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論文

Reaction path analysis to sodium-water chemical reaction field using laser diagnostics

田村 健太*; 出口 祥啓*; 村中 亮太*; 草野 剛嗣*; 高田 孝*; 菊地 晋; 栗原 成計

Proceedings of 24th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-24) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2013/11

本研究の目的はナトリウム-水反応(気相反応)の反応経路および反応生成物を明らかにすることである。本研究ではアルゴンで希釈した水蒸気を反応容器上方より、液体ナトリウムプールに導入する対向流拡散火炎試験装置を用いている。反応場において、Na, Na$$_{2}$$, H$$_{2}$$Oや反応生成物をレーザー計測技術により測定した。また、計測性を向上させるため、反応場におけるNaの凝縮を抑制するために温調設備を改良した。試験結果から主要な反応生成物はNaOHであることが明らかになり、Na-H$$_{2}$$O系の素反応解析により反応経路を検討した。

論文

Grouting experiment with colloidal silica at 300 m depth of the Mizunami URL

小林 伸司*; 延藤 遵*; 杉山 博一*; 草野 隆司*; 辻 正邦*; 見掛 信一郎; 松井 裕哉

Proceedings of European Rock Mechanics Symposium (EUROCK 2012) (CD-ROM), 13 Pages, 2012/05

原子力機構は、岐阜県瑞浪市において建設中の深地層の研究施設において地質環境調査技術に関する研究開発を行っている。排水処理を考慮すると、湧水量は最少限にとどめる必要がある。瑞浪超深地層研究所の深度460m地点で湧水抑制のためセメントグラウトが行われたが、セメントが浸透しないような割れ目からの湧水が、より深い深度で問題となる可能性がある。本研究では、瑞浪超深地層研究所の深度300m地点において、コロイダルシリカの注入試験と水圧抵抗性試験を実施した。その結果、コロイダルシリカのような溶液型グラウトは微細な割れ目にも浸透し岩盤の透水性を1Lu未満に低下させることができること、9MPa以上の水圧抵抗性を有することを確認した。

論文

瑞浪超深地層研究所深度400m以深の立坑掘削におけるプレグラウチングの施工

石井 洋司; 見掛 信一郎; 神谷 晃; 渡辺 和彦; 延藤 遵*; 草野 隆司*

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.185 - 190, 2011/01

岐阜県瑞浪市において建設を進めている「瑞浪超深地層研究所」は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術基盤を整備するため、おもに花崗岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。現在実施中の研究坑道掘削工事において掘削範囲の地質や地下水状況を把握するために坑道掘削に先立ちパイロットボーリング調査を行ったところ、深度400m付近の換気立坑掘削領域において深度200m付近よりも透水性は低いものの高圧の湧水が発生する可能性が高い区間が存在することがわかった。そこで坑道掘削時の湧水を抑制することを目的として掘削範囲周辺に超微粒子セメントを用いたプレグラウチングを行った。その結果、低透水性・高湧水圧の岩盤であっても湧水量低減効果を確認することができた。

論文

瑞浪超深地層研究所深度300mにおける耐久性に優れた溶液型グラウトの試験施工

延藤 遵*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 見掛 信一郎; 神谷 晃; 石井 洋司

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.179 - 184, 2011/01

瑞浪超深地層研究所掘削工事では、排水処理費等を考慮すると極力湧水を抑制することが望ましい。換気立坑の立坑深度460mまでは、セメント材料を用いたプレグラウチングにより湧水を抑制してきたが、今後の掘削の進展に伴う湧水圧の増大により、セメント材料が浸透しない微小亀裂からもある程度の湧水が発生することが懸念される。そこで、浸透性と耐久性に優れた特殊な溶液型グラウトを用いて、深度300mの水平坑道で試験施工を実施した。その結果、1Luを下回る透水場においても十分な湧水抑制効果を有することが確認された。さらに、グラウト注入区間に9MPa強の水圧を作用させても、水圧作用前後において顕著な透水性の変化は見られず、グラウトによる湧水抑制効果が保たれていることを確認した。

論文

スーパーインシュレータ(ポリイミド及びポリエステル)の$$gamma$$線照射後のガス生成量と機械的特性

勅使河原 誠; 草野 譲一; 森下 憲雄; 前川 藤夫; 加藤 崇; 細山 謙二*; 原 和文*; 小島 裕二*

低温工学, 41(3), p.99 - 104, 2006/03

大強度陽子加速器計画(J-PARC)の中心的実験施設として物質・生命科学実験施設と呼ばれる世界最高強度の核破砕中性子源施設が建設されている。この施設では、1MWの陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、核破砕反応によって発生した中性子のエネルギーを減速させ、遅い中性子のビームとして実験に供与する。中性子の減速に超臨界水素(温度:20K,圧力:20気圧)のモデレータを用いる。超臨界水素を供給する水素輸送ラインに断熱材としてスーパーインシュレータ(SI)を用いるが、放射線に晒され、その放射線損傷(機械的強度劣化,ガス生成量等)が問題となる。そこで、ポリイミド(PI)及びポリエステル(PET)のSIについて$$gamma$$線照射を行い、その後のガス生成量測定,発生ガスの分析及び機械的(引張り)特性試験を実施し、評価した。機械的強度からPIのSIは、80MGy、PETのSIは7MGyまで使用できること。Q-massを用いたガス分析では、マスフローを導入することによりガスクロより簡便に分析でき、かつ、未知種のガス(例えば水)も識別できることを明らかにした。

論文

ニオブ/ステンレス異種材接合における機械的強度の問題

椋木 健*; 村井 隆*; 来島 裕子*; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治

KEK Proceedings 2000-23, p.55 - 56, 2001/02

原研とKEKは大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。加速器として超伝導リニアックを第1のオプションとして検討しており、この場合の超伝導空胴と液体ヘリウムジャケットとの接合はHIP(熱間静水圧プレス法)を検討している。本報告では、上記のHIPにより継手を製作した場合の極低温冷却時熱応力について構造解析を行い、検討した結果を報告する。

論文

原研における超伝導リニアックと開発の現状

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 市原 正弘; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.

KEK Proceedings 99-25, p.3 - 5, 2000/02

高エネルギー加速器研究機構と日本原子力研究所とが協力して推進している統合計画では、中性子散乱・原子核物理などの基礎研究と放射性廃棄物の消滅処理などの工学試験を行うための大強度陽子加速器の建設を提案している。この加速器は世界最大規模のビーム出力を持つことになりさまざまな開発課題がある。その中でも、超伝導リニアックの開発と低エネルギー加速部の高デューティ化が大電流陽子ビームを加速するうえで主要な技術課題となる。本発表では、開発の位置づけ、超伝導リニアック部の構成、日本原子力研究所の施設で進めてきた超伝導空胴開発の現状を要約するとともに、イオン源, RFQ, DTLの開発の現状を報告する。

論文

超伝導加速空胴の室温時及び極低温冷却時における強度

椋木 健*; 村井 隆*; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治; 斎藤 健治*

日本機械学会関東支部茨城講演会(2000)講演論文集, 2 Pages, 2000/00

原研と高エネ研は大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。本報告では、空胴形状パラメータ(壁角度、アイリス半径)を変化させて構造解析を行い、空胴形状を最適化するとともに、極低温冷却時の異材接合(Nb-SUS)部熱応力による脆性破壊について破壊力学的手法により検討した結果をまとめた。

論文

JAERI neutron science project and proton accelerator development

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.

Proc. of Int. Symp. on Environment-conscious Innovative Mater. Processing with Advanced Energy Sources, p.71 - 78, 1998/00

原研では大強度陽子加速器を中核として、核破砕中性子源を多角的に利用したさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。提案されている加速器は超伝導リニアックを主体とした線形加速器と蓄積リングからなり、粒子のエネルギーは1.5GeV、ビーム出力は8MWである。この加速器は、基礎研究用にはパルス運転を、放射性廃棄物の消滅処理等の工学試験用にはCW(連続)運転を想定して開発を進めている。本発表では、計画の概要と加速器開発の現状を報告する。

口頭

瑞浪超深地層研究所における湧水対策工の現状と課題

草野 隆司*; 田村 秀行*; 矢萩 良二*; 牛田 和仁*; 延藤 遵*; 黒田 英高; 原 雅人; 竹内 真司; 松井 裕哉; 山本 勝; et al.

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、瑞浪超深地層研究所において深度約1,000mの2本の研究坑道建設を進めている。坑道掘削に伴う湧水対策工とその課題について換気立坑を中心に述べる。研究坑道は、パイロットボーリング調査結果に基づき、大量湧水が予想される換気立坑においては、プレグラウチングを実施しながら掘削を行っており、2008年2月時点で深度200mに達している。今後施工箇所が深くなることと、これまでのプレグラウト結果を考慮しつつ、施工の合理化とコストダウンを図っていく。

口頭

土岐花崗岩を対象としたRMR法の適用性と岩盤物性の推定方法に関する考察

延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 草野 隆司*; 黒田 英高*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、立坑掘削時の岩盤分類として支保選定のためには電研式岩盤分類を使用し、さらに研究の観点からBieniawskiのRMR法も適用している。そこで、本検討では深度200m掘削段階までに得られている切羽観察結果に基づいて電研式とRMR法による岩盤分類結果を比較し、瑞浪サイトの土岐花崗岩に関するRMR法の適用性について考察する。また、RMR法に関しては、評点から岩盤物性を定量的に推定するための各種の相関式が提案されているため、これらの提案式の土岐花崗岩への適用性について検証するとともに、土岐花崗岩の岩盤物性を推定する相関式の構築に向けた今後の方向性を提示する。

口頭

低アルカリ性瞬結吹付けコンクリートの坑道における吹付け試験,1;概要

熊坂 博夫*; 小林 伸司*; 小菅 啓一*; 奥山 康二*; 草野 隆司*; 栗田 和昭*; 山脇 弘幸; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深層研究所の深度500m研究アクセス南坑道では、吹付けコンクリートを施工している。岩盤の状態が急激に悪化した場合に備えた対策として、吹付け後、短時間で高い強度・剛性が得られ、かつ、周辺環境に与える影響の少ない「低アルカリ性瞬結吹付けコンクリート」の活用を考えている。そのため、本工事への適用性を事前に把握することを目的として、事前の「適用性の確認試験施工」を実施した。本報はその概要を報告する。

口頭

低アルカリ性瞬結吹付けコンクリートの坑道における吹付け試験,2;配合試験,試験練り,実機ミキサ試験練り試験結果

岩崎 昌浩*; 室川 貴光*; 小林 伸司*; 石井 卓*; 草野 隆司*; 栗田 和昭*; 山脇 弘幸; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深層研究所の深度500m研究アクセス南坑道では、岩盤状態が悪化した場合に備えた対応策の一つとして「低アルカリ性瞬結吹付けコンクリート」の活用が考えられている。本吹付けコンクリートの適用性を事前に把握することを目的に実坑道における吹付け試験を実施するにあたり、事前に「配合試験」、「試験練り」、「実機ミキサ試験練り」を行い、モルタル実験による強度発現性や低アルカリ性の評価、コンクリート実験による練り混ぜ状態やフレッシュコンクリート性状などを評価して、支保性能を確認するための試験に用いるコンクリート配合として3配合を選定した。

口頭

低アルカリ性瞬結吹付けコンクリートの坑道における吹付け試験,3;試験吹付け、支保性能確認試験

中谷 篤史*; 多田 浩幸*; 奥山 康二*; 岩崎 昌浩*; 草野 隆司*; 久保 陽平*; 山脇 弘幸; 佐藤 稔紀

no journal, , 

吹付けコンクリートは、山岳トンネルの一次支保工の主要部材である。特に高地圧下では若材齢の強度発現性状を重要と考え、また、トンネル周辺環境の化学的影響を低減できる方法の吹付けコンクリートとして、低アルカリ性瞬結吹付けコンクリートの開発を進めている。今回、実坑道における吹付け試験を実施するにあたり事前に試験吹付け、支保性能試験としてフレッシュコンクリート試験、吹付け時の状況観察、硬化コンクリート試験を行い、設定した3配合のフレッシュ性状、吹付け時の状況、若材齢から長期材齢までの強度発現・剛性発現を確認し、実坑道における施工試験で使用する配合を選定した。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるグラウチング技術,1;先行ボーリング調査結果に基づくグラウチング設計技術

小林 伸司*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 鵜飼 誉喜*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、換気立坑等の掘削工事にあたり、湧水処理の低減と安全な施工の観点から坑道周辺の湧水抑制対策を行いつつ坑道掘削を進めている。深度500m研究アクセス南坑道の掘削にあたっては、事前に実施した先行ボーリングの調査結果から湧水抑制対策が必要と判断されたため、使用材料に着目したプレグラウング設計を行った。掘削進捗と坑道からの総湧水量に応じ適宜プレグラウチング仕様を見直し施工した結果、深度500mの排水ポンプ能力から設定した許容湧水量を掘削後湧水量は下回った。本稿では、プレグラウチング設計技術として、先行ボーリング調査結果に基づく予測湧水量とプレグラウチングの仕様について報告する。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるグラウチング技術,2;グラウチング実績と適用技術の有効性評価

辻 正邦*; 小林 伸司*; 草野 隆司*; 江口 慶多*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、深度500m研究アクセス南坑道の掘削にあたり、先行ボーリングの調査結果に基づきプレグラウチングの仕様が検討された。本稿では、その仕様を受けて施工したプレグラウチング実績と、適用したグラウチング技術の有効性評価について報告する。プレグラウチングの使用材料は主に超微粒子セメントとし、割れ目密集部においても既往実績と同等の改良が可能であった。掘削後は坑道に設定した許容湧水量を満足し、適用技術は高水圧と低透水性岩盤の条件下において有効であったと評価した。また、高水圧下で更なる湧水抑制効果を得るには、浸透性が高く改良限界値が低い溶液型グラウト等の適用を検討することが望ましい。

口頭

レーザ計測技術を用いたナトリウム-水反応の明確化

出口 祥啓*; 田村 健太*; 村中 亮太*; 草野 剛嗣*; 高田 孝*; 菊地 晋; 栗原 成計

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉では、冷却材に優れた伝熱性能を有する液体ナトリウムを用いている。ナトリウム冷却高速炉の設計基準事象の一つとして、伝熱管破損により、流れている液体ナトリウムに水が漏えいする事象がある。それゆえ、ナトリウムと水の化学反応に関する研究が安全上重要な課題である。本研究ではナトリウム-水反応機構をレーザー計測技術を用いて明らかにすることを目的とした。ラマン散乱, 吸収法, 光解離法などの光学的手法によりナトリウム-水、ナトリウム-酸素、ナトリウム-水素の対向流反応場を計測した。計測の結果、ナトリウム-水反応における主要な生成物は水酸化ナトリウムであることが分かった。また、ナトリウム-水反応の反応速度はナトリウム-酸素反応よりも遅く、ナトリウムと水素は反応しないことが分かった。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるポストグラウチング技術,1; 湧水抑制対策の概要

見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 池田 幸喜; 渡辺 和彦; 小林 伸司*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 栗田 和昭*

no journal, , 

深度500m研究アクセス南坑道の掘削にあたっては、先行ボーリングをもとに湧水抑制対策を必要と判断し、プレグラウチングの設計を実施した。さらにこの実施箇所を対象に、ポストグラウチングを実施した。ポストグラウチングは、プレグラウチングとの組合せにより、高水圧、低透水性岩盤の条件下でさらに湧水抑制を可能とする技術の実証を目的としている。本報告では、プレグラウチングの概要について説明し、後続の(その2)から(その4)においてポストグラウチングについて報告する。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるポストグラウチング技術,3; ポストグラウチング仕様、注入実績概要、新しい技術の施工性

見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 栗田 和昭*; 草野 隆司*; 辻 正邦*; 小林 伸司*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、深度500mの研究アクセス南坑道のうち湧水量が比較的多い区間においてポストグラウト工事を実施した。本稿では、その2で報告した設計技術に基づいて施工した結果を報告する。(1)溶液型グラウトについては、最終的に流量低下による注入停止基準を採用し、ゲル化寸前まで注入することで、湧水量の多い孔も止水可能であった。(2)複合動的注入については、流量増加時などに設定値を適宜変え、効果的な注入が可能であった。(3)グラウト注入範囲については、プレグラウトと重複する範囲を注入時は壁面リークが発生することがあったのに対し、プレグラウトの外側を注入時はリークがほとんど発生せず、高い施工性が確認できた。

口頭

超深地層研究所計画, 地下坑道における工学的対策技術の開発; ポストグラウトの施工結果と評価

見掛 信一郎; 池田 幸喜; 渡辺 和彦; 芝 伸之; 門口 義明; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 栗田 和昭*

no journal, , 

湧水抑制対策技術については、瑞浪超深地層研究所では、坑道掘削における対策技術としてプレグラウト(坑道掘削前に実施するグラウト)を実施し、適用性について確認してきた。さらに、深度500m研究アクセス南坑道でプレグラウトを実施した区間を対象に、ポストグラウト(坑道掘削後に実施するグラウト)を実施し、湧水抑制効果について検討を行った。ポストグラトは、プレグラウトとの組合せにより、地下深部の高湧水圧の条件下でさらに湧水抑制を可能とする技術の実証を目的としている。平成28年度には、さらなる湧水抑制効果を目的としてポストグラウトを実施した。本報告では、その施工結果と評価を紹介する。

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