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報告書

マルチ光計測プローブを用いた立坑周辺岩盤の掘削影響領域の長期モニタリングとその評価(共同研究)

畑 浩二*; 丹生屋 純夫*; 鵜山 雅夫*; 中岡 健一*; 深谷 正明*; 青柳 和平; 櫻井 彰孝; 棚井 憲治

JAEA-Research 2020-010, 142 Pages, 2020/11

JAEA-Research-2020-010.pdf:13.74MB
JAEA-Research-2020-010-appendix(DVD-ROM).zip:149.9MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究においては、坑道掘削時に生じる掘削損傷領域(Excavation Damaged Zone、以下EDZ)が主たる放射性核種の移行経路の一つとなる可能性が示唆されている。特に堆積岩では、坑道掘削中のみならず長期的なEDZ内外の割れ目の進展といった力学的な検討は、地層処分の安全評価上重要な情報となる坑道周辺の水理的な変化を捉えるという点においても重要であり、それを長期モニタリング可能な計測ツールの開発が待たれていた。本共同研究では、新第三紀堆積岩中に建設された幌延深地層研究所東立坑の深度370m付近の3本のボーリング孔内の合計9箇所に大林組が製作したモニタリングツールを設置した。モニタリングツールは、1箇所に岩盤の力学挙動計測用の「光式AEセンサー」、地下水挙動計測用の「光式間隙水圧センサーと光式温度センサー」が1式で構成されており、立坑対象深部の掘削中および掘削後におけるAE信号波形他各種計測データを取得・分析し、岩盤の破壊に起因するAE信号波形を選別することを目的に製作された。AE信号波形をはじめとした各種計測データを分析した結果、東立坑深部掘削および掘削後に周辺岩盤に発生もしくは進展したき裂などの短期/長期的なEDZに関する情報を把握することができた。今後、これらの分析データに基づいて解析評価を行うことにより、幌延深地層研究所深部の堆積岩におけるEDZの長期的な安定性評価に資する検討を行うことができると考えられる。

論文

Study on plutonium burner high temperature gas-cooled reactor in Japan; Introduction scenario, reactor safety and fabrication tests of the 3S-TRISO fuel

植田 祥平; 水田 直紀; 深谷 裕司; 後藤 実; 橘 幸男; 本田 真樹*; 齋木 洋平*; 高橋 昌史*; 大平 幸一*; 中野 正明*; et al.

Nuclear Engineering and Design, 357, p.110419_1 - 110419_10, 2020/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.17(Nuclear Science & Technology)

固有の安全性に優れ高効率なプルトニウムの利用が可能なプルトニウム燃焼高温ガス炉が提案されている。プルトニウム燃焼高温ガス炉に用いるセキュリティ強化型安全(3S-TRISO)燃料においては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を不活性母材とするPuO$$_{2}$$-YSZ燃料核へ、遊離酸素ゲッターの特性を有する炭化ジルコニウム(ZrC)を直接被覆する。本論文では、プルトニウム燃焼高温ガス炉の成立性および3S-TRISO燃料の研究開発について報告する。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成27年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 石田 知子*; 畑 浩二*; 鵜山 雅夫*; 佐藤 伸*; 大熊 史子*; 早金 沙綾香*; 松井 裕哉; et al.

JAEA-Technology 2016-035, 153 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-035.pdf:37.6MB

超深地層研究所計画における平成27年度の工学技術に関する検討のうち、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、現在実施中の再冠水試験に伴う止水壁や冠水坑道周辺岩盤の挙動に関する詳細検討を行った。その結果、特に止水壁の温度変化については、解析結果と止水壁内の計測結果がよく一致しており、設計時に検討したクーリング対策工により温度応力によるひび割れの発生は防止できたと考えられる。また、冠水に伴う止水壁と岩盤境界の挙動についても、水-応力連成解析結果と種々の計測結果との比較検討により、解析で設定したモデルは概ね適切との結論を得た。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成26年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 鵜山 雅夫*; 金田 勉*; 上田 正*; 原 朗*; et al.

JAEA-Technology 2016-002, 195 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-002.pdf:46.3MB
JAEA-Technology-2016-002-appendix(CD-ROM).zip:16.11MB

瑞浪超深地層研究所計画における平成26年度の工学技術に関する検討5「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、将来実施が計画されている冠水坑道を地下水で満たす試験に必要となる止水壁他の検討を行った。具体的には、(1)止水壁の機能, 構造, 材料, 施工及び品質管理方法等の検討、(2)冠水坑道を地下水で満たす試験時の止水壁周辺岩盤への影響の解析的予測、を実施した。その結果、予測される最大水圧,温度応力及び地震力に対する岩盤を含む構造安全性、漏水抑制、冠水坑道へのアクセス確保及び計測ケーブルの貫通等の要求を満足する止水壁等の仕様を決定するとともに止水壁設置後の冠水による止水壁周辺岩盤の挙動に関する予察的な知見を得た。

論文

Conceptual study of a plutonium burner high temperature gas-cooled reactor with high nuclear proliferation resistance

後藤 実; 出町 和之*; 植田 祥平; 中野 正明*; 本田 真樹*; 橘 幸男; 稲葉 良知; 相原 純; 深谷 裕司; 辻 延昌*; et al.

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.507 - 513, 2015/09

高い核拡散抵抗性を有するプルトニウム燃焼高温ガス炉(クリーンバーン炉)の概念が日本原子力研究開発機構から提案されている。高い核拡散抵抗性に加え、更なる安全性向上を目的とし、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ TRISO燃料を導入したクリーンバーン炉の概念検討を行う。本研究では、ZrC被覆を施したPuO$$_{2}$$-YSZ TRISO燃料の製造に関する基盤技術を確立するために製造試験を行う。また、クリーンバーン炉の成立性を確認するためにセキュリティの定量評価、燃料と炉心の設計、及び原子炉の安全評価を行う。本研究は、東京大学,日本原子力研究開発機構,富士電機、及び原子燃料工業により、2014年度から2017年度まで行われる。本発表では、全体計画、及び2014年度に得られた成果について報告する。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成25年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 鵜山 雅夫*; 金田 勉*; 上田 正*; 戸田 亜希子*; et al.

JAEA-Technology 2014-040, 199 Pages, 2015/03

JAEA-Technology-2014-040.pdf:37.2MB

超深地層研究所計画における工学技術に関する研究は、大きく分けて、(1)「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、(2)「研究坑道の建設技術の開発」、(3)「研究坑道の施工対策技術の開発」、(4)「安全性を確保する技術の開発」および、(5)「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の5項目に分類して進めている。これまでは、「第2段階」の調査研究として、研究坑道掘削工事で取得される計測データや施工データを用いた評価に基づく設計の妥当性についての検討などを中心として進めてきた。本研究は、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の一貫として、深度500m研究アクセス北坑道における再冠水試験のための止水壁に関する検討を実施した。具体的には、止水壁やプラグに関する国内外の文献調査を実施し、この結果を基に、設計条件の検討、解析による止水壁躯体の設計と岩盤安定性の評価、主な部材の材料選定、止水グラウトの検討などを実施した。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討; 平成24年度(委託研究)

深谷 正明*; 納多 勝*; 畑 浩二*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*; 石関 嘉一*; 金田 勉*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 上田 正*; et al.

JAEA-Technology 2014-019, 495 Pages, 2014/08

JAEA-Technology-2014-019.pdf:82.23MB

超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度500mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、パイロットボーリングから得られた情報の有効性に関する評価を行うとともに、研究坑道掘削工事で適用される技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。

報告書

改質硫黄固化処理法による模擬鉛廃棄物及び模擬低レベル放射性廃液の固化性能確認試験(共同研究)

曽根 智之; 佐々木 紀樹; 宮本 泰明; 山口 大美; 井上 陽佳*; 木原 勉*; 武井 義久*; 竪川 孝生*; 深谷 正明*; 入矢 桂史郎*; et al.

JAEA-Technology 2008-032, 25 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-032.pdf:5.54MB

改質硫黄はセメントに比べて遮水性,耐酸性等に優れた性能を有しており、これを用いて作製した固化体には、セメント固化体に比べて高い耐浸出性が期待できる。本試験では、放射性鉛廃棄物及び低レベル放射性廃液の模擬試料を対象に作製した改質硫黄固化体を用いて一軸圧縮強度試験及び浸出試験を実施し、それぞれの廃棄物に対する改質硫黄固化法の適用性を検討した。今回の試験で得られた結果から、金属鉛を対象に作製した改質硫黄固化体の耐浸出性は、セメント固化体を大きく上回ることが明らかとなり、改質硫黄固化法は金属鉛廃棄に対してセメント固化法に代わる有効な処理法となる可能性を有することが確認された。一方、酸化鉛及び模擬低レベル放射性廃液を対象に作製した改質硫黄固化体の耐浸出性は、セメント固化体と同程度もしくはそれ以下であり、改質硫黄固化法はセメント固化法に代わる処理法としては期待できないことがわかった。

報告書

性能評価へ適用可能なナチュラルアナログに関する研究(研究概要)

妹尾 宗明*; 伊藤 賢治*; 安保 則明*; 深谷 正明*

PNC TJ1561 96-002, 54 Pages, 1996/02

PNC-TJ1561-96-002.pdf:3.07MB

本研究は、地層処分における性能評価事象との対比において、天然に存在する類似現象(ナチュラルアナログ)に関する研究の現状について国内外の事例を幅広く調査するとともに、今後の我が国における地層処分システムの性能評価への適用の可能性を検討することを目的とする。国内外のナチュラルアナログに関する文献の内容を検討し、ナチュラルアナログ研究の構造と現状を整理した。整理の視点は調査場所、対象性能評価事象、環境条件、研究成果及び成果の利用方法などである。また、抽出した性能評価事象を主体とした主要事象を対象として、性能評価への適用可能性を従来の考え方にこわらず広く検討した。合計75件のナチュラルアナログ文献を調査した結果を整理票に示した。また、性能評価への適用可能性を検討した結果を示した。

報告書

性能評価へ適用可能なナチュラルアナログに関する研究(研究委託内容報告書)

妹尾 宗明*; 伊藤 賢治*; 安保 則明*; 深谷 正明*

PNC TJ1561 96-001, 367 Pages, 1996/02

PNC-TJ1561-96-001.pdf:14.79MB

本研究は、地層処分における性能評価事象との対比において、天然に存在する類似現象(ナチュラルアナログ)に関する研究の現状について国内外の事例を幅広く調査するとともに、今後の我が国における地層処分システムの性能評価への適用の可能性を検討することを目的とする。国内外のナチュラルアナログに関する文献の内容を検討し、ナチュラルアナログ研究の構造と現状を整理した。整理の視点は調査場所、対象性能評価事象、環境条件、研究成果及び成果の利用方法などである。また、抽出した性能評価事象を主体とした主要事象を対象として、性能評価への適用可能性を従来の考え方にこわらず広く検討した。合計75件のナチュラルアナログ文献を調査した結果を整理票に示した。また、性能評価への適用可能性を検討した結果を示した。

報告書

地層処分におけるCAEシステムの開発研究(その2)(概要)

栗原 雄二*; 徳永 正博*; 宮崎 清*; 真壁 宜久*; 深谷 正明*; 大野 完*; 並木 和人*

PNC TJ1201 92-002, 45 Pages, 1992/02

PNC-TJ1201-92-002.pdf:2.93MB

本研究は、地層処分施設の概念構築及び設計・建設のための計算機を用いた支援システムを開発することを目的とする。今年度の開発研究では、昨年度までの研究に引続き、データベース管理システム及び設計支援サブシステムについて検討を行った。データベース管理システムでは、まずカタログデータベースと解析結果データベースについて機能と利用方法について検討を行い、データ項目とシステムの流れを示した。また市販データベースシステムの調査結果も示した。次に地質情報データベースについては、昨年度検討したデータ項目をもとに、パソコン用の小型データベースシステムを構築し、ケーススタディを実施した。また、地質情報処理ソフトを用いた地形・地質3次元モデル作成のケーススタディを実施し、再現性と運用に関する課題をまとめた。設計支援サブシステムでは、まず設計フローの各段階のグラフィック表示を行うための要件について検討を実施し、課題を整理した。次に諸外国の処分場施設の設計手順について調査を行うとともに、既存のグラフィックシステムを用いて配置設計のケーススタディを実施した。

報告書

地層処分におけるCAEシステムの開発研究(その2)

栗原 雄二*; 徳永 正博*; 宮崎 清*; 真壁 宜久*; 深谷 正明*; 大野 完*; 並木 和人*

PNC TJ1201 92-001, 151 Pages, 1992/02

PNC-TJ1201-92-001.pdf:5.61MB

本研究は、地層処分施設の概念構築及び設計・建設のための計算機を用いた支援システムを開発することを目的とする。今年度の開発研究では、昨年度までの研究に引続き、データベース管理システム及び設計支援サブシステムについて検討を行った。データベース管理システムでは、まずカタログデータベースと解析結果データベースについて機能と利用方法について検討を行い、データ項目とシステムの流れを示した。また市販データベースシステムの調査結果も示した。次に地質情報データベースについては、昨年度検討したデータ項目をもとに、パソコン用の小型データベースシステムを構築し、ケーススタディを実施した。また、地質情報処理ソフトを用いた地形・地質3次元モデル作成のケーススタディを実施し、再現性と運用に関する課題をまとめた。設計支援サブシステムでは、まず設計フローの各段階のグラフィック表示を行うための要件について検討を実施し、課題を整理した。次に諸外国の処分場施設の設計手順について調査を行うとともに、既存のグラフィックシステムを用いて配置設計のケーススタディを実施した。

口頭

軽水炉燃焼燃料の核分裂生成核種組成測定試験と試験データ解析,2; 核分裂生成核種組成測定方法の検討

伊藤 光雄; 深谷 洋行; 上野 隆; 宮田 精一; 薗田 暁; 宇佐美 秀彦; 坂爪 克則; 黒澤 達也; 川崎 泰; 伊奈川 潤; et al.

no journal, , 

本試験の対象核種に関して、微少量の使用済燃料溶解試料を用いて、短時間で測定できる分析技術を確立するため、測定法として高感度な高分解能誘導結合プラズマ質量分析計(HR-ICP-MS)を、また、測定に先立つ核分裂生成核種の分離法として迅速な抽出クロマトグラフ法を採用し、核分裂生成核種組成分析への適用性について検討した。

口頭

開発途上国向け小型高温ガス炉の概念設計,2; 炉心核熱設計

後藤 実; 稲葉 良知; 深谷 裕司; 大橋 弘史; 橘 幸男; 中野 正明*; 田邉 賢一*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、2020年代以降の開発途上国等への展開を目指し、小型高温ガス炉システムHTR50Sの概念設計を実施している。HTR50Sの設計は、建設コストの抑制と近い将来の展開を可能とするために、実証試験を必要とする新たな技術はできるだけ用いず、実証されたHTTRの設計技術を改良して用いることを方針とした。核熱設計では、出力密度の向上及び燃料濃縮度数の削減をHTTRからの主な改良項目とし、燃料濃縮度及び可燃性毒物の配置を検討した。さらに、燃料の有効利用を目的とし、高燃焼度燃料及び軸方向の燃料シャッフリングを用いた高燃焼度炉心の検討を実施している。本発表では、HTR50Sの核特性解析,燃料温度解析、及び安全評価(減圧事故解析)について報告する。

口頭

埋め戻し用充填材料の試作

棚井 憲治; 森 拓雄*; 深谷 正明*

no journal, , 

幌延深地層研究計画では、必須の課題のひとつである処分概念オプションの実証として、人工バリアの定置・品質確認などの方法論の実証試験の検討を進めている。ここでは、これら検討の一環として、坑道や隙間の埋め戻し材料のひとつであるペレット材料を対象に乾燥密度2.0Mg/m$$^{3}$$程度を目途に、現状の技術を用いた試作を通じて、材料製作上の課題の整理を行った結果について報告する。

口頭

熱・水・応力連成解析における人工バリア性能確認試験の再冠水挙動への水蒸気の影響

佐藤 伸*; 山本 修一*; 大野 宏和; 棚井 憲治; 深谷 正明*; 志村 友行*; 丹生屋 純夫*

no journal, , 

本検討は、幌延深地層研究センターで実施中の人工バリア性能確認試験を対象に、熱・水・応力連成解析を実施した。再冠水時の熱・水・応力連成挙動は、間隙水の加熱により生じる水蒸気や、間隙圧の上昇により生じる気相の液相への溶解等の相変換の影響を受けると考えられる。そこで、相変換可能な熱・水・応力連成解析を実施し、水蒸気の発生や間隙空気の間隙水への溶解が施設の再冠水挙動にどのような影響を及ぼすのか考察した。その結果、水蒸気発生による気相への相変換を考慮すると、水分移動が精緻に表現できること、再冠水挙動は気液二相流パラメータの影響を受けるのでその評価が重要であることが分かった。

口頭

Influence of pore water vaporization on saturation process in the buffer material coupled Thermo-Hydro-Mechanical analysis

佐藤 伸*; 大野 宏和; 棚井 憲治; 山本 修一*; 深谷 正明*; 志村 友行*; 丹生屋 純夫*

no journal, , 

The saturation process in the buffer material is affected by the heat generated by the vitrified waste in the high-level radioactive waste geological disposal. Especially, the phase changes occurred in the pore water, such as water vaporization and dissolution of the pore air in to the liquid phase affects the water movement in the buffer material. Hence, it is important to evaluate the coupled Thermo-Hydro-Mechanical (THM) behavior considering phase transformation of pore water in the buffer material. Therefore, we carried out the coupled THM analysis to investigate the generation of water vaporization during the saturation process. Additionally, we discussed the influence of relative permeability as one of the gas phase advection properties.

口頭

人工バリア性能確認試験における緩衝材膨出センサーを用いた膨出量評価

木村 駿; 中山 雅; 木野田 君公; 棚井 憲治; 丹生屋 純夫*; 志村 友行*; 深谷 正明*

no journal, , 

幌延深地層研究センターの地下施設の350m調査坑道で実施中の人工バリア性能確認試験では、緩衝材膨出センサーを緩衝材-埋め戻し材境界部に配置し、緩衝材の膨出挙動に関する計測を行っている。膨出センサーは板の上に一定間隔でひずみゲージが取り付けてあり、緩衝材が膨出することで板が変形しひずみが計測されるシステムとなっている。本報告では、膨出センサーによって計測されたひずみデータから換算された膨出量からセンサー配置箇所周辺の緩衝材の膨潤変形挙動を推定するとともに、その他の変位計測結果などとの照らし合わせを行い、検証した結果について報告する。

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