コンクリートピット埋設施設の設置環境及び劣化に伴う浸入・浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2023-012, 57 Pages, 2023/07

JAEA-Technology-2023-012.pdf:3.57MB

コンクリートピット埋設施設は、支持能力を有する地盤に設置する必要があると考えられることから、地下水面より下位に設置することが想定される。そのため、施設の設置環境(施設の周辺岩盤)及び施設の構造物(コンクリートピット埋設施設及びこれを取りまくベントナイト混合土)のそれぞれの透水係数をパラメータとしてモデル計算を行い、施設への浸入水量及び施設からの浸出水量を評価した。地下水流動解析は、有限要素法による2次元地下水流動解析コードMIG2DFを用いて行った。設置環境を考慮した評価では、これまでの技術検討で施設底面における地下水浸入水量及び浸出水量が相対的に多量となったことから、その底面と接する新鮮な岩盤の透水係数をパラメータとして、地下水浸入水量及び浸出水量の評価を実施した。また、施設の構造物を考慮した評価では、コンクリートピット埋設施設の経年的な劣化及びベントナイト混合土の化学的な変質による劣化を想定したコンクリート及びベントナイト混合土の透水係数を設定し、地下水の浸入水量及び浸出水量の変化を評価した。その結果、岩盤新鮮部の透水係数は施設における地下水浸入水量及び浸出水量に大きく寄与することが分かった。また、ベントナイト混合土の化学的劣化に伴う透水係数の増加に伴い、その周囲の覆土へ移行する浸出水量が増加する結果となった。以上からこれらの透水係数は、コンクリートピット埋設施設の設置及び安全評価における重要な影響因子であることが分かった。

研究施設等廃棄物のトレンチ処分施設における覆土の設計検討

小川 理那; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2022-010, 54 Pages, 2022/07

JAEA-Technology-2022-010.pdf:11.07MB

日本原子力研究開発機構では、研究施設等廃棄物の処分方法の一つとして、トレンチ埋設処分を検討している。トレンチ埋設処分は、「核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律」が適用され、特に、埋設施設の設計については、「第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則」が適用される。この規則は、令和元年に改正され、トレンチ埋設施設には、施設中への雨水及び地下水の浸入を十分に抑制させる設計を取り入れることが新たな要求事項として追加された。そこで、本報告では、現在計画しているトレンチ埋設施設に追加された規則の要求事項を適応させた設計の検討を行うこととした。検討中のトレンチ埋設施設は、地下水位より浅い位置に設置することを想定している。そのため、施設中に浸入する水は、主に雨水由来のものであると考えられることから、トレンチ埋設施設の表面にある覆土の設計について検討を行うこととした。本報告では、日本原子力研究開発機構が検討しているトレンチ埋設施設のうち、安定型トレンチ埋設施設の覆土設計について検討した。検討方法としては、覆土に用いる材料や施工方法により設計条件の変更が可能である透水係数及び厚さについてパラメータスタディを実施し、各条件における廃棄体層へ浸入する水の流速を評価した。各条件における流速の結果を比較し、より効率的に雨水の浸入を抑制する覆土の設計条件を評価することとした。解析の結果、粘土層及び排水層の厚さや透水係数の値の組み合わせ毎に覆土の遮水性能を把握することができた。将来、実施するトレンチ施設の基本設計においては、安全評価上有効な遮水性能に加え、その他の課題や施工費の検討も実施した上で合理的な覆土の仕様を決定する予定である。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

Highly polarized electrons from GaAs-GaAsP and InGaAs-AlGaAs strained-layer superlattice photocathodes

西谷 智博; 中西 彊*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 古田 史生*; 宮本 延春*; 桑原 真人*; 山本 尚人*; 浪花 健一*; 渡辺 修*; et al.

Journal of Applied Physics, 97(9), p.094907_1 - 094907_6, 2005/05

https://doi.org/10.1063/1.1886888

GaAs-GaAsP及びInGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極は50%を超える偏極度の電子生成を実現してきた。InGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極では高い量子効率0.7%を達成したが、その偏極度は775%であった。一方、GaAs-GaAsP歪み超格子光陰極では926%の高い偏極度を0.5%の高い量子効率で達成した。さらに、このような超格子光陰極を用いたときの高い偏極度の電子生成メカニズムを実験的に得たスピン分解量子効率により明らかにした。

研究施設等廃棄物のコンクリートピット処分における施設からの浸入及び浸出水量の評価

小川 理那; 戸塚 真義*; 仲田 久和; 坂井 章浩

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、低レベル放射性廃棄物のうち研究施設等廃棄物の埋設処分業務の実施主体となっており、処分方法の1つとしてコンクリートピット処分を検討している。コンクリートピット処分施設は、地下水位より深い場所に設計するため、地下水の流れとともに廃棄物中の放射性核種が生活圏へ移行を評価する必要がある。そこで、様々な立地環境条件及び施設設計条件を考慮した場合の施設からの地下水の浸入及び浸出水量の試算を実施し、施設設計における今後の課題を検討した。解析モデルとして、コンクリートピット処分施設は埋設事業センターの概念設計に基づき、周囲環境は一般的な環境条件に基づいて設定した。また、不透水境界を考慮してモデル底辺を水平にしたものと傾斜させた2つを想定した。浸入及び浸出水量の算出は、有限要素法による2次元地下水流動解析を行い、コンクリートピット処分施設を通過する地下水の流速より求めた。岩盤新鮮部及び側部覆土の透水係数、ベントナイト混合土の劣化等について感度解析を実施した。施設に接する岩盤新鮮部の透水係数が1.010[m/s]より大きくなると、浸入及び浸出水量が大幅に増加した。一方、側部覆土の透水係数を低くすると、浸入及び浸出水量うち、覆土へ移行する地下水量が低減した。また、ベントナイト混合土の劣化が施設の上部で生じた場合では、施設上部にも透水係数の低い覆土を充填することで低減が可能となった。コンクリートピット処分施設の設計では、浸入及び浸出水量をできるだけ軽減するため、岩盤新鮮部の透水係数が1.010[m/s]程度以下の環境に設計することが望ましいと考えられる。また、上部覆土の設置、上部覆土及び側部覆土の透水係数の制御等の施設設計を工夫することで、浸入及び浸出水量の低減が可能であり、ベントナイト混合土の劣化による浸入及び浸出水量を低減させる対策になるため、施設の立地環境に基づいた設計を今後検討する必要がある。