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報告書

幌延の地下施設における地下水の地球化学モニタリング装置を用いた物理化学パラメータ測定結果(2017年度$$sim$$2019年度)

出井 俊太郎; 望月 陽人; 宮川 和也; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2021-005, 54 Pages, 2021/06

JAEA-Data-Code-2021-005.pdf:4.95MB
JAEA-Data-Code-2021-005-appendix(CD-ROM).zip:5.42MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施してきた。幌延深地層研究センターでは、地層科学研究の一環として、地下施設内の調査坑道において、地球化学モニタリング装置を用い、岩盤中の地下水の水圧・水質変化の観測を継続している。本報では、140m調査坑道,250m調査坑道および350m調査坑道に設置された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、2017年4月1日から2020年3月31日までに取得した水圧及び物理化学パラメータ(温度,pH,電気伝導度,酸化還元電位,溶存酸素濃度)の測定結果をとりまとめた。

論文

分析試料の正しい取り扱いかた; 環境(陸水)

望月 陽人

ぶんせき, 2021(1), p.2 - 7, 2021/01

日本分析化学会の学会誌「ぶんせき」の入門講座「分析試料の正しい取り扱いかた」において、陸水,堆積物および懸濁物質試料の取り扱い方について解説する。

論文

少量試料に適用可能な簡易分析法に基づく深部地下水中の溶存有機物の特性評価

望月 陽人; 笹本 広; 馬場 大哉*; 生垣 加代子*

陸水学雑誌, 81(2), p.153 - 166, 2020/05

地下水中の腐植物質の特性評価は一般的に、大量の地下水から分離精製された腐植物質を利用して実施される。しかし、腐植物質の分離精製には多大な時間と労力を要するうえ、地下水量が少ない地域には適用困難である。そこで、少量の試料にも適用可能である簡易特性分析法として、三次元蛍光分析,ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、およびイオンクロマトグラフィー(IC)を北海道・幌延地域の地下水と地表水に適用し、腐植物質をはじめとする溶存有機物(DOM)の特性評価を試みた。少量の地下水試料から取得された三次元蛍光スペクトルは、大量の地下水から分離精製した腐植物質のものと類似しており、深度差も小さい一方で、地表水とはピーク位置が異なっていた。GPCにより、地下水中のDOMの大部分を分子量1,200$$sim$$2,000Da程度の腐植物質が占め、その分子量は深度とともに減少することが示された。これらは、分離精製した腐植物質の特性とも調和的であった。また、地下水中のDOMに占める低分子量有機物の割合は小さいことがICにより示され、GPCの結果とも整合していた。以上より、本研究で適用した分析方法は、地下水中のDOMの特性を簡易に評価するのに有効な方法であることが示唆された。

報告書

幌延深地層研究計画における地下施設での調査研究段階; (第3段階: 必須の課題2015-2019年度)研究成果報告書

中山 雅; 雑賀 敦; 木村 駿; 望月 陽人; 青柳 和平; 大野 宏和; 宮川 和也; 武田 匡樹; 早野 明; 松岡 稔幸; et al.

JAEA-Research 2019-013, 276 Pages, 2020/03

JAEA-Research-2019-013.pdf:18.72MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施している地層処分技術に関する研究開発の計画である。幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの調査研究段階に分けて進めている。原子力機構の第3期中長期計画では、本計画について、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、処分概念オプションの実証、地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証に重点的に取り組む。また、平成31年度末までに研究終了までの工程やその後の埋戻しについて決定する。」としている。本稿では、第3期中長期計画期間のうち、平成27年度から令和1年度までの地下施設での調査研究段階(第3段階)における調査研究のうち、原子力機構改革の中で必須の課題として抽出した(1)実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、(2)処分概念オプションの実証、(3)地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証、の3つの研究開発課題について実施した調査研究の成果を取りまとめた。

報告書

幌延深地層研究計画で得られた地下水の水質データ(2017年度$$sim$$2019年度)

宮川 和也; 女澤 徹也*; 望月 陽人; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2020-001, 41 Pages, 2020/03

JAEA-Data-Code-2020-001.pdf:3.75MB
JAEA-Data-Code-2020-001-appendix(CD-ROM).zip:0.34MB

幌延深地層研究計画における深地層の科学的研究では、実際の地下の地質環境特性を調査するための技術開発や、得られた地質環境特性に基づく地質環境モデルの構築が進められている。地質環境モデルの1つである地下水の地球化学モデルの構築・見直しにあたっては、地下施設周辺における地下水の水質データが必要である。本報告は、2017年度$$sim$$2019年度までの3年間に、幌延深地層研究計画で得られた地下水の水質データとして、物理化学パラメータおよび水質の測定・分析結果を取りまとめたものである。

論文

Mudstone redox conditions at the Horonobe Underground Research Laboratory, Hokkaido, Japan; Effects of drift excavation

望月 陽人; 石井 英一; 宮川 和也; 笹本 広

Engineering Geology, 267, p.105496_1 - 105496_11, 2020/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:29.33(Engineering, Geological)

高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設・操業時には、坑道内の大気が掘削損傷領域(EDZ)に侵入し、坑道周辺の岩盤や地下水が酸化状態に変化することが想定される。坑道掘削が岩盤や地下水の酸化還元状態に与える影響を評価するために、幌延深地層研究センターの調査坑道周辺において酸化還元状態に関する調査を実施した。調査坑道周辺に掘削されたボーリング孔において、地下水のEhは-150mVより低く、酸化の指標となるSO$$_{4}$$$$^{2-}$$濃度はおおむね1$$mu$$mol L$$^{-1}$$未満であった。ボーリング孔に設けられた区間の50%以上をガスが占め、その組成は主にCH$$_{4}$$とCO$$_{2}$$からなり、N$$_{2}$$とO$$_{2}$$の割合はわずかであった。坑道から採取されたコア試料を分析した結果、黄鉄鉱の酸化溶解や硫酸カルシウムの沈殿は認められなかった。以上の結果から、今回調査したEDZにおいては酸化の顕著な兆候は認められず、その理由として、地下水圧の低下に伴い脱ガスしたCH$$_{4}$$やCO$$_{2}$$が岩盤中の割れ目を占め、大気の侵入が抑制された可能性が示唆された。

報告書

幌延深地層研究センター350m調査坑道における地下水の地球化学モニタリング装置による地下水圧の連続観測結果(2016$$sim$$2018年度)

望月 陽人; 宮川 和也; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2019-014, 56 Pages, 2020/02

JAEA-Data-Code-2019-014.pdf:6.56MB
JAEA-Data-Code-2019-014-appendix(CD-ROM).zip:5.81MB

幌延深地層研究センターでは、地層科学研究の一環として、地下施設内の調査坑道に設置された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、岩盤中地下水の水圧・水質変化を継続的に観測している。本報告は、350m調査坑道に設置された地下水の地球化学モニタリング装置を利用して、2016年度$$sim$$2018年度の3年間に取得した地下水圧の観測結果を取りまとめたものである。

論文

若手優秀講演賞の受賞に際して

望月 陽人

地下水学会誌, 61(4), P. 346, 2019/11

日本地下水学会2018年秋季講演会における発表「深部地下水における酸化還元電位の不確かさに関する事例研究」が評価され、若手優秀講演賞を受賞した。今回の受賞に関する所感を同学会誌に寄稿する。

論文

深部地下水における酸化還元電位の不確かさ評価; 北海道・幌延地域を事例として

望月 陽人; 笹本 広; 女澤 徹也*; 宮川 和也

地下水学会誌, 61(1), p.3 - 20, 2019/02

北海道・幌延地域の深部地下水における酸化還元電位の測定値を整理し、その測定および熱力学的解釈における不確かさの評価方法を検討した。地下研究施設の坑道より掘削されたボーリング孔を利用して測定された地下水の酸化還元電位はおおむね-250mVから-100mVの範囲にあり、経時変化を示すものの、坑道掘削による影響は直接的には及んでいないことが示唆された。地下水の酸化還元状態はSO$$_{4}$$$$^{2-}$$/FeS$$_{2}$$, SO$$_{4}$$$$^{2-}$$/HS$$^{-}$$およびCO$$_{2}$$(aq)/CH$$_{4}$$(aq)の酸化還元反応に支配されており、その平衡電位との比較から、Eh測定値の不確かさを$$pm$$50mVと設定することが適切であると考えられた。

論文

地下水の放射性炭素分析における前処理法; 従来法の再評価と新規法の開拓

望月 陽人

ぶんせき, 2018(10), P. 461, 2018/10

地下水の放射性炭素分析のための前処理法について、近年、従来法(沈殿法,ガス化回収法)により得られた分析値の相互比較評価や新規手法の考案が進められている。本件は、これら研究論文の概要を、日本分析化学会の学会誌「ぶんせき」のトピックス欄に紹介するものである。

報告書

幌延の地下施設における地下水の地球化学モニタリング装置を用いた物理化学パラメータ測定結果

女澤 徹也; 望月 陽人; 宮川 和也; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2018-001, 55 Pages, 2018/03

JAEA-Data-Code-2018-001.pdf:10.63MB
JAEA-Data-Code-2018-001-appendix(CD-ROM).zip:8.57MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施している。幌延深地層研究センターでは、地層科学研究の一環として、地下施設内の調査坑道において、岩盤中の地下水の水圧・水質変化の観測を目的として開発された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、観測を継続している。本報では、140m調査坑道,250m調査坑道および350m調査坑道に設置された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、2017年3月31日(平成28年度末)までに取得した水質(物理化学パラメータ)の測定結果をとりまとめた。

報告書

幌延深地層研究計画で得られた地下水の水質データ(2014年度$$sim$$2016年度)

宮川 和也; 女澤 徹也; 望月 陽人; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2017-012, 60 Pages, 2017/10

JAEA-Data-Code-2017-012.pdf:7.94MB
JAEA-Data-Code-2017-012-appendix(CD-ROM).zip:0.09MB

幌延深地層研究計画における深地層の科学的研究では、実際の地下の地質環境特性を調査するための技術開発や、得られた地質環境特性に基づく地質環境モデルの構築が進められている。地質環境モデルの1つである地下水の地球化学モデルの構築・見直しにあたっては、地下施設周辺における地下水の水質データが必要である。本報告は、平成26年度$$sim$$平成28年度(2014年度$$sim$$2016年度)までの3年間に、幌延深地層研究計画で得られた地下水の水質データとして、物理化学パラメータおよび水質の測定・分析結果を取りまとめたものである。

報告書

幌延深地層研究センター調査坑道における地下水の地球化学モニタリング装置による地下水圧の連続観測結果

女澤 徹也; 望月 陽人; 宮川 和也; 笹本 広

JAEA-Data/Code 2017-010, 63 Pages, 2017/06

JAEA-Data-Code-2017-010.pdf:9.66MB
JAEA-Data-Code-2017-010-appendix(CD-ROM).zip:5.08MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施している。幌延深地層研究センターでは、地層科学研究の一環として、地下施設内の調査坑道において、岩盤中の地下水の水圧・水質変化の観測を目的として開発された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、観測を継続している。本報では、140m調査坑道および350m調査坑道に設置された地下水の地球化学モニタリング装置を用い、2016年3月31日(平成27年度末)までに取得した水圧の観測結果をとりまとめた。

口頭

幌延深地層研究センター調査坑道の掘削損傷領域における岩盤の酸化還元状態

望月 陽人; 宮川 和也; 石井 英一; 笹本 広; 佐藤 稔紀

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設・操業時には、坑道内の大気が掘削損傷領域(EDZ)内の割れ目を通じて岩盤中に拡散し、坑道周辺の岩盤や地下水が酸化状態に変化することが想定される。このため、地下研究施設を利用し、坑道掘削が岩盤や地下水の酸化還元状態に与える影響を評価する手法を検討することが必要である。本研究では、幌延深地層研究センターのEDZより採取したコア試料の酸化還元状態を調査し、掘削後の経過年数や壁面からの距離との関係について考察した。色調分析の結果、坑道掘削後の経過年数や壁面からの距離に応じた明瞭な値の変化は認められなかった。XRDおよびSEM-EDXより、還元環境で安定である黄鉄鉱がいずれの割れ目表面においても存在することが示された。以上の結果より、今回調査を行った幌延の調査坑道のEDZでは、岩盤の酸化がほとんど進んでいないことが示唆された。

口頭

深部地下水における酸化還元電位の不確かさ評価に関する事例研究

望月 陽人; 笹本 広; 女澤 徹也*; 宮川 和也

no journal, , 

北海道・幌延地域を事例として、深部地下水における酸化還元電位の測定値を整理するとともに、その測定および熱力学的解釈における不確かさの評価方法を検討した。地下水の酸化還元電位はおおむね-250$$sim$$-100mVの範囲にあり、経時変化を示すものの、坑道掘削の影響は直接的には及んでいないと推測された。物理化学パラメータの測定値はSO$$_{4}$$$$^{2-}$$/FeS$$_{2}$$, SO$$_{4}$$$$^{2-}$$/HS$$^{-}$$、およびCO$$_{2}$$(aq)/CH$$_{4}$$(aq)の酸化還元反応に支配されていると考えられた。各反応の平衡電位がとりうる範囲を算出し、Ehの測定値と比較すると、測定値の不確かさとして$$pm$$50mVが適切であると判断された。

口頭

炭酸存在下におけるウラン-新第三紀堆積岩の収着挙動

春木 和人*; 佐々木 隆之*; 桐島 陽*; 笹本 広; 望月 陽人; 宮川 和也

no journal, , 

放射性廃棄物処分の核種移行評価において、地下水中の核種の母岩への収脱着反応による移行遅延の影響は重要である。一般に還元雰囲気の深部地下水中で4価として存在するウランは、溶解度が低く母岩表面への収着能が高い。近年、高炭酸濃度下において、酸化還元平衡で共存する6価ウラニルイオン(UO$$_{2}$$$$^{2+}$$)がウラニル炭酸錯体を形成し、支配化学種となることが熱力学的考察により指摘されている。我が国を代表する岩種である新第三紀堆積岩の地下水中にはしばしば比較的高濃度の炭酸が見られることから、新第三紀堆積岩に対するウラニル炭酸錯体の収着挙動の理解に関心が高まっている。本研究では、幌延地域に分布する新第三紀堆積岩である稚内層の珪質泥岩を用いて、ウランの収着挙動に対する炭酸の影響に着目したバッチ試験を実施した。炭酸を含まない場合、pHと共にウランの収着分配係数(Kd)値が上昇する傾向が見られた。一方炭酸を含む場合、pH上昇に伴いKdに低下傾向が見られ、中性pHにおいて炭酸によるKd値の低下が顕著であった。今後は、さらなるデータの取得とともに、固相表面の化学状態および液相化学種等の情報をもとに、ウランの収着挙動について考察を進める。

口頭

深部地下水中の溶存有機物の簡易特性評価

望月 陽人; 笹本 広; 生垣 加代子*

no journal, , 

少量の試料にも適用可能である簡易特性分析法として、三次元蛍光分析、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)およびイオンクロマトグラフィー(IC)を北海道・幌延地域の地下水と地表水に適用し、腐植物質をはじめとする溶存有機物(DOM)の特性評価を試みた。少量の地下水試料から取得された三次元蛍光スペクトルは、大量の地下水から分離精製した腐植物質のものと類似しており、深度差も小さい一方で、地表水とはピーク位置が異なっていた。GPCにより、地下水中のDOMの大部分を分子量1,200$$sim$$2,000Da程度の腐植物質が占め、その分子量は深度とともに減少することが示された。これらは、分離精製した腐植物質の特性とも調和的であった。また、地下水中のDOMに占める低分子量有機物の割合は小さいことがICにより示され、GPCの結果とも整合していた。以上より、本研究で適用した分析方法は、地下水中のDOMの特性を簡易に評価するのに有効な方法であることが示唆された。

口頭

深部地下水中の溶存有機物の簡易特性評価; 北海道幌延地域の事例

望月 陽人; 笹本 広; 生垣 加代子*

no journal, , 

少量の試料にも適用可能である分析方法を北海道幌延地域の地下水と地表水に適用し、腐植物質をはじめとする溶存有機物(DOM)の特性評価を試みた。本研究で適用した分析方法は、地下水中のDOMの特性を簡易に評価するのに有効な方法であることが示唆された。

口頭

堆積岩深部地下水中の溶存有機物の分画ならびに各画分の特性評価

望月 陽人; 小松 一弘*; 笹本 広

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下水中の溶存有機物(DOM)が放射性核種と結合し、核種の移行挙動に影響を及ぼす可能性がある。わが国ではこれまでに、DOMの主要画分である腐植物質の特性評価が重点的に行われてきた。しかし、それ以外の画分の特性や核種移行に与える影響の理解は十分とはいえない。本発表では、北海道幌延地域の地下水中のDOMを樹脂分画し、各画分の蛍光特性と分子量分布を測定した結果を報告する。

口頭

幌延深地層研究所を事例とした坑道周辺地質環境の長期変遷に関する予察的解析

郷家 光男*; 沖原 光信*; 前村 庸之*; 保田 涼*; 松井 裕哉; 尾崎 裕介; 望月 陽人

no journal, , 

本研究では、幌延深地層研究センターを事例として地下坑道周辺の地質環境概念モデルの構築および坑道開放条件下における長期変遷に関する予察的解析を実施した。支保工やEDZの有無に着目し力学的および水理学的な長期変遷挙動に着目した解析を実施した。力学的な解析では、長期変化としてクリープ変形に着目しコンプライアンス可変型構成則を用いた有限要素解析を実施した。シミュレーションの結果、変位量は小さく掘削損傷領域の拡大は予測されなかった。水理学的な長期解析としては脱ガス現象を考慮した坑道周辺の2次元解析を実施した。脱ガス現象を考慮することで坑道周辺に不飽和領域の拡大が予測されたが、計算結果は境界条件の影響を強く受けているため今後改善が必要である。

口頭

亀裂水および間隙水中の安定同位体比の比較にもとづく亀裂に沿った移流の程度の評価

望月 陽人; 石井 英一

no journal, , 

ある端成分をもつ水が岩石中の亀裂に沿って流れている場合、亀裂内の水(亀裂水)の安定同位体比($$delta$$D, $$delta$$$$^{18}$$O)は、亀裂周辺の岩石マトリクス内に含まれる間隙水に比べてより当該端成分に近い値を示すと推定される。一方、亀裂水が停滞している場合には、亀裂と岩石マトリクスの間での拡散反応のために、亀裂水と間隙水の安定同位体比は類似した値を示すと推定される。以上の推定の妥当性を検証するために、北海道幌延地域の新第三紀泥岩を対象として、鉛直ボーリング孔の長期揚水により得られた亀裂水と揚水区間周辺の岩石コア中の間隙水とで安定同位体比を比較した。

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