Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
神野 健二*; 筑紫 二郎*; 和田 信一郎*; 横山 拓史*; 糸井 龍一*; 細川 土佐男*; 籾井 和朗*
JNC TY8400 2002-011, 160 Pages, 2002/07
JNC-TY8400-2002-011.pdf:17.47MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分の実施に向けて、その処分方法に対する検討が様々になされており、その一つに塩水環境下にある地層中への処分がある。地球上で廃棄物処分を考える際の重要な点は、廃棄物中に含まれる放射性物質が地下水とともに移動し、人間をはじめとする生物の生態圏に到達した場合、生態への影響が無視できるほど小さいことを科学的に証明しなければならない。処分場を建設する地層として塩水環境下にある地層を想定した場合、そこでの地下水流動は塩分濃度の影響を受けるであろうし、またその環境下では淡水環境下に比べて地下水の移流速度が小さく、拡散が卓越する場になることが考えられる。このような場では、淡水と塩水の境界面領域もしくは塩水のみの領域における地下水流動および地球化学的な視点からの環境評価が必要となってくる。本研究では、まず塩水化が確認されている九州大学移転予定地をフィールドとし、塩水化が生じている地下水を地球化学的に解析し、塩水と帯水層構成母材間の化学的相互作用による水質形成機構を解明した。また、酸化還元状況下における陽イオン交換特性および微生物媒介による代謝生成物の挙動を組み合わせたモデル構築、深層部における還元性地下水の形成機構に関する実験およびそのモデル化を行った。これらの検討から得られる知見は、環境評価する際の重要な環境判定要因になるであろうし、海底下での塩水、低流速の拡散場における放射性物質の遮蔽に関する効果を検討する新しい知見が得られるであろう。地下水の塩水化のメカニズムを解明するにあたっては、力学的手法と地球化学的手法とを組み合わせていくことが不可欠であるとの認識から、本申請課題では1)実際の塩水化地域の帯水層中の塩水組成はどのようになっているか、2)還元土壌の中で海水の水質はどのように変化するか、3)還元状況でのマンガンイオンや鉄イオンの溶出は、陽イオン交換にどのように寄与するか、4)陽イオン交換と微生物によるマンガン及び鉄の還元の数値計算モデルの構築は可能か、5)実際の帯水層における淡水域と塩水域とでの地球化学的特性はどう異なるか、6)各年代測定法の適用状況はどうか、7)移流分散方程式に対する数値計算モデルの適用性、8)非混合を仮定した準3次元淡塩2相流解析モデルの適用性、についての知見を得た。
神野 健二*; 中川 啓*; 細川 土佐男*; 畑中 耕一郎*; 井尻 裕二*; 吉田 隆史*; 亘 真吾
PNC TY1606 98-001, 54 Pages, 1998/03
核種移行パラメータの1つである分散係数は、数多くの原位置試験結果より地層の不均質性の影響を受けスケール依存性を示すことが知られており、評価スケールに応じた分散係数を設定することは地層処分システムの性能評価上重要な課題となっている。ところが、原位置での測定には限界があるために分散係数のスケール依存性に関しては未だ十分に解明されておらず、これまでに成層構造を持つ地層に対する理論的な研究があるだけである。そこで、動燃事業団では、不均質多孔質媒体トレーサ試験設備(略称MACRO)を用いて人工的に作成した不均質場においてトレーサ試験を実施し、不均質場が分散現象に及ぼす影響について研究を進めてきた。特に、昨年度の共同研究では動燃事業団と九州大学の保有するコードを用いてシミュレーション解析を実施し、解析結果の比較によりそれぞれのコードの適用性を明らかにしている。本年度は、新たに作成した不均質場において単孔式のトレーサ注水・揚水実験を実施し分散長を測定し、不均質特性が分散現象に及ぼす影響について検討を行った。一方、昨年度の研究において適用性を確認した計算コードを用いて数値シミュレーションにより不均質多孔質媒体中のトレーサ挙動を解析し、不均質特性とそれに起因する分散現象について検討を行った。トレーサ注水・揚水試験により測定した分散長を検討した結果、本試験が場の不均質性に起因する巨視的分散現象を検討する上で有効であることを確認した。また、数値シミュレーションにより不均質場におけるトレーサ移行挙動を検討した結果、不均質場の確率統計的特性を代表するパラメータとして用いた積分特性距離と巨視的分散係数の関係についての知見を得た。
神野 健二*; 中川 啓*; 細川 土佐男*; 畑中 耕一郎; 井尻 裕二*; 亘 真吾; Webb, E. K.*; 金澤 康夫*; 内田 雅大
PNC TY1606 97-001, 44 Pages, 1997/03
高レベル放射性廃棄物地層処分システムの核種移行評価上の重要パラメータとして分散係数がある。分散係数は平均的な流速からの変動成分により運ばれるフラックスが濃度勾配に比例すると仮定した場合の比例係数であるので、流速の関数として表される。また、媒体の幾何学的特徴に応じて、分散の効果が異なってくるので幾何学的特徴を代表とする特徴的な長さ(分散率)の関数でもある。分散率は地層の不均質な構造による影響を受けてスケール依存性を示す。したがって、分散係数が定義できる代表的な体積要素およびそのスケールに応じた適切な分散率を設定することは核種移行評価における重要な課題となっている。このため動燃では、多孔質媒体水理試験設備(MACRO)を製作し、試験を行い、不均質場での分散現象の解明に取り組んでいる。MACRO試験では、粒形の異なる数種類のガラスビーズを用いた不均質な透水係数場を人工的に作成し、通水試験とトレーサ試験を行うことができる。本研究では、MACRO試験で得られるデータを用いて、動燃保有の解析モデル/手法と九州大学保有のモデル/手法を相互比較することによってこれらのモデルの特性や適用性を検討した。動燃では、物質移動について粒子追跡法およびオイラリアンーラグランジアン法を用いた。九州大学では、特性曲線法を用いた。本共同研究により、動燃保有の粒子追跡法を適用した物質移動モデルはメッシュ分割、粒子数に解の精度が依存するため使用にあたっては注意が必要であることが分かった。特性曲線法を適用したモデルについては比較的精度良く物質移動現象を評価可能であることを確認した。また、不均質透水係数場において水理計算を行う場合、有限差分法と有限要素法では結果に差が生じる可能性があることが示された。