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論文

地下空洞周辺岩盤内の不飽和領域解析手法に関する提案; 岩石の不飽和浸透パラメータと空洞壁面境界条件の設定方法

今井 久*; 雨宮 清*; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀; 三枝 博光; 渡邉 邦夫*

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 69(3), p.285 - 296, 2013/07

放射性廃棄物の地層処分や液化石油ガスの地下貯蔵においては、地下空洞周辺岩盤内の不飽和領域の把握やその適切な管理が要求される。岩盤内不飽和領域の把握や管理に際しては岩盤内の浸透流解析が必要で、この解析では岩盤の不飽和特性の設定、掘削状況に応じた空洞壁面への適切な境界条件の設定という二つの課題が存在する。著者らは岩盤の不飽和特性の測定方法として土壌に対する方法を応用し、水分特性曲線及び比透水係数の測定方法を考案、また、浸透流解析の境界条件設定に関しては、固定水位境界と固定流量境界を合わせたハイブリッド境界を考案した。考案した測定方法を室内試験に適用、ハイブリッド境界条件を仮想モデルに対して適用し、これらの適用性を確認するとともに、地下空洞周辺岩盤内の不飽和領域の評価解析手法を提示した。

論文

熱-水-応力-化学連成解析による緩衝材の地球化学環境の変遷に着目したニアフィールド長期挙動評価の一例

鈴木 英明; 中間 茂雄; 藤田 朝雄; 今井 久; 九石 正美

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 19(2), p.39 - 50, 2012/12

高レベル放射性廃棄物の地層処分における長期安全性の評価を行うためには、ニアフィールドで生じるプロセスの定量化が必要となる。そこで、開発された熱-水-応力-化学連成解析モデルを用いて、仮想的地質環境条件に基づく地層処分システムを想定した数値解析を実施し、ガラス固化体の放熱と人工バリア内への地下水の浸潤に伴うニアフィールドの化学的な環境の変化を定量的に例示した。海水系地下水環境下での緩衝材中では、一時的に、オーバーパック周辺で塩が析出することや、支保コンクリートとの境界近傍でスメクタイトがカルシウム型化するものの、長期的には安全評価上設定されたシナリオと整合する傾向が得られた。さらに、オーバーパックの腐食評価のための基盤情報として、オーバーパックに接触する緩衝材間隙水組成の変遷を示した。

論文

Development of a methodology for the characterisation of long-term geosphere evolution, 1; Impacts of natural events and processes on the geosphere evolution of coastal setting, in the case of Horonobe area

新里 忠史; 今井 久*; 前川 恵輔; 安江 健一; 操上 広志; 塩崎 功*; 山下 亮*

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/10

地層処分システムの長期的な安全性にかかわる信頼性を向上させるためには、地質環境の有する安全機能が長期にわたり維持されることを示すための調査・解析手法や事例・論拠の整備が不可欠である。このためには、対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要である。特に日本列島の沿岸域における地質環境の長期変遷については地層処分の観点からの研究例が少なく、長期的な海水準変動の影響や塩水と淡水の混在など複数の事象を考慮する必要がある。本研究では、北海道北部の幌延地域を事例として地下水流動特性の長期変遷に関する概念モデルを構築し、それに基づく浸透流及び移流分散解析を実施した。その結果、海水準や海岸線位置の変動等の境界条件の変化に対して、全水頭やダルシー流速等の地下水流動特性は応答性が高いものの、地下水中の物質移動を間接的に示す塩分濃度は応答性が低く、これらの応答性は地層・岩盤の透水性に依存することが明らかとなった。また、沿岸域における地下水流動特性と地下水の地球化学特性は、沿岸域の平野部と丘陵部とで異なる変遷を経る可能性を示すことができた。

報告書

地下水流動に対する地質環境の長期的変遷の影響に関する研究(委託研究)

今井 久*; 山下 亮*; 塩崎 功*; 浦野 和彦*; 笠 博義*; 丸山 能生*; 新里 忠史; 前川 恵輔

JAEA-Research 2009-001, 116 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2009-001.pdf:32.12MB

地層処分システムの長期挙動予測の信頼性を向上させるためには、隆起・侵食や気候・海水準変動等の天然現象の影響を考慮した地下水流動のモデル化が重要である。このため、(1)天然現象の影響を組み入れた地下水流動解析手法の高度化,(2)現実的な地質構造や涵養量などを反映した地下水流動解析に基づき、(3)地下水流動に影響を及ぼす天然現象の感度解析を行った。(1)地下水流動への地質環境の長期変遷の影響を連続的にモデル化するシステムを考案した結果、課題であったモデル形状が変化する際の解の不連続性を低減できることを確認した。(2)地層の応力状態の変化による過剰間隙水圧の発生には間隙率や有効応力に対応した透水係数の設定が重要であること、氷期の涵養量の影響は丘陵部や沿岸域で見られること、塩分の密度差の影響は沿岸域で見られ、地下深部への淡水の侵入を抑制することが判明した。(3)断層の2種類の形状について透水係数に関する感度解析を実施したが、設定した条件では深度約500mまでの影響は顕著でないことを示した。

論文

気候・海水準変動が地下水流動に与える影響に関する解析的検討; 幌延地域を例として

操上 広志; 安江 健一; 新里 忠史; 今井 久*; 塩崎 功*; 山下 亮*

地下水流動解析とモデル化に関するシンポジウム発表論文集, p.59 - 66, 2007/01

本論は、幌延地域を事例として、現在から将来にわたる長期的な地質環境の変化を予測しモデル化する方法論の整備を目的として、天然現象が地質環境に与える影響のうち、気候・海水準変動が地下水流動に与える影響を解析的に検討するものである。

報告書

人工バリア性能確認に関する基盤情報取得方法の調査研究(II)

千々松 正和*; 福留 和人*; 浦野 和彦*; 今井 久*; 佐々木 肇*; 雨宮 清*

JNC TJ8400 2004-027, 87 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2004-027.pdf:2.13MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては,処分場の閉鎖の判断情報を与えるものとして,人工バリアが所期の性能を確保することにより,処分場が要件を満たして機能しており,その結果,安全が担保されていることを示す必要がある。この安全担保を示す一つの手法として,人工バリアにおける実現象が予測される挙動範囲内にあることを示すことが考えられる。そこで,「人工バリア性能確認に関する基盤情報取得方法の調査研究(平成15年度)」(以下,平成15年度研究と呼ぶ)においては,性能確認における計測項目の抽出,計測技術の現状の調査,および計測技術の開発計画の立案を行った。継続となる本研究では,幌延などの地下研究施設を想定して,人工バリア性能等の基盤情報取得に関わる検討を行うとともに,情報取得に適用可能な計測手法の調査・開発を継続して行った。

報告書

水理地質構造モデルの更新と地下水流動解析の実施

今井 久*; 塩崎 功*

JNC TJ5440 2004-001, 80 Pages, 2004/11

JNC-TJ5440-2004-001.pdf:34.21MB

幌延深地層研究計画における調査対象地域の深部地質環境を理解するため,水理地質構造モデルの構築および地下施設建設に伴う深部地質環境への影響の予測を目的に,水理地質構造モデルを更新し,更新したモデルを用いた地下水流動解析を実施した。

報告書

人工バリア性能確認に関する基盤情報取得方法の調査研究

千々松 正和*; 今井 久*; 佐々木 肇*; 茂呂 吉司*

JNC TJ8400 2003-090, 116 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-090.pdf:3.43MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、処分場の閉鎖の判断情報を与えるものとして、人工バリアが所期の性能を確保し、処分場が要件を満たして機能しており、安全が担保されていることを示す必要がある。この安全担保を示す一つの手法として、人工バリアにおける実現象が予測される挙動範囲内にあることを示すことが考えられる。そこで、安全担保の観点から人工バリアおよびその周辺環境の変遷に関する情報取得方法について技術情報の調査研究および実現性の高い計測方法の提案を行うことを目的に本研究を行った。最初に安全担保のあり方およびロジックを考慮し、本研究で対象とする計測項目と部位を設定した。そして、それに基づき、現状の情報取得技術の調査を行うとともに、現状情報取得技術の地層処分環境への適用性について整理を行い、実現性の可否、研究課題等について取りまとめた。最後に、幌延深地層研究所における原位置試験への適用を鑑み、実現性の高い情報取得技術の開発計画案の策定を行った。

報告書

ニアフィールド連成挙動の解析評価研究

千々松 正和*; 今井 久*; 福留 和人*; 粥川 幸司*; 佐々木 肇*; 茂呂 吉司*

JNC TJ8400 2003-089, 354 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-089.pdf:17.22MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、施工された緩衝材内には、処分後、廃棄体からの発熱、地下水の浸潤、周辺岩盤からの地圧や緩衝材の膨潤といった熱-水-応力連成挙動が発現すると考えられる。このような人工バリア内に発現する現象を精度よく評価することは、長期にわたる処分場の健全性評価の初期条件を与えるものとして重要な因子の一つと考えられる。国際共同研究(DECOVALEX)は人工バリア周辺における熱-水-応力連成現象の理解および評価モデルの検証の場として世界各国の機関が参画しているものであり、その場において解析コードの妥当性を評価するとともに、高度化を行なっていくことは有意義なことであると考えられる。そこで、DECOVALEXにおいて課題となっている問題に対し、検討を実施した。解析はTask1(FEBEX原位置試験の解析)、Task3 BMT1(ニアフィールドにおける連成挙動解析)、Task3 BMT2(亀裂評価に対するスケールアップに関する解析)に関して実施したので、その解析結果を報告する。また、スウェーデン・エスポ島で行なわれている実規模緩衝材を用いた実証試験(Prototype Repository Project)の連成解析評価も実施し、実測値との比較も行なった。

報告書

幌延深地層研究計画における地下水流動に関する研究

今井 久*; 福留 和人*; 粥川 幸司*; 佐々木 肇*; 千々松 正和*; 茂呂 吉司*

JNC TJ5400 2003-009, 223 Pages, 2004/02

JNC-TJ5400-2003-009.pdf:59.94MB
JNC-TJ5400-2003-009(errata).pdf:0.08MB

幌延深地層研究計画における地下水流動に関する研究として、 -解析領域の設定および解析メッシュの作成 -これまでの調査データを用いた広域地下水流動系の評価 -立坑掘削に伴う地下水流動系への影響の予測 -調査計画への提案 を実施した。 解析領域の設定および解析メッシュの作成では、広域を対象として領域と立坑周辺に着目した領域の設定および解析メッシュデータを作成した。さらに解析結果と調査データを対比し幌延深地層研究対象領域内の広域地下水流動特性の評価をおこなった。立坑掘削影響の予測として、立坑掘削後20年を対象に、立坑内への湧水量、立坑内の塩分濃度変化、周辺の水位変化等を予測した。さらにこれら解析、予測結果から今後必要な調査、解析評価についての提案をした。

報告書

幌延深地層研究計画における地下水流動解析に関する検討

今井 久*; 前田 信行*; 山下 亮*; 塩崎 功*; 雨宮 清*; 千々松 正和*

JNC TJ1400 2002-004, 357 Pages, 2002/03

JNC-TJ1400-2002-004.pdf:25.69MB

None

報告書

堆積岩地域における広域地下水流動解析手法に関する検討

今井 久*; 山下 亮*; 雨宮 清*; 塩崎 功*

JNC TJ1410 2001-002, 318 Pages, 2001/08

JNC-TJ1410-2001-002.pdf:34.33MB

None

報告書

堆積岩地域における広域地下水流動解析手法の検討

山下 亮*; 今井 久*; 大沼 和弘*; 長尾 和明*; 雨宮 清*; 塩崎 功*

JNC TJ1420 2000-008, 176 Pages, 2000/03

JNC-TJ1420-2000-008.pdf:11.27MB

None

報告書

第一計測坑道に於ける蒸発量・サクション計測

今井 久*; 雨宮 清*

JNC TJ7412 98-005, 35 Pages, 1998/03

JNC-TJ7412-98-005.pdf:2.17MB

第一計測坑道においてベンチレーションを実施し、そのときの不飽和領域の広がりを数値解析によりシミュレートする。この際、境界条件をより定量的に把握し解析精度をよりよくするため、ベンチレーションに伴う蒸発量・サクションの計測を実施する。本報告書は、ベンチレーションに伴う蒸発量・サクションの計測方法およびそれら計測結果を示すものである。蒸発量は送風量、入気絶対湿度、排気絶対湿度を風速測定、温度、相対湿度測定に基づき算定した。サクションはポーラスカップに圧力トランスデューサのついたテンシオメータにて計測した。

報告書

不飽和領域の原位置計測手法および解析モデルの研究(平成9年度)

今井 久*; 西田 薫*; 蓑 由紀夫*; 雨宮 清*; 林 為人*

PNC TJ1449 98-004, 231 Pages, 1998/02

PNC-TJ1449-98-004.pdf:16.85MB

岩盤内に空洞を掘削した場合、その周辺岩盤には不飽和領域が発生すると考えられる。この不飽和領域では、酸素を含んだ空気の浸入により岩盤の酸化還元状態が変北し、これに伴い岩盤中の物質移行特牲が変化することが考えられる。しかし、現段階ではこの不飽和領域の範囲を定量的に把握する手法は確立されていない。本研究は、今後数年のうちに岩盤中の不飽和領域をある程度定量的に把握できる計測手法を開発することを最終目標としている。今年度は(1)不飽和領域のメカニズムに関する基礎研究、(2)不飽和領域の計測手法に関する基礎研究に関して、岩石試料を用いた室内実験及び原位置において孔間レーダを用いた予備検討的な計測を行った他、TDRプローブの設置と計測を行って、基礎的な知見を得た。

報告書

不飽和領域の原位置計測手法および解析モデルの研究

今井 久*; 雨宮 清*; 西田 薫*; 林 為人*; 雷 興林*

PNC TJ1449 97-002, 261 Pages, 1997/03

PNC-TJ1449-97-002.pdf:48.99MB

岩盤内に空洞を掘削した場合、その周辺岩盤には不飽和領域が発生すると考えられる。この不飽和領域では、酸素を含んだ空気の浸入により岩盤の酸化還元状態が変化し、これに伴い岩盤中の物質移行特性が変化することが考えられる。しかし、現段階ではこの不飽和領域の範囲を定量的に把握する手法は確立されていない。本研究では、今後数年のうちに岩盤中の不飽和領域を一定の精度で定量的に把握できるための計測手法を開発することを最終目標としている。今年度は(1)不飽和領域のメカニズムに関する基礎研究、(2)不飽和領域の計測手法に関する基礎研究に関して、岩石試料を用いた室内実験及び原位置において孔間レーダーを用いた予備検討的な計測を行い、基礎的な知見を得た。

報告書

不飽和領域の原位置計測手法および解析モデルの研究[平成7年度]成果概要

今井 久*; 雨宮 清*; 西田 薫*; 林 為人*; 雷 興林*; 先名 重樹*

PNC TJ1449 96-005, 76 Pages, 1996/03

PNC-TJ1449-96-005.pdf:2.36MB

岩盤内に空洞を掘削した場合、その周辺岩盤には不飽和領域が発生すると考えられる。この不飽和領域では、酸素を含んだ空気の侵入により岩盤の酸化還元状態が変化し、これに伴い岩盤中の物質移行特性が変化することが考えられる。しかし、現段階ではこの不飽和領域の範囲を定量的に把握する手法は確立されていない。本研究は、今後数年のうちに岩盤中の不飽和領域をある程度定量的に把握できるための計測手法を開発することを最終目標としている。今年度は(1)不飽和領域のメカニズムに関する基礎研究、(2)不飽和領域の計測手法に関する基礎研究に関して、岩石試料を用いた室内実験を行い、基礎的な知見を得た。

報告書

不飽和領域の原位置計測手法および解析モデルの研究成果概要

雨宮 清*; 今井 久*; 千々松 正和*; 西田 薫*; 林 為人*; 先名 重樹*

PNC TJ1449 95-006, 69 Pages, 1995/03

PNC-TJ1449-95-006.pdf:2.65MB

岩盤内に空洞を掘削した場合、その周辺岩盤には不飽和領域が発生すると考えられる。この不飽和領域を定量的に評価することは安全性能評価上必要であり、これを原位置で計測する技術を確立しなければならない。本研究は、今後数年のうちに岩盤中の不飽和領域をある程度定量的に把握できるための計測手法を開発することを最終目標としている。今年度は(1)不飽和領域のメカニズムに関する基礎研究、(2)不飽和領域の計測手法に関する基礎研究に関して、岩石試料(多胡砂岩)を用いた室内実験を行い、基礎的な知見を得た。

報告書

我が国を対象とした地下水流動解析(その2)-東北日本を対象とした地下水流動解析-

前川 恵輔; 梅田 浩司; 小出 馨; 今井 久*; 柳沢 孝一

PNC TN7410 94-029, 60 Pages, 1994/05

PNC-TN7410-94-029.pdf:1.75MB

我が国の地下深部における水理学的特性を概括的に把握するための研究の一環として、東北日本を対象とした地下水流動解析を実施した。解析にあたっては、文献資料をもとにして、東北日本の地形や地質構造の特徴ができるだけ反映されるように考慮した上で単純化した水理地質構造モデルを作成した。さらに、透水係数などの水理パラメータと水理学的な境界条件にもとづいて、解析モデルを多孔質媒体と仮定した3次元有限要素法による定常飽和・不飽和浸透流動解析を実施した。解析結果として、以下のことが得られた。1)東北日本の広域的な地下水流動の方向は、南北に配列した山地部から山間の盆地部や海岸部に向かい、地下水流動の方向は大局的な地形に支配されている。2)深度方向のピエゾ水頭の変化は小さく、深度1,000m以深では静水圧分布を示す。3)深度500m以深では、動水勾配はほぼ0.04以下である。4)解析の結果得られた浸出点は、ほぼ一級水系の流域の内部に分布し、山地と丘陵地の境界などの地形の境界部分に多く位置する。5)海岸部分での側方境界条件の違い(透水あるいは不透水)によって、解析結果に顕著な影響は表れなかった。6)完新世$$sim$$更新世の堆積岩の透水係数を鮮新世の堆積岩のものより高く設定した解析では、透水係数の大小を逆に設定した場合に比べて、地下水流動の方向に顕著な違いは表れなかったが、地表面からの流出量は減少した。

論文

Reaction of graphite with gaseous silicon monoxide

今井 久; 藤井 貴美夫; 野村 真三

High Temperature Corrosion of Advanced Materials and Protective Coatings, p.351 - 354, 1992/00

原子炉級黒鉛材料とガス状SiOとを反応させ、黒鉛のガスに対する耐金性を改良した結果を報告する。固体のSiOを1285$$^{circ}$$C、或いは1300$$^{circ}$$Cでガス化し、1300~1380$$^{circ}$$Cで黒鉛と反応させ、SiとCの交換反応によって、黒鉛試料表面にSiCの被覆を作った。この被覆は表面から内部に向かって次の様な濃度変化をもち、熱的安定性に優れる。SiC/SiC+C=e$$times$$p(-A$$chi$$)ここではAは定数、$$chi$$はSiCが濃度変化を開始する所を起点とした深さである。被覆黒鉛は空気中で良い耐酸化性を示した。

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