隆起・侵食による地質・地表環境の長期的変動を考慮した地層処分の安全評価手法の開発

若杉 圭一郎; 山口 正秋; 小尾 繁*; 長尾 郁弥; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 江橋 健; 梅木 博之*; 新堀 雄一*

日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.15 - 33, 2017/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J16.010

本研究では、我が国の幅広い地域で確認されており、かつサイト選定で影響を回避することが困難な隆起・侵食に着目し、これが高レベル放射性廃棄物地層処分に与える影響を定量的に把握するための安全評価手法を開発した。従来は、隆起速度と侵食速度が等しいとの仮定の下、処分場が一定の速度で地表に接近するという簡易な評価が行われていたが、本研究では、我が国で多く確認されている隆起速度と侵食速度が異なるケースを取り扱うことが可能なモデルを開発し、隆起・侵食に伴う起伏や処分場深度の時間変化、廃棄体ごとの風化帯/地表に到達する時間などを、地形発達モデルに基づき評価した。さらに、このモデルを用いて隆起・侵食を考慮した安全評価を試行した結果、我が国の最頻値の隆起速度(0.3mm/y)を想定したケースの総線量の最大値は、国際機関で示されている放射線防護基準のめやす値(300Sv/y)を下回った。さらに、既往のモデルによる評価との比較により、地表の起伏に起因して廃棄体が風化帯へ分散して侵入する効果を定量的に把握した。以上のことから、本評価手法を用いることにより、隆起・侵食を現象に即して取り扱うことが可能になったとともに、既往の評価の安全裕度を定量的に把握することが可能となった。

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

高レベル放射性廃棄物地層処分における性能評価のための隆起・浸食に起因する地質環境条件変化の評価方法の検討

川村 淳; 江橋 健; 牧野 仁史; 新里 忠史; 安江 健一; 稲垣 学; 大井 貴夫

応用地質, 51(5), p.229 - 240, 2010/12

https://doi.org/10.5110/jjseg.51.229

隆起・浸食/沈降・堆積は広域的に生ずる現象であり、長期的には高レベル放射性廃棄物地層処分への影響の不確実性を考慮する必要がある。著者らは、そのために隆起・浸食/沈降・堆積の可能性のある変遷のパターンとそれらに対する地質環境条件の変化を合理的に抽出し変動シナリオを構築する方法論として、隆起・浸食を取り扱うための「概念モデル」を検討した。概念モデルは、検討対象とする領域の地質環境条件をモダンアナログ的な観点から温度(T),水理(H),力学(M),化学(C)及び幾何形状(G)(THMCG)の分布状況で整理し、隆起・浸食/沈降・堆積の可能性のある変遷のパターンについては地史の情報を用いて整理するものである。この方法論に基づきその地域の地史とその周辺地域を含む現在の地質環境条件をモダンアナログ的な観点から情報整理することにより、構築される変動シナリオの科学的合理性の保持と、それを理解したうえでの簡略化が可能となった。また、具体的な地域が与えられた場合においても、本手法を適用することにより評価すべき現象と地質環境条件の変化を抽出でき見通しを得た。

表層環境を考慮した生物圏評価手法の構築に関する検討

板津 透; 稲垣 学; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 小山田 潔*; 江橋 健; 川村 淳; 蛯名 貴憲*; 宮原 要

JAEA-Review 2009-015, 59 Pages, 2009/07

JAEA-Review-2009-015.pdf:10.84MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価の一つである生物圏評価においては、具体的な地質条件を踏まえて核種挙動を推定し、その結果を評価に反映させる検討が始まっている。本研究では、個別の地域において表層環境(天然バリアからの核種移行先となる帯水層や生物圏の環境)を考慮した生物圏評価手法を構築するためのいとぐちとして、評価に使用される表層水理解析(生物圏評価に利用されることを目的とした表層環境における水理・物質移行解析)について、特に帯水層中での地下水流動に重点を置いて、以下の検討を行った。(1)海外における表層水理解析に関する文献調査を行い、第四紀層中の核種移行を考慮した線量計算等の技術について把握した。(2)国内における表層水理解析に有用な地下水流動・物質移行調査技術に関する文献調査により、表層水理解析の特性(表層環境における層相変化が大きいこと等)に対して有用と思われる環境トレーサの利用法,不圧地下水位データを利用した透水係数の推定法等の情報を得た。(3)モデルサイトの表層環境における物質移行解析を試行し、幾つかのパラメータ値を変えて、計算濃度分布に与える影響を検討したところ、ソース位置の違いによる濃度分布の変化が比較的大きかった。(4)表層水理解析による計算結果を生物圏評価モデルへの入力値として利用するために、河川・湖沼・海域等への地下水・物質流出入量が求められるようなモデル設定・境界条件について検討した。

高レベル放射性廃棄物処分における隆起・侵食/沈降・堆積に起因するシナリオの検討

川村 淳; 江橋 健; 牧野 仁史; 新里 忠史; 安江 健一; 大井 貴夫

JAEA-Research 2008-119, 32 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-119.pdf:8.06MB

隆起・侵食/沈降・堆積は広域的で避けることが困難な現象である。そのため、それらの現象が発端となる地質環境、処分環境及び処分システムの性能への影響を適切に評価する必要がある。日本原子力研究開発機構では現象のバリエーションと推移のパターン、及びそれらに起因して生ずる可能性のある地質環境条件の変化とそれらの時間的な推移等の多様な変動パターンを地球科学の研究に基づき温度,水理,力学,化学,幾何形状(THMCG)の変化の組合せとして系統的に整理する手法を構築した。隆起・侵食/沈降・堆積のどのような組合せによりどのような変化が現れるのか、また処分場の初期の地質環境条件の相違が変動後にどの程度影響しうるのか、構築した手法に基づき網羅的に整理する必要がある。これらは、変動後の地質環境条件の変化の方向やその変動幅に影響するため、隆起・侵食/沈降・堆積に関する重要な変動シナリオを同定するために必要な検討である。本研究は、隆起・侵食/沈降・堆積について発生する可能性のある組合せパターンを可能な限り列挙し、それらに対する考えられる地質環境条件の変化の検討を目的とした。その結果、列挙した現象の組合せパターンに起因する地質環境条件の変化の方向性や程度についてTHMCGを用いた検討比較により、高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価の観点から重要な現象を、根拠を提示しながら抽出することができる見通しを得た。

放射性廃棄物の地層処分の安全性に影響を与える懸念事象の相対的重要度把握のための体系的評価手法の有用性の例示

大井 貴夫; 稲垣 学; 川村 淳; 江橋 健

JAEA-Research 2008-111, 32 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-111.pdf:3.95MB

本報では、既存の研究によって整備された「放射性廃棄物の地層処分の安全性に影響を与える懸念事象の相対的重要度把握のための体系的評価手法」を紹介するとともに、「我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」の検討結果や既存の包括的感度解析の成果を用いて、本手法の適用性検討を行った。本手法に基づいて、さらなる情報整理を行うことにより、重要な研究をより効果的に行うことが可能になるとともに、放射性廃棄物の地層処分の安全評価の信頼性の向上が図られると考える。

A Systematic approach to evaluate the importance of concerns affecting the geological disposal of radioactive wastes

大井 貴夫; 稲垣 学; 川村 淳; 江橋 健

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1124, p.407 - 412, 2009/00

放射性廃棄物の地層処分の安全評価においては、さまざまな観点から懸念事象が抽出され、それらに対する研究が精力的に進められてきている。しかし、これまで、処分の安全評価におけるこれらの相対的な重要性を把握するための体系的な検討はなされていない。これらの相対的な重要性を明示することは、処分の安全評価の信頼性を向上に資する重要な課題である。本研究では、処分のシナリオや評価ケース及び個々の評価研究の相対的重要度の提示を可能とする体系的な評価手法を構築することを目的として、(1)処分の安全性に対する多様な懸念事象の影響を統一的な方法で評価するための総合評価作業フレームの整備,(2)評価パラメータの類型化や感度解析の結果得られる影響特性情報のフィードバックに基づいて重要度を把握するための情報整理手順の整備に関する検討を行った。

Study on perturbation scenario for uplift and denudation in performance assessment of a HLW disposal system

川村 淳; 安江 健一; 新里 忠史; 常盤 哲也; 江橋 健; 大井 貴夫; 牧野 仁史; 石丸 恒存; 梅田 浩司

Proceedings of 2008 East Asia Forum on Radwaste Management Conference (2008 EAFORM 2nd Conference) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2008/10

隆起・侵食は火山活動などとは異なり広域的で緩慢な現象であるため、現象に起因する地質環境条件の変化をサイトにおける地質環境調査などから明示的に捉えることが困難である。本研究では、隆起・侵食による地質環境条件の変化を地史及びモダンアナログの観点から捉える方法論を検討した。その結果、地史及びモダンアナログに基づくことにより、隆起・侵食速度や場(山地,平野部あるいは沿岸域など)の差異による現象のバリエーションと推移のパターン、及びそれらに起因して生ずる可能性のある地質環境条件の変動パターンとそれらの時間的な変遷を温度-水理-力学-化学-幾何形状(THMCG)の情報として系統的に把握できるようになった。また、既に開発された現象論に基づき現実的かつ段階的に天然現象の発生から処分への影響を取り扱い評価シナリオやモデルを構築する枠組みをこの検討手順に適用することにより、現実に即した隆起・侵食シナリオを構築できる見通しを得た。

高レベル放射性廃棄物地層処分における天然現象影響評価に関する研究

川村 淳; 大井 貴夫; 新里 忠史; 安江 健一; 常盤 哲也; 丹羽 正和; 島田 耕史; 黒澤 英樹; 浅森 浩一; 河内 進; et al.

JAEA-Research 2008-018, 47 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-018.pdf:24.18MB

本報告では、総合評価体系の一環として作業フレームの高度化を図り、地質環境条件(THMCG)と天然現象の特性との関係の定量化と処分環境における性能評価パラメータとTHMCG条件との関係の定量化に関する情報整理の考え方について検討した。また、上記の考え方に基づく情報整理手法をすべての天然現象へ適用し、その手法の適用性の確認を実施した。その結果、上記情報整理については、THMCGの変化に関する情報から、地層処分の安全評価において重要な天然現象研究や地質環境に関するデータや知見などについて、その過不足も含めた情報を効率的に整理できる見通しを得た。また、急激かつ局所的な現象である火山・熱水活動及び地震・断層活動のみならず、緩慢かつ広域的な現象である隆起・侵食/気候・海水準変動にも総合評価体系の考え方に基づく情報整理の手法が適用可能であることを確認できた。また、シナリオのスクリーニング技術に関しては、情報整理により適切なシナリオの選択が可能となる見通しを得た。

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価に関する研究計画書,当面5か年の計画; H17年度版

宮原 要; 吉川 英樹; 大井 貴夫; 柴田 雅博; 澤田 淳; 笹本 広; 飯島 和毅; 前川 恵輔; 川村 淳; 加藤 智子; et al.

JAEA-Review 2006-015, 29 Pages, 2006/03

JAEA-Review-2006-015.pdf:4.58MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価に関する研究を対象として、これまでの研究成果を踏まえ、今後5年を目途に実施すべき研究の項目とその内容等を研究計画書としてまとめた。本計画書では、高レベル放射性廃棄物地層処分に関する国の基盤的研究開発を対象に体系的かつ中長期的にまとめられた研究開発計画である「高レベル放射性廃棄物地層処分に関する研究開発全体マップ」の性能評価分野の研究開発要素の枠組みを参考とし、「日本原子力研究開発機構の中期計画」を踏まえ、「日本原子力研究開発機構に期待する安全研究」を勘案して、これまでの研究によって示された課題等を対象とし、今後5年を目途に実施すべき研究の項目とその内容等を記述した。個々の研究の計画では、研究の必要性や反映の意義に基づいた目的と「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(第2次取りまとめ)」までに実施された研究成果、「高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する知識基盤の構築(H17レポート)」までになされた研究成果とをまとめて、「目的とこれまでの成果」として記述するとともに、今後の当面5年程度の計画を「当面5年程度(平成22年度頃まで)の計画」として記述した。