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論文

3D geostatistical modeling of fracture system in a granitic massif to characterize hydraulic properties and fracture distribution

小池 克明*; 久保 大樹*; Liu, C.*; Masoud, A.*; 天野 健治; 栗原 新*; 松岡 稔幸; Lanyon, B.*

Tectonophysics, 660, p.1 - 16, 2015/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:68.73(Geochemistry & Geophysics)

岩盤中の割れ目分布と透水性の関連性を把握することを目的に、東濃地域における深層ボーリング調査と立坑の壁面観察データを用いて、地球統計学的手法(GEOFRAC)による3次元割れ目分布モデルを構築するとともに、モデル化された割れ目分布と水理特性の関係について検討を行った。GEOFRACで構築した割れ目分布モデルは、使用した割れ目データの分布とよい一致を示した。また、モデル化された割れ目のうち、連続性のよい割れ目は既知の断層の近傍に分布している傾向にあることを把握した。さらに、GEOFRACで構築した割れ目分布モデルと透水係数分布モデルから、透水性に強い影響を及ぼす割れ目の規模や方向性を確認した。

論文

地球統計学的手法による亀裂性花崗岩体の3次元透水係数モデリングと広域地下水流動解析への応用

久保 大樹*; 小池 克明*; Liu, C.*; 栗原 新*; 松岡 稔幸

地学雑誌, 122(1), p.139 - 158, 2013/03

広範囲の水理地質構造を明らかにするためには、調査によって得られた限られた情報を3次元的に拡張し、複数の情報を有機的に統合するための空間モデリング法が必要である。本研究では、地下水流動の支配要因である亀裂と透水係数の空間分布について、地球統計学を応用した推定手法を考案し、花崗岩体深部の水理構造の把握を試みた。作成した透水性分布モデルを用いた地下水流動シミュレーションの結果が、既往の調査結果と整合したことから、モデリング手法の妥当性が確認された。また同シミュレーションにより、対象地域において主要な地下水の流出域や、断層深部を通過する地下水の流れの存在が示唆されるなど、新たな知見を得ることができた。

論文

瑞浪超深地層研究所における深部地質環境のモデル化を目指した地質学的調査

鶴田 忠彦; 田上 雅彦; 天野 健治; 松岡 稔幸; 栗原 新; 山田 泰広*; 小池 克明*

地質学雑誌, 119(2), p.59 - 74, 2013/02

瑞浪超深地層研究所では、結晶質岩(花崗岩)を調査・研究において深地層の科学的研究を進めている。研究所で行っている地質学的調査では、特に結晶質岩中における地下水などの流体の主要な移行経路である割れ目や断層などの不連続構造の不均質性や特性に着目して、地表地質調査、反射法弾性波探査、ボーリング調査、研究坑道における地質調査などからなる現場調査と、それらの結果に基づく地質構造のモデル化を行っている。これまでの現場調査の結果、地下水の流動を規制する低透水性の断層が存在することと、多量の湧水を伴う割れ目帯が花崗岩上部に分布していることが明らかになっている。これらの地質構造については、スケールの異なる地質構造の規則性・関連性や地質構造の発達過程に着目したモデル化の整備を進めているところである。本報では、地質構造に関する現場調査と、地質構造モデルの構築に関する事例の紹介を通して、研究所における地質学的調査について報告する。

報告書

超深地層研究所計画におけるサイトスケール地質構造モデルの構築; 第2段階におけるShaft180からStage300地質構造モデルへの更新

石橋 正祐紀; 栗原 新*; 松岡 稔幸; 笹尾 英嗣

JAEA-Research 2012-018, 48 Pages, 2012/07

JAEA-Research-2012-018.pdf:8.48MB
JAEA-Research-2012-018(errata).pdf:1.13MB
JAEA-Research-2012-018-appendix(CD-ROM).zip:13.81MB

本報告書では、超深地層研究所計画の第2段階において実施してきている、地質構造モデルの変遷について整理した結果を取りまとめた。第2段階においては、研究坑道の掘削に伴う研究坑道の壁面地質調査結果や研究坑道から実施したボーリング調査結果などに基づき、第1段階に構築した地質構造モデル(SB3地質構造モデル)の更新を行っている。現在までに、Shaft180地質構造モデル、Pilot500地質構造モデル、Substage200地質構造モデル、Stage300地質構造モデルと4回の更新を実施してきている。地質構造モデルは、各段階の調査データをもとに更新した地質・地質構造の空間分布を示しているため、前段階に構築した地質構造モデルと比較することで、調査の進展に伴う地質・地質構造の分布、情報の過不足、不確実性の変遷を総合的に評価するうえで有効である。

報告書

超深地層研究所計画(岩盤の水理に関する調査研究); サイトスケールの地下水流動解析及び粒子追跡解析

小坂 寛; 三枝 博光; 栗原 新*; 尾上 博則

JAEA-Research 2012-012, 100 Pages, 2012/07

JAEA-Research-2012-012.pdf:17.95MB

深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として進めている、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画では、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)及び第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の3段階に区分して、繰り返しアプローチに基づく調査研究を実施している。本研究では、調査の進展に伴う情報量の増加に応じた、地下水の流速分布及び移行特性の変化を把握すること、及び不連続構造分布の地質学的解釈の違いや岩盤の水理的不均質性の有無が、地下水流動特性に与える影響を評価することを目的として、第1段階及び第2段階において構築された地質構造モデル及び水理地質構造モデルに基づき、地下水流動解析及び粒子追跡解析を実施した。結果として、調査の進展に伴う情報量の増加により、地下水の流速分布及び移行特性の不確実性が低減されたことを確認した。また、不連続構造分布の地質学的解釈の違い及び岩盤の水理的不均質性の有無が地下水流動特性に与える影響を確認した。これらの結果に基づき、次期調査に向けてターゲットとなる不確実性要因の特定及びターゲットに対する調査方法を提案した。

論文

花崗岩体深部の透水性と地下水流動の地球統計学的解析

久保 大樹*; 小池 克明*; 栗原 新*; 松岡 稔幸

平成23年度(2011年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.369 - 370, 2011/09

広範囲の水理地質構造を明らかにするためには、調査によって得られた限られた情報を3次元的に拡張し、複数の情報を有機的に統合するための空間モデリング法が必要である。本研究では、地下水流動の支配要因である亀裂と透水係数の空間分布について、地球統計学を応用した推定手法を考案し、花崗岩体深部の水理構造の把握を試みた。作成した透水性分布モデルを用いた地下水流動シミュレーションの結果が、既往の調査結果と整合したことから、モデリング手法の妥当性が確認された。また同シミュレーションにより、対象地域において主要な地下水の流出域や、断層深部を通過する地下水の流れの存在が示唆されるなど、新たな知見を得ることができた。

報告書

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究(2008年度)報告書

鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 程塚 保行; 田上 雅彦; 石田 英明; 早野 明; 栗原 新; 湯口 貴史

JAEA-Research 2010-039, 131 Pages, 2011/01

JAEA-Research-2010-039.pdf:25.36MB

地層処分研究開発部門東濃地科学ユニットでは、「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」,「第2段階」及び「第3段階」からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階における調査研究を進めている。超深地層研究所計画は、「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」を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、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。本報告書は、第2段階目標に基づき、2008年度に実施した地質・地質構造に関する調査研究の成果を取りまとめたものである。

論文

花崗岩体上部に発達する低角度亀裂の空間分布特性と地質学的解釈; 瑞浪超深地層研究所周辺の土岐花崗岩からの知見

栗原 新; 天野 健治; Liu, C.*; 小池 克明*

Journal of MMIJ, 124(12), p.710 - 718, 2008/12

岩盤中の地下水の流動経路や物質の移動経路となる亀裂の空間分布を精度よく把握することは、地層処分システムの安全評価や地下施設の設計・施工の信頼性向上の観点から、特に重要な課題である。本研究では、瑞浪超深地層研究所のボーリング孔に分布する土岐花崗岩中の亀裂の密度に関して広域的な地質構造との空間的相関性に着目した統計学的な検討と応答曲面の作成を行い、データの得られていない地点における亀裂密度を補間できる可能性が明らかとなった。

論文

Overview of national centralized tokamak program; Mission, design and strategy to contribute ITER and DEMO

二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12

現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:44.28(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Engineering design and control scenario for steady-state high-beta operation in national centralized tokamak

土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.64(Nuclear Science & Technology)

JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。

論文

Design study of national centralized tokamak facility for the demonstration of steady state high-$$beta$$ plasma operation

玉井 広史; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤田 隆明; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; 細金 延幸; 市村 真*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1676 - 1683, 2005/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:48.09(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置の設計研究をまとめた。装置の設計は、プラズマのアスペクト比と形状制御性に関して自由度を広く確保できることが求められている。これは、ITERと平行して研究を進めるとともに、定常高ベータプラズマ運転についての科学的なデータベースをDEMOへ提供する観点から重要である。この目標に合致するように、プラズマのアスペクト比と形状の自由度の確保について、これまで比較的困難であったダイバータ排気性能との両立が図られるように装置設計を行った。この装置設計に基づいて、閉じ込め,安定性,電流駆動,ダイバータプラズマ等の物理性能を評価し、主目的である定常高ベータプラズマを実現するための制御方法を検討した。

口頭

透水性構造抽出のための亀裂分布モデリング

小池 克明*; Liu, C.*; 天野 健治; 栗原 新

no journal, , 

本研究は、放射性廃棄物地層処分の研究開発に関連し、地層中の透水性構造に規制される流体流動の高精度予測解析に寄与する目的のもと、透水性構造抽出のための三次元亀裂分布モデリング手法を開発するものである。解析領域を日本原子力研究開発機構が研究対象とする岐阜県東濃地域とし、地球統計学的手法に基づく亀裂分布解析コード(GEOFRAC)とボーリングデータを用いた三次元亀裂分布モデリングを実施した。解析領域における亀裂の三次元分布を充填鉱物・比抵抗・P波速度の三次元分布と重ね合わせることで、物性の急変部に調和的な東北東及び北北西方向に連続する亀裂が、透水性構造を形成している可能性の高いことがわかった。一方、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いたボーリングコア試料のマイクロクラックと解析領域の10m間隔DEMデータを用いたリニアメントを抽出した結果、これらスケールの異なる亀裂の方位分布に関する対応関係を見いだすことができた。

口頭

瑞浪超深地層研究所の花崗岩上部に分布する地質構造について

田上 雅彦; 中俣 公徳*; 早野 明; 栗原 新; 天野 健治; 鶴田 忠彦

no journal, , 

地下深部の地質構造、特に透水性構造として機能する水みちの分布や地質性状に関する情報は、地下水流動や水質形成メカニズムの理解,地下構造物の設計・施工などの工学的評価を行ううえで特に重要な役割を有している。これまで国内外で報告されている亀裂性岩盤中の透水性構造は、断層などの高角度の地質構造に関するものが多く、低角度の地質構造に関する記載は限られていた。しかし、近年、花崗岩を対象とした地下研究施設や高レベル放射性廃棄物の地層処分場における詳細な地質学的調査・水理学的調査により、岩体上部に高い透水性を有する低角度の割れ目(帯)が特徴的に分布する事例が日本や北欧諸国で確認されており、安全評価の信頼性向上や止水対策の観点から、それらをより精度よく把握することの重要性が高まってきている。そこで瑞浪超深地層研究所に分布する花崗岩上部で確認された高透水性の割れ目に着目し、それらの空間分布や地質産状に基づく構造区分に基づき、構造発達過程を予察的に検討したので、その結果について報告する。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

鶴田 忠彦; 天野 健治; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 程塚 保行; 早川 正史; 栗原 新; 早野 明; 湯口 貴史

no journal, , 

超深地層研究所計画における地質・地質構造に関する調査研究について、現状の成果の概要について、ポスターを利用して紹介する。

口頭

地質調査結果と経験的解釈に基づく花崗岩体中の亀裂密度分布の推定; 瑞浪超深地層研究所のボーリングデータを用いた検討事例

栗原 新; 天野 健治; 小池 克明*; Liu, C.*

no journal, , 

花崗岩体中に発達する断層・節理等の不連続面(以下、亀裂)は、岩盤中の物性や透水性の不均質分布を生じさせる主な要因として、地下水流動や物質移動のほか、応力状態等さまざまな地質現象に影響を与えると考えられている。したがって、限られたデータから亀裂の三次元分布を高い精度でモデル化することは、資源探査・地下構造物建設・放射性廃棄物の地層処分等の工学的評価において、特に重要な技術的課題の一つである。本研究では、瑞浪超深地層研究所周辺のボーリング孔において確認した土岐花崗岩中の亀裂密度に関して、規模の大きな地質構造の分布との空間的相関構造に着目し、既存の地質調査結果と文献情報に基づく地質構造分布の経験的解釈から、データの得られていない領域の亀裂密度の分布傾向を推定できる可能性のあることが明らかとなった。

口頭

地質体での亀裂分布と透水性のマルチスケールモデリングに関する一試案

小池 克明*; Liu, C.*; Masoud, A.*; 天野 健治; 栗原 新

no journal, , 

本研究は、放射性廃棄物地層処分の研究開発に関連し、地質の不均質構造に対する離散的地質情報に基づくマルチスケール空間モデリング手法の開発を目的とするものである。特に、大小あらゆるスケールにおいても存在する亀裂の空間分布を対象とし、地質,物性,水理・水質情報の空間分布を有機的に統合することを試みた。岐阜県の東濃地域を事例に、亀裂と水理地質構造の3次元モデリングを実施したところ、透水係数が大きなゾーンと亀裂分布形態との関係,亀裂面の大きさと透水係数との関係,透水係数の異方性と活断層との関連などを明らかにできた。また、亀裂とリニアメント,マイクロクラックを統合した解析により、長さの頻度分布,密度分布に関するセミバリオグラムの形状の類似性を見いだし、これに基づくマルチスケールモデリング法を提案できた。

口頭

超深地層研究所計画; 地質・地質構造に関する調査研究

栗原 新; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 早野 明; 早川 正史; 田上 雅彦; 程塚 保行; 湯口 貴史; 越智 稔; 徳安 真吾

no journal, , 

超深地層研究所は、結晶質岩を主な対象とした深地層の研究施設のひとつであり、この計画では地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を全体目標の一つとした調査研究が進められている。超深地層研究所計画において適用している段階的な調査研究の進展に伴い、地質環境を理解するための一連の方法論の詳細化とその評価を重ねつつ、あわせて、その過程で得られた経験(失敗例を含む)やノウハウをできるだけ知識化して提示していくことが重要である。本報告では、超深地層研究所計画における地質・地質構造に関する調査研究を通じて得られた主な知見を整理した。

口頭

地質構造の空間モデリング手法の開発; 瑞浪超深地層研究所における取り組み

鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 田上 雅彦; 栗原 新; 天野 健治; 山田 泰広*; 小池 克明*

no journal, , 

石油資源探査,放射性廃棄物の地層処分,CO$$_{2}$$の地中貯留などの地下環境を対象とした事業では、高透水性の割れ目帯や、低透水性の断層などの地下水の流動を規制する地質構造の空間分布を把握することが重要である。一方で、そのような地質構造の分布を把握するためのボーリング調査や物理探査などの現場調査は、経費や実施場所などの制約により取得できる情報が限定されることから、地質構造の空間分布を現場調査の結果のみに基づいて理解することは極めて困難である。そのため、地質構造の空間分布を推定するモデリング技術の開発・適用が必要となってくる。以下に、日本原子力研究開発機構が岐阜県東濃地域の瑞浪超深地層研究所において進めている地質構造の空間分布を予測するためのモデリング技術の開発について、現状の取り組みを報告する。

口頭

花崗岩体の広域的水理構造のモデリングと亀裂分布からの考察

栗原 新; 小池 克明*; Liu, C.*; Masoud, A.*; 天野 健治

no journal, , 

本研究では、東濃地域の地質を対象とした既往研究によるマルチスケールモデリング手法を用いて、東西12km・南北8km,垂直方向に1.5kmの解析空間における透水係数分布モデルと水質分布モデルを構築した。これらのモデルと既往研究による亀裂分布モデルとの比較により、長さ2km以上のリニアメントのうちの一部は、透水性又は水質の境界に位置することがわかった。本研究に適用したマルチスケールモデリング手法は、岩盤中の不均質な水理構造を予測する手法としても応用することができる。

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