラウトが必要となる。従来の地下構造物に一般的によく用いられるセメント系材料として、普通ポルトランドセメント(以下、OPC)がある。このセメントはセメント硬化体の細孔溶液中に含まれるアルカリ成分により、pHが12$$sim$$13程度の高アルカリ性を呈する。地層処分施設においては、上記の高アルカリ成分が地下水に溶出した場合、緩衝材を構成するベントナイトや周辺の岩盤を変質させ、人工バリア及び天然バリアとしての性能に影響を与えることが懸念されている。このような影響を低減するために、幌延深地層研究計画においては、低アルカリ性セメント(以下、HFSC)を開発し、化学的特性,機械的特性,施工性,鉄筋の耐腐食性などについて検討を実施してきた。HFSCはポゾラン反応により、浸出液のpHの低減を指向しており、OPCにポゾラン材料であるシリカフューム及びフライアッシュを混合したセメント系材料である。これまで、幌延の地下施設の140m調査坑道において、吹付け施工試験を実施し、施工性を確認した。本報告においては、250m調査坑道において実施した同様の施工試験について報告する。その結果、HFSCは良好な施工性を示し、地下坑道への適用性が確認された。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成24年度調査研究計画

中山 雅; 澤田 純之

JAEA-Review 2012-023, 24 Pages, 2012/06

JAEA-Review-2012-023.pdf:15.83MB

本計画は、原子力機構が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施している。原子力機構の第2期中期計画では高レベル放射性廃棄物の処分技術に関する研究開発について、「「地層処分研究開発」と「深地層の科学的研究」の2つの領域において、他の研究開発機関と連携して研究開発を進め、地層処分の安全確保の考え方や評価にかかわるさまざまな論拠を支える「知識ベース」を充実させる」こととしている。本計画では、深地層の科学的研究として、「深地層環境の深度(地下350m程度)まで坑道を掘削しながら調査研究を実施し」、「地上からの精密調査の段階に必要となる技術基盤を整備し、実施主体や安全規制機関に提供する」計画である。また、地層処分研究開発として、「深地層の研究施設等を活用して、実際の地質環境条件を考慮した現実的な処分概念の構築手法や総合的な安全評価手法を整備する」こととしている。さらに、「業務の合理化・効率化の観点から、幌延深地層研究計画にかかわる研究坑道の整備等に民間活力の導入を図る」こととしている。本計画は、全体で20年程度とし「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」に分けて実施することとしている。平成24年度は、地下施設の建設及び第2段階及び第3段階の調査研究を継続する。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成22年度調査研究成果報告

中山 雅; 澤田 純之; 杉田 裕

JAEA-Review 2011-033, 80 Pages, 2011/09

JAEA-Review-2011-033.pdf:13.93MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」,「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」,「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成22年度は、「幌延深地層研究計画; 平成22年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発,地質環境モニタリング技術開発,深地層における工学的技術の基礎の開発,地質環境の長期安定性に関する研究、という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証,設計手法の適用性確認,安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認、という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究計画

中山 雅; 澤田 純之; 杉田 裕

JAEA-Review 2011-021, 27 Pages, 2011/06

JAEA-Review-2011-021.pdf:4.16MB

本計画は、原子力機構が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施している。原子力機構の第2期中期計画では高レベル放射性廃棄物の処分技術に関する研究開発について、「「地層処分研究開発」と「深地層の科学的研究」の2つの領域において、他の研究開発機関と連携して研究開発を進め、地層処分の安全確保の考え方や評価にかかわるさまざまな論拠を支える「知識ベース」を充実させる」こととしている。本計画では、深地層の科学的研究として、「深地層環境の深度(地下350m程度)まで坑道を掘削しながら調査研究を実施し」、「地上からの精密調査の段階に必要となる技術基盤を整備し、実施主体や安全規制機関に提供する」計画である。また、地層処分研究開発として、「深地層の研究施設等を活用して、実際の地質環境条件を考慮した現実的な処分概念の構築手法や総合的な安全評価手法を整備する」こととしている。さらに、「業務の合理化・効率化の観点から、幌延深地層研究計画にかかわる研究坑道の整備等に民間活力の導入を図る」こととしている。本計画は、全体で20年程度とし「地上からの調査研究段階(第1段階)」,「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」,「地下施設での調査研究段階(第3段階)」に分けて実施することとしている。平成23年度は、地下施設の建設及び第2段階及び第3段階の調査研究を継続する。

報告書

幌延深地層研究計画平成21年度地下施設計測データ集

稲垣 大介; 石井 英一; 新沼 寛明; 真田 祐幸; 津坂 仁和; 佐野 満昭*; 澤田 純之

JAEA-Data/Code 2010-027, 151 Pages, 2011/02

JAEA-Data-Code-2010-027.pdf:9.75MB

幌延深地層研究計画では、第2段階の調査研究として、換気立坑,東立坑及び140m, 250m水平坑道の掘削を進めている。本調査研究では、切羽や後続施工箇所の設計・施工にフィードバックする情報化施工プログラムを実施しており、毎掘削断面において、岩相及び割れ目などの壁面観察や、簡易弾性波探査・シュミットハンマー反発度試験・エコーチップ硬さ試験及び点載荷試験等の原位置試験を行い、特定断面では地中変位測定・ロックボルト軸力測定・吹付けコンクリート応力測定及び覆工コンクリート応力測定等のデータを取得している。また、第1段階で実施した地下施設の坑道掘削に伴う湧水量の予測解析結果の妥当性を確認することを目的とし、掘削工事の進行に伴う湧水量や水質の変化に関するデータを取得した。本報告書は、2009年度(平成21年度)に実施した東立坑(GL-140mから-210mまで)、並びに140m水平坑道で得られた調査・計測データを取りまとめたものである。

口頭

堆積軟岩を対象としたプレグラウト施工範囲の調査方法に関する研究

澤田 純之; 常盤 哲也; 熊谷 誓也; 南出 賢司*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において堆積軟岩を対象に地下施設を建設している。立坑などの地下施設において、掘削箇所の地質状況や湧水の有無を把握することは、安全に工事を進めるためにも重要である。本論文では、地上より実施した換気立坑先行ボーリングの調査結果と、湧水抑制対策工として換気立坑の250mより実施したプレグラウト工のパイロットボーリングの施工実績から、堆積軟岩を対象としたプレグラウト注入必要箇所の調査及び予測方法に関する検討を行ったものである。その結果、事前調査により、(1)断層岩を伴う割れ目、(2)割れ目頻度が高く電気伝導度検層によるFPが確認された割れ目、を対象とすることで、グラウト材料の注入範囲を含めたグラウト施工範囲を的確に設定可能であることを示した。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,3; 堆積岩の掘削ズリを用いた坑道の埋め戻し材の膨潤圧特性に関する検討

菊池 広人; 棚井 憲治; 澤田 純之; 前川 恵輔

no journal, , 

坑道の埋め戻し材には、坑道の低透水性の確保の他に、坑道を埋め戻す際に発生する埋め戻し材と坑道壁面との境界部の隙間などを閉鎖する自己シール性が期待される。そのため、幌延URLにおける人工バリア性能確認試験では、坑道の埋め戻し材に、現地の掘削ズリ(堆積岩)とベントナイト系材料を混合した材料を用いる計画である。本報告では、人工バリア性能確認試験で用いる坑道の埋め戻し材の密度などの仕様を決定するため、自己シール性の指標となる膨潤圧特性を求めるために行った室内試験の結果について報告する。その結果、締固め特性試験で得られた密度の材料を対象に幌延URLで採取された地下水と同等の塩濃度条件下における所定の自己シール性を満足することを確認した。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,1; 試験計画の全体概要

中山 雅; 澤田 純之; 棚井 憲治; 杉田 裕

no journal, , 

原子力機構は、幌延深地層研究センター地下施設(幌延URL)の深度350mの調査坑道において、実物大の模擬人工バリア(ベントナイトブロック,オーバーパック)を対象に人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象に着目した熱・水・応力・化学連成現象を評価するための検証データの取得を目的とした原位置試験を計画している。本試験は、第2次取りまとめに示された、堆積岩における竪置き方式を対象として、実物大の模擬人工バリアを設置したうえで、坑道の一部を埋め戻し、数年間に渡りデータを取得する予定である。本発表では、試験計画の全体概要について述べる。試験では、オーバーパック及び緩衝材を設置したのち、坑道の一部を埋め戻したうえで、各種データを取得することとしている。現在は埋め戻し材の仕様について詳細な検討を実施している。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,2; 堆積岩の掘削ズリを用いた坑道の埋め戻し材の締固め特性と透水性に関する検討

澤田 純之; 中山 雅; 棚井 憲治; 森川 義人*; 城 まゆみ*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分を実施する場合、最終的には坑道を埋め戻すこととなる。その埋め戻しの材料として、実際の処分場で発生する掘削ズリの使用が調達の容易性、経済性の観点から有効と考えられる。坑道の埋め戻し材に要求される性能には、緩衝材の膨出抑制、低透水性及び自己シール性などがあげられる。そのため、坑道の埋め戻し材には掘削ズリに低透水性で吸水膨潤性を有するベントナイトを混合した材料を用いることが効果的とされている。このことから、幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験では、坑道の埋め戻し材として現地の掘削ズリとベントナイトを混合した埋め戻し材を用いる計画である。人工バリアの性能確認試験で使用する埋め戻し材の仕様を設定するにあたり、原位置岩盤を目安として、透水係数の目標値を設定した。締め固め特性及び透水特性に関して検討した結果、最も締め固めエネルギーの小さなケースにおいても、目標の透水係数を確保できることを確認した。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,4; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材ブロックの検討

白瀬 光泰*; 丹生屋 純夫*; 澤田 純之; 中山 雅; 棚井 憲治; 松崎 達二

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し坑道の埋め戻しまでを行う計画であり、埋め戻し材にはベントナイトと現地から発生する掘削ズリを混合した材料を使用する。坑道の埋め戻しには転圧締め固め及び埋め戻し材ブロックを併用する計画としている。前報で検討した埋め戻し材の仕様に対して埋め戻し材ブロックを製作し、その製作性や加工性、作業性などについて検討した。また、製作後、定置までの保管方法について、坑内環境における変形の有無などについても確認した。以上の結果から、人工バリア性能確認試験において使用する埋め戻し材ブロックの仕様を決定した。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,5; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材の転圧締め固め特性

澤田 純之; 中山 雅; 棚井 憲治; 松崎 達二; 本島 貴之*; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し坑道の埋め戻しまでを行う計画であり、埋め戻し材にはベントナイトと現地から発生する掘削ズリを混合した材料を使用する。坑道の埋め戻しには転圧締め固め及び埋め戻し材ブロックを併用する計画としている。本報では、実機を用いた転圧締め固め試験を実施し、坑道内で達成可能な締め固めの密度についての検討結果を報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,6; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材による坑道埋め戻しの基本的考え方

中山 雅; 澤田 純之; 棚井 憲治; 杉田 裕; 松崎 達二; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し坑道の埋め戻しまでを行う計画であり、埋め戻し材にはベントナイトと現地から発生する掘削ズリを混合した材料を使用する。坑道の埋め戻しには転圧締め固め及び埋め戻し材ブロックを併用する計画としている。本報では、前報までの結果を受けて、人工バリア性能確認試験で実施する埋め戻しの概要について報告するとともに、実際の処分場での坑道の埋め戻しの基本的考え方について整理した結果について報告する。

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