Development and application of the GeoDFN and HydroDFN at the Mizunami Underground Research Laboratory

Bruines, P.*; 田中 達也*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 尾上 博則; 石橋 正祐紀

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/10

This paper presents the methodology for constructing the geological discrete fracture network (GeoDFN) and hydrogeological discrete fracture network (HydroDFN) models using the data from the Surface-based Investigation and Construction Phases of the MIU Project. In particular, a methodology to determine the parameters for GeoDFN and HydroDFN models, such as the fracture transmissivity distribution, fracture size distribution and fracture density, are investigated. The up-scaled equivalent continuous porous media (ECPM) models, taking into account hydraulic heterogeneity at scales of up to several kilometers, have been developed based on the HydroDFN model. The results of groundwater flow analyses using the heterogeneous ECPM and homogeneous CPM hydrogeological models have been compared to confirm the importance of modeling hydraulic heterogeneity for understanding of groundwater flow condition at a scale of several kilometers.

Development of grouting technologies for HLW disposal in Japan, 3; Development of a hydrogeological model using discrete fracture network

Bruines, P.*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*

Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.692 - 701, 2012/10

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分事業で適用するグラウト施工方法を検討するために、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、平成21年度から平成23年度にかけてグラウト施工実証試験を実施した。本実証試験では、グラウト注入試験の計画立案からグラウト浸透領域やグラウト効果を評価するために、原位置調査データを活用して割れ目ネットワークモデルを構築し、数値シミュレーションを行った。割れ目ネットワークモデルの構築には、主に試験領域で掘削したボーリング孔と交差する割れ目の位置や方位のデータと46区間の単孔式透水試験で得られた透水性のデータを活用した。また、構築した割れ目ネットワークモデルにより、孔間トレーサー試験やグラウト注入試験を模擬した数値シミュレーションを行い、最終的にグラウト浸透範囲や効果を評価するための等価不均質連続体モデルを生成した。

Atomic structure of two-dimensional binary surface alloys; Si(111)- superstructure

深谷 有喜; 松田 巌*; 橋本 美絵*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 長谷川 修司*; 河裾 厚男; et al.

Surface Science, 606(11-12), p.919 - 923, 2012/06

https://doi.org/10.1016/j.susc.2012.02.006

反射高速陽電子回折と光電子分光を用いて、Si(111)--Au表面上へのAg原子吸着により発現するSi(111)-超構造(Si(111)--(Au,Ag)表面)の原子配置を調べた。光電子分光による測定から、Si(111)--(Au,Ag)表面は、AuとAg原子の組成比の異なった他のSi(111)-超構造のものと似た電子状態を形成していることがわかった。反射高速陽電子回折のロッキング曲線と回折パターンの解析から、AuとAgの原子配置もまた、他のSi(111)-超構造のものに近いことがわかった。これらの結果は、二次元電子化合物に特有の特徴と一致する。

地層処分におけるグラウト技術の高度化研究,2; 結晶質岩サイトにおける水理地質構造評価事例

田中 達也*; Bruines, P.*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*

第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.77 - 82, 2012/01

日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、グラウトの浸透範囲を管理しつつ、グラウト施工を行う実証試験を予定している。本報告では、グラウト注入の対象範囲及び注入仕様の設定を目的とした、水理地質構造の調査と評価の結果をとりまとめる。同試験場は花崗岩体中に位置し、グラウトは割れ目を主な経路として移動することから、調査・評価結果を3次元的な割れ目ネットワークモデルを用いて統合・記述した。また、着目する岩体の割れ目帯の方位や深度及び水理特性を可能な限り決定論的にモデル内に記載する方針を採用したことで、同モデルを施工計画の基盤情報として活用することが可能となった。さらに、同モデルにアップスケーリング手法を適用することで、試験エリアの透水テンソル場を構築し、グラウトの浸透範囲を予測するグラウト浸透モデルへの提供情報とした。

Electron compound nature in a surface atomic layer of a two-dimensional hexagonal lattice

松田 巌*; 中村 史一*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 成田 尚司*; 深谷 有喜; 橋本 美絵*; et al.

Physical Review B, 82(16), p.165330_1 - 165330_6, 2010/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.165330

一価金属の共吸着でSi(111)表面上に形成される超構造は、表面状態の電子数と吸着金属の原子数の割合が常に一定で形成される。このことは、超構造が電子化合物の特性を持つことを意味している。われわれは、二次元表面合金相である超構造の安定性を調べるために、Hume-Rothery型化合物における代表的な2つの理論、Jones model及びpseudopotential modelを用いて解析を行った。解析の結果、二次元表面合金相においてはJones modelが破綻しており、pseudopotential modelにおける二次元の表面状態電子を介した中距離原子間相互作用の重要性を見いだした。

液体金属中のキャビテーション壊食に関する基礎的研究; 液体金属中のキャビテーション壊食による液体パラメータの影響(共同研究)

服部 修次*; 井上 文貴*; 倉地 宏晃*; 渡士 克己; 月森 和之; 橋本 貴司; 矢田 浩基

JAEA-Research 2008-080, 45 Pages, 2009/02

JAEA-Research-2008-080.pdf:2.86MB

液体金属中のキャビテーション壊食に関する研究は、ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉の安全性の確認、水銀を使用する核破砕中性子源ターゲット容器の問題を解決するうえで非常に重要であるが、極めて特殊なケースであるため水中に比べてほとんど研究が進展していない状況である。本研究では、まず低融点の液体金属中でキャビテーション試験を行うことができる試験装置の開発を行った。次いで、鉛・ビスマスの液体金属中とイオン交換水中で壊食試験を行い、両試験液中での壊食速度の違いについて検討し、壊食速度に及ぼす液体の影響、及び壊食速度の温度依存性について考察し、以下の成果を得た。試験温度を融点と沸点の間を百分率で定義した相対温度で壊食速度を整理したところ、相対温度が14Cにおける鉛・ビスマス中の壊食速度はイオン交換水中に比べて約10倍、ナトリウム中では約25倍である。液体の相対温度が同一のとき、各種液体の壊食速度は、液体の密度及び音速を用いた評価式で整理できる。相対温度1430Cにおける壊食速度増加の温度依存性は、液体の飽和蒸気圧の増加によるものである。

結晶質岩中の地下坑道掘削を対象としたグラウト効果に関する研究,2; グラウト施工時の透水試験手法の改良

安藤 賢一*; 竹内 真司; 松井 裕哉; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 藤井 治彦*

第38回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.137 - 142, 2009/01

地下空洞掘削時には、必要に応じ空洞内への湧水抑制のためにグラウチングが実施される。一方、高レベル放射性廃棄物地層処分では、一般的なグラウトに用いるセメントが人工バリアに与える影響が懸念されている。本報では一般的なセメントグラウトの浸透範囲やその効果を把握・評価する手法の構築を主目的として、日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所の深度200mにおける坑道掘削時のプレグラウチング領域を対象に実施した、新たな透水試験手法の適用結果について報告する。その結果、提案した透水試験手法がボーリング孔近傍から周辺領域の10から10(m/s)程度の幅の広い透水係数を取得するうえで有効な手法であることを示した。

単孔式の水理試験による透水特性パラメータの評価方法に関する研究

橋本 秀爾*; 田中 達也*; 安藤 賢一*; 竹内 真司; 三枝 博光; Kim, H.*

第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.419 - 424, 2007/01

本研究では、ボーリング孔で行われる水理試験に関して幅の広い透水性を有する岩盤(透水係数1E-101E-4m/sec)を対象とした水理試験を想定し、試験方法や試験時の場の条件が岩盤の透水特性パラメータの評価値に与える影響について数値実験により検討した。ボーリング孔を使用した水理試験時に、ボーリング掘削時の泥水による泥膜形成や断層破砕帯等の脆弱部による孔径拡大といった現象に遭遇することがある。このような状況下で水理試験を行って得られる周辺岩盤の透水特性パラメータへの影響について検討するために、定常法水理試験及び非定常法水理試験を模擬した水理試験データを作成し、一般的なデータ解析法である直線勾配法や標準曲線一致法により透水特性パラメータを評価した。その結果、試験場の変化に対して試験方法や解析方法の違いによる透水特性パラメータへの影響を把握することができた。

高温環境下の超長寿命疲労強度特性の解明(共同研究報告書)

服部 修次*; 伊藤 隆基*; 渡士 克己; 橋本 貴司

JNC TY4400 2005-003, 82 Pages, 2005/09

疲労については、1820年代にドイツの鉱山技師W.A.J.Albertによって初めて試験が行われてから今日まで数多くの試験・研究が実施され、多くの知見が得られてきた。その中の重要な知見の一つは、多くの鉄鋼材料において1010サイクル程度の応力繰返しで応力-寿命曲線(S-N曲線)に明瞭な疲労限度が現れることである。

天然ガラス,ベントナイトの長期変質挙動及びヨウ素の長期閉じ込め性に関するナチュラルアナログ研究(研究委託内容報告書)

二口 克人*; 桜木 勇治*; 政枝 宏*; 坂上 麻子*; 橋本 秀爾*

JNC TJ8400 99-044, 72 Pages, 1999/02

JNC-TJ8400-99-044.pdf:4.4MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分に係わるナチュラルアナログ研究の一環として、天然ガラス,ベントナイトの変質挙動と、ヨウ素の長期閉じ込め性に関する調査を実施した。天然ガラスについては、千葉県の上総層群中の約100万年前の泥質岩中の火山ガラスの変質について調査し、屈折率の測定結果から水和が十分に進行していることが判明した。ベントナイトについては、新潟県西頸城のモンモリロナイトを含む堆積岩について、貫入面における最高温度に関するデータを得るために、試料採取と薄片観察と流体包有物の均質化温度に関する検討を行った。これらの検討結果においては、これまでの貫入岩の熱履歴に変更を及ぼす情報は得られなかった。ヨウ素の長期閉じ込め性については、千葉県の茂原ガス田地域を対象に文献調査を実施し、対象地層の堆積後から現在にいたるまでの地史を検討し、閉じ込め機能に果たす地質・地質構造関する情報を整理した。