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論文

A Study of methods to prevent piping and erosion in buffer materials intended for a vertical deposition hole at the Horonobe Underground Research Laboratory

城 まゆみ*; 小野 誠*; 中山 雅; 朝野 英一*; 石井 智子*

Geological Society Special Publications, 482, 16 Pages, 2018/09

The phenomena of "piping and erosion" are serious problems for the integrity of the buffer material as an element of engineered barrier systems in geological disposal for high-level radioactive waste. In this study, the outflow behavior and condition in buffer material has been investigated using a test pit drilled in host rock at Horonobe Underground Research Laboratory to acquire the knowledge to consider countermeasures to contain the outflow of the buffer material. The following are results. (1) The phenomena of "piping and erosion" occurred irrespective of injection flow rate. However, when the rate is small, it is considered that buffer material can be self-repairing and the erosion of buffer material can be suppressed. (2) When injection water contains a lot of electrolyte, the surface of buffer material peels off and precipitates, possibly suppressing waterproof performance. (3) It is considered that bentonite pellets are effective for countermeasures against buffering "piping and erosion".

論文

High stereographic resolution texture and residual stress evaluation using time-of-flight neutron diffraction

徐 平光; Harjo, S.; 小島 真由美*; 鈴木 裕士; 伊藤 崇芳*; Gong, W.; Vogel, S. C.*; 井上 純哉*; 友田 陽*; 相澤 一也; et al.

Journal of Applied Crystallography, 51(3), p.746 - 760, 2018/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:47.84(Chemistry, Multidisciplinary)

Neutron diffraction texture measurements provide bulk textures with excellent grain statistics even for large grained materials, together with the crystallographic parameters and microstructure information such as phase fractions, coherent crystallite size, root mean square microstrain, macroscopic/intergranular stress/strain. The procedure for high stereographic resolution texture and residual stress evaluation was established at the TAKUMI engineering materials diffractometer. The pole figure evaluation of a limestone standard sample with a trigonal crystal structure suggested that the obtained precision for texture measurement is comparable with the oversea well-established neutron beam lines utilized for texture measurements. A high strength martensite-austenite multilayered steel was employed for further verification of the reliability of simultaneous Rietveld analysis of multiphase textures and macro stress tensors. By using a geometric mean micro-mechanical model, the macro stress tensor analysis with a plane stress assumption showed a RD-TD in-plane compressive stress (about -330 MPa) in martensite layers and a RD-TD in-plane tensile stress (about 320 MPa) in austenite layers. The phase stress partitioning was ascribed to the additive effect of volume expansion during martensite transformation and the linear contraction misfit during water quenching.

論文

An Investigation on mechanical properties of in-situ rock mass at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 丹生屋 純夫*; 城 まゆみ*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been promoting the Horonobe Underground Research Laboratory Project in Hokkaido since 2001 to enhance the reliability of relevant disposal technologies through investigations of the deep geological environment in sedimentary rocks of Japan. In the project, investigations on mechanical property of in-situ rock mass were conducted in order to evaluate the methodology to build a mechanical dataset of the rock mass based on the results of laboratory tests using rock cores and borehole logs. In this paper, the methodology to be applied for the surface-based investigation around the URL was studied based on the results of in-situ investigation in the galleries at 250 m and 350 m depths.

論文

堆積軟岩中の坑道掘削に伴う応力-水連成現象による長期的変形挙動について

青木 智幸*; 真田 祐幸; 城 まゆみ*; 山本 卓也*; 松井 裕哉

第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.709 - 716, 2008/09

地下深部の堆積軟岩中の坑道周辺岩盤及び支保の長期挙動について、応力-水連成現象の観点から数値解析的検討を行った。堆積軟岩は、透水係数が小さくかつ空隙率が大きいという特徴を有するものが多く、掘削により周辺岩盤に発生する過剰間隙水圧とその経時的消散による長期的な変形挙動を生じる可能性がある。本研究では、まず幌延深地層研究計画で実施した地表からのボーリング調査で得られたコア(声問層,稚内層)を使用し、三軸試験装置を用いて多孔質弾性パラメータを求めた。次に、これを用いて、円形坑道及び馬蹄形坑道について、堆積軟岩に適応する多孔質弾性論に基づく応力-水連成解析を実施した。その結果、クリープ現象とは異なる、応力-水連成現象に特有の岩盤の変形や支保応力の長期挙動が生じることがわかった。

論文

珪質岩盤中の坑道掘削に伴う水-応力連成挙動に関する数値解析的検討

真田 祐幸; 松井 裕哉; 山本 卓也*; 青木 智幸*; 小川 豊和*; 城 まゆみ*; 藤井 義明*

平成19年度資源・素材学会北海道支部総会及び春季講演会講演要旨集, p.9 - 10, 2007/06

現在、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に関する研究開発の一環として、北海道幌延町で幌延深地層研究計画と称する地下研究施設(掘削深度500m)の建設を伴う研究プロジェクトを進めている。この地下研究施設周辺に分布する岩石は、多孔質でかつ低透水性であるという特徴を有する。このため、岩盤中に坑道を掘削すると、坑道周辺岩盤中に大きな過剰間隙水圧が生じ、坑道周辺の岩盤が不安定になる可能性がある。本研究では、このような水-応力の連成挙動が周辺岩盤及び支保に与える影響を数値解析により検討した。その結果、等方圧でない場合は、坑道奥部に過剰間隙水圧が発生し、かつその消散がゆっくり進むことにより長期に渡る特徴的な坑道の変形が生じる可能性が示唆された。一方、支保工の耐力は発生支保応力に対し、十分な裕度があることがわかった。

論文

地山の時間依存性挙動を考慮した坑道掘削時の安定性解析

小川 豊和*; 青木 智幸*; 城 まゆみ*; 松井 裕哉; 堀井 秀之*

第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集, p.39 - 44, 2007/01

地下深部の堆積軟岩中に空洞を掘削する場合、坑道掘削時においても掘削による弾性的な変形に加え時間依存性変形が生じるので、地下施設の合理的な設計・施工,操業時の安全性確保の観点からも時間依存挙動が坑道の安定性に及ぼす影響を評価しておく必要があると考えられる。本論文では、坑道掘削時に生じる地山の時間依存挙動が坑道の安定性に及ぼす影響を調べるために適用した、室内試験・数値解析を組合せた工学的な一手法を紹介する。具体的には、室内クリープ試験結果に基づきレオロジカルモデルのパラメータを決定し、二次元平面ひずみ応力変形解析を実施して、時間依存挙動が坑道周辺岩盤並びに支保の安定性に及ぼす影響を検討した。また、弾性的な変形に対する時間依存性変形の大きさと変形速度に関する指標を定義し、支保設置後からの地山の変形量や支保軸力に及ぼす時間依存性特性の影響を整理した。

報告書

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究(その3)

山本 卓也*; 青木 智幸*; 城 まゆみ*

JNC-TJ5400 2005-002, 200 Pages, 2005/03

JNC-TJ5400-2005-002.pdf:42.65MB

地下深部の堆積軟岩中に建設される地下施設の合理的な設計や施工・操業時の安全確保の観点から、空洞周辺岩盤の長期的な安定性を検討する必要がある。特に、堆積軟岩の時間依存性は未だそのメカニズムに不明な点が多く、重要な検討項目の一つであると考えられる。今年度は、これまでの研究で得られた知見の妥当性を確認しするとともに、平成17年度の地下施設建設に伴う地質環境変化予測の一環として、特に「ひずみの局所化」が生じた場合の空洞周辺岩盤中の掘削影響評価の考え方および支保等に与える影響を検討するための室内試験および解析評価を実施した

報告書

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究(その2)

山本 卓也*; 青木 智幸*; 瀧 治雄*; 城 まゆみ*

JNC-TJ5400 2003-005, 190 Pages, 2004/02

JNC-TJ5400-2003-005.pdf:37.41MB

無し

報告書

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究

山本 卓也*; 青木 智幸*; 瀧 治雄*; 城 まゆみ*

JNC-TJ5400 2003-001, 120 Pages, 2003/06

JNC-TJ5400-2003-001.pdf:14.04MB

地下深部の堆積軟岩中に建設される地下施設の合理的な設計や施工・操業時の安全確保の観点から空洞周辺岩盤の長期的な安定性を検討する必要がある。特に、堆積軟岩の時間依存挙動は未だそのメカニズムに不明な点が多く、重要な検討項目の1つであると考えられる。今年度は、時間依存挙動(ここでは、掘削直後から生じる短期変形とその後の長期変形を指す)が支保や坑道周辺岩盤の安定性に及ぼす影響を検討するための予備解析および室内クリープ試験を実施するとともに、今後の調査試験計画の策定を行なった。「予備解析」では、昨年度のHDB-2孔の泥岩コアを用いた室内試験結果から物性値を決定し、坑道掘削時の時間依存挙動の解析的検討を行なった。また、時間依存挙動を表す指標(クリープ変形指標・時間指標)を提案し、それらの指標で坑道掘削時の時間依存挙動が顕著な条件での感度解析を行い、支保の安定性とそれらの指標との関係を示した。さらに、昨年度の研究結果に基づき、超長期後の坑道周辺岩盤物性を想定したモデル(残留状態の強度特性を持つ弾塑性体)を提案し、その状態で岩盤・埋め戻し材の挙動を解析的に検討した。昨年度の超低速での三軸圧縮試験で見られた過剰間隙水圧の発生・消散について、応力-浸透連成解析を実施し、クリープ現象との違いについて考察した。「室内クリープ試験」では、昨年度HDB-2孔の岩石コアの三軸クリープ試験を実施したが、今年度はHDB-1孔の岩石コアについて1ヶ月程度の一軸長期クリープ試験を実施し、この試験結果より、昨年度と同様に数種のレオロジーモデルのパラメータを決定した。また、一軸クリープ試験結果から求めたパラメータを、三軸試験から求めたパラメータと比較し、昨年度用いたモデルの適用性等に関する知見を得た。「調査・研究計画の策定」では、昨年度提案した計画に、本年度の予備解析で得られた知見を加味し、原位置試験を含むより具体的な調査・試験計画案を策定した。

報告書

DH-2号孔における地下水の水理学的特性調査

下茂 道人*; 山本 肇*; 城 まゆみ*; 山上 順民*; 文村 賢一*; 熊本 創*; 五十嵐 孝文*

JNC-TJ7440 2005-083, 991 Pages, 2003/01

JNC-TJ7440-2005-083.PDF:130.74MB

東濃地科学センターにおける超深地層研究所計画では,これまで,深度約1,000mの試錐孔を用いた各種試験が実施され,それらの調査結果をもとに深部地下の水理・地質構造の評価ならびにモデル化が進められている。しかし,試錐調査結果は平面的には点のデータであることから,構築された水理地質構造モデルの妥当性を検証するためには,周辺地盤の三次元的な場における水理的連続性の情報が不可欠である。 本年度は,広い領域での水理的連続性および透水性に関する情報を取得することを目的とし,超深地層研究所計画用地内(以下,試験サイト)に削孔された深度約1000mのMIU-2号孔において,長期(10日間$$sim$$2週間程度)の揚水試験を行った。 本試験結果により,試験サイト内の各試錐孔で検出されている透水性割れ目の孔間での連続性が確認されたとともに,すでに構築された水理地質構造モデルの妥当性の検証ならびに改良のための貴重なデータを取得することができた。

報告書

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究(その2)概要版報告書

山本 卓也*; 青木 智幸*; 瀧 治雄*; 城 まゆみ*

JNC-TJ5400 2003-004, 73 Pages, 2000/02

JNC-TJ5400-2003-004.pdf:8.3MB

無し

口頭

Factors affecting leaching behavior of nitrogen species from diatomaceous mudstone

上田 貴宏*; 洞 秀幸*; 五十嵐 敏文*; 城 まゆみ*; 佐高 裕之

no journal, , 

北海道の幌延深地層研究センターの排水処理施設では、立坑湧水や掘削土(ズリ)から浸出する高濃度のアンモニア態窒素を処理している。しかしアンモニア態窒素が硝化反応により硝酸態窒素となるため、新たな窒素処理が必要となる可能性もある。そのためさまざまな条件(塩素イオン濃度,雰囲気温度,飽和状況を変更)を設けたカラム試験を実施することで、掘削土における硝化反応などの窒素溶出挙動の影響因子を評価し、さらに対策案を検討した。この試験により、幌延深層における高塩分を含む地下水が高濃度のアンモニア態窒素の溶出に影響を及ぼすことや、温度や水分による飽和状況が硝化反応に影響を及ぼすということがわかった。試料を浸漬させ、飽和状況としたカラム試験において硝化反応が顕著に抑制されたため、原位置での対策として「湛水法」を講じることで硝化反応を抑制できる可能性があることが示された。

口頭

シート被覆による掘削土(ズリ)置場の浸出水量の低減及びホウ素・窒素濃度低減の検証

加藤 欣也*; 板橋 秀治; 佐高 裕之; 城 まゆみ*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において深地層研究施設の建設を進めている。建設に伴い発生する掘削土(ズリ)には、自然由来であるものの、第二種特定有害物質であるホウ素などが含まれている。そのため、土壌汚染対策法の「遮水工封じ込め型」に準じた構造である、掘削土(ズリ)置場へと搬出・盛土している。掘削土(ズリ)は大気開放下にあり、浸透した雨水などは浸出水調整池を通って建設現場内の排水処理設備へと送水される。そして浸出水は濁水処理・脱ホウ素処理・脱アンモニア処理を施した後に天塩川へ放流している。しかし、掘削土(ズリ)に含まれるアンモニア態窒素が亜硝酸態窒素、硝酸態窒素へと酸化された場合、新たな窒素処理設備が必要となるため、別途対応が求められた。そこで対策として、掘削土(ズリ)置場の一部にシートを被覆することで、浸出水の量及びホウ素・窒素濃度の低減を図った。本報告ではこれらの低減効果について述べる。

口頭

Factors affecting the leaching of nitrogen species from diatomaceous mudstone

五十嵐 敏文*; 上田 貴宏*; 洞 秀幸*; 城 まゆみ*; 工藤 元

no journal, , 

北海道の幌延深地層研究センターの排水処理施設では、立坑や掘削土から高濃度で浸出するアンモニア態窒素を処理している。しかしアンモニア態窒素が硝化反応により硝酸態窒素になると、効率的な窒素処理ができなくなる。そのためさまざまな条件を設けたカラム試験を実施することで、掘削土における硝化反応などの窒素溶出挙動の影響因子を評価し、対策案を検討した。この試験の結果、温度や水分飽和状態が硝化反応を抑制できることが明らかになった。このことから、原位置での対策として「湛水法」を講じることで硝化反応を抑制できる可能性があると判断される。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,2; 堆積岩の掘削ズリを用いた坑道の埋め戻し材の締固め特性と透水性に関する検討

澤田 純之; 中山 雅; 棚井 憲治; 森川 義人*; 城 まゆみ*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分を実施する場合、最終的には坑道を埋め戻すこととなる。その埋め戻しの材料として、実際の処分場で発生する掘削ズリの使用が調達の容易性、経済性の観点から有効と考えられる。坑道の埋め戻し材に要求される性能には、緩衝材の膨出抑制、低透水性及び自己シール性などがあげられる。そのため、坑道の埋め戻し材には掘削ズリに低透水性で吸水膨潤性を有するベントナイトを混合した材料を用いることが効果的とされている。このことから、幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験では、坑道の埋め戻し材として現地の掘削ズリとベントナイトを混合した埋め戻し材を用いる計画である。人工バリアの性能確認試験で使用する埋め戻し材の仕様を設定するにあたり、原位置岩盤を目安として、透水係数の目標値を設定した。締め固め特性及び透水特性に関して検討した結果、最も締め固めエネルギーの小さなケースにおいても、目標の透水係数を確保できることを確認した。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,5; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材の転圧締め固め特性

澤田 純之; 中山 雅; 棚井 憲治; 松崎 達二; 本島 貴之*; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し坑道の埋め戻しまでを行う計画であり、埋め戻し材にはベントナイトと現地から発生する掘削ズリを混合した材料を使用する。坑道の埋め戻しには転圧締め固め及び埋め戻し材ブロックを併用する計画としている。本報では、実機を用いた転圧締め固め試験を実施し、坑道内で達成可能な締め固めの密度についての検討結果を報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,6; 堆積岩の掘削ズリを用いた埋め戻し材による坑道埋め戻しの基本的考え方

中山 雅; 澤田 純之; 棚井 憲治; 杉田 裕; 松崎 達二; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し坑道の埋め戻しまでを行う計画であり、埋め戻し材にはベントナイトと現地から発生する掘削ズリを混合した材料を使用する。坑道の埋め戻しには転圧締め固め及び埋め戻し材ブロックを併用する計画としている。本報では、前報までの結果を受けて、人工バリア性能確認試験で実施する埋め戻しの概要について報告するとともに、実際の処分場での坑道の埋め戻しの基本的考え方について整理した結果について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,9; 低アルカリ性セメントのプラグコンクリートへの適用

中山 雅; 三浦 律彦*; 石田 知子*; 竹田 宣典*; 丹生屋 純夫*; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延深地層研究センターの地下施設(幌延URL)で実施する人工バリア性能確認試験)では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行う計画である。坑道の埋め戻し部を閉塞するために設置するプラグコンクリートは、原子力機構が開発した低アルカリ性セメント(HFSC)を使用する。HFSCは幌延URLの水平坑道において吹付けコンクリートとしての使用実績はあるが、プラグのような構造躯体に対する施工実績はない。本報では、人工バリア性能確認試験でのプラグに必要とされる要件を整理し、それらを達成する配合の検討結果について報告する。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,7; 大口径掘削機による試験孔の掘削

丹生屋 純夫*; 下原 正弘*; 城 まゆみ*; 名合 牧人*; 中山 雅; 棚井 憲治; 橋本 祐太; 捻金 礎人

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行う計画である。模擬人工バリアを定置する試験孔は、竪置き方式を想定した$$phi$$2.4m深さ4.2mの大口径の孔であり、実際の処分場を想定した場合、掘削には専用のマシンを用いることが効率的である。堆積岩に対応可能な方法として、外堀ケーシング工法と中堀オーガー工法を同一のマシンで施工可能な、専用の掘削機械を開発し、実際に地下環境で使用した。本報では、掘削機の概要と地上での模擬岩盤を用いた掘削試験、および幌延URLでの試験孔の掘削について述べる。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,8; 緩衝材中の計測計画

白瀬 光泰*; 城 まゆみ*; 本島 貴之*; 丹生屋 純夫*; 中山 雅; 棚井 憲治

no journal, , 

幌延URLの深度350m調査坑道で実施する、人工バリア性能確認試験では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行う計画である。本試験では、緩衝材内に腐食電位計,土圧計,間隙水圧計等を設置するとともに、比抵抗トモグラフィにより緩衝材への地下水の浸潤状況を計測する計画である。

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