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尾上 博則; 山本 真哉*; 小橋 昭夫; 尾崎 裕介; 櫻井 英行*; 増本 清*
JAEA-Research 2018-003, 84 Pages, 2018/06
JAEA-Research-2018-003.pdf:17.44MB
本研究では瑞浪超深地層研究所周辺における透水不均質性の高い岩盤を対象とした数値実験を実施し、推定対象とする水理地質構造を絞り込むことや評価対象領域の水理地質構造を考慮した観測点の配置が重要であることを確認した。さらに、原位置で実施した揚水試験データを用いた逆解析を実施し、水圧応答データを用いた逆解析が、重要な水理地質構造の特定や水理地質構造の概念および解析モデルの信頼性の確認・向上といった地下水流動特性評価に有効であることが示された。
小橋 昭夫; 尾上 博則; 山本 真哉*; 本多 眞*; 櫻井 英行*; 増本 清*
JAEA-Research 2015-022, 89 Pages, 2016/03
JAEA-Research-2015-022.pdf:27.85MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分事業においては、地表より300m以深の地下深部に数km四方の地下施設が建設される。地層処分の安全性の評価にあたっては、放射性核種の主要な移行媒体となる地下水の流動特性やその不均質性を把握することが重要である。岩盤中には周辺岩盤と比較して数桁に渡り透水性の異なる断層や亀裂といった不連続構造が分布している。それらは空間的な透水不均質性の要因であり、地下水の流動方向や流速に大きな影響を与えている。このような透水不均質を効率的に推定するにあたっては、揚水試験などによる地下水圧変化データを用いた地下水流動の逆解析が有効な手法の1つとして挙げられる。一方で、原位置調査には調査数量や工期といった様々な制約があり、取得される調査データは限られたものとなる。また、調査の量や質に応じて最適な逆解析手法を選定する必要があると考えられる。そこで、本研究では地下水流動評価における逆解析手法の適用方法の検討に資することを目的として、複数の解析手法を用いた数値実験を実施した。さらに、得られた結果に基づき、解析手法の違いが解析結果に及ぼす影響の分析、およびそれぞれの手法の適用性を整理した。比較検討には、変分法による随伴方程式を用いたデータ同化手法であるアジョイント法、および逐次データ同化手法の一種であるアンサンブルカルマンフィルタによる逆解析手法を適用した。
三枝 博光; 尾上 博則; 小橋 昭夫; 渡辺 将久
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05
東京電力福島第一原子力発電所では、汚染水に関わる問題に直面している。現在、地下水が地下建屋に流入することにより発生する汚染水が連続的に増加している。このことから、発電所敷地内の地下水の流動状態を理解するとともに、地下水を汚染源に近づけないための対策工の効果を予測することが重要である。対策工としては、地下建屋を囲むように設定する陸側遮水壁や、地下建屋の海側に設置する海側遮水壁、さらには地下水の揚水が計画されている。以上を踏まえ、本研究では、計画されている対策工の効果を推定するために地下水流動モデルの構築を行った。具体的には、地下水の涵養域や流出域、地下水の主流動方向、地下建屋への地下水流入量について、対策工を設置する前後の状態を推定した。その結果、計画されている対策工は、地下建屋への地下水流入量を低減するために有効であるとともに、海への汚染地下水の流出を抑制する効果があることを示した。
堀口 洋徳; 中村 剛実; 本橋 純; 樫村 隆則; 市村 茂樹; 笹島 文雄
JAEA-Technology 2012-003, 38 Pages, 2012/03
JAEA-Technology-2012-003.pdf:2.55MB
研究炉JRR-4では、悪性脳腫瘍や頭頸部癌等に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の臨床研究が実施されている。BNCTは、熱中性子と患者に投与されたホウ素(
B)との核反応を利用した放射線治療法である。JRR-4では、反射体要素の不具合に伴い、全種類の反射体要素について設計仕様の変更が行われた。新たな反射体要素の製作においては、計算解析により中性子ビーム設備への影響を考慮した設計を行っている。反射体要素の据え付け終了後、中性子ビーム設備の性能についてフリービーム実験及び水ファントム実験による確認を実施した。得られた実験結果と本解析手法による結果を比較することにより、BNCTの治療計画に必要となる計算誤差を評価することができた。
中村 剛実; 堀口 洋徳; 岸 敏明; 本橋 純; 笹島 文雄; 熊田 博明*
Proceedings of 14th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-14) (CD-ROM), p.379 - 382, 2010/10
ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に利用されている研究用原子炉JRR-4は、黒鉛反射体損傷によるトラブルで2008年1月に原子炉が停止した。このため、新しい黒鉛反射体を製作(仕様:黒鉛の幅を薄くし、水のギャップを増加)し、炉心内に装荷してある従来の反射体をすべて新しい反射体と入れ換えた炉心で、JRR-4の運転を再開(2010年2月)した。このため、新しい黒鉛反射体でのJRR-4炉心におけるBNCT用中性子ビームの特性実験を行った。実験体系は、コリメータの前に水円筒ファントムを設置し、ファントム内に、裸金線,カドミウム入り金線、及びTLDを配置させることによって、熱中性子束分布及び
線量分布を測定した。MCNPコードを用いた計算解析では、反射体変更前に対して、中性子エネルギースペクトルの有意な変化は見られなかったが、相対強度は約8%減少した。また、現在得られている実験結果も、計算解析結果と同じ傾向が見られた。実験及び計算解析との比較評価の詳細は、フルペーパーの中で報告を行う。
佐藤 和義; 橋本 正義*; 永松 伸英*; 薬研地 彰; 関谷 重樹*; 高橋 英雄*; 本橋 啓一*; 荻野 俊治*; 片岡 敬博*; 大橋 祐則*; et al.
JAEA-Technology 2006-006, 587 Pages, 2006/03
JAEA-Technology-2006-006.pdf:46.04MB
本報告書は、ITER施設の国内誘致に備え、その中心的な役割を担うトカマク建家内の配置について検討した結果をまとめたものである。配置計画を策定するにあたり、非サイト依存設計で主要機器を中心に設計がなされている最終設計報告書をもとに、サイトに適合できるようITERを構成する設備を系統立てて分類するとともに補足設計が必要と思われる箇所について検討を行った。また、国内立地にあたり、日本の安全確保の考え方に適合した安全確保上評価が必要な項目について追加の検討を行った。その結果、トカマク建家とホットセル建家を複合化し一体として免震建家とすることを新たに提案し、建設から運転を通した人・機器の動線や保全計画についても併せて考慮した配置計画案を作成した。本配置案は、最終的にはITER国際事業体にて決められるべきものであるが、建設時のベースとなる基本設計の有力な候補に位置付けられるものと考える。
尾上 博則; 別府 伸治; 大貫 賢二; 小橋 昭夫; 竹内 竜史; 三枝 博光
no journal, ,
第2段階の地下水流動に関する調査研究は、研究坑道の掘削による地下水流動特性の変化の把握、研究坑道の掘削に伴う地下水流動特性の変化に関するデータに基づく水理地質構造モデルの更新、および第3段階の調査研究計画の策定を主な目的としている。そのため、不均質な水理地質構造に起因した研究坑道の掘削に伴う地下水圧変化の空間的な不均質性を把握するための地下水圧モニタリングや、第2段階で取得した調査データに基づくサイトスケール(2km四方)の水理地質構造モデルの更新を行っている。その結果、研究坑道掘削に伴う地下水流動特性の変化を合理的かつ精度よく把握するためのモニタリング手法や調査・解析・評価技術を構築することができた。今後は、研究坑道閉鎖に伴う地下水流動特性の変化を予測するための調査技術やモデル化・解析技術の構築を行っていく。
増本 清*; 尾上 博則; 小橋 昭夫; 山本 真哉*
no journal, ,
地下水流動の状態を把握するにあたっては、揚水試験などによって得られる非定常の地下水圧の変化に関わるデータを表現することが可能な水理パラメータを未知数として取り扱い、それを逆解析的に推定することが有効な手法の一つとして考えられる。逆解析の実施にあたっては、推定する未知パラメータの数に対して十分な観測データを取得できないため、解の一意性の問題や地下水圧の観測値と解析値のマッチングが困難といった問題が存在する。このことから、未知パラメータ数を削減するための水理地質構造の分布や水理特性に関する情報を事前に取得することが重要と考えられる。本研究では、アジョイント法による逆解析手法を用いて揚水試験を模擬した数値実験を実施し、水理地質構造に関する事前情報の必要性の観点から逆解析結果の考察を行った。
尾上 博則; 山本 真哉*; 増本 清*; 小橋 昭夫; 三枝 博光
no journal, ,
本研究では、地下水流動評価における逆解析手法の適用方法の検討に資することを目的として、複数の解析手法を用いた数値実験を実施した。さらに、得られた結果に基づき、解析手法の違いが解析結果に及ぼす影響の分析、およびそれぞれの手法の適用性を整理した。比較検討には、変分法による随伴方程式を用いたデータ同化手法であるアジョイント法、および逐次データ同化技術の一種であるアンサンブルカルマンフィルタによる逆解析手法を適用した。
小橋 昭夫; 尾上 博則; 山本 真哉*; 本多 眞*; 櫻井 英行*; 増本 清*
no journal, ,
地下水流動評価における逆解析手法の適用方法の検討に資することを目的として、複数の解析手法を用いた数値実験を実施した。さらに、得られた結果に基づき、解析手法の違いが解析結果に及ぼす影響の分析、およびそれぞれの手法の適用性を整理した。比較検討には、変分法による随伴方程式を用いたデータ同化手法であるアジョイント法、および逐次データ同化技術の一種であるアンサンブルカルマンフィルタによる逆解析手法を適用した。本研究では、数値実験を実施し、それぞれの手法の性能が最大限に発揮される適用条件が異なる可能性を示した。
別府 伸治; 尾上 博則; 小橋 昭夫; 上野 哲朗; 高安 健太郎; 竹内 竜史; 石橋 正祐紀; 澤田 淳
no journal, ,
第3段階における地下水流動に関する調査研究は、研究坑道からの調査研究による地質環境モデルの構築、研究坑道の拡張による深部地質環境の変化の把握、深地層のおける工学技術の有効性の確認を主な目的としている。そのため、深度500mの冠水坑道における地下水圧観測、坑道内の調査データに基づく不均質な透水性構造を考慮した水理地質構造モデルの構築を行っている。地下水圧観測の結果、冠水坑道における割れ目の三次元的な分布が地下水圧分布に影響を及ぼしていることが推測され、また、不均質な透水性構造を考慮した水理地質構造のモデル化・解析では、割れ目の分布特性が坑道掘削に伴う湧水量や水圧変化に及ぼす影響を確認した。
尾崎 裕介; 小橋 昭夫; 尾上 博則; 山本 真哉*; 増本 清*
no journal, ,
本研究では数値モデルを用いた逆解析テストにより、水圧データの逆解析による透水係数の推定可能性を検討した。特に地下水流動に大きな影響を及ぼす可能性のある断層の透水係数を推定対象とする数値テストを行った。断層部以外の透水係数および断層の位置に関する情報を先験的に与えた逆解析を実施し、断層部の透水係数の推定の可否を検討した。透水係数を推定する断層の枚数と断層内部の透水係数の自由度を変えた逆解析テストの結果から、推定する断層の枚数および断層内部の自由度に制約を与えることで透水係数の推定精度が向上することを確認した。ただし、推定する全断層の透水係数の確からしさを確保するためには、断層内部の自由度に制約を与えるだけでは不十分であり、推定する断層の枚数が絞り込まれていることが必要であることを確認した。
尾崎 裕介; 小橋 昭夫; 尾上 博則
no journal, ,
本研究では、平滑化制約を用いた逆解析による効率的な水理地質構造の推定手法を提案する。水圧の逆解析による透水構造の推定は、広域の地下水流動特性を把握する有効な手法である。他方、推定する範囲が広域であり、かつ断層などの細かな構造を含む場合にはグリッドをある程度細かくして計算する必要があるため計算コストが高い。特に、本研究で適用するガウスニュートン法では、モデルパラメータを推定する際にモデルパラメータ数の大きさからなる行列を含む正規方程式を解く必要がある。そこで、本研究では新たに開発した前処理を施した反復法を用いて正規方程式を解くことにより、比較的低い計算コストで大規模な逆解析を可能とした。開発した手法を、瑞浪超深地層研究所を模擬した数値モデルを用いて数値テストを実施したところ、効率的に透水係数の分布を推定することができた。また、得られた結果は用いた解析モデルと調和的であり本手法の妥当性を検証できた。
毛屋 博道; 高安 健太郎; 小橋 昭夫; 尾上 博則; 竹内 竜史
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所では、大規模地下施設の建設・操業により乱された岩盤中の地質環境の回復能力の例示と地質環境の回復に係る観測・評価技術の開発を目的として、深度500mの坑道の一部を閉鎖し、地下水で満たす再冠水試験を実施している。本報告は、再冠水試験時における水圧観測結果をまとめたものである。
尾崎 裕介; 小橋 昭夫; 尾上 博則; 山本 真哉*; 櫻井 英行*; 増本 清*
no journal, ,
本共同研究では、限られた調査データを有効に活用して不均質な水理特性の空間分布を効率的に推定できるように、逆解析を組み込んだ地下水流動特性の評価手法に関する検討を実施している。本稿では推定対象となる断層の数と、その推定条件が解析結果に及ぼす影響の確認及び、水圧観測の位置や観測点数の違いが解析結果に及ぼす影響の確認を目的として実施した数値実験結果についてまとめた。数値実験の結果、水圧変化データを用いた逆解析で透水係数分布の推定精度を向上させるためには、推定対象を絞り込むための事前情報が必要であること、逆解析結果を用いて観測位置を適切に選定することで、限られた観測点数でも逆解析の精度の向上が可能であることを確認した。
尾崎 裕介; 小橋 昭夫; 毛屋 博道; 尾上 博則; 竹内 竜史
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所では、大規模地下施設の建設・操業により乱された岩盤中の地質環境の回復能力の例示と関連する技術の開発を目的として、深度500mの坑道の一部を地下水で満たす再冠水試験を実施している。平成29年には、坑道の閉鎖状態を保ったまま冠水坑道内の地下水を一部排水し冠水坑道内および周辺岩盤の水圧を減圧する、一部排水・減圧試験を3度実施している。本発表では、一部排水・減圧試験で確認された減圧および水圧回復過程の水圧挙動の再現性に関する報告およびそれらデータを用いて実施した水理構造モデルの推定結果に関して報告する。
尾崎 裕介; 松井 裕哉; 小橋 昭夫; 尾上 博則
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所では深度500mにおいて岩盤変位計により岩盤の変位のモニタリングを実施している。ボーリング孔掘削に伴う水圧の変動に伴い、岩盤の変位が観測されている。岩盤変位計を設置しているボーリング孔内には、複数のき裂が観測されているものの、この水圧変動時における岩盤の変形挙動は弾性的なものであった。この岩盤変位を評価するために、有限要素法による数値シミュレーションを実施したところ、観測された岩盤の変位量と概ね一致する岩盤変位の値が算出された。これらの結果から、水圧変動に伴う岩盤の変位において、割れ目部の動きの寄与は比較的小さいく、岩盤は水圧変動に対して安定的であるでるものと考えられる。