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平本 正行; 小林 保之; 青柳 茂男*; 宮野前 俊一*
JAEA-Research 2008-013, 62 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-013.pdf:9.17MB
本研究では、ニアフィールド岩盤の長期力学挙動予測評価手法の信頼性向上に関する検討として、緩衝材の膨潤圧とオーバーパックの腐食膨張圧がニアフィールド岩盤の長期安定性に与える影響について検討した。緩衝材の膨潤挙動を温度荷重で、オーバーパックの腐食膨張挙動を強制変位でモデル化し、ニアフィールド岩盤の長期力学挙動の予測解析を行った。その結果、緩衝材の膨潤圧やオーバーパックの腐食膨張圧が内圧としてニアフィールド岩盤に作用することで、ニアフィールド岩盤の長期安定性が向上し、緩衝材の膨潤圧やオーバーパックの腐食膨張圧を考慮していない従来の評価手法が保守側の結果を与えることを示した。ただし、例外として、緩衝材の剛性が高く、岩盤の初期応力が小さな場合においては、処分孔壁面近傍に引張破壊による緩み領域が発生する可能性が示された。そのような場合、緩衝材が岩盤中に発生した亀裂に流出することで、人工バリアの機能低下が起こる可能性が懸念される。
平本 正行; 小林 保之; 青柳 茂男*; 宮野前 俊一*; 森田 篤*
JAEA-Research 2007-003, 54 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-003.pdf:3.67MB
ニアフィールド岩盤の長期力学挙動予測評価手法の信頼性向上に関する検討として、おもに以下の2つの内容について検討を行った。(1)では、既存の山岳トンネルの計測データをもとに、ニアフィールド岩盤の長期健全性評価を行う際の初期期間を対象としたコンプライアンス可変型構成方程式の適用性を検証した。その結果、岩盤や支保工の物性の一部について仮定した部分があるものの、内空変位や支保工軸力に関する計算値は、計測値とおおむね一致し、コンプライアンス可変型構成方程式を用いた解析手法は、ニアフィールド岩盤の長期安定性評価のみならず、トンネル掘削時の挙動を表現することにも適用可能であることがわかった。(2)では、地山の時間依存性挙動に配慮して最適な支保パターンや変形余裕量を定量的に評価した修正設計手法が現状では見あたらない中、コンプライアンス可変型構成方程式を用いた情報化施工方法を提案した。この方法は、実際の処分場建設の際にも利用することができ、初期の段階で地山の挙動に応じた支保工に修正することで、閉鎖以降の千年,万年といった長期評価の信頼性を向上させることに大きく繋がると考える。
松井 裕哉; 青柳 茂男; 宮野前 俊一*
第41回地盤工学研究発表会発表講演集, p.495 - 496, 2006/07
本試験は、日本原子力研究開発機構(旧核燃料サイクル開発機構)が北海道幌延町において実施中の地下施設建設を伴うプロジェクトの一環として実施した。幌延地域に分布する新第三紀珪質岩は工学的には軟岩に分類されるため、本試験では対象岩石の膨潤特性などを調べることを主眼とした。具体的には、膨潤性(短期的な影響)と空洞掘削後に発生する可能性のある乾燥の影響(長期的な影響)に着目しスレーキング試験,含水比測定,弾性波速度測定,簡易反発硬度試験などを実施した。その結果、幌延地域に分布する珪質岩には膨張性は見られないこと、数日の乾燥に伴い岩石物性の劣化が見られることなどの知見が得られた。
棚井 憲治; 神徳 敬*; 菊池 広人*; 西村 繭果; 松本 一浩*; 青柳 茂男; 油井 三和
JAEA-Research 2006-035, 32 Pages, 2006/06
JAEA-Research-2006-035.pdf:3.46MB
国が策定する緩衝材に関わる安全基準、指針等に資するため、廃棄体支持性,オーバーパックの保護、放射性核種の移行抑制、岩盤の保護という緩衝材の性能保証項目に対し、現状の評価方法を確認し、ツールの整備状況として一覧表形式でまとめた。また、一覧表に記載した評価ツール内容の具体例を示した。示している内容は、緩衝材の基本特性(緩衝材膨潤特性,力学特性,透水特性)、緩衝材の変形・変質の長期挙動に関する現象(クリープ現象、緩衝材の流出、岩盤への侵入、緩衝材の変質に関する長期安定性)、緩衝材のガス透気回復挙動、コロイド影響評価、岩盤の力学的変形挙動であり、それぞれの項目で確認する具体的内容、評価方法(実験による確認により評価がなされるもの、実験式及びデータベースから推定されるもの、モデル計算より導出するもの)の種類、研究の概要及びその最新の結果を示した。
21年度)を対象とした工学技術の適用性検討に関する計画案青柳 茂男; 油井 三和; 棚井 憲治; 川上 進; 藤田 朝雄; 谷口 直樹; 柴田 雅博; 小西 一寛; 西村 繭果; 菊池 広人*; et al.
JAEA-Review 2006-014, 61 Pages, 2006/03
JAEA-Review-2006-014.pdf:5.03MB
日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)では、北海道の天塩郡幌延町にて、堆積岩を対象とした幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究計画は、平成17年度より、地下研究施設の建設に伴い、地上からの調査段階(第1段階)から坑道掘削時の調査研究段階(第2段階)へと移行していく。一方、原子力機構では、これまで工学技術の基盤技術開発として、「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ」で示した一連の工学技術をベースとしつつ、幌延地区の地上からの調査段階で得られた地質環境条件を対象として工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を行ってきた。今後は、工学技術の基盤技術開発として、幌延深地層研究計画の進捗に併せて、第2段階を通じた工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を進め、それらの成果を体系的に整理し提示していく必要があると考える。よって、本報告書では、現時点の幌延の地下施設の建設工程及び「幌延深地層研究計画; 地下施設を利用した第2,第3段階における調査試験計画案」に基づき、幌延深地層研究計画の第2段階のうち、平成17年度から平成21年度までの5年間に焦点をあてた工学技術の適用性検討に関する研究計画を、個別研究課題ごとに整理し立案した。なお、本計画は、今後、幌延の地下施設の施工状況や最新の動向を踏まえ随時変更する可能性があるとともに、今後より詳細化していく必要がある。
青柳 茂男; 小田 好博; 笹本 広; 柴田 雅博; 棚井 憲治; 谷口 直樹; 西村 繭果; 藤崎 淳; 菊池 広人*; 松本 一浩*
放射性廃棄物安全研究年次計画(平成13年度平成17年度)研究成果報告集, p.179 - 203, 2006/03
具体的な地質環境条件を対象に人工バリアや地下施設に対して、長期予測モデルの検証等を行い、安全評価基準・指針類の策定及び安全評価モデル・データの信頼性向上に資することを目的として、(1)緩衝材の長期物理的・化学的安定性に関する研究,(2)オーバーパックの腐食挙動に関する研究,(3)ガス移行挙動に関する研究,(4)岩盤長期変形挙動に関する研究,(5)再冠水挙動に関する研究に関する現象モデル及びデータの検証を室内において実施した。これらの研究により、幌延の地下水条件や海水系地下水条件を対象としたデータの拡充や関係式の一般化,現象評価モデルの信頼性の向上を図った。さらには熱-水-応力-化学連成プロトタイプコードを構築した。
青柳 茂男; 棚井 憲治; 松井 裕哉; 川上 進; 油井 三和
Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10
幌延URLプロジェクトの地上からの調査段階を対象として、第2次取りまとめにおける手法に基づいて実施した処分場設計について、人工バリアの設計、岩盤の力学安定性評価を中心に報告する。その目的は、(1)堆積岩における地上からの調査の結果に基づいた人工バリア設計や処分施設の全体的な設計手順や方法論の構築、(2)地上からの調査に基づく研究を通して幌延深地層研究所の建設段階において解決されるべき課題の抽出、の2点である。検討結果として、各分野の相互関連を考慮し改訂した処分場の設計フローを示した。さらに、幌延の地質環境における緩衝材とオーバーパックの仕様は、第2次取りまとめにおける仕様が適用できるということ、幌延の深度450mにおける処分孔周辺岩盤は第2次取りまとめより長期的に安定であろうということが知見として得られた。
青柳 茂男; 藤田 朝雄; 新 孝一*; 大久保 誠介*; 西村 和夫*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下深部に数十本の坑道を並列に連続して配置することが予想される。このような地下深部の坑道群(多連設坑道)の仕様や離間距離は、「空洞安定性からの制限」,「廃棄体・緩衝材の温度からの制限」の2つの観点から決定される。第2次取りまとめでは、仮想の地質条件を用いた処分施設の概略設計が行われている。第2次取りまとめにおける、連設坑道の空洞安定性に関する設計手法を見ると、従来の双設トンネルなどの設計例にならい、坑道周辺の局所的な破壊現象に着目し、坑道間の相互影響がない離間距離を確保することを基本としている。また、従来の単一・双設のトンネルは、過去の実績や類似事例に基づき設計されている。一方で、多連設坑道は、数十本の坑道を並列に連続して配置するという過去に例の少ない構造上の特殊性を持ち、従来の単一・双設トンネルでは通常、重要でない坑道群全体の構造安定にかかわる破壊モード(空洞群崩壊・地表沈下)が存在する。破壊モードが存在すれば、それに対する安全裕度を適切に設定して設計することが設計の原則である。以上に基づき、処分施設と構造的に類似している鉱山などの設計例を参考に、処分施設の実施設計を念頭においた多連設坑道の設計の考え方について検討する。