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北村 暁; 赤堀 邦晃; 長田 正信*
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 27(2), p.83 - 93, 2020/12
使用済燃料を再処理せず深地層中に処分(直接処分)した場合、放射性核種の放出挙動はガラス固化体の地層処分とは異なると考えられる。本論文では、直接処分における核種の放出挙動評価のひとつである瞬時放出率(IRF)の設定手法を構築した。IRFの設定にあたっては、諸外国の安全評価報告書等など最新の文献情報を参考に、瞬時放出挙動を、核分裂生成ガス放出率(FGR)に比例するものと一定値をとるものとに分類した。FGRについては、わが国の使用済燃料に対して取得されたデータを収集した上で、燃料挙動計算コードFEMAXIを使用して推奨値と最大値を算出した。また、算出したFGRや既往のIRF実測値を用いて、わが国の加圧水型原子炉(PWR)使用済燃料におけるIRFの推奨値と最大値を推定した。推定した推奨値を既往の文献値と比較したところ、概ね諸外国の設定値と同程度であることが確認された。
and spent fuel; A Review北村 暁; 赤堀 邦晃*
Advances in Materials Science for Environmental and Energy Technologies, 6, p.133 - 144, 2017/10
日本では、使用済燃料の再処理を経て生成するガラス固化体の地層処分の代替オプションのひとつとして、使用済燃料そのものを深地層中に処分(直接処分)する可能性について、検討を開始している。キャニスターが破損したのちに使用済燃料に接触する水の組成について、現在日本で想定している炭酸濃度が10
mol dm
であり、これは欧州各国の設定値より約1桁高い値となっている。使用済燃料の溶解速度は炭酸濃度に依存し、ウラン(VI)の炭酸錯体の生成により促進されると考えられる。日本での代替オプションのひとつである直接処分システムにおける信頼性の高い使用済燃料溶解速度を設定するために、二酸化ウランおよび使用済燃料の溶解速度に及ぼす炭酸濃度の影響をレビューした。
北村 暁; 近沢 孝弘*; 赤堀 邦晃*; 舘 幸男
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 23(1), p.55 - 72, 2016/06
わが国では、従前の高レベル放射性廃棄物の地層処分に加えて、使用済燃料を直接深地層中に処分する方策(以下、直接処分)など、代替処分オプションに関する調査・研究が開始されている。このことを受け、直接処分の安全評価に必要となるパラメータのうち、使用済燃料および構造材(ジルカロイ被覆管や制御棒など)の溶解速度の設定に資することを目的として、直接処分の安全評価を進めている欧米各国の設定値を一覧するとともに、設定根拠および不確実性評価について調査した。欧州各国は設定にあたって欧州委員会主催のプロジェクトの成果を踏まえていることから、その内容についても概説した。溶解速度設定の根拠となる実測値については、各国とも共通して用いられているものが多く、得られた設定値についても類似しているものが多く見受けられた。また、不確実性については定量的な評価が難しいことから、各国とも保守的にパラメータを設定している様子が見受けられた。以上の内容は、わが国の直接処分の安全評価における溶解速度の設定の基盤情報として有効である。
長田 正信; 近沢 孝弘*; 赤堀 邦晃*; 北村 暁; 舘 幸男
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 23(1), p.31 - 54, 2016/06
わが国では、使用済燃料の全量を再処理し、そこで発生する高レベル放射性廃液のガラス固化体を深地層中へ埋設することとしている。一方で、将来のエネルギー情勢の変化に柔軟に対応するため、使用済燃料を直接地層中に埋設処分する手法(直接処分という)についても技術的成立性を検討している。直接処分の安全性を評価するためには、処分後のある時期に閉じ込め機能が喪失した際に、使用済燃料から地下環境中へ放出される核種の種類や放出量等(総称してソースタームという)を設定する必要がある。しかし、これらの詳細な検討は、国内では未実施である。このことを受け、わが国における直接処分の安全評価に資することを目的として、ソースタームのうち瞬時放出に着目し、本分野での先進諸外国の安全評価事例を調査した。諸外国における安全評価の内容を比較した結果、引用する試験データは各国でほぼ同様であったが、最終的なソースターム設定は、各国の事情(炉型や想定燃焼度等)を加味した結果として各国間で違いがみられた。また、設定値が含む不確実性の表現も各国で異なり、推奨値に加え悲観的値を設けるケースや、中央値と標準偏差を与えるケース等の違いがみられた。本調査内容は、わが国における直接処分の安全評価のための基盤情報として有効である。
景山 仁志*; 赤堀 邦晃*
JNC TJ8400 2003-085, 82 Pages, 2004/02
JNC-TJ8400-2003-085.pdf:0.72MB
RI・研究所等廃棄物については、平成12年3月に原子力バックエンド対策専門部会が「超ウラン核種を含む放射性廃棄物処理処分の基本的考え方」において、廃棄物の物理化学的性状と放射能濃度に応じて適切に区分し、それぞれの区分に応じた処分方策を講じるとした基本的考え方が提示された。また、原子炉施設の運転と解体に伴い発生する低レベルは放射性廃棄物のうち、余裕深度処分対象廃棄物に関してはその濃度上限値が法令で定められた。RI・研究所等廃棄物のうち余裕深度処分対象廃棄物に関しては、上記の動向を踏まえ検討が開始され、平成14年度までの検討において概念検討に関わる一通りの評価検討が実施された。 本研究では最新の廃棄体特性データをもとに遮へいの観点から廃棄体容器の最適化を図り、その結果に基づく処分施設の成立性の検討と処分コストの算定を実施した。
景山 仁志*; 赤堀 邦晃*
JNC TJ8400 2003-084, 206 Pages, 2004/02
JNC-TJ8400-2003-084.pdf:3.38MB
RI・研究所等廃棄物については、平成12年3月に原子力バックエンド対策専門部会が「超ウラン核種を含む放射性廃棄物処理処分の基本的考え方」において、廃棄物の物理化学的性状と放射能濃度に応じて適切に区分し、それぞれの区分に応じた処分方策を講じるとした基本的考え方が提示された。また、原子炉施設の運転と解体に伴い発生する低レベルは放射性廃棄物のうち、余裕深度処分対象廃棄物に関してはその濃度上限値が法令で定められた。RI・研究所等廃棄物のうち余裕深度処分対象廃棄物に関しては、上記の動向を踏まえ検討が開始され、平成14年度までの検討において概念検討に関わる一通りの評価検討が実施された。 本研究では最新の廃棄体特性データをもとに遮へいの観点から廃棄体容器の最適化を図り、その結果に基づく処分施設の成立性の検討と処分コストの算定を実施した。
江崎 哲郎*; 神野 健二*; 三谷 泰浩*; 蒋 宇静*; 内田 雅大; 赤堀 邦晃*
JNC TY8400 2000-004, 94 Pages, 2000/03
JNC-TY8400-2000-004.pdf:7.73MB
放射性廃棄物の地層処分は、地下の構成材料である岩盤の隔離性、密閉性などを積極的に利用するものであり、その設計にあたっては安全性、経済的合理性、環境上の配慮など、従来の地下構造物と比べて格段に厳しい設計条件が要求される。そのため、岩盤においてその特性を支配する不連続面の力学・透水特性およびカップリング特性などを適切に把握する必要がある。本研究では、理想的な条件下で実験を行なうための新しいせん断透水同時試験装置の開発を行った。そして、装置の検証を兼ねて行ったせん断透水同時実験の結果、新装置は、上箱の回転による影響を定量的に評価でき、一方向流による透水試験を実施することができた。さらに、不連続面のせん断透水同時特性は、垂直応力が大きくなると上箱の回転による透水係数が著しいことを明らかにした。また不連続面の間隙幅分布を不連続面凹凸の幾何学特性とGIS(地理情報システム)によるシミュレーションによって特定する方法を提案するとともに、せん断透水同時試験のモデルを構築し、せん断透水同時特性のメカニズムを明らかにすることを目的としてシミュレーションを行った。その結果、GISによるシミュレーションの有効性を示すことができた。
井尻 裕二; 澤田 淳; 赤堀 邦晃
JNC TN8400 99-091, 69 Pages, 1999/11
高レベル放射性廃棄物の地層処分における天然バリアの性能評価研究においては、岩盤中の支配的な核種移行経路となる亀裂の特性を把握しておく必要がある。本書は、既往の文献調査および釜石鉱山や日本全国の露頭や鉱山坑道壁面で実施した亀裂調査結果をもとに、我が国における地下岩盤の亀裂特性(亀裂の方向性、形状、頻度、空間分布、透水量係数、開口幅、亀裂内充填鉱物、亀裂周辺変質部、流路面積[開口部面積]およびこれらの相関関係)に関してまとめたものである。その結果、典型的な亀裂性岩盤である花崗岩中の亀裂特性に関しては、既往の文献も多いのに加え諸外国の性能評価研究や釜石鉱山での調査などデータが豊富であることから、ある程度定性的・定量的な評価が可能であることが示された。一方、花崗岩以外の岩種における亀裂特性に関しては、花崗岩と比較してデータも少なく定性的・定量的な評価は難しいことが示された。
井尻 裕二; 澤田 淳; 赤堀 邦晃
JNC TN8400 99-090, 52 Pages, 1999/11
高レベル放射性廃棄物の地層処分における天然バリアの性能評価研究においては、我が国の地下岩盤の水理特性を把握しておく必要がある。本技術資料は、既往の文献ならびに釜石鉱山や東濃鉱山で実施した調査試験結果をもとに、我が国における地下の岩盤の水理特性に関してまとめたものである。その結果、地下岩盤の透水性に関しては、場所によりばらつきがあるものの平均して一般部の透水係数は10-9
10-8m/sを中心に分布し、断層破砕帯の透水係数は10-910-3m/sに分布していることがわかった。また、岩盤の透水性は、深度とともに低下する可能性があることから、地下深部の処分場レベルの岩盤の透水係数はさらに低くなる可能性が示された。岩盤の中で特に花崗岩は、亀裂中の流れが支配的な典型的な亀裂性岩盤に分類され、安山岩や凝灰岩を除くその他の結晶質岩や先新第三紀堆積岩も亀裂性岩盤に分類されることが示された。一方、安山岩や凝灰岩に加えて新第三紀堆積岩は、岩石基質の透水性が高く亀裂だけでなく岩石基質中の流れも有意な亀裂性岩盤と多孔質岩盤の特性を併せ持つ岩盤に分類されることが示された。
赤堀 邦晃; 内田 雅大; 亘 真吾
PNC TN8410 98-118, 58 Pages, 1998/10
動燃事業団東海事業所廃棄物屋外貯蔵ピット周辺における水理場を理解するため、同ピット周辺の地質構造をモデル化し、水理解析を実施した。また、同ピット方向から新川に流入する地下水の流量を試算した。解析モデルを作成するため、同ピット周辺の地質構造を主要な5層(上位より、盛土層、砂丘堆積層、上部礫層、埋没谷堆積層、基盤層、)にモデル化した。解析対象領域は同ピットを含む100m(東西)
126m(南北)58m(深さ:標高-50m+8m)の範囲とした。解析モデルにおいては、対象領域内の主要な地下構造物をモデル化した。水理解析を行う際の境界条件としては、上流側および下流側境界を固定水頭境界条件とし、それ以外の部分は不透水境界条件とした。下流側境界の水頭は新川の標高に固定し、孔内水位の測定結果と矛盾しない範囲で上流側の水頭についてキャリブレーションを行い最終的にTP1.5m(通常時)およびTP3.0m(増水時)とした。解析の結果をまとめると以下のようである。・流れは、基本的に新川に向かっている・流れは、砂丘堆積層および上部礫層で卓越している・盛土層、砂丘堆積層、上部礫層中の流れが全て新川に流入すると仮定し、モデル下流側境界全長の流量を試算した結果、年間:1.02104m3/yr(通常時:上流側境界条件TP1.5mの場合)2.13104m3/yr(増水時:上流側境界条件TP3.0mの場合)となった。
赤堀 邦晃; 内田 雅大
PNC TN8410 97-004, 58 Pages, 1997/03
高レベル廃棄物を地層処分する場合に想定される地下水シナリオにおいて,結晶質岩盤の場合には,岩盤中の亀裂が主要な物質移行経路であると考えられている。地下数百メートルの地下深部に存在する亀裂岩盤は,高岩圧下にあると考えられ、この亀裂岩盤中を流れる地下水を模擬した室内試験を行う場合には,垂直荷重を負荷しなければならない。そして,この室内試験で用いる単一亀裂中の亀裂開口幅を測定する場合においては,垂直荷重を負荷した時の亀裂開口幅を測定しなければならない。筆者らは,垂直荷重を1辺50cmの立方体の人工単一割裂岩に負荷した後,エポキシ樹脂を単一亀裂中に注入し,エポキシ樹脂が固化した後,試験岩体をスライス片に切断して,その切断面を拡大して直接的に亀裂開口幅の測定を行った。この結果,エポキシ樹脂は,亀裂開口幅の測定可能な下限である約0.016mmの亀裂にも浸透しており,垂直荷重を負荷した際の亀裂開口幅の測定手法として有効な手法であることが確認された。また,亀裂開口幅の測定に先立って同一の試験岩体を用いて,亀裂性媒体水理試験設備(LABROCK)を用いた水理試験を行い,単一亀裂の透水性と垂直応力の関係について調査した。さらに,亀裂ネットワークモデルの単一亀裂面の開口幅の不均質モデルを用いて水理解析を行った。この結果,Witherspoonらが提案する修正三乗則について,水理試験からは,抵抗係数fc=6,水理解析からは,抵抗係数fG=37が求まった。水理試験結果と水理解析の結果について,Witherspoonらが提案する修正三乗則の抵抗係数が異なることは,今回,スライス片の内部の亀裂開口幅の測定が不可能であったため,亀裂の閉塞領域を示すために十分な測定点がなかったためであると考えられた。このことは,測定された開口幅データにおいても,わずかしか閉塞したデータが,取得されていないことからも示唆される。しかし,今後亀裂面の全面にわたり亀裂開口幅を測定すれば,亀裂開口幅分布のモデル化が可能であると考えられ,今後,亀裂面の全面にわたり亀裂開口幅を測定する手法について確立する予定である。
大江 俊昭*; 長崎 晋也*; 木村 英雄; 武田 聖司; 関岡 靖司; 加藤 博康*; 赤堀 邦晃*
no journal, ,
収着分配係数のデータベースに内在するデータの変動について、ベントナイトに対するCsの挙動を対象とし、収着モデルを利用して欠損データの推測を行い、変動要因を分析した。その結果、イオン交換反応が卓越すると予想されるCsの分配係数に着目し、共存イオン濃度,初期Cs濃度,砂混合の有無、などの試験条件の相違がベントナイトに対する分配係数のばらつきの要因であることを明らかにした。また、表面錯体反応とイオン交換反応を同時に考慮したモデル解析から、実測結果にかかわる変動は、イオン交換反応に競合するNa濃度の変動が最も大きな要因であることを明らかにした。
北村 暁; 赤堀 邦晃*
no journal, ,
二酸化ウランおよび使用済燃料の水溶液に対する溶解速度(燃料溶解速度)に及ぼす炭酸濃度の影響について、炭酸の存在が二酸化ウランマトリクスの酸化的溶解に寄与することが考えられることから、文献調査によりレビューした。溶解速度の炭酸濃度依存性は不活性雰囲気と還元雰囲気で異なっており、直接処分環境である還元雰囲気のデータが不足していることが明らかになった。
長田 正信; 北村 暁; 舘 幸男; 赤堀 邦晃*; 近沢 孝弘*
no journal, ,
使用済燃料を直接地層処分する場合において、処分容器の閉じ込め機能が喪失して速やかに生じる放射性核種の地下環境への放出挙動を、諸外国における関連情報の調査を通じて検討した。これらの情報を基に、国内の使用済燃料を直接処分する場合の瞬時放出パラメータの導出を試みた。
長田 正信; 赤堀 邦晃*; 北村 暁; 舘 幸男; 近沢 孝弘*
no journal, ,
処分容器の閉じ込め機能喪失後に生じる使用済燃料から地下環境への放射性核種の瞬時放出挙動について、その評価指標のひとつである国内使用済燃料の核分裂生成ガス放出割合の導出手法を検討した。
