物質移動に関わるパラメータ値の取得

岩崎 理代*; 濱 克宏; 森川 佳太*; 細谷 真一*

JAEA-Technology 2016-037, 62 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-037.pdf:8.69MB

超深地層研究所計画における物質移動に関する調査研究は、研究坑道周辺の数mから100m程度のブロックスケールを対象にして、岩盤中の物質移動に関わる現象の理解を進めつつ、物質移動に関わるパラメータ値の測定技術および物質移動に関わるモデル化、解析、評価技術を体系的に整備することを目標として実施している。物質移動に関する調査研究の一環として、割れ目の地質学的特徴と物質移動に関するパラメータ値の関係の把握を目的とした試験を行った。本報告書は、これらの試験結果について取りまとめたものである。

超深地層研究所計画 年度報告書(2012年度)

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一*; 丹野 剛男*; 真田 祐幸; 尾上 博則; et al.

JAEA-Review 2013-050, 114 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-050.pdf:19.95MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「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;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」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2012年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2012年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

瑞浪超深地層研究所の深度300m研究アクセス坑道で実施したグラウト充填割れ目を含む岩石試料の採取と薄片作成・観察

湯口 貴史; 石橋 正祐紀; 森川 佳太; 國丸 貴紀

JAEA-Data/Code 2013-004, 38 Pages, 2013/06

JAEA-Data-Code-2013-004.pdf:15.49MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、「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。超深地層研究所計画は、「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」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画である。本計画は、「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ている。2005年3月には第1段階の研究を終了し、現在は、第2段階及び第3段階における調査研究を進めている。本研究は第3段階における物質移動に関する調査研究の一環として、2011年度に深度300m研究アクセス坑道において、グラウト材が充填された割れ目(グラウト充填割れ目)を含む岩石試料を採取し、琢磨薄片の作成及び観察を実施した。グラウト材は、深度300m研究アクセス坑道の先行ボーリング時及び坑道掘削時の湧水抑制対策のために、水みちに充填された。このためグラウト充填割れ目は、地下水や物質の移動経路と捉えることが可能である。本報告書はグラウト充填割れ目を含む岩石試料の採取の手法及び琢磨薄片作成・観察結果を取りまとめたものである。

超深地層研究所計画 年度報告書(2010年度)

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 上野 孝志; 徳安 真吾; 大丸 修二; 竹内 竜史; et al.

JAEA-Review 2012-020, 178 Pages, 2012/06

JAEA-Review-2012-020.pdf:33.16MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「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; 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」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2010年度は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めるとともに、第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の調査研究を開始した。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第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)における2010年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

深部地下水の物理化学パラメータ(pH, 酸化還元電位)の測定とその留意点

岩月 輝希; 森川 佳太*; 細谷 真一*; 吉川 英樹

地下水学会誌, 51(3), p.205 - 214, 2009/08

https://doi.org/10.5917/jagh.51.205

地下水の物理化学パラメータは、金属元素の挙動や物質循環にかかわる重要なパラメータである。しかしながら、その測定では電極の応答性に依存して安定値の取得に長時間を要するとともに、地下水揚水時に溶存ガスの脱ガス等により値が変化する。本研究では、深度約500mの地下水を対象として、原位置及び地上において形状の異なる複数の電極を用いて物理化学パラメータを測定し、各電極の応答性について知見を得るとともに、溶存ガスの脱ガスに伴う物理化学パラメータの変化について補正方法の構築を試みた。測定の結果、地下水揚水時の脱ガスに起因して生じるpHの変化は約0.4であり、脱ガス量を補正することで原位置の値を見積もることができた。また、酸化還元電位は約-100mVであり、おもに二価鉄,硫酸イオンと硫化鉱物,炭酸鉄鉱物の酸化還元反応が支配反応であると考えられた。pHと酸化還元電位にかかわる主要なプロセスを解析する際は、脱ガス量とその成分を把握しpHを補正することにより、誤解釈を防ぐことが重要である。電極の選択に関しては、点状電極よりも面状電極,棒状電極の方がより短時間に酸化還元電位値を取得できることが明らかになった。

掘削損傷領域を考慮したMBCモデルによる坑道掘削影響解析

森 孝之*; 森川 誠司*; 田部井 和人*; 岩野 圭太*

JNC TJ7400 2004-006, 58 Pages, 2004/02

JNC-TJ7400-2004-006.pdf:9.51MB

核燃料サイクル開発機構では,超深地層研究所計画(以下,MIU計画)の第1段階における研究として,掘削影響領域の予測解析手法の整備・高度化を進めている。昨年までに,岩盤内の亀裂挙動を考慮できる解析手法の1つであるMBC(Micromechanics Based Continuum Model)解析についても,2次元掘削影響解析を実施してきた。ただし,本解析手法は,通常の有限要素法の掘削解析同様,応力再配分現象のみを捉える解析となっており,発破や機械掘削により生じた掘削損傷領域を考慮していない。そこで,本業務では,MBCモデルを対象に,掘削損傷領域のモデル化手法を確立するとともに,掘削損傷領域を考慮した掘削影響解析を実施し,掘削損傷領域を考慮することによる掘削影響についての検討を行った。得られた知見については以下の通りである。1.MBCモデルで使用する岩盤や亀裂のパラメータについて感度解析を実施し,各パラメータが掘削影響領域に与える影響とその鋭敏性について検証し,亀裂密度と岩盤基質部の弾性係数の影響度が高いことが分かった。2.立坑・横坑断面に対し,掘削損傷領域を考慮した解析ケースを実施した。設定した掘削損傷領域内の亀裂密度を大きくするほど,またその領域を広げるほど,亀裂の開口量は増大し,等価せん断剛性は低減した。3.掘削損傷領域内の亀裂状態に関して,先在亀裂が進展する場合と,新たに坑道壁面平行に亀裂が発生する場合について解析を実施した結果,前者のケースは後者に比して,設定した掘削損傷領域の外へより影響が及ぶ傾向であった。4.以上の結果から,MBCモデルを用いた掘削損傷領域を考慮した掘削影響解析よる研究坑道の詳細検討は可能であることが分かった。また,研究坑道の岩盤挙動の実計測を通して本解析の検証を行うことができると思われる。

断層形成に伴う花崗岩基質中の空隙への影響に関する検討

石橋 正祐紀; 森川 佳太*; 笹尾 英嗣; 湯口 貴史*

no journal, , 

マトリクス拡散は物質移動の遅延に効果があり、地層処分の安全評価において重要な現象である。一般的に、断層運動に伴い割れ目周辺には微小亀裂が形成され空隙が増加することからマトリクス拡散が促進すると考えられるが、この影響に関する知見は乏しい。そこで、本研究では、岐阜県瑞浪市に位置する瑞浪超深地層研究所に分布する断層の周辺の土岐花崗岩を事例として、地下環境における空隙の分布と断層からの距離の関係について検討を行った。その結果、地下環境中の断層周辺の岩盤中の空隙は、断層形成に伴い増加するが、その後の地下水の流入に伴い閉塞する可能性があると考えられる。しかし、本研究では空隙の分布を空隙率のみで検討しており、断層形成以外の様々な影響も含んでいる。このため、今後は断層の影響のみを抽出し、空隙と断層の関係について検討する必要がある。

地下研究施設における原位置拡散試験装置の開発

能城 悠*; 森川 佳太*; 武田 匡樹; 大野 宏和; 小野 誠*

no journal, , 

拡散試験は岩石の基質中における実効拡散係数(De)や分配係数(Kd)を取得するための試験である。岩石試料を用いた室内拡散試験にはIn-diffusion法やThrough diffusion法などの試験方法が確立されており、多数の試験実績が報告されている。一方でボーリング孔の周辺岩盤を対象とした原位置拡散試験については、国内かつ地下深部での実績はほとんどないのが現状である。われわれは幌延深地層研究計画における地層処分研究開発の一環として原位置拡散試験(以下、原位置試験)を実施するにあたり、その試験目的に適した原位置拡散試験装置(以下、試験装置)を開発した。本発表では、原位置試験計画、開発した試験装置の構造及び原位置試験結果について報告する。

超深地層研究所計画; 物質移動に関する調査研究

森川 佳太; 湯口 貴史; 濱 克宏; 竹内 竜史

no journal, , 

超深地層研究所計画における物質移動に関する調査研究の研究目標は、研究坑道周辺のブロックスケール(数m100m程度)の岩盤を対象として、物質移動現象の理解を進めつつ、[1]物質移動に関わるパラメータ値の測定技術、[2]物質移動に関わるモデル化・解析・評価技術を体系的に整備することである。平成24年度は物質移動に関わるパラメータ値の測定技術に関する項目として、(1)透水性割れ目近傍母岩のEPMA分析、(2)岩石試料を用いた拡散試験の整備を実施した。本件は、これらの実施概要および成果を報告するものである。

幌延深地層研究所140m調査坑道における水理特性調査; 水平坑道の掘削影響評価

藪内 聡; 國丸 貴紀; 岩野 圭太*; 森川 誠司*; 並川 正*

no journal, , 

幌延深地層研究所の140m調査坑道において水平坑道の掘削が岩盤の水理特性に与える影響を把握するため、水平坑道壁面から約3m離れた位置で、水平坑道の掘削前から掘削中,掘削後にかけて繰り返しの透水試験や間隙水圧モニタリングを実施した。また、等価連続体モデルを用いた力学-水理の連成による掘削影響解析を実施した。透水試験の結果から、水平坑道の掘削に伴う顕著な変化は認められなかった。また、掘削影響解析により得られた透水係数分布においては、坑道近傍の限られた範囲や特に坑道底盤部に透水係数の増加域が認められた一方、透水試験を実施した場所では水平坑道の掘削を通じて透水係数の変化はなく、原位置試験結果との整合性が認められた。これらの結果から、透水試験区間においては坑道の掘削により透水性に影響を与えると考えられる空隙構造の変形などはほとんど生じていないものと考えられる。これは、140m調査坑道における岩盤力学に関する試験・計測により、岩盤の力学的な性質が明瞭に変化している範囲は坑道壁面から数十cm程度と得られている結果と矛盾しない。一方、間隙水圧モニタリングにおいては、水平坑道の切羽が間隙水圧モニタリング区間側方を掘進する約20日間に間隙水圧は0.20.3MPa程度の低下を示し、掘削影響解析で得られた間隙水圧の挙動は間隙水圧モニタリングによる計測値とよい整合を示した。