幌延深地層研究計画における地上からの調査研究段階(第1段階)研究成果報告書; 分冊「地層処分研究開発」

藤田 朝雄; 谷口 直樹; 松井 裕哉; 棚井 憲治; 西村 繭果; 小林 保之; 平本 正行; 前川 恵輔; 澤田 淳; 牧野 仁史; et al.

JAEA-Research 2007-045, 140 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-045-1.pdf:38.33MB
JAEA-Research-2007-045-2.pdf:44.62MB

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。処分技術の信頼性向上では、最新の知見を踏まえ第2次取りまとめにおいて示された処分場全体設計フローの更新や人工バリアなどの設計手法の詳細化、並びに設計における地質環境条件の一般的な留意点や設計入力データ項目について整理を行った。また、これらを踏まえ、幌延の地質環境条件を一例とした場合の施設設計,人工バリア設計及び閉鎖設計を通じて第2次取りまとめで採用された設計手法が適用可能であることがわかった。安全評価手法の高度化については、第2次取りまとめにおいて示された安全評価手法を実際の地質環境に適用するために必要な具体的な作業をフローとして構築した。これに基づき、幌延の地質環境条件を一例として物質移行解析を行い、これらの検討を通じて第2次取りまとめの手法を堆積岩地域に適用した場合の調査から解析・評価に至る一連の方法論及び、その過程で得られるノウハウや知見,調査や解析上の留意点を整理した。

緩衝材長期力学挙動評価モデルのパラメータ設定に関する検討

西村 繭果; 棚井 憲治; 高治 一彦*; 平井 卓*; 白武 寿和*

JAEA-Research 2006-036, 82 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-036.pdf:4.09MB

本書では、関口-太田モデル及び足立-岡モデルのパラメータ設定について行ってきた検討結果を整理し、得られた知見を示した。その結果、緩衝材の変形挙動と応力状態の両者を1つのパラメータセットで評価することは困難であるが、それぞれの評価項目に適切なパラメータを選択して用いることにより、緩衝材の力学挙動を再現することが可能であることを示した。また、緩衝材の長期変形挙動において重要となる二次圧密係数については、保守的な設定を行うと同時に、ナチュラルアナログ評価手法によってその値の範囲を提示することにより、過度に保守的な評価に偏らない挙動評価を行うことが可能となった。また、人工バリアの長期挙動評価を行い、自重沈下量を最も大きく見積もるパラメータを用いた計算により、オーバーパックの沈下量の限界値を概略的に示した。

幌延深地層研究計画第2段階(平成1721年度)を対象とした工学技術の適用性検討に関する計画案

青柳 茂男; 油井 三和; 棚井 憲治; 川上 進; 藤田 朝雄; 谷口 直樹; 柴田 雅博; 小西 一寛; 西村 繭果; 菊池 広人*; et al.

JAEA-Review 2006-014, 61 Pages, 2006/03

JAEA-Review-2006-014.pdf:5.03MB

日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)では、北海道の天塩郡幌延町にて、堆積岩を対象とした幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究計画は、平成17年度より、地下研究施設の建設に伴い、地上からの調査段階(第1段階)から坑道掘削時の調査研究段階(第2段階)へと移行していく。一方、原子力機構では、これまで工学技術の基盤技術開発として、「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ」で示した一連の工学技術をベースとしつつ、幌延地区の地上からの調査段階で得られた地質環境条件を対象として工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を行ってきた。今後は、工学技術の基盤技術開発として、幌延深地層研究計画の進捗に併せて、第2段階を通じた工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を進め、それらの成果を体系的に整理し提示していく必要があると考える。よって、本報告書では、現時点の幌延の地下施設の建設工程及び「幌延深地層研究計画; 地下施設を利用した第2,第3段階における調査試験計画案」に基づき、幌延深地層研究計画の第2段階のうち、平成17年度から平成21年度までの5年間に焦点をあてた工学技術の適用性検討に関する研究計画を、個別研究課題ごとに整理し立案した。なお、本計画は、今後、幌延の地下施設の施工状況や最新の動向を踏まえ随時変更する可能性があるとともに、今後より詳細化していく必要がある。

A Study of mechanical effect of simulated fault movement on engineered barrier system

西村 繭果; 平井 卓*; 棚井 憲治; 油井 三和

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.932, p.227 - 234, 2006/00

本研究の目的は、高レベル放射性廃棄物の地層処分において断層ずれが生じると想定したときの人工バリアにおける影響を明らかにすることである。研究の概略は次の通りである。(1)室内模型実験を実施して、せん断が生じたときの緩衝材の力学挙動を理解する。(2)実際の処分場における断層の影響を評価するための手法として数値解析手法を構築する。そこで本論分では、まず20分の1人工バリア模型を用いた室内試験を実施した。実験結果より、緩衝材の土圧上昇は間隙水圧の上昇によって生じることが明らかとなった。次に、模型実験を有限要素法によってシミュレーション解析を行った。解析についての検討結果より、緩衝材の外側への排水条件が緩衝材の土圧上昇挙動に影響を及ぼすことが明らかとなった。また、緩衝材の外側の透水性の境界条件を適切に設定して解析することによって、実験結果を概略表現できることが明らかとなった。

コンクリート支保の劣化を考慮したニアフィールドの長期力学的挙動の検討,1; コンクリート支保劣化の力学モデル

重野 喜政*; 高治 一彦*; 西村 繭果*; 棚井 憲治

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物処分におけるニアフィールドの力学的挙動評価手法においては、緩衝材挙動にオーバーパックの腐食膨張,自重沈下及び周辺岩盤のクリープ変形や埋め戻し材挙動を加えて力学的に連成させたニアフィールド連成解析手法の構築を行っている。本稿では、支保劣化による力学的影響を考慮するため、新たにコンクリート支保の劣化に対応する力学モデルを開発した。コンクリートの劣化モデルには、時間依存性弾塑性モデルであるFlow surface modelを用いた。降伏関数としてTrescaモデルを用いた処分坑道横置き方式の解析では、劣化に伴う軟化を表現できることが確認できた。

断層ずれに伴う人工バリアの力学的挙動評価

齋藤 雄也; 棚井 憲治; 菊池 広人*; 平井 卓*; 西村 繭果*

no journal, , 

我が国の地層処分概念では、地震・活断層の影響等、地層処分システムに著しい影響を及ぼす可能性のある天然現象については、サイト選定によってその影響を避けることを基本としている。これに対し、万が一断層によるずれ変位が生じる場合を想定して、人工バリア性能の限界状態を把握することも重要であると考えられる。そのため、本研究では発生頻度,規模が小さいため事前調査で発見することが困難であるC級断層が人工バリアを直撃した場合を想定し、模型実験とシミュレーション解析を行い、人工バリアに及ぼす影響について検討してきた。本稿では、断層変位速度の影響を評価するため、速度を変えた実験を行い、実験データの拡充を図るとともに、シミュレーション解析の精度向上のための検討を行った。その結果、断層変位速度を100mm/secから1/10の10mm/secにした結果、緩衝材外周部で観測される土圧が10%程度減少することがわかった。また、数値解析においては、周辺岩盤の透水係数を適切に評価することが重要であることが明らかとなった。