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論文

土砂移動に着目した福島第一原子力発電所事故後の放射性物質分布に関する解析手法の開発

山口 正秋; 前川 恵輔; 竹内 真司*; 北村 哲浩; 大西 康夫*

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(2), p.53 - 69, 2013/12

東京電力福島第一原子力発電所事故後に地表に降下した$$^{137}$$Csを対象に、主要な移行経路の一つと考えられる土砂移動(侵食,運搬,堆積)を考慮した移行解析のための簡易的な解析手法を考案した。本検討では、地理情報システム(GIS)のモデル構築機能を用いて、各関係機関がオンラインで提供する公開データを用いて解析を行うためのプログラムを構築した。試解析の結果、ダム湖や貯水池における顕著な堆積傾向や、シルト・粘土等の細粒物が粗粒の砂等に比べてより遠方まで運搬されるといった粒径毎の流送土砂量の違いなどが計算で再現され、定性的には既存の観測結果とおおむね整合的であることが確認された。

報告書

幌延深地層研究計画における原位置トレーサ試験結果の評価手法に関する検討(委託研究)

横田 秀晴; 天野 健治; 前川 恵輔; 國丸 貴紀; 苗村 由美*; 井尻 裕二*; 本島 貴之*; 鈴木 俊一*; 手島 和文*

JAEA-Research 2013-002, 281 Pages, 2013/06

JAEA-Research-2013-002.pdf:13.03MB

岩盤中の割れ目を対象とした原位置トレーサ試験結果を評価するうえで課題となる割れ目の不均質性やスケール効果の影響を明らかにするために、コンピュータ上でモデル化した2次元単一割れ目において孔間トレーサ試験のシミュレーションを実施し、得られた濃度破過曲線に対して1次元モデル及び2次元モデルで物質移行パラメータを同定することにより、モデルの適用性を検討した。分散長に着目すると、割れ目の透水性が均質・不均質にかかわらず、1次元モデルで同定された分散長が2次元モデルでの値よりある相関をもって過大に評価されることが明らかとなった。また、1次元モデルで同定された分散長は、不均質場全体に対して同定された値よりも、場合によっては過小あるいは過大に評価されることが示され、その変動は放射状流の影響や、不均質場を規定する相関長と孔間距離の関係に起因することが明らかとなった。これらの結果は、原位置試験実施時のより良い条件や孔配置を提案するとともに、試験結果を評価する際に不均質場の特性を考慮する必要があることを意味する。

報告書

土中水分観測手法としての光ファイバー計測技術の開発(共同研究)

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 平田 洋一*; 竹延 千良*; 田岸 宏孝*; 國丸 貴紀; 前川 恵輔; 山本 陽一; 戸井田 克*; et al.

JAEA-Research 2012-001, 77 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-001.pdf:4.85MB

本研究は、地下水流動解析の上部境界条件として必要となる地下水涵養量を土壌に浸透した水分量から求める手法に着目し、その算定手法の体系化と現場で安定して長期間計測可能なシステムの構築を目的として実施した。計測システムの開発においては、多点かつ長距離に渡る計測が可能な光ファイバーの歪計測原理を、サクションによる圧力計測,土中湿度計測,吸水膨張材を適用した体積含水率計測の3方式に適用する場合についてそれぞれ検討した。さらに、浅層における降水の土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、不飽和透水係数の値から浸透量を推定する手法について現地に計測機器を設置してその有効性を確認した。

報告書

地上からの調査段階において地下施設周辺母岩の性能を評価する手法の基礎的検討

稲垣 学*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 前川 恵輔; 柴田 雅博

JAEA-Research 2011-056, 37 Pages, 2012/03

我が国の地層処分事業は段階的に進められ、精密調査地区の選定段階においては、地下施設の基本レイアウトの設定、長期安全性に関する予備的評価等が行われる予定である。このためには、地上からの調査による限られた情報に基づいて、さまざまな不確実性や、地質構造や地質環境の不均質性を考慮した、評価対象とする地域の水理地質構造モデルの構築方法、さらに、処分施設に必要となる地下深部の空間的な広がりを考慮した、好ましい性能の岩盤領域(母岩)の把握方法等について、技術的な見通しを得るために、具体的なアプローチ、方法論を検討しておくことが重要である。本研究は、精密調査地区選定段階において地層処分施設の設定に好ましいということを判断するための指標について検討を行い、どのような手法と指標で評価することが有効となりえそうかという技術的課題について、幌延深地層研究計画における調査データを例題として用いた検討を実施し、手法の有効性の確認と課題の抽出を行った。

報告書

幌延深地層研究計画における表層水理調査流域の水文諸量の空間分布及び地下水涵養量の推定; 2004年12月$$sim$$2009年11月

山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 山崎 雅則

JAEA-Research 2011-042, 97 Pages, 2012/02

JAEA-Research-2011-042.pdf:11.05MB

日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うことを目的に、気象,河川流量及び水質,土壌水分,地下水位等の観測を継続している。本報告は、表層水理調査の概要を紹介し、2004年12月$$sim$$2009年11月の調査流域の地下水涵養量を水収支法により検討した結果を示すものである。地下水涵養量の推定にあたり流出解析を行い、水文要素の空間代表性の問題を明らかにした。その結果、流域全体の地下水涵養量は131mm/yrと推定され、それぞれの流域に対する考察からは、流域内に分布する地質や断層の水理特性との関連を示唆する結果が得られた。

論文

珪藻質泥岩の水分量変化に伴う物性変化に関する研究

前川 恵輔; 長田 昌彦*

第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.53 - 58, 2012/01

地下施設建設時における坑道内の空気の循環等に伴い、坑道近傍の岩盤の透水性等の物理特性が掘削前と異なることが知られている。地層処分場を想定した場合、これらの影響を考慮することは、施設の健全性に加え長期に渡る安全性を評価するうえで極めて重要となる。しかし、物理特性の変化の程度や範囲を評価する手法は確立されていない。そこで、評価手法の整備の一環として、北海道幌延町の原子力機構の地下研究施設で採取した珪藻質泥岩を用いた乾燥変形試験を実施し、乾燥に伴う岩石の変形挙動等を検討した。その結果、乾燥変形挙動が層理面に対して異方性を示すなどの挙動の特徴を確認できた。乾燥速度の温度依存性等から、物性試験時の留意点や挙動のモデル化に必要な基礎情報を取得できた。

論文

Study on defects in H$$^+$$ ion implanted B2 type Fe-Al alloy using slow positron beam

駒形 栄一*; 河裾 厚男; 薮内 敦*; 前川 雅樹; Batchuluun, C.*; 安田 啓介*; 石神 龍哉*; 久米 恭*; 岩瀬 彰宏*; 堀 史説*

Physics Procedia, 35, p.75 - 79, 2012/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:30.81

鉄(48重量%)-アルミニウム合金に室温で水素イオンを3$$times$$10$$^{16}$$及び1$$times$$10$$^{18}$$/cm$$^2$$注入した試料を作成した。これらの合金に対し、低速陽電子ビームを用いて0.2$$sim$$30.2keVのエネルギー範囲においてドップラー広がり測定と陽電子消滅寿命測定を行った。水素イオンの照射により、陽電子消滅Sパラメータが減少した。また陽電子消滅寿命も減少した。これらの結果は、打ち込まれた水素原子は空孔型欠陥に捕獲されていることを示している。

論文

北海道幌延地域における地下水位と地質構造に基づく浅部地下水流動に関する検討

横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔

地下水学会誌, 53(2), p.193 - 206, 2011/05

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全性評価には、物質移動を規定する浅部から深部までの地下水流動特性の把握が必要とされる。原子力機構は、北海道幌延地域で浅部地下水流動系把握のための表層水理調査・研究を行っている。浅層ボーリング孔を用いた地下水位観測結果等から地下浅部の地下水位分布や地表から地下浅部への水の浸透を検討した結果、地下施設建設が周辺の地下水位に影響を及ぼしていないこと、積雪期にも地表から水の浸透が生じていること、大曲断層に沿って地表から地下への水の浸透が生じていることが明らかとなった。今後、土壌水分計等による観測結果等と併せて、地下への水の浸透・涵養を定量的に評価する必要がある。

論文

放射性廃棄物の地層処分生物圏評価における利用を目的としたランダムウォーク法による移流分散計算方法の検討

板津 透; 加藤 智子; 前川 恵輔

日本地下水学会2011年春季講演会講演要旨, p.34 - 39, 2011/05

放射性廃棄物の地層処分の安全評価の一部である生物圏評価では、地下から地表付近に至る核種の移行を評価する。そのため、物質の移行距離が長い点、及び地下から最終的に到達することが想定される河川や海底等への物質の流入量を求める必要がある点、それらの計算を不均質場において数値分散をできるだけ低く抑える必要がある点等を考慮した移流分散解析手法が求められる。本研究では、このような生物圏評価に必要な機能を持つ解析手法としてランダムウォーク法を導入し、MODFLOWによる地下水流動解析結果を利用できるプログラムを作成した。そして、その精度を解析解との比較で確認するとともに、生物圏評価に適用するための手法について検討した。

論文

Development of a methodology for the characterisation of long-term geosphere evolution, 1; Impacts of natural events and processes on the geosphere evolution of coastal setting, in the case of Horonobe area

新里 忠史; 今井 久*; 前川 恵輔; 安江 健一; 操上 広志; 塩崎 功*; 山下 亮*

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 10 Pages, 2011/05

地層処分システムの長期的な安全性にかかわる信頼性を向上させるためには、地質環境の有する安全機能が長期にわたり維持されることを示すための調査・解析手法や事例・論拠の整備が不可欠である。このためには、対象とする地質環境特性の過去から現在に至る変遷の評価が重要である。特に日本列島の沿岸域における地質環境の長期変遷については地層処分の観点からの研究例が少なく、長期的な海水準変動の影響や塩水と淡水の混在など複数の事象を考慮する必要がある。本研究では、北海道北部の幌延地域を事例として地下水流動特性の長期変遷に関する概念モデルを構築し、それに基づく浸透流及び移流分散解析を実施した。その結果、海水準や海岸線位置の変動等の境界条件の変化に対して、全水頭やダルシー流速等の地下水流動特性は応答性が高いものの、地下水中の物質移動を間接的に示す塩分濃度は応答性が低く、これらの応答性は地層・岩盤の透水性に依存することが明らかとなった。また、沿岸域における地下水流動特性と地下水の地球化学特性は、沿岸域の平野部と丘陵部とで異なる変遷を経る可能性を示すことができた。

報告書

Horonobe Underground Research Laboratory Project; Synthesis of phase I investigation 2001 - 2005, Volume "Geological disposal research"

藤田 朝雄; 谷口 直樹; 松井 裕哉; 棚井 憲治; 前川 恵輔; 澤田 淳; 牧野 仁史; 笹本 広; 吉川 英樹; 柴田 雅博; et al.

JAEA-Research 2011-001, 193 Pages, 2011/03

JAEA-Research-2011-001.pdf:5.23MB

本報告書では、堆積岩で塩水系地下水を対象とした幌延深地層研究計画において段階的に得られる地質環境条件を一つの適用例として、第1段階である地上からの調査で得られた情報をもとに処分場の設計技術や性能評価技術それぞれの適用性について論じるとともに、必要に応じて実施した技術の改良や代替技術の開発状況を取りまとめた。

論文

北海道幌延調査流域における水文諸量の空間分布推定

山本 陽一; 前川 恵輔; 藪内 聡; 横田 秀晴

日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.166 - 171, 2010/11

日本原子力研究開発機構では、北海道幌延町で進めている幌延深地層研究計画の一環として表層水理調査を実施している。表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量や表層部の地下水流動系の把握を行うこととしている。しかしながら、調査対象とする流域の範囲に対してそれぞれの水文諸量の観測点には限りがあるので、地下水涵養量の推定精度向上には、対象とする流域の水文諸量の空間・時間変動を明らかにして、流域の水循環プロセスを説明できることが必要である。そこで、水文要素の空間分布推定方法を検討し、推定された要素を入力データとした長期流出解析を実施した。そして、流出解析結果を観測データと比較することにより、モデル化の妥当性と水収支及び地下水涵養量について検証した。

論文

北海道幌延調査流域における水収支法による地下水涵養量の推定; 2004年12月$$sim$$2009年11月

横田 秀晴; 山本 陽一; 山崎 雅則; 前川 恵輔

日本地下水学会2010年秋季講演会講演要旨, p.160 - 165, 2010/11

日本原子力研究開発機構では、幌延深地層研究計画の一環として、北海道幌延町において表層水理調査を実施している。表層水理調査では、地下水流動解析に用いる上部境界条件や初期条件の設定に必要な地下水涵養量の算出を目的の一つとして、気象観測や河川流量等の水収支観測を行っている。水収支法は、対象流域における降水量から河川流出高と蒸発散量を差し引いた量を地下水涵養量とする手法である。幌延地域における観測結果を用いて当該地域に設定した調査流域の地下水涵養量の算出を行ったが、その過程で、算出に用いる諸量のもととなる各気象観測要素や河川流量観測結果の取り扱いに関して、1水文年の開始時期やデータ処理方法,推定式の違いにより、算出結果が大きく異なることが明らかとなった。本報告では、幾つかのデータ処理方法や推定式等による降水量及び蒸発散量の算出結果の差異を比較し、本調査流域における地下水涵養量の適切な算出方法を検討した結果を示す。

報告書

1986年$$sim$$2009年幌延気象観測統計

山本 陽一; 前川 恵輔

JAEA-Data/Code 2010-014, 105 Pages, 2010/10

JAEA-Data-Code-2010-014.pdf:3.21MB
JAEA-Data-Code-2010-014-appendix(CD-ROM).zip:31.65MB

幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究計画の一環として幌延町内で気象観測を実施している。幌延町での気象観測は、1986年10月に開進気象観測所で開始され、その後、問寒別,上問寒,幌延市街地,北進の各気象観測所及び北進蒸発散量観測タワーと順次整備され、計6地点で気象観測が行われた。本報は、1986年$$sim$$2009年に日本原子力研究開発機構が幌延町内で観測した気象観測データを取りまとめて電子化し、累年統計を行ったものである。また、統計化された気象データを用いて、幌延町の気象特性について検討した。取得データは1時間データ,日統計データ,月統計データとして整理し、「観測データセット」としてCD-ROMに収録した。

論文

Technical know-how for modeling of geological environment, 1; Overview and groundwater flow modeling

三枝 博光; 竹内 真司; 前川 恵輔; 大澤 英昭; 仙波 毅

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.133 - 140, 2010/10

Evaluation of the impact of uncertainties in the geological environment model is important to identify and prioritize key issues for further investigations. Therefore, a plan for site characterization should be made based on the result of the modeling. In this study, externalization of technical know-how and decision-making processes regarding groundwater flow modeling to be used for the planning of surface-based site characterization has been attempted based on experiences on Underground Research Laboratory project at Mizunami and Horonobe. The groundwater flow modeling is to be used for setting the area for the geological environment modeling, which is equal to an area including the groundwater flow system within the area from recharge area to discharge area, and for characterization of groundwater flow conditions. This report is summarized the detail work and its procedure regarding groundwater flow modeling based on the literature data and decision-making processes of the modeling.

論文

A Study on groundwater infiltration in the Horonobe area, northern Hokkaido, Japan

横田 秀晴; 山本 陽一; 前川 恵輔; 原 稔*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.81 - 86, 2010/10

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全性を評価するうえで、地層中における物質移動の駆動力となる地下水流動を理解することは不可欠であり、地下水流動解析においては地下水涵養量などの適切な境界条件の設定が必要となる。日本原子力研究開発機構では、北海道北部幌延地域において、堆積岩地域の地下水涵養の把握を目的にさまざまな水理学的調査・観測を行っている。しかし、地表付近における地下水の浸透については、気候変動等の外的影響を受けやすく、詳細を明らかにすることが難しい。そこで、本研究では、各種観測結果を組合せ、境界条件の一部となる浅部地下水流動系の検討を行った。幌延地域においては、HGW-1及び北進気象観測所の2か所で地中温度と土壌水分の観測が行われている。観測の結果、幌延地域では年間を通して地下への水の浸透と地下水涵養が生じていること、地表付近での水の浸透速度が深度により異なること、地表付近にゼロフラックス面が存在することが明らかとなった。今後は、ウェイングライシメータ,テンシオメータ,土壌水分計などの観測値を用いて、浅部地下への水の浸透量,中間流出量,地下水涵養量を定量的に議論する予定である。

論文

Development of methodology of groundwater flow and solute transport analysis in the Horonobe area, Hokkaido, Japan

前川 恵輔; 牧野 仁史; 操上 広志; 新里 忠史; 稲垣 学; 川村 淳*

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.71 - 80, 2010/10

原子力機構が進めている深地層の研究施設計画のうち、堆積岩地域を対象とした幌延深地層研究計画においては、地上からの調査段階で取得した地質環境情報に基づいて、地下水流動解析から物質移行解析にいたる一連の評価手法の適用性の確認を目的とした解析を行った。その結果、現場での調査から物質移行評価にいたる評価手法について実際の情報に基づく具体的な整理,解釈等の手順を含めた方法論を提示することができた。また、地質環境の長期変遷を考慮した地下水流動及び塩分濃度分布の変化について試解析を行い、天然現象による地質環境への影響の大局的な傾向を示すことができた。本報では、これらの事例とともに、幌延地域を事例とした水理・物質移行評価手法の信頼性向上のための取組みを紹介する。

論文

水文諸量の空間分布推定に基づく幌延調査流域の流出解析

山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 向井 和行*; 石井 啓滋*

土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.525 - 526, 2010/09

幌延深地層研究計画の一環として北海道幌延町で進めている表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の把握を行うこととしている。調査・研究の進展により、例えば地下水涵養量の推定では観測点の空間代表性に関して無視できない問題が顕在化した。そこで、幌延町のような積雪寒冷地に適用可能な気象要素の空間分布推定方法を検討し、推定された気象要素を入力データとした長期流出解析を実施した。気象要素の空間分布推定法を検討した結果、降雨量は流域全体でほぼ一様、降雪量は植生や地形に応じて推定する必要があると判断された。タンクモデルによる流出解析は流出量を良好に再現することができたことから、降雪水量・融雪水量の推定手法は妥当と考えられた。また、再現された水収支から、流域間の地下水流動や貯留量の年変動が示唆された。なお、本件の成果は表層水理調査における領域設定や調査手法の妥当性評価の基礎資料に資する。

報告書

幌延沿岸域を対象とした地下水流動評価のためのモデル化・解析(受託研究)

前川 恵輔; 三枝 博光; 稲葉 薫*; 下河内 隆文*

JAEA-Research 2010-001, 238 Pages, 2010/07

JAEA-Research-2010-001.pdf:30.2MB

高レベル放射性廃棄物等の地層処分システムの設計・安全評価を行ううえで重要な地質環境の調査評価技術のうち、沿岸域を対象とした地下水流動を評価するための手法については、これまでに調査事例が限られており、調査評価手法に関する知見の充実が求められている。本件では、深地層の研究施設計画等の成果に基づき、幌延地域の沿岸域を事例とした地下水流動評価のためのモデル化・解析に関して、以下の各項目を通じて、取得される知見,ノウハウを知識ベースとして蓄積・整理した。(1)深地層の研究施設計画における地下水流動評価の作業フローの、沿岸域を含めた場合の適用性の検討、及び必要に応じた拡張・更新,(2)幌延地域の沿岸域における既存の調査試験結果に基づく地下水流動の把握,(2-1)地下水中の塩分濃度分布の推定,(2-2)モデル化・解析作業におけるノウハウ・判断根拠等の情報の抽出・整理。本件によって、我が国の多様な地質環境への対応を想定した地層処分システムの設計・安全評価を行ううえで必要となる地下水流動評価手法に関する知見の拡充を行った。

論文

Study of estimation of hydrogeological structures based on fluctuation of groundwater pressure at Horonobe area, Hokkaido, northern Japan

横田 秀晴; 戸村 豪治; 前川 恵輔

Proceedings of 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009 (CD-ROM), p.169 - 178, 2009/12

原子力機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術開発の一環として、水理地質構造や坑道掘削に伴う地下水圧の変化を把握する技術の信頼性向上のため、北海道幌延地域においてボーリング孔(HDB-1, 3, 4, 6$$sim$$11孔)を用いた地下水圧等の長期モニタリング試験を行っている。これまでのモニタリングの結果、現在掘削中の立坑に最も近い2つのボーリング孔(HDB-3, 6孔)では、地表からの深度が異なるにもかかわらず特定の地層境界付近において立坑掘削に伴うと考えられる水圧の低下が認められた。また、各ボーリング孔における季節変動に連動すると考えられる地下水圧の変動域は地表から地層境界までの区間であることから、本地域のような堆積岩分布域における水理地質構造は深度ではなく大局的な地質構造に支配されることが示唆される。今後、モニタリングを継続し、表層水理調査結果や坑道掘削により取得される地質構造に関するデータとの比較から、地質構造と地下水圧の応答の関係を整理することにより、堆積岩分布域における水理地質構造に関する知見を深める。

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