特定復興再生拠点区域におけるモニタリング及び被ばく評価手法の検討

舟木 泰智; 高原 省五; 佐々木 美雪; 吉村 和也; 中間 茂雄; 眞田 幸尚

JAEA-Research 2018-016, 48 Pages, 2019/03

JAEA-Research-2018-016.pdf:29.73MB

内閣府原子力災害対策本部は、平成34年から35年度までに避難指示解除が計画される「特定復興再生拠点区域」において、放射線防護対策を検討している。これにあたり、当該区域の汚染状況の把握と被ばく線量の評価は必要不可欠である。福島第一原子力発電所事故以降、数々のモニタリングにより空間線量率分布が評価され、それらを元に被ばく線量が推定されてきた。一方、当該区域は比較的空間線量率が高く、放射線防護に対してより慎重な配慮が必要であるため、被ばくに係る詳細な情報が求められている。そこで本研究では、詳細な汚染状況と当該区域の状況に即した被ばく線量を評価することを目的とし、(1)無人ヘリコプターによる空間線量率の測定、(2)大気中の放射性セシウム濃度の測定、(3)代表的な行動パターンにおける外部・内部実効線量の評価を実施した。併せて、空間線量率分布のモニタリング手法と被ばく線量評価方法の高度化を検討した。本調査により、空間線量率の3次元マップを提示し、当該区域における分布傾向を明らかにすると共に被ばく線量を推定し、吸入による内部被ばく線量は外部被ばく線量の1%未満であることを示した。また今後の放射線防護において有効かつ新たな空間線量率のモニタリング手法と被ばく線量評価方法の妥当性を示した。

Analysis of two forms of radioactive particles emitted during the early stages of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station accident

佐藤 志彦; 末木 啓介*; 笹 公和*; 吉川 英樹; 中間 茂雄; 箕輪 はるか*; 阿部 善也*; 中井 泉*; 小野 貴大*; 足立 光司*; et al.

Geochemical Journal, 52(2), p.137 - 143, 2018/00

https://doi.org/10.2343/geochemj.2.0514

Two types of radioactive particles have been isolated from environmental samples collected at various distances from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station. "Type A" particles are 2-10 m in diameter and display characteristic Cs X-ray emissions when analysed by energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS). "Type B" particles are considerably larger, up to 400 m in diameter, with Cs concentrations too low to be detectable by EDS. These larger particles were isolated from the region to the north of the nuclear reactor site, which was contaminated on March 12, 2011. The specific activity of Type B particles is much lower than Type A, and the mean CsCs ratios are 0.93 and 1.04, respectively. The Type B ratio indicates power station Unit 1 as the source, implying that these larger radioactive particles were discharged on March 12. This study found that different type of radioactive particle was released not only on March 15 but also on March 12.

岩石利用セグメント支保工の力学特性と坑道の安定性に関する検討

多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 石井 卓*; 藤田 朝雄; 杉田 裕; 中間 茂雄; 真田 昌慶*

土木学会論文集,F2(地下空間研究)(インターネット), 73(1), p.11 - 28, 2017/03

https://doi.org/10.2208/jscejusr.73.11

本論文では、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工の力学特性、支保工としての成立性について室内試験や要素試験を行い検討した。検討結果より、従来の吹付けコンクリートを主体とした支保工に対して、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工は、セメント使用量を大幅に低減し、かつ低アルカリ性モルタルを利用することにより、セメント影響のさらなる低減化が期待できること、地層処分施設の支保工として地山の安定性を確保することが可能であることを示した。

スウェーデンsp地下研究施設において実施されたPillar Stability Testの解析評価,1; 連続体解析手法を用いた解析と各機関の解析結果の比較

千々松 正和*; 小山 倫史*; 清水 浩之*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.437 - 442, 2013/01

国際共同研究「DECOVALEX-2011」は、熱-水-応力-化学連成モデルの開発・確証を目的とした国際共同研究であり、設定された同一の連成問題に対して、各国が開発した評価モデル/コードを用いて解析・評価を行っている。その中の課題の一つとして、スウェーデンのsp地下研究施設における実際の高レベル放射性廃棄物の処分環境を模擬したPillar Stability Testを対象とし、原位置試験場における花崗岩の坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動の評価を連続体解析手法で行った。その結果、パラメータのキャリブレーションを行うことにより、現地で観察された現象を連続体解析手法でも、ある程度は再現することができた。また、各国の研究機関においてさまざまな手法に関しての適用性の検討が行われたので、併せて報告する。

セメントの使用を極力抑えた岩石利用セグメント支保工の開発

多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 石井 卓*; 真田 昌慶; 野口 聡*; 岸 裕和*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.133 - 138, 2013/01

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設に関し、セメント系材料の使用を極力抑えた坑道の新しい構築方法の開発に取り組み、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工の成立性や有効性を示すための研究開発を進めている。本研究では、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工と裏込め材の力学特性値を室内試験により取得し、得られた物性値を用いて坑道の安定性に関する検討を実施した。検討結果より、従来の吹付けコンクリートを主体とした支保工に対して、セメント使用量を大幅に低減し、かつ低アルカリ性モルタル利用することにより、セメント影響のさらなる低減化を図った支保工の力学的な成立性,有効性を確認した。

既存亀裂を考慮した粒状体個別要素法によるHLW処分坑道の力学挙動解析

清水 浩之*; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄

土木学会論文集,A2(応用力学)(インターネット), 68(2), p.I_477 - I_486, 2012/00

https://doi.org/10.2208/jscejam.68.I_477

本研究では、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施されたHLW地層処分に向けた原位置試験を対象とした、既存亀裂の存在を考慮した二次元粒状体個別要素法による熱-応力連成解析を行った。解析の結果、既存亀裂の割合が多くなるほど一軸圧縮試験及び圧裂試験のシミュレーションから得られるモデル全体としてのヤング率や圧縮・引張強さが小さくなり、既存亀裂を導入することで実際の岩石における寸法効果と同様の効果を定性的に再現できることが確認できた。また、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的良い一致を示した。

Simulation of the spalling phenomena at the sp Pillar Stability Experiment by the coupled T-H-M analysis using the damage model

千々松 正和*; 小山 倫史*; 小林 晃*; 清水 浩之*; 中間 茂雄

Proceedings of 4th International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geosystems: Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2011) (CD-ROM), 13 Pages, 2011/07

国際共同研究DECOVALEX-2011では、sp Pillar Stability Experimentの解析評価が実施された。試験坑道に2本の試験孔が掘削され、Pillarとは2本の試験孔に挟まれた幅1.0m程度の部分のことである。解析は損傷力学モデルを組み込んだ熱-水-応力連成解析コードを用いて実施した。損傷力学モデルに必要な損傷パラメータはSKBにより実施された一軸圧縮強度試験より設定した。この損傷パラメータを用いて解析を実施したところ、損傷は発生しなかった。これは、一軸圧縮強度試験は岩石コアを用いて実施されており、実際の岩盤の強度は岩石コアの強度より劣っているためであると考えられる。そこで、損傷パラメータのキャリブレーションを実施した。キャリブレーションにより得られた損傷パラメータを用いて解析を行ったところ、解析結果は測定結果を良く再現できた。掘削時に損傷の発生が生じており、発生した損傷領域と観察された剥離領域とは整合している。以上より、適切なパラメータを用いることにより有限要素法を用いた連続体モデルでも実際に観測された剥離現象をある程度は再現できることがわかった。

粒状体個別要素法によるHLW処分坑道における熱-応力連成解析

清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄

材料, 60(5), p.470 - 476, 2011/05

https://doi.org/10.2472/jsms.60.470

本研究では、HLW地層処分において廃棄体定置後にニアフィールド環境に生じる熱-水-応力連成現象を評価することを目的とし、まずは粒状体個別要素法を用いた岩盤を対象とした熱-応力連成解析モデルの開発を行った。さらに、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施された室内及び原位置試験結果と数値解析結果の比較により開発した熱-応力連成解析モデルの検証を行った。その結果、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的よい一致を示すことがわかった。しかし、定量的により精度の高い解析を行うためには、今後、粒子の微視的パラメータの温度依存性などといったさらなる改良が必要である。

連続体・不連続体解析手法を用いた処分孔周辺岩盤の熱-応力連成挙動の評価

清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄

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.248 - 253, 2011/01

本論文では、原位置試験場における花崗岩の、坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動に対して連続体解析手法である有限要素法と不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した解析結果を比較した。有限要素法による解析結果では、掘削や加熱による応力やひずみの変化を定量的に良好に評価できることがわかった。一方、粒状体個別要素法による解析結果では試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破壊現象について考察することができた。このような数値解析手法の特徴を踏まえて解析結果を比較することで、温度,応力やひずみ,亀裂進展過程について、定性的かつ定量的により精度の高い評価を行うための手法を提案する。

緩衝材中の化学影響評価に向けた熱-水-応力-化学連成解析モデルの開発

木村 誠*; 九石 正美; 藤田 朝雄; 中間 茂雄; 鈴木 英明

JAEA-Research 2010-034, 131 Pages, 2010/10

JAEA-Research-2010-034.pdf:16.23MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、廃棄体定置後から緩衝材が再冠水に至るまでの過渡的な期間にニアフィールドで形成される塩濃縮・析出現象をはじめとする緩衝材中の化学影響に重きを置いた熱-水-応力-化学連成解析モデルの高度化を進めている。本報告では、(1)モデルで考慮されている連成事象の理論・法則や制約条件を整理,(2)米国で開発が進められている気液二相流を考慮した連成解析コードとの比較解析を通じた解析モデルの適用性を確認,(3)これまで実施してきた塩濃縮試験結果を整理とこの試験に対応した解析モデルの適用による検証解析,(4)仮想的地質環境におけるニアフィールドのガラス固化体からの崩壊熱の発生や地下水の浸潤に伴うニアフィールドへの本解析モデルの適用、を実施した。これらのことより、開発・高度化を進めているモデルにより崩壊熱の発生に伴う地下水の浸潤過程において、緩衝材内が不飽和状態にある期間内にはオーバーパックと緩衝材の境界で塩類が濃縮・析出し、長期的には濃縮塩類が溶解・逸散するというシナリオに整合する傾向を示すとともに、本モデルの適用性を確認した。