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横内 浩志*; 稲垣 厚至*; 神田 学*; 小野寺 直幸
土木学会論文集,B1(水工学)(インターネット), 76(2), p.I_253 - I_258, 2020/00
格子ボルツマン法LESモデルを用いた都市大気境界層の大規模数値計算モデルを用いて、都市の自動車由来大気汚染物質を想定したスカラーの動態評価を行った。スカラーはパッシブスカラーを仮定し、その動態計算をLagrange的手法により表現した。本モデルを移動排出源由来の大気汚染が深刻化しているジャカルタを対象に計算を実施した。計算条件として、ジャカルタで以前計画されていた沿岸巨大建造物GARUDAの有無による2通りの条件を設定し、それが下流の都市に及ぼす影響を評価した。計算結果より、地表面付近において、GARUDAの有無に由来する主流方向風速分布,粒子濃度分布に顕著な差は確認できなかった。一方で建物レベル(10[m]-30[m])では、GARUDAの影響による風速の低下に伴い、粒子密度が増加していることを確認した。
稲垣 厚至*; Wangsaputra, Y.*; 神田 学*; Y
cel, M.*; 小野寺 直幸; 青木 尊之*
SOLA (Scientific Online Letters on the Atmosphere) (Internet), 16, p.120 - 124, 2020/00
被引用回数：1 パーセンタイル：5.1(Meteorology & Atmospheric Sciences)都市境界層を対象とした風況解析により、内層および外層のスケーリングと乱流強度分布の類似性を検討した。計算条件として、現実的な建物形状の上に発達する中立条件を仮定すると共に、計算領域19.2km
4.8km高さ1kmに対して2m格子を設定した。乱流強度分布は計算領域内で局所的に定義できる。内層と外層に対してスケーリング則を当てはめることで、表面形状に関係なく、内層と外層内の乱流強度予測のばらつきを減らすことが可能となる。スケーリングされたプロファイル間のばらつきは、各層のスケーリングパラメーターの不一致に起因するが、長さまたは速度の比率からなる無次元パラメーターを導入することで、それらの類似性を示した。
稲垣 厚至*; 神田 学*; Ahmad, N. H.*; 八木 綾子*; 小野寺 直幸; 青木 尊之*
Boundary-Layer Meteorology, 164(2), p.161 - 181, 2017/08
被引用回数：25 パーセンタイル：72.08(Meteorology & Atmospheric Sciences)本研究では、東京都市部に対して、中立安定状態における大気境界層に対する数値解析を行なった。GPUを用いた並列計算を実施することで、19.2km4.8km1kmの領域に対して2m解像度のラージエディ・シミュレーションが可能となった。大規模計算結果より、境界層上部の乱流統計量や境界層全域におよび特徴的なストリーク構造等の再現が可能であることが確認された。
後藤 考裕*; 三ツ井 誠一郎; 高瀬 博康*; 黒澤 進*; 稲垣 学*; 柴田 雅博; 石黒 勝彦*
MRS Advances (Internet), 1(63-64), p.4239 - 4245, 2016/00
原子力発電環境整備機構と原子力機構は、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を対象に2011年度から共同研究を進めている。我々は、この共同研究の一環として、鉄オーバーパックの腐食に伴うFeケイ酸塩の生成やオーバーパックの亀裂内の腐食生成物を通じたSiの移行など、様々なプロセスを考慮したガラス溶解モデルを開発している。モデル開発の目的は、ガラス溶解に関連するプロセスの相対的重要度の評価及び説得力のあるセーフティケースの作成に向けた更なる研究開発課題の特定である。感度解析では、1千年から1千万年を超える範囲のガラス固化体寿命が見積もられた。これはFeケイ酸塩の生成やガラス変質層内の物質移行特性など、主要なプロセスに関する現時点での理解に不確かさによるものである。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.
JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03
JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB
原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(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: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と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方法に関する検討: 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。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。
江橋 健; 川村 淳*; 稲垣 学*; 小尾 繁*; 柴田 雅博; 板津 透; 仲島 邦彦*; 宮原 要; Apted, M. J.*
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1665, p.39 - 45, 2014/07
隆起・侵食が地層処分の安全機能に与える影響については、サイト選定によって回避することが基本であるものの、評価が超長期に渡ることに起因してその不確実性を完全に排除することができず、その影響を仮想的に評価する可能性がある。本研究においては、仮想的な堆積岩分布域を対象として、隆起・侵食に起因する地質環境条件の変化が地層処分の核種移行に与える影響について、より現実に即して評価するためのアプローチを例示した。このアプローチは、既存の概念モデル(モダンアナログ的な観点と地史に基づく外挿の考え方)を応用したものであり、隆起・侵食による地質環境条件の変化に関する組合せを効果的に抽出可能であることに加え、処分事業の初期段階のように情報が限られた段階における地質環境調査や隆起・侵食に関する将来予測に対して、有効なフィードバック情報となりうるものである。
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。
柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.
JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09
JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB
原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、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、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。
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
JAEA-Research-2011-056.pdf:8.64MB
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。
Savage, D.*; Soler, J. M.*; 山口 耕平; Walker, C.; 本田 明; 稲垣 学; Watson, C.*; Wilson, J.*; Benbow, S.*; Gaus, I.*; et al.
Applied Geochemistry, 26(7), p.1138 - 1152, 2011/07
被引用回数：19 パーセンタイル：49.11(Geochemistry & Geophysics)放射性廃棄物の地層処分施設で亀裂のグラウトやトンネルのシール材などとしてセメント系材料を使う場合には、化学的反応性に関する潜在的な問題が生起する。処分の長期安全性評価という点からは、セメントと岩盤などとの反応やその変化について定量的にモデル化することが求められる。LCS(Long-term Cement Studies)プロジェクトとして、NDA(UK), Posiva(Finland), 原子力機構のモデリングチーム間で、セメント水和反応及びセメント-岩反応についての室内実験に対するモデリング比較研究を行った。この結果、どちらの実験についても、詳細なパラメータ化の点で顕著な違いはあるものの、主要な反応経路についてはとてもよく理解できており、チーム間でも矛盾しないことが示された。今後、長期スケールにおける鉱物-水反応の評価に役立つような適切なナチュラルアナログやインダストリアルアナログなどの事例に着目したモデリング研究を行うことが望まれる。
蛯名 貴憲*; 稲垣 学*; 加藤 智子
JAEA-Data/Code 2010-029, 41 Pages, 2011/03
JAEA-Data-Code-2010-029.pdf:5.79MB
TRU廃棄物処分技術検討書-第2次TRU廃棄物処分研究開発取りまとめ-(以下、「TRU第2次取りまとめ」という)で実施された安全評価解析では、核種移行解析コードTIGERを用いて人工バリア及び天然バリアでの核種移行解析について決定論的な解析が実施された。TIGERでの核種移行解析では、人工バリア,母岩及び断層の各移行経路は個別に解析する必要があり、入出力に関する品質管理が課題であった。一方、汎用的シミュレーションソフトウェアGoldSimでは、バリア構成ごとやシナリオごとに特化した解析モデルと、これを用いた評価結果は一元的に管理される。今後、核燃料サイクルの最適化等に伴いTRU廃棄物に関する諸解析の実施が予測されることから、本検討ではGoldSimを用いてTRU第2次取りまとめの解析モデルを構築し、TIGERによる解析結果との比較を行い、本検討で作成された解析モデルの信頼性についての確認を実施した。
宮原 要; 川村 淳*; McKinley, I. G.*; 稲垣 学*; 蛯名 貴憲*
Journal of Nuclear Science and Technology, 48(7), p.1069 - 1076, 2011/00
被引用回数：2 パーセンタイル：18.56(Nuclear Science & Technology)隆起・侵食の継続による高レベル廃棄物処分場への影響は処分後の遠い将来においてのみ想定され得るものの、評価の時間枠が定められていない我が国では、隆起・侵食シナリオを評価しておくことが求められる。このため、河川の下刻による段丘の形成を含む地形の超長期の変遷に関する地質学的記録の文献調査を踏まえ、現実的な現象理解に基づく下刻侵食モデルを構築した。このモデルに基づきフラックスを指標として処分場の下刻侵食による影響を評価することにより、処分システムの有効性と頑健性を例示した。
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
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。
前川 恵輔; 牧野 仁史; 操上 広志; 新里 忠史; 稲垣 学; 川村 淳*
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.71 - 80, 2010/10
原子力機構が進めている深地層の研究施設計画のうち、堆積岩地域を対象とした幌延深地層研究計画においては、地上からの調査段階で取得した地質環境情報に基づいて、地下水流動解析から物質移行解析にいたる一連の評価手法の適用性の確認を目的とした解析を行った。その結果、現場での調査から物質移行評価にいたる評価手法について実際の情報に基づく具体的な整理,解釈等の手順を含めた方法論を提示することができた。また、地質環境の長期変遷を考慮した地下水流動及び塩分濃度分布の変化について試解析を行い、天然現象による地質環境への影響の大局的な傾向を示すことができた。本報では、これらの事例とともに、幌延地域を事例とした水理・物質移行評価手法の信頼性向上のための取組みを紹介する。
川村 淳; 牧野 仁史; 笹尾 英嗣; 新里 忠史; 安江 健一; 浅森 浩一; 梅田 浩司; 石丸 恒存; 大澤 英昭; 江橋 健; et al.
JAEA-Research 2010-027, 85 Pages, 2010/09
JAEA-Research-2010-027.pdf:9.37MB
日本原子力研究開発機構は、天然現象についてより現実的な影響評価を実施するための技術を整備しておくことという目的のために、高レベル放射性廃棄物地層処分への天然現象(地震・断層活動,火山・地熱活動,隆起・侵食/沈降・堆積及び気候・海水準変動)の影響を評価するための作業フレームを整備・高度化した。本報告では、作業フレームに則り、上記に挙げた天然現象に対して地質環境条件と天然現象の特性との関係の定量化及び処分環境における性能評価パラメータと地質環境条件との関係の定量化に関する情報整理を実施した。また、天然現象影響に関する研究を対象として、知識マネージメントの検討手法の一つである討論ダイヤグラムを用いた検討を試行し、今後の課題の抽出も試みた。その結果、天然現象とそれに起因する地質環境条件の変化については、既存の現象や現在の地質環境条件をモダンアナログとして用いるとともに地史の情報を組合せることにより、作業フレームに基づく統一的な情報整理の手法が適用可能であり、より適切なシナリオの選択が可能となる見通しを得た。また、討論ダイヤグラムの試行により、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、その過不足も含めて効率的に課題点が抽出できる見通しを得た。
本田 明; 山口 耕平*; 稲垣 学; 小田 治恵
JAEA-Research 2010-024, 44 Pages, 2010/08
JAEA-Research-2010-024.pdf:13.43MB
亀裂性媒体と見なせる岩石を対象として、1枚の亀裂の物質輸送特性に対するアルカリ性地下水の影響を解析する方法について検討を行った。モデルの考え方や亀裂の状況に応じて、物質輸送場の設定がフレキシブルに行えるように、汎用技術計算ソフトウエアMathematicaを用いて種々の物質輸送場を発生させ、その場を対象として、2次元化学/物質輸送連成解析コードPHREEQC-TRANSにより解析を行うことにより、多様な場の設定に対応して高pH間隙水による岩盤の変質とそれに伴う物質輸送特性変化を評価する方法を考案した。
小尾 繁*; 稲垣 学
JAEA-Data/Code 2010-006, 41 Pages, 2010/06
JAEA-Data-Code-2010-006.pdf:1.39MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価で想定される多様なシナリオを定量的に評価にするためには、パラメータの時間変化を考慮した核種移行解析を行う必要がある。例えば、地層処分研究開発第2次取りまとめにおける天然現象による仮想的シナリオの評価事例では、亀裂性岩盤を対象として、処分環境の変化をおもにパラメータの時間変化として表現し、解析コードMESHNOTE及びTIGERを用いて核種移行解析を実施した。今後このような時間的変遷を取り扱う解析・評価が増加することが予想され、解析の効率化と入出力値の品質管理の向上が求められている。このような状況に対応するため、汎用シミュレーションソフトウェアGoldSimを用いて、核種移行パラメータの時間的変化を考慮した解析作業を効率的に実施することが可能な核種移行解析モデルを新たに構築した。本報告書では、構築した核種移行解析モデルの概念モデル,数学モデル,検証計算結果について取りまとめた。本検討で構築した核種移行解析モデルのリソース(解析モデルのパーツ)は、今後、天然現象影響評価解析や、他の概念モデルとの組合せ等の高度化に資することが可能である。
本田 明; 稲垣 学; 山口 耕平; Walker, C.
Nagra NAB 10-07, p.66 - 116, 2010/03
国際共同プロジェクトであるLCS(Long-term Cement Studies)プロジェクトの一環として本レポートが作成された。LCSプロジェクトの参加機関はNAGRA, NDA, POSIVA, JAEAである。本レポートにはLCSプロジェクトのフェーズ1で実施されたベンチマーク解析及びグリムゼルテストサイトで実施された原位置試験の一部が掲載された。セメント水和反応のベンチマーク解析では、3機関(Quintessa (funded by NDA), Josep M. Soler (funded by POSIVA)、及びJAEA)とも液相中の元素濃度の経時変化をよく再現し、また、水和反応の生成物や初生鉱物の量の変化についてもよく再現された。輸送を伴う環境での岩盤と高pH溶液の化学反応のベンチマーク解析では、3機関とも液相中の元素濃度の変化の傾向は比較的よく再現された。一方、実験で確認された透水性の減少の再現性は乏しく、実験で二次的な沈殿物が観察されなかったことや計算においても二次的な沈殿物の生成量は少ない点から、間隙の一部分の閉塞が全体の透水性を大きく低下させているのではないかと推測された。
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。
仲島 邦彦*; 小尾 繁*; 蛯名 貴憲*; 江橋 健; 稲垣 学
JAEA-Data/Code 2009-009, 62 Pages, 2009/07
JAEA-Data-Code-2009-009.pdf:19.19MB
第2次取りまとめで実施されたレファレンスケースの安全評価解析は、おもにMESHNOTEとMATRICSによって実施された。一方、近年オブジェクト指向的な特徴を有する汎用的なシミュレーションソフトウェアが広く利用されてきており「GoldSim」はその代表的なものである。JAEAでは第2次取りまとめ以降、第2次取りまとめの安全評価解析のフォローアップとして、GoldSimを用いて確率論的解析やパラメータの感度解析等を統計的手法により実施してきている。本報告書ではGoldSimによるモデルの構築手法の詳細についてまとめ、第2次とりまとめでの解析結果との比較を実施し、解析結果の再現性を確認した。また、GoldSimを用いて、第2次取りまとめにおけるレファレンスケースの核種移行解析作業が容易に行えるような、解析手順のガイドブックを整備した。本検討で作成されたアプリケーションのリソース(解析モデルのパーツ)は、今後、確率論的解析や、他の概念モデルとの組合せ等の高度化に資することが可能である。
