超深地層研究所計画, 地質・地質構造に関する調査研究; 深度500mステージの地質・地質構造

川本 康司; 窪島 光志*; 村上 裕晃; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣

JAEA-Research 2014-021, 30 Pages, 2014/11

JAEA-Research-2014-021.pdf:6.79MB

日本原子力研究開発機構では、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を岐阜県瑞浪市において進めている。本計画は、「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」及び「深地層における工学技術の基盤の整備」を全体目標として定め、「第1段階:地表からの調査予測研究段階」、「第2段階:研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階:研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる計画である。現在は、第2段階及び第3段階の調査研究を進めている。そのうち第2段階では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築及び研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を進めている。本報告書では、第2段階での主要課題の一つである地質構造モデル構築作業の一環として、第2段階における地質・地質構造の調査研究結果に基づき、瑞浪超深地層研究所の深度500mステージの坑道掘削範囲で認められた地質・地質構造について取りまとめた。

超深地層研究所計画 年度報告書(2012年度)

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一*; 丹野 剛男*; 真田 祐幸; 尾上 博則; et al.

JAEA-Review 2013-050, 114 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-050.pdf:19.95MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階;地表からの調査予測研究段階」、「第2段階;研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2012年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2012年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

超深地層研究所計画 年度報告書(2011年度)

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一; 丹野 剛男; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Review 2013-018, 169 Pages, 2013/09

JAEA-Review-2013-018.pdf:15.71MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2011年度は、第2段階及び第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階及び第3段階の調査研究のうち2011年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

Ab initio path integral molecular dynamics simulations of FH and FH

鈴木 机倫*; 石橋 宏章*; 八木 清*; 志賀 基之; 立川 仁典*

Progress in Theoretical Chemistry and Physics, 26, p.207 - 216, 2012/08

https://doi.org/10.1007/978-94-007-5297-9_10

Zundel型イオンは特異的に強い水素結合を持つが、その詳細な構造は知られていない。本研究では、第一原理経路積分分子動力学シミュレーションを用いて、フッ素のZundel型イオンであるFHイオン, FHイオンとその重水素置換体の構造について調べた。これらのイオンの水素結合において、H/D原子は、原子核の量子性のため、F原子間の中心のまわりで大きく構造がゆらいでいることがわかった。また、FHやFHのFHやFF原子間距離は、その重水素置換体のFDやFDのものよりも長くなる。この結果について、他のZundel型イオンOH, NH, OH, NHと比較したところ、それらの重原子間の平均距離とその重水素置換効果に相関があることを発見した。なお、FHについては、実験結果や、振動配置間相互作用法による計算結果とよく一致していることがわかり、用いた手法の精度が極めて高いことが立証できた。本成果は、水素結合等での同位体効果やその量子性などを考慮する第一原理計算手法の開発とその検証にあたり、さまざまな分野での応用が期待できる。

Geometric isotope effect on the NH cation and NH anion by path integral molecular dynamics simulation

石橋 宏章*; 林 愛子*; 志賀 基之; 立川 仁典*

ChemPhysChem, 9(3), p.383 - 387, 2008/02

https://doi.org/10.1002/cphc.200700570

第一原理経路積分分子動力学計算により、NHカチオン及びNHアニオンの幾何学的同位体効果について調べた。その結果、これらのイオンの水素結合の構造について、原子核の量子効果が重要な役割を果たすことを見いだした。水素結合を担う水素は、NHでは二つの窒素原子の中心付近にあるのに対し、NDでは一つの窒素側に偏ったところにある。一方、NHとNDともに、水素は一つの窒素側に偏って存在することがわかった。

廃棄物屋外貯蔵ピットの閉鎖措置報告書

加藤木 賢; 石橋 祐三; 吉田 充宏; 三代 広昭; 助川 泰弘*; 井坂 正明*; 鈴木 敏*

JNC TN8440 2000-020, 500 Pages, 2000/10

JNC-TN8440-2000-020.pdf:25.91MB

廃棄物屋外貯蔵ピットについては、平成9年8月26日に保管されている廃棄物の容器が腐食、浸水していることが確認された。このため、直ちにピット周辺の汚染の有無を確認するための調査、ピット内への増水を防止するためのシート布設、ピット内滞留水の汲み上げ、ピット内廃棄物の取り出しを行うための作業建家及び廃棄物処理設備等の設計並びに許認可を開始した。作業建家の建設後、廃棄物取り出し作業を行い、平成10年4月10日に取り出しを終了し、その後、滞留水の流入調査及びピットからの漏水調査を行い、国、県、村等への報告(平成10年12月21日)を以て改善措置を終了した。その後、ピットの閉鎖措置として、ピット内壁を一般のコンクリート中に含まれる放射能のバックグランド程度まではつり除染を行った後、管理区域を解除し、コンクリートを打設して閉鎖する工事を行った。ピットの閉鎖措置は、平成11年8月中旬より作業準備を行い、その後、廃棄物保管エリア確保のためのグリーンハウス縮小及び資器材の解体撤去を開始するとともに、9月上旬よりピット内壁のはつり除染作業を開始し、ピット内はつり除染及び内装設備の解体撤去を平成12年6月30日までに終了した。なお、はつり除染後の状況については、科学技術庁の状況確認を受けるとともに、平成12年7月7日に県、村、隣接市町村の確認を受けた。ピット内へのコンクリート打設作業については、ピットの管理区域を解除した平成12年7月6日以降から準備を開始し、3回(3層)に分けてコンクリートを打設(約1,200m3)し、平成12年8月31日までに塗り床を含め終了した。なお、本報告書の別冊として、廃棄物屋外貯蔵ピットの改善措置等に係る写真集(別冊PartI)及び廃棄物屋外貯蔵ピット内の汚染測定、除染後の確認測定等関連データ集(別冊PartII)がある。

陸域地下圏堆積層の140m地下水における脱窒反応

勝山 千恵*; 梨本 裕晃*; 石橋 朋剛*; 古田 一期*; 永翁 一代*; 吉川 英樹; 浅野 貴博; 佐々木 祥人; 青木 和弘; 諏訪 裕一*; et al.

no journal, , 

地下圏の微酸素と無酸素境界における地球化学への微生物の寄与を理解するために、安定同位体トレーサー法と遺伝子解析を用いて、北海道幌延町の堆積層における脱窒活性と脱窒細菌群を調べた。換気立坑及び東立坑から採取した地下水サンプルにN標識の硝酸態窒素を加え、無酸素もしくは微酸素条件にて培養した。DNA抽出物からドメイン・バクテリアの16S rRNA遺伝子もしくは亜硝酸還元酵素遺伝子()を対象に微生物相を調べた。脱窒反応は、V140及びE140両方の地下水サンプルにおいて生じた。Nガスを生成するまでの遅延期はV140地下水の方がE140地下水よりも短かった。溶存酸素濃度が約1mg O Lの微酸素条件では地下水サンプルにおける脱窒は検出されなかった。次に、クローニング・シーケンス解析においてほとんどのクローンは既知のクローンと高い相同性を示さなかった。の多様性は、脱窒活性とは対照的にE140の方がV140よりも高かった。2つの立坑は同じ地層の同じ深さに位置するが、原核生物の存在量,脱窒ポテンシャル,の構成とその酸素に対する応答には空間的不均一性がみられた。

断層が地質環境に及ぼす影響に関する検討; 瑞浪超深地層研究所における事例

笹尾 英嗣; 石橋 正祐紀; 窪島 光志*; 村上 裕晃

no journal, , 

断層活動による破砕やそれに伴う透水性の増加は、地層処分に影響を及ぼす事象であるため、これら事象の影響範囲を知ることが重要である。そこで、瑞浪超深地層研究所で認められる断層を事例として、割れ目頻度、割れ目充填物、および割れ目周辺の母岩の変質に着目し、それらの特徴と断層の関連についての検討を行った。その結果、割れ目は断層周辺で比較的多く、母岩の変質と割れ目充填物も断層近傍で多く認められることが明らかになった。変質や充填物の存在は、熱水の流入を示唆することから、断層周辺では断層活動に伴って割れ目が開口したことを示すと考えられる。今後は、破砕や粉砕などのせん断変形の有無を把握するとともに、熱水の流入が断層活動に関連するものかどうかを明らかにすることによって、断層の影響範囲を検討していく計画である。

瑞浪超深地層研究所主立坑断層およびその周辺の水理と地質の特徴

野原 壯; 酒井 利啓; 村上 裕晃; 石橋 正祐紀

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所の主立坑断層およびその周辺の水理と地質の特徴について、既存データの解析を行った。その結果、ボーリング調査で推定された主立坑断層の低透水性構造の連続性に対応して、主立坑壁面に連続的に観察される断層ガウジと変質部が確認された。主な高透水性構造のひとつは、シート状の方解石を伴う低角割れ目によって構成されると推定された。せん断性の低角割れ目は、比較的低い透水性を示した。花崗岩のボーリング調査では、これらの特徴から透水性構造を把握できる可能性がある。

わが国の花崗岩中の空隙分布に関する検討

石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 湯口 貴史*; 森川 佳太*; 村上 裕晃

no journal, , 

地下深部では、移動経路周辺の母岩へのマトリクス拡散現象や収着現象により物質の希釈や移動の遅延がおこるため、高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、母岩中のマトリクス拡散現象の理解が重要となる。物質が拡散する速度と岩石の空隙率との間には相関があり、岩石中の微小空隙構造がマトリクス拡散の経路であることが知られている。筆者らのこれまでの研究で、岐阜県南東部に分布する土岐花崗岩では、斜長石中に微小空隙構造が存在し、マトリクス拡散経路として機能していることを明らかになった。一方で、国内外の花崗岩における検討は行われていない。そこで、本研究においては、土岐花崗岩以外の国内の花崗岩を対象として、微小空隙構造の分布を調査した。これまでに検討対象の15試料のうち4試料の調査を行ったのみであるが、国内の花崗岩では斜長石中の微小空隙構造は普遍的に認められるものの、空隙の多寡は岩体ごとに異なること、同一試料中もばらつきのあることがわかった。今後、薄片観察を継続して空隙の把握を行うとともに、透過拡散試験を実施し、花崗岩中の空隙がマトリクス拡散に与える影響を検討していく予定である。