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報告書

亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行評価のための試験手法の検討と解析(共同研究)

下茂 道人*; 熊本 創*; 伊東 章*; 唐崎 建二*; 澤田 淳; 小田 好博; 佐藤 久

JAEA-Research 2010-040, 57 Pages, 2010/11

JAEA-Research-2010-040.pdf:5.12MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの性能評価において、天然バリアを構成する岩盤中における水理・物質移行特性を適切に評価することが重要である。本件では岩石基質(マトリクス)部の間隙率が高くかつ亀裂が発達しており、多孔質媒体と亀裂性媒体の双方の特徴を併せ持った性質を有する堆積岩について、亀裂を含む岩石ブロック試料の採取方法の具体的な手順、及び対象とする亀裂の抽出,観察,原位置での試験方法,ブロック試料の固定化方法などについて、具体的な方法を整理した。さらにブロック状の岩石試料の採取前後で実施する原位置試験と、ブロック試料採取後に実施する透水・トレーサー試験の方法を検討した。また堆積岩が分布する広域的なスケールでの地下水流動場の評価検討のために、異なる性質のデータを複合的に用い、順解析と逆解析を組合せた水理地質構造モデルの不確実性について検討し、これらのデータの有効性について取りまとめた。

報告書

亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行評価のためのデータ取得・解析,3

下茂 道人*; 熊本 創*; 伊東 章*; 唐崎 建二*; 澤田 淳; 小田 好博; 佐藤 久

JAEA-Research 2009-060, 70 Pages, 2010/03

JAEA-Research-2009-060.pdf:14.26MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの性能評価にあたっては、天然バリアを構成する岩盤中における水理・物質移行特性を適切に評価することが重要である。本研究では、亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行データを室内試験により拡充するとともに、試料採取方法及びトレーサー試験方法の検討を行った。さらに、水理地質構造モデルの不確実性を把握,低減するための方法論を体系的に整理して取りまとめた。室内試験では、稚内層の岩石コアから人工の平行平板亀裂を有する試料を作成して、これを対象とした透水試験並びに非収着性トレーサー試験を実施し、既往の試験結果と同様の傾向が示された。試料採取方法,トレーサー試験方法の検討では、ワイヤーソー切断技術に着目し、課題等を整理した。堆積岩が分布する広域的なスケールでの地下水流動場の評価検討については、水圧データ以外のデータを用いて、水理地質構造モデルや境界条件などを推定する方法や、データの有効性について取りまとめた。

論文

Uncertainty reduction of hydrologic models using data from surface-based investigation

唐崎 建二*; 伊藤 一誠*; Wu, Y.*; 下茂 道人*; 澤田 淳; 前川 恵輔; 畑中 耕一郎

Proceedings of TOUGH Symposium 2009 (Internet), 9 Pages, 2009/09

We present some examples of using information other than pressure data to constrain the model. The initial model was constructed using information from surface geology and a few boreholes. Inversion analysis of pressure implied the existence of a low-permeability rock. We then used river flow data and temperature data from a hot spring as a basis for estimating the recharge flux, which suggested that the overall permeability of the modeled area could be one order of magnitude larger than that of the base model. Next, we simulated a saltwater washout process and compared the simulated salinity distribution with the salinity data from a borehole. We found that a better match to the salinity data is obtained if the increase of permeability is taken up by the fault zone rather than uniformly by the entire model. A smaller-scale match to the temperature, pressure, and density profiles from two boreholes indicated that there was a low permeability fault in between the two boreholes.

報告書

亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行評価のためのデータ取得・解析,2

下茂 道人*; 熊本 創*; 唐崎 建二*; 佐藤 久; 澤田 淳

JAEA-Research 2008-101, 70 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-101.pdf:7.03MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、最終処分施設建設地の選定までの各調査段階において、調査地区の特性を把握し、地下水流動及び物質移行モデルの構築や、モデル解析のためのパラメータ設定に適宜反映させることが重要である。従来の研究では、堆積岩における物質移行現象に関しては、粒子間間隙を主な移行経路として考えてきた。しかし、亀裂が発達した堆積岩においては、亀裂が粒子間間隙よりも卓越した水みちを形成する可能性がある。本研究では、亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行データを室内試験により拡充するとともに、それらのデータに基づいた数値解析により、パラメータ値の違いが岩盤内の物質移行現象に与える影響を整理した。また、堆積岩が分布する広域的なスケールでの地下水流動場を評価する手法開発の一環として、幌延地域の孔内温度分布データに着目した検討により検討対象としたボーリング孔間に透水係数の低い断層のコア部の存在を推定した。

論文

Evaluation of uncertainties originating from the different modeling approaches applied to analyze regional groundwater flow in the Tono area of Japan

井尻 裕二*; 三枝 博光; 澤田 淳; 小野 誠*; 渡辺 邦夫*; 唐崎 建二*; Doughty, C.*; 下茂 道人*; 文村 賢一*

Journal of Contaminant Hydrology, 103(3-4), p.168 - 181, 2009/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:27.71(Environmental Sciences)

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、シナリオ,概念モデル及び入力パラメータ値の不確実性が計算結果に及ぼす影響を定量的に評価することが重要な課題の1つとなっている。本研究では、複数の不均質連続体モデルを用いて東濃地域周辺を対象とした広域地下水流動解析を実施し、概念モデルに起因した不確実性について検討を行った。その結果、概念モデルの不確実性は、解析技術者が設定する境界条件及びモデル化する水理地質構造などに大きく依存し、確率論的モデルにおけるモンテカルロシミュレーションのばらつきに起因した不確実性よりも大きいことが明らかとなった。

報告書

亀裂を有する堆積岩の水理・物質移行評価のためのデータ取得・解析(委託研究)

下茂 道人*; 熊本 創*; 唐崎 建二*; 澤田 淳; 前川 恵輔; 佐藤 久

JAEA-Research 2008-029, 95 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-029.pdf:4.51MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの性能評価にあたっては、天然バリアを構成する岩盤中における水理・物質移行特性を適切に評価することが重要である。しかし、これまでの知見から、特に幌延地域の亀裂の発達した堆積岩では、亀裂性媒体と多孔質媒体の双方の特徴を併せ持った性質を有することが明らかとなってきている。本件では、亀裂を有する堆積岩中における水理・物質移行パラメータの拡充を目的とした室内試験を実施するとともに、特に岩盤中の物質移行現象の評価で重要となる亀裂内の実流速について、その違いが亀裂を有する堆積岩内の物質移行現象に与える影響について数値解析的な検討を行った。また、幌延地域は、地下水中に塩水及び溶存ガスが含まれるとともに、地下深部において高い間隙水圧が認められる場所が確認されている。本件では、この高圧箇所の形成要因を把握することを目的とした数値解析的検討を行った。

報告書

堆積岩地域の水理特性を把握するためのモデル解析

野本 康介*; 松井 幹雄*; 井上 博之*; 吉野 尚人; 唐崎 建二*; 伊藤 一誠*

JNC TJ8400 2005-005, 94 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2005-005.pdf:7.92MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの安全評価では,調査結果に基づいてサイトの地質学的,水理学的,化学的特性などを理解する必要がある。調査結果は,地下水流動および物質移行モデルの構築,モデル解析のためのパラメータ設定に適宜反映される。堆積岩地域の水理特性把握を目的として,サイクル機構の深地層の研究施設計画のうち,幌延地域で認められている地下水中の塩水や溶存ガス,地層中での高い間隙水圧などの特徴を考慮した解析を実施し,地下水流動や物質移行に及ぼす影響について検討を行った。

報告書

JNC-DOE collaborative program on mass transport; Characterization and predictive technologies; 2000-2001 annual report

Tsang, C.-F.*; 唐崎 建二*

JNC TY8400 2001-006, 224 Pages, 2001/07

JNC-TY8400-2001-006.pdf:6.92MB

JNC/DOE間の共同研究計画は、地層中への放射性廃棄物の処分において重要な役割を担っているプロセスを支配する基本的な物理及び化学特性についての理解を深めるとともに、不均質な地層中での核種移行や地層からの核種放出についての調査手法や予測手法を開発することを目的として策定されている。共同研究計画にしたがって、2000年度は以下の6つのタスクを実施した。1.水圧と地表面変位を用いた逆解析技術の開発 非定常の水圧変化とそれに起因する地表面変位の観測データを利用して逆解析を行ない、地層の透水係数分布を推定するアルゴリズムを開発した。この手法は、水圧変化に伴う、地表面変位の計測データを使用するのみであるので、解析に必要なデータを取得するために多くの試錐孔を使用する必要がなく経済的であり、また、地表面の変位と地下の空隙率の変化の関係を比較的容易に理解するのに適している。本手法をカリフォルニア州レイモンドサイトでの原位置試験に適用した結果、高透水性帯の存在が予測された。2.ランダム媒体中の水理・物質移行に関する平均化方程式の開発 不十分なフィールドデータを外挿する際に、そこでのパラメータはランダム分布のような統計分布に従うことが予め仮定される。本研究では、ランダム媒体中の水理・物質移行に関する平均化方程式の一般形の導出方法を提案した。一般形の導出には、統計問題におけるグリーン関数の存在の仮定、グリーン関数の一般的性質、透水係数、空隙率、流速に関するランダム場における基本情報を使用した。

報告書

JNC-DOE collaborative program on mass transport; characterization and predictive technologies 1999-2000 annual report

Tsang, C.-F.*; 唐崎 建二*

JNC TY8400 2000-007, 279 Pages, 2000/07

JNC-TY8400-2000-007.pdf:7.62MB

JNC/DOE間の共同研究計画は、地層中への放射性廃棄物の処分において重要な役割を担っているプロセスを支配する基本的な物理及び化学特性についての理解を深めるとともに、不均質な地層中での核種移行や地層からの核種放出についての調査手法や予測手法を開発することを目的として策定されている。共同研究計画にしたがって、本年度は以下の6つのタスクを実施した。1.階層構造的な亀裂性岩盤中の流れと物質移行についての検討 本タスクでは、階層構造を有する亀裂性岩盤のサイト特性調査を行なうにあたり、最小の本数の井戸のみしか利用できない場合を想定し、自然勾配トレーサ試験及び単一孔揚水試験をシミュレートし、階層構造を有する亀裂性岩盤のフラクタル次元がこれらの試験に与える影響について調べた。2.ロバストで高速に解を求めることができる逆解析手法の開発 詳細なサイト特性調査を行なう場合、多数の圧力試験を実施し、データを実測する必要がある。本タスクでは、このような状況において、数百、数千ものパラメータを同時に推定することができる逆解析アルゴリズムの開発を行ない、原位置試験サイトで実施された圧力干渉試験に適用することにより亀裂の存在及びその特性を予測した。また、別途実施したボアホール試験と物理探査データから予測結果を検証した。3.複雑な不均質性媒体中の流れのモデル化 亀裂性媒体中の流れのモデル化を行なう場合の最も一般的な仮定は、亀裂部とマトリクス部をそれぞれ連続体として取り扱うことである。また、亀裂部とマトリクス部との間の流れは平均的な圧力差により生じると仮定される。本タスクでは、このような仮定は、ランダムに発生させた不均質媒体中の流れの方程式を厳密に解くことにより検討した。4.簡単な亀裂システムにおける物質移行についての検討 本タスクでは、3つの亀裂からなるシステム中の流れと物質移動について、パイプモデルを使用した解析結果と亀裂を不均質性媒体として取り扱った場合の解析結果との比較を行なうことにより、モデルの単純化の妥当性に関する検討を行なった。また、亀裂中に存在する澱み領域が物質移動に与える影響について調べた。5.TILA-99のレビュー 本タスクでは、フィンランドの実施主体POSIVA OYにより取りまとめられた安全評価レポートTILA-99についてのレビューを実施した。レビューでは特に性能評価にお

報告書

Final report PNC-DOE collaborative program on mass transport; Characterization and predictive technologies FY1993 - FY1996

Tsang, C.-F.*; 唐崎 建二*

JNC TY1400 2005-012, 661 Pages, 1997/03

Final report PNC-DOE collaborative program on mass transport; Characterization and predictive technologies FY1993 - FY1996

口頭

Simulation of salt water intrusion

唐崎 建二*; 伊藤 一誠*; 前川 恵輔

no journal, , 

地層中を模擬した塩水浸入の室内実験をTOUGH2/EOS7コードによりモデル化した。実験とシミュレーションの結果を合わせることは、数値分散や実験条件の制御の問題から困難であることが明らかとなった。そこで、数値分散の影響を確認するために、淡水と塩水の遷移帯が広く生じることにより高い分散係数を有することが想定されるヘンリー問題のシミュレーションを行った。分散をモデル化せずに広い遷移帯を形成できるかどうかをみるために、正弦波形状の境界条件を設定したが、広い遷移帯を形成させることはできなかった。広い遷移帯が地層の不均質性と経時的な影響によって生じることは妥当であると思われるが、流速が非常に低い場、あるいは濃度勾配と逆方向に流れがある場において高い分散係数を用いることには注意を要する。

口頭

地層中の塩淡境界評価に関する一考察

前川 恵輔; 唐崎 建二*; 伊藤 一誠*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価で重要な地質環境条件を評価するための研究の一環として、塩水と淡水が混在する地層中での塩淡境界の挙動を把握するための数値解析に関する検討を行った。数値解析上の課題の検討として、数値分散の低減策である解析領域の細分割と数値分散の影響の程度を確認した。また、単純な条件下での実験との比較による解析コードの検証を行った。

口頭

Laboratory experiment of saltwater intrusion into freshwater aquifer

前川 恵輔; 唐崎 建二*; 高須 民男*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、地層中の地下水流動などの地質環境条件を実際の現象に即して適切に評価することが重要である。沿岸地域などでは、塩水と淡水が混在する地層中の地下水流動を把握する必要があることから、塩水と淡水の境界(塩淡境界)の挙動を評価するための実験的検討を行った。開発した実験装置は、水槽(幅0.5$$times$$高さ0.25$$times$$奥行0.1m)にガラスビーズ(粒径1mm)を充填し、淡水の流れが一定になるよう水槽の両端の水位差を維持したうえで、着色した食塩水を水槽中に浸透させ、形成された塩淡境界の形状を観察できるものである。この装置を用いて、水位差や塩分濃度を変えた条件での塩淡境界への影響を調べた。実験結果は、安全評価に必要となる水理・物質移行解析の信頼性の向上に資するものである。

口頭

Laboratory experiments for seawater intrusion into freshwater aquifer with heterogeneity

前川 恵輔; 唐崎 建二*; 高須 民男*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、地下深部の地下水流動を適切に把握することが重要である。地下深部の地下水中への塩水の浸入挙動を把握するために、実験装置(小型MACRO)を作製した。2層不均質場において、動水勾配と塩分濃度を変えた条件下での塩淡境界の挙動を把握するための試験を実施した。その結果、単純な条件下での試験結果と数値解析結果が一致することを確認した。

口頭

Numerical simulation of saltwater intrusion experiment

唐崎 建二*; 前川 恵輔

no journal, , 

Henry問題と呼ばれる塩水浸入試験について、解析コードTOUGH2を用いてモデル化を行った。均質場に浸入する塩水くさびの形状は数値解析によって比較的よく再現できるが、2層不均質場では、上層の高透水性層に先行して浸入した塩水が、下層の低透水性層に浸透する状態をうまく再現することができない。この現象については、媒体中の不安定性あるいは不均質性を考慮した数値解析によって再現することができる。

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