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報告書

割れ目分布に起因した水理特性の不均質性を考慮した水理地質構造のマルチスケールモデル化手法開発に関わる検討

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

JAEA-Research 2015-011, 59 Pages, 2015/10

JAEA-Research-2015-011.pdf:49.44MB

割れ目系岩盤を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分における地下水移行シナリオに基づく安全評価にあたっては、地下水流動特性の評価が重要であり、そのためには、地下水流動の卓越経路となる割れ目やその水理特性の空間分布を推定する必要がある。このことから、岩盤中の割れ目分布に起因した水理特性の不均質性を考慮した水理地質構造のマルチスケールモデル化手法を構築することを目的に、割れ目ネットワークモデルを適用した数十m四方程度の領域における三次元地質構造モデルおよび水理地質構造モデルを構築した。さらには、構築した割れ目ネットワークモデルに基づき、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルを用いた数km四方程度の領域における水理地質構造モデルを構築した。これらの検討を通じて、調査データの種類や量に応じた割れ目ネットワークモデルを適用した地質構造モデルや水理地質構造モデルを構築するための方法論や、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルによる水理地質構造モデルを構築するための方法論を提示した。

論文

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.

論文

Development of the supervisory systems for the ITER diagnostic systems in JADA

山本 剛史; 橋本 慰登*; 芹沢 保典*; 稲本 修治*; 佐藤 和義; 杉江 達夫; 竹内 正樹; 河野 康則

Fusion Engineering and Design, 89(5), p.532 - 535, 2014/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.7(Nuclear Science & Technology)

計測装置は、ITERのプラズマ制御や物理研究に欠かすことができない。ITER計測装置の統括制御システムは、ITERの中央制御システムからの指令に基づき、計測装置内の機器の制御を管理する重要なシステムである。著者らは、ITERの規格・基準に従いながら、計測装置の制御に関する要求事項を満たす統括システムを設計した。ITERでは、制御システムの構築にEPICSと呼ばれる制御・通信ライブラリを用いることとなっている。著者らは計測装置内の機器の運転の手順をフローチャートで記述し、それをEPICSへ変換する機能を考案した。これにより運転手順の容易な記述と制御システムの製作者の誤りをできる限り回避することが可能となった。また、中央制御システムとの規定された通信手順を基本に、計測装置に必要な機器の較正のために中央制御システムの制御指令を内部で模擬する機能及び計測機器の設定情報を管理するデータベースを設計した。さらに、ITERや計測機器の運転状態に対応して機器の運転制限値や機器間のインターロックを切り替える仕組みを提案した。

論文

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。

報告書

岩盤中の透水性構造分布に着目した水理地質構造モデルの構築手法の検討(岩盤の水理に関する調査研究)

安藤 賢一*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 尾上 博則

JAEA-Research 2012-022, 60 Pages, 2012/08

JAEA-Research-2012-022.pdf:8.51MB

本研究では、超深地層研究所計画の第1段階や広域地下水流動研究におけるボーリング調査結果を用いて、土岐花崗岩中の透水性構造分布に起因する水理学的な不均質性を考慮したブロックスケールの水理地質構造モデルを構築した。また、構築したブロックスケールの水理地質構造モデルに基づき、モデル化領域を対象とした等価な水理特性を算出し、既往の単孔式水理試験結果との比較することで算出した等価な水理特性の妥当性を確認した。

論文

Atomic structure of two-dimensional binary surface alloys; Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$ 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

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.07(Chemistry, Physical)

反射高速陽電子回折と光電子分光を用いて、Si(111)-$$5times2$$-Au表面上へのAg原子吸着により発現するSi(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$超構造(Si(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$-(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)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$-(Au,Ag)表面は、AuとAg原子の組成比の異なった他のSi(111)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$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)-$$sqrt{21}timessqrt{21}$$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。

報告書

地上からの調査段階において地下施設周辺母岩の性能を評価する手法の基礎的検討

稲垣 学*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 前川 恵輔; 柴田 雅博

JAEA-Research 2011-056, 37 Pages, 2012/03

我が国の地層処分事業は段階的に進められ、精密調査地区の選定段階においては、地下施設の基本レイアウトの設定、長期安全性に関する予備的評価等が行われる予定である。このためには、地上からの調査による限られた情報に基づいて、さまざまな不確実性や、地質構造や地質環境の不均質性を考慮した、評価対象とする地域の水理地質構造モデルの構築方法、さらに、処分施設に必要となる地下深部の空間的な広がりを考慮した、好ましい性能の岩盤領域(母岩)の把握方法等について、技術的な見通しを得るために、具体的なアプローチ、方法論を検討しておくことが重要である。本研究は、精密調査地区選定段階において地層処分施設の設定に好ましいということを判断するための指標について検討を行い、どのような手法と指標で評価することが有効となりえそうかという技術的課題について、幌延深地層研究計画における調査データを例題として用いた検討を実施し、手法の有効性の確認と課題の抽出を行った。

論文

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。

論文

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,5; 結晶質岩サイトにおける地質構造評価事例

鐙 顕正*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 中西 達郎; 津田 秀典

土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.73 - 74, 2011/09

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)は、スイスの放射性廃棄物処分実施主体である放射性廃棄物管理共同組合(Nagra)の地下研究施設グリムゼル岩盤研究所(以下、GTS)において、グラウト浸透モデル(等価多孔質媒体モデル)を用いた事前解析に基づくグラウト施工の実証試験(以下、原位置試験)を予定している。グラウト浸透モデルの構築には、特に試験エリアにおける岩盤の地質学的,水理学的な不均質性を理解し、それらの情報を適切な形で反映させた割れ目モデルを構築する必要がある。本報告では、おもにボーリング調査により得られたデータを用いて、結晶質岩サイトにおける割れ目モデルの構築のための地質構造の評価を行った事例について報告する。

論文

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

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.25(Materials Science, Multidisciplinary)

一価金属の共吸着でSi(111)表面上に形成される$$sqrt{21}timessqrt{21}$$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、$$sqrt{21}timessqrt{21}$$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$$sqrt{21}timessqrt{21}$$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。

報告書

瑞浪超深地層研究所におけるグラウチング効果に関する研究(受託研究)

河村 秀紀*; 安藤 賢一*; 納多 勝*; 田中 達也*; 松田 武*; 藤井 治彦*; 橋本 秀爾*; 上田 正*; 松井 裕哉; 竹内 真司; et al.

JAEA-Technology 2009-081, 182 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-081.pdf:28.89MB

グラウチングは、地下構造物の施工において湧水を抑制するうえで重要な技術である。一方、地層処分の観点からは、グラウチングに使用されるセメント材料が人工バリアの性能に影響を及ぼす可能性を避けるために、グラウチングの効果やその浸透範囲を定量的に把握する必要がある。このような観点から、経済産業省資源エネルギー庁からの研究受託の一環として、瑞浪超深地層研究所の深度200mレベルに掘削した避難所周辺を対象とし、グラウチングの効果に関する研究を実施した。本研究では、プレグラウチング後に掘削した避難所から計10本のボーリング孔を掘削し各種調査を行うとともに、その結果を総合的に評価し水理地質構造モデルの構築及び地下水流動解析を実施し、グラウト材の浸透範囲やその効果を定量的に検討した。その結果、既存のグラウチング手法は結晶質岩の大量湧水抑制対策として十分な効果を発揮していることを確認するとともに、グラウチングにより1オーダー以上の透水性の低減があったと推定された。

報告書

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14$$^{circ}$$C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2$$sim$$5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14$$sim$$30$$^{circ}$$C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。

論文

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,3; プレグラウトによる湧水抑制効果の数値解析的検討

田中 達也*; 松井 裕哉; 橋本 秀爾*; 安藤 賢一*; 竹内 真司; 三枝 博光

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.143 - 148, 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トが実施される。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。筆者らは、経済産業省資源エネルギー庁からの研究受託の一部として、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トを対象とした各種の原位置結果及び既往の研究成果を活用し、グラウト後の結晶質岩盤の水理地質構造を割れ目ネットワークとしてモデル化するとともに、グラウトの湧水抑制効果を地下水流動解析により定量的に示した。さらに、本解析を通じ、グラウト効果の評価事例と今後の適用に向けた課題をとりまとめた。

論文

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$$^{-9}$$から10$$^{-4}$$(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。

論文

岩盤中の透水構造分布に着目した水理地質構造モデルの構築手法の検討

田中 達也*; 安藤 賢一*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 竹内 真司; 天野 健治

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.267 - 272, 2007/01

本検討では、岐阜県東濃地域で進められている超深地層研究所計画における深層ボーリング孔3孔で得た調査データを用いて、透水構造の地質・地質構造特性,水理特性を整理し、それに基づく亀裂ネットワークモデルによって深層ボーリング孔周辺領域の基盤花崗岩を対象とした水理地質構造モデルを構築した。そして、この水理地質構造モデルに基づき、任意の体積を有するブロックの等価な透水特性を推定した。さらに、検討を通じて透水構造に関するモデルへの入力パラメータの信頼性を考察するとともに、今後の調査・研究への課題を取りまとめた。

論文

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-10$$sim$$1E-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。

論文

Half-life of $$^{184}$$Re populated by the $$(gamma,n)$$ reaction from laser Compton scattering $$gamma$$ rays at the electron storage ring NewSUBARU

早川 岳人; 宮本 修治*; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟*; 堀川 賢*; 千葉 敏; 中西 康介*; 橋本 尚信*; 太田 岳史*; 神門 正城; et al.

Physical Review C, 74(6), p.065802_1 - 065802_5, 2006/12

 被引用回数:23 パーセンタイル:79.56(Physics, Nuclear)

相対論工学によって達成された逆コンプトン$$gamma$$線による$$^{185}$$Re$$(gamma,n)$$$$^{184}$$Re反応を用いて生成した$$^{184}$$Reの半減期を報告する。この逆コンプトン$$gamma$$線はニュースバルの電子蓄積リングにおいて生成された。これまで、$$^{184}$$Reの3$$^-$$のスピン・パリティーを持つ基底状態の半減期測定は、重水素ビームを用いて行われた。その結果、38.0$$pm$$0.5日の半減期が計測されている。しかし、この時点では$$^{184}$$Reに8$$^+$$のスピン・パリティーを持つアイソマーの存在は知られていなかった。そのため、このアイソマー(半減期は169$$pm$$8日)の寄与があるはずであり、本来の値より長くなっている可能性が極めて高い。一般に粒子ビームの入射反応と比較して、$$(gamma,n)$$反応は原子核に持ち込む角運動量が小さいために小さいスピンを持つ基底状態を生成しやすいという長所を有する。本実験によって、35.4$$pm$$0.7日の半減期が得られた。これは、これまで奨励されていた半減期より約7%も短い。この結果は、放射化法を用いた応用研究に直接的に影響を与える。

報告書

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10$$^{5}$$$$sim$$10$$^{6}$$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。

報告書

ベントナイトのイライト化のナチュラルアナログ:新潟県西頚城半深成岩による接触変性事例

二口 克人*; 橋本 秀爾*; 桜本 勇治*; 三ツ井 誠一郎; 亀井 玄人

JNC TN8400 2001-007, 52 Pages, 2001/04

JNC-TN8400-2001-007.pdf:2.68MB

熱によるベントナイトのイライト化のナチュラルアナログとして新潟県西頚城地域における第三紀の泥岩とこれに貫入する第四紀の火成岩(ひん岩)を対象に、この貫入岩周辺の粘土鉱物の変化と、貫入岩及びその周辺の熱履歴について検討した。その結果、泥岩中有の主な粘土鉱物は貫入岩に近づくにつれてモンモリロナイト$$rightarrow$$イライト/モンモリロナイト混合層鉱物$$rightarrow$$イライトと変化することが明らかとなった。また貫入岩の冷却史に基づく周辺泥岩の熱的解析の結果、イライト割合75%の条件として、270$$^{circ}C$$から15$$^{circ}C$$まで冷却するのに約75万年要したことが明らかとなった。モンモリロナイトからイライトへの反応を一次反応としてその活性化エネルギーを求めると、約103kJ/molの値を得た。この値は、従来の天然事例の調査や室内試験において得られている値の範囲にある。

報告書

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:4.68MB

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。

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