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報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究IV(概要)

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 新保 弘*; 畔柳 幹雄*; 佐原 史浩*; 村上 武志*; 青山 裕司*

JNC TJ8400 2005-013, 117 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2005-013.pdf:3.24MB

本研究では、TRU廃棄物処分システムのニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に資するため、人工バリア材料の水理・力学特性の変遷に関して実験的に検討を行い、変遷挙動のモデル化検討を実施した。ベントナイト系材料に関しては、ベントナイト層間のイオン型、ケイ砂含有率および地下水イオン強度が、その力学的・水理的性能に及ぼす影響を把握することを目的として、同一ロットのベントナイトによる一連の室内試験を実施し、ベントナイトの圧密・膨潤特性、せん断特性、水理特性の変遷に関するデータを体系的に取得した。さらに、今後構築していくベントナイトの力学特性変遷評価モデルの妥当性を検証するために積層ベントナイト膨潤試験を実施した。セメント系材料に関しては、浸漬法によってセメント系材料の変質共試体を作製しその物理的・化学的特性を評価した。水セメント比が40%から105%までのセメントペースト試料をイオン交換水に浸漬し、拡散による物理特性(透水係数、圧縮強度)変化について実験的に検討した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究 IV

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 新保 弘*; 畔柳 幹雄*; 佐原 史浩*; 村上 武志*; 青山 裕司*

JNC TJ8400 2005-012, 272 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2005-012.pdf:7.05MB

本研究では、TRU廃棄物処分システムのニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に資するため、人工バリア材料の水理・力学特性の変遷に関して実験的に検討を行い、変遷挙動のモデル化検討を実施した。ベントナイト系材料に関しては、ベントナイト層間のイオン型、ケイ砂含有率および地下水イオン強度が、その力学的・水理的性能に及ぼす影響を把握することを目的として、同一ロットのベントナイトによる一連の室内試験を実施し、ベントナイトの圧密・膨潤特性、せん断特性、水理特性の変遷に関するデータを体系的に取得した。さらに、今後構築していくベントナイトの力学特性変遷評価モデルの妥当性を検証するために積層ベントナイト膨潤試験を実施した。セメント系材料に関しては、浸漬法によってセメント系材料の変質共試体を作製しその物理的・化学的特性を評価した。水セメント比が40%から105%までのセメントペースト試料をイオン交換水に浸漬し,拡散による物理特性(透水係数,圧縮強度)変化について実験的に検討した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究,3(概要)

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 田口 勝則*; 畔柳 幹雄*; 佐原 史浩*; 高瀬 博康*; 青山 裕司*

JNC TJ8400 2003-087, 199 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-087.pdf:4.82MB

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムの構築に向けた検討として、まず処分場の長期安定性が保たれる条件が成立するための論理構造の作成と評価を実施した。さらに、このシステムの構成要素となる化学的/力学的変遷挙動解析システムについて、昨年度試作したシステムの検証、高度化等の検討を実施し、それらを連成させた長期的変遷評価システムを用いて、先に述べた論理構造の評価に基づいた解析、評価を実施した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究,3

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 田口 勝則*; 畔柳 幹雄*; 佐原 史浩*; 高瀬 博康*; 青山 裕司*

JNC TJ8400 2003-086, 426 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-086.pdf:11.01MB

TRU廃棄物処分場のニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムの構築に向けた検討として、まず処分場の長期安定性が保たれる条件が成立するための論理構造の作成と評価を実施した。さらに、このシステムの構成要素となる化学的/力学的変遷挙動解析システムについて、昨年度試作したシステムの検証、高度化等の検討を実施し、それらを連成させた長期的変遷評価システムを用いて、先に述べた論理構造の評価に基づいた解析、評価を実施した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究II(概要)

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 高村 尚*; 羽根 幸司*; 田部井 和人*; 佐原 史浩*; 村上 武志*

JNC TJ8400 2003-050, 140 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-050.pdf:3.13MB

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムの構築に向けた検討として、このシステムの構成要素となる化学的/力学的変遷挙動解析システムを試作、またそれらの連成方法について検討した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究II

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 高村 尚*; 羽根 幸司*; 田部井 和人*; 佐原 史浩*; 村上 武志*

JNC TJ8400 2003-049, 265 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-049.pdf:7.88MB

ニアフィールド水理場の長期的変遷を評価システムの構築に向けた検討として、構成要素となる化学/力学解析システムを試作し、またそれらの連成方法について検討した。

報告書

実規模シーリングシステムに関する研究(III)概要

戸井田 克*; 塩釜 幸弘*; 渥美 博行*; 須山 泰宏*; 川端 淳一*; 伊藤 圭二郎*; 奥津 一夫*

JNC TJ8400 2003-023, 60 Pages, 2003/01

JNC-TJ8400-2003-023.pdf:2.48MB

わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため、室内試験及び原位置試験を通じてこれらの性能に関連するデータの取得、および、これらのデータを活用し評価手法を確立することが必要である。本年度は、カナダAECLにおけるトンネルシーリング性能試験で昨年度までに実施した4MPaまでの注水圧の試験に引続き、加熱の影響下における性能に関する試験を行うことから、取得されるデータおよびトレーサ試験結果のデータの整理、解釈、トレーサ結果の数値解析に関わる技術的検討、評価を行った。また、シーリングシステム性能評価手段構築のための情報整理を行った。

報告書

実規模シーリングシステムに関する研究(III)

戸井田 克*; 塩釜 幸弘*; 渥美 博行*; 須山 泰宏*; 川端 淳一*; 伊藤 圭二郎*; 奥津 一夫*

JNC TJ8400 2003-022, 213 Pages, 2003/01

JNC-TJ8400-2003-022.pdf:13.05MB

わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため、室内試験及び原位置試験を通じてこれらの性能に関連するデータの取得、および、これらのデータを活用し評価手法を確立することが必要である。本年度は、カナダAECLにおけるトンネルシーリング性能試験で昨年度までに実施した4MPaまでの注水圧の試験に引続き、加熱の影響下における性能に関する試験を行うことから、取得されるデータおよびトレーサ試験結果のデータの整理、解釈、トレーサ結果の数値解析に関わる技術的検討、評価を行った。また、シーリングシステム性能評価手段構築のための情報整理を行った。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究(概要)

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 高村 尚*; 羽根 幸司*; 高瀬 博康*; DAVID SAVAGE*; 稲垣 学*

JNC TJ8400 2002-032, 115 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-032.pdf:1.28MB

TRU廃棄物処分場の安全裕度を正確に把握し、より信頼性の高い性能評価を行うためには、バリア材料の変遷挙動を考慮したニアフィールド水理場の長期的変遷評価を可能とする評価システムの構築が必要である。本研究では、ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムの構築に向けた検討として、このシステムの構成要素となる化学的/力学的変遷挙動解析システムの基本仕様並びに全体システムの基本仕様の検討を行った。本年度の研究成果を以下に示す。(1)セメント系材料からの浸出液の影響としてニアフィールドで起こる化学的変遷並びにそれに伴い生じる水理学的変遷を評価するシステムの検討を実施した。本年度は、化学的変遷に関する各種プロセスについての文献調査と選択肢の抽出、モデルやデータについての不確実性の提示、予備的モデル化及び簡易解析ツールの作成と感度解析、システム評価モデル及び現象解析モデルにおいて考慮すべきプロセス及び対応する数学モデルの抽出、システム評価モデルの構築のためのソフトウェア構成の最適化、予備的なシステム解析モデルによる例題演習、モデル確証のための実験計画を提示した。(2)ベントナイト系材料及びセメント系材料の化学的変質に伴う物理的特性の変化を考慮し、処分場の力学的変遷挙動を評価するシステムの検討を実施した。本年度は、処分場に超長期的に生じうる力学挙動の整理、評価対象とする事象の抽出、ベントナイト系材料の特性を十分考慮できる力学モデルの調査及びプロトタイプを提示した。さらに、力学的変遷挙動解析システムの基本構成を提示した。3)水理・化学連成の化学的変遷評価システムと力学的変遷評価システムを基本構成とし、これを連成させ、ニアフィールドの水理場の解析を実施するためのシステムの検討を実施した。今年度は水理・化学と力学との連成の考え方及びシステム全体の基本構成を提示した。

報告書

ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システム構築に関する研究

奥津 一夫*; 森川 誠司*; 高村 尚*; 羽根 幸司*; 高瀬 博康*; DAVID SAVAGE*; 稲垣 学*

JNC TJ8400 2002-031, 354 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-031.pdf:5.13MB

TRU廃棄物処分場の安全裕度を正確に把握し、より信頼性の高い性能評価を行うためには、バリア材料の変遷挙動を考慮したニアフィールド水理場の長期的変遷評価を可能とする評価システムの構築が必要である。本研究では、ニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムの構築に向けた検討として、このシステムの構成要素となる化学的/力学的変遷挙動解析システムの基本仕様並びに全体システムの基本仕様の検討を行った。本年度の研究成果を以下に示す。1)セメント系材料からの浸出液の影響としてニアフィールドで起こる化学的変遷並びにそれに伴い生じる水理学的変遷を評価するシステムの検討を実施した。本年度は、化学的変遷に関する各種プロセスについての文献調査と選択肢の抽出、モデルやデータについての不確実性の提示、予備的モデル化及び簡易解析ツールの作成と感度解析、システム評価モデル及び現象解析モデルにおいて考慮すべきプロセス及び対応する数学モデルの抽出、システム評価モデルの構築のためのソフトウェア構成の最適化、予備的なシステム解析モデルによる例題演習、モデル確証のための実験計画を提示した。2)ベントナイト系材料及びセメント系材料の化学的変質に伴う物理的特性の変化を考慮し、処分場の力学的変遷挙動を評価するシステムの検討を実施した。本年度は、処分場に超長期的に生じうる力学挙動の整理、評価対象とする事象の抽出、ベントナイト系材料の特性を十分考慮できる力学モデルの調査及びプロトタイプを提示した。さらに、力学的変遷挙動解析システムの基本構成を提示した。3)水理・化学連成の化学的変遷評価システムと力学的変遷評価システムを基本構成とし、これを連成させ、ニアフィールドの水理場の解析を実施するためのシステムの検討を実施した。今年度は水理・化学と力学との連成の考え方及びシステム全体の基本構成を提示した。

報告書

TRU廃棄物処分システムに関する大空洞長期挙動の検討; 非線形粘弾性モデルによる二次元解析

青柳 孝義*; 佐原 史浩*; 三原 守弘; 奥津 一夫*; 前田 宗宏*

JNC TN8400 2001-024, 103 Pages, 2001/06

JNC-TN8400-2001-024.pdf:8.84MB

TRU廃棄物は高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いものの、そのほとんどが非発熱性の廃棄体であるため、高埋設密度での処分が可能である。そのため、地下深部の大空洞処分施設による集合埋設が経済的観点から合理的と考えられている。このようなTRU廃棄物の特徴を考慮して、TRU廃棄物を埋設する処分坑道の断面形状や人工バリア材の構成を設計した場合、岩盤の長期にわたるクリープ変形が人工バリア材に過度の負荷を与え、処分システムに影響を及ぼす可能性が考えられる。本研究では、非線形粘弾性モデルを用いて岩盤の長期クリープ変形量の解析を行い、クリープ量を算出するとともに、人工バリア材への影響検討を行った。ここで、岩盤物性値については、地層処分研究開発第2次取りまとめの物性値を用い、結晶質岩系岩盤と堆積岩系岩盤を検討対象とした。検討結果として、結晶質岩系岩盤では、経過時間100万年においても岩盤のクリープ変形は発生しない結果となった。一方、堆積岩系岩盤では、経過時間100万年において80$$sim$$90mmのクリープ変形が生じる結果となった。また、その時の緩衝材に生じる厚さの減少量は、最大で45mm程度となることが示された。今回の検討結果からは、この程度の岩盤クリープ変形や緩衝材厚さの減少量であれば、緩衝材に考慮される余裕しろの範囲でカバーできるものであると考えられることから、岩盤の長期にわたるクリープ変形は処分システムに大きく影響を及ぼすものではないと判断できた。本報告書は、平成10年度に実施した鹿島建設株式会社への委託研究の成果に対して、使用した非線形粘弾性モデルについての解説等を加えるとともに、研究内容を再度とりまとめたものである。

報告書

TRU廃棄物処分システムの長期安定性に関する研究(概要)

田中 益弘*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 高村 尚*; 青柳 孝義*

JNC TJ8400 2001-031, 70 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-031.pdf:6.27MB

本研究では、透水係数等のバリア材の低透水性に関わる特性と処分システムに生じる事象(処分施設各部位に起こる現象や変化)との関係を整理し、バリア材が有する性能の長期的な安定性に影響を与えうる重要な事象とその関係を抽出した。また、処分システムに将来生じると考えられる事象を想定したベントナイトの物性データ取得を行い、影響評価を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)透水係数に影響を及ぼすと考えられる事象について、「現状の知見・既往の研究成果」、「事象に対する設計の考え方」を整理した。事象は、母岩、セメント系材料、ベントナイト系材料の3つに分けて整理した。また事象の対象時期についても処分場建設時、処分場操業時、処分場閉鎖時に分けて整理した。その結果、TRU廃棄物処分システムの長期的な安定性を確認するために必要な課題の抽出を行うことができた。2)昨年度の研究1)で、ベントナイトの自己シール性を評価するために、Na型ベントナイト及びCa型化ベントナイト100%の材料を対象として、体積拘束条件下で最大膨潤圧を発生したベントナイトがその後生じる空間に対し再膨潤する際の膨潤圧及び透水係数を取得した。この結果について有効ベントナイト乾燥密度の考え方を適用し、TRU廃棄物処分概念検討書において検討された緩衝材(ベントナイト70%、ケイ砂30%)の自己シール性能を評価した。今年度は昨年度の評価の妥当性を確認するため、ケイ砂混合ベントナイトについて自己シール性能確認実験を行った。その結果、TRU廃棄物処分概念検討書の仕様でバリアシステムの健全性を確認することができた。

報告書

TRU廃棄物処分システムの長期安定性に関する研究

田中 益弘*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 高村 尚*; 青柳 孝義*

JNC TJ8400 2001-030, 82 Pages, 2001/02

JNC-TJ8400-2001-030.pdf:13.47MB

本研究では、透水係数等のバリア材の低透水性に関わる特性と処分システムに生じる事象(処分施設各部位に起こる現象や変化)との関係を整理し、バリア材が有する性能の長期的な安定性に影響を与えうる重要な事象とその関係を抽出した。また、処分システムに将来生じると考えられる事象を想定したベントナイトの物性データ取得を行い、影響評価を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)透水係数に影響を及ぼすと考えられる事象について、「現状の知見・既往の研究成果」、「事象に対する設計の考え方」を整理した。事象は、母岩、セメント系材料、ベントナイト系材料の3つに分けて整理した。また事象の対象時期についても処分場建設時、処分場操業時、処分場閉鎖時に分けて整理した。その結果、TRU廃棄物処分システムの長期的な安定性を確認するために必要な課題の抽出を行うことができた。2)昨年度の研究1)で、ベントナイトの自己シール性を評価するために、Na型ベントナイト及びCa型化ベントナイト100%の材料を対象として、体積拘束条件下で最大膨潤圧を発生したベントナイトがその後生じる空間に対し再膨潤する際の膨潤圧及び透水係数を取得した。この結果について有効ベントナイト乾燥密度の考え方を適用し、TRU廃棄物処分概念検討書において検討された緩衝材(ベントナイト70%、ケイ砂30%)の自己シール性能を評価した。今年度は昨年度の評価の妥当性を確認するため、ケイ砂混合ベントナイトについて自己シール性能確認実験を行った。その結果、TRU廃棄物処分概念検討書の仕様でバリアシステムの健全性を確認することができた。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討,5; 人工バリア材料の力学特性に関する研究(研究委託内容報告書)

田中 益弘*; 山本 博之*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 三浦 一彦*; 高村 尚*

JNC TJ8400 2000-036, 196 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-036.pdf:23.76MB

TRU廃棄物には長半減期核種が含まれるため、長期間にわたりこれを生物圏から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討として1.人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、2.海水系地下水環境下における人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、3.人工バリアの自己シール性の観点からのデータ取得並びに最適設計を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)Ca型化ベントナイトにケイ砂を30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について水酸化カルシウム水溶液を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し、既存の研究から推定される基本データ予測と比較した。その結果、最大膨潤圧は0.53MPa、最大膨潤率43%、透水係数3.4$$times$$10-11ms-1であること、また膨潤圧及び透水係数は有効ベントナイト乾燥密度よりほぼ推定が可能であることが確認された。2)Na型ベントナイトを人工海水で強制的に変質された塩水化ベントナイトにケイ砂30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について人工海水を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し海水系地下水の影響を考慮した。その結果、最大膨潤圧は0.74MPa、最大膨潤率50%、透水係数2.7$$times$$10-11ms-1であり、基本特性がCa型化ベントナイトに類似していること、またこの要因は、塩水化によるCa2+イオンの増加(Ca化が起こっている)によることが確認された。3)人工バリアの体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、自己シール性確認実験を実施してきたが、自己シール性をより的確にとらえるため、シール中の透水性及び膨潤圧を測定した。実験で得られた自己シール可能な膨潤圧及び性能評価上必要な透水係数から自己シール性能を担保する有効ベントナイト乾燥密度を算出し、緩衝材の設計を実施した。

報告書

TRU廃棄物の処分概念の検討,5; 人工バリア材料の力学特性に関する研究(研究概要)

田中 益弘*; 山本 博之*; 藤澤 理*; 奥津 一夫*; 三浦 一彦*; 高村 尚*

JNC TJ8400 2000-035, 59 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-035.pdf:8.87MB

TRU廃棄物には長半減期核種が含まれるため、長期間にわたりこれを生物圏から隔離することが要求される。本研究では処分システムの長期健全性に係わる重要事象の検討として1.人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、2.海水系地下水環境下における人工バリア材料の力学特性データの取得及び評価、3.人工バリアの自己シール性の観点からのデータ取得並びに最適設計を実施した。本年度の研究成果を以下に示す。1)Ca型化ベントナイトにケイ砂を30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について水酸化カルシウム水溶液を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し、既存の研究から推定される基本データ予測と比較した。その結果、最大膨潤は0.53MPa、最大膨潤率43%、透水係数3.4$$times$$10-11ms-1であること、また膨潤圧及び透水係数は有効ベントナイト乾燥密度よりほぼ推定が可能であることが確認された。2)Na型ベントナイトを人工海水で強制的に変質させた塩水化ベントナイトにケイ砂30wt.%混合した乾燥密度1.6Mgm-3の材料について人工海水を通水した場合の基本特性(膨潤圧、膨潤量、透水係数)を取得し海水系地下水の影響を考慮した。その結果、最大膨潤圧は0.74MPa、最大膨潤率50%、透水係数2.7$$times$$10-11ms-1であり、基本特性がCa型化ベントナイトに類似していること、またこの要因は、塩水化によるCa2+イオンの増加(Ca化が起こっている)であることが確認された。3)人工バリアの体積変化に対するシステム健全性評価の一環として、自己シール性確認実験を実施してきたが、自己シール性をより的確にとらえるため、シール中の透水性及び膨潤圧を測定した。実験で得られた自己シール可能な膨潤圧及び性能評価上必要な透水係数から自己シール性能を担保する有効ベントナイト乾燥密度を算出し、緩衝材の設計を実施した。

報告書

地層処分システムに関する設計研究(3)概要・研究報告書2分冊

堀田 政国*; 栗原 雄二*; 奥津 一夫*; 山本 卓也*; 雨宮 清*

JNC TJ8400 2000-022, 303 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-022.pdf:10.42MB

本研究は、高レベル放射性廃棄物地層処分研究の補足情報の整理を実施したものである。検討項目は以下のとおりである。(1)側圧係数の変化に対する処分場仕様の影響評価(2)操業用遠隔機器に対する機能展開(3)処分費用算定用根拠情報の整理(4)地下深部で遭遇する現象への工学的対応策の把握(5)施工技術の選択(6)沿岸海洋底下処分概念の構築 側圧係数の影響検討においては、側圧係数が2の場合の処分坑道の形状、処分坑道離間距離、廃棄体埋設間隔および支保工の仕様を検討し、側圧係数1の場合と比較した。この結果に基づくレイアウト検討で、側圧係数2の場合には、坑道延長が1.5倍、総掘削量が1.8倍になることが示された。操業用遠隔機器に対する機能展開としては、封入装置、運搬装置、定置装置に対して、基本機能、遠隔操作に対する対応技術、想定される事故事象およびその対応を整理し、将来の開発計画を策定した。処分費用算定根拠情報に関しては、地層処分場の建設から閉鎖までの処分費用に関連する項目について調査・整理し、地上レイアウトおよび建設に関わる人員計画を検討した。また、地下空洞設備に際し遭遇する可能性のある切羽の崩壊や湧水などの現象について、対応策を既往の実績の調査により確認し、地下研への課題を整理した。施工技術に関しては、トンネル施工における計画管理の方法と事例について調査を行い、今後の課題をとりまとめた。沿岸海洋底下処分概念の構築に関しては、岩盤条件、設計条件、施工・品質管理等において陸水地域処分との対比を行い、沿岸海洋底下処分概念の実現性について検討した。

報告書

地層処分における閉鎖技術の開発研究-プラグ周囲のトレーサー試験の解析評価-(委託研究内容報告書)概要

戸井田 克*; 升元 一彦*; 中村 充利*; 奥津 一夫*; 三浦 和彦*

JNC TJ8400 2000-020, 68 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-020.pdf:9.45MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために建設した地下構造物を埋め戻し材、プラグ材、グラウト材により閉鎖し、人工バリアの健全性を保つとともに廃棄体の隔離性能を長期にわたり確保する必要がある。そこで、わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため、室内試験および原位置試験を通じてこれらの性能を定量的に評価していくことが必要である。本年度は、カナダAECLにおいて開始したトンネルシーリング性能試験におけるトレーサー試験のデータ解析、数値解析に関わる技術的検討及びそれに伴うプラグ周囲のシーリングシステムとしての評価を行うと共に、第2次とりまとめの閉鎖技術に関わる有識者のコメントに対する検討を実施した。以下にその概要を示す。1)AECL地下研究施設において実施しているトンネルシーリング性能試験に係わる、1、トレーサー試験のデータ解決及び数値解析、2、蒸発散量測定のデータ解決、3、ワークショップに関わる資料作成、の項目についての検討を行った。2)第2次とりまとめのドラフトに対して指摘のあった横締固めの機械及び手順についての説明とコンクリートプラグ部の岩盤耐力の検討を行った。

報告書

人工バリア材の体積変化に対するシステム健全性評価

青柳 孝義*; 三原 守弘; 田中 益弘*; 奥津 一夫*

JNC TN8400 99-058, 55 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-058.pdf:6.84MB

TRU廃棄物処分施設内に定置される廃棄体には、廃棄体自身に空隙を有するものがある。また、セメント系材料が候補材料となるコンクリートピットや充填材においてもそれらの成分溶出に伴う空隙発生が想定される。これらの空隙が潰れ緩衝材(ベントナイト)内部に体積変化(減少)が生じた場合、ベントナイトの膨潤にともなうベントナイトの密度の低下、すなわち透水性の増大によって、あるいは十分な膨潤が得られないことによる空隙の不完全閉塞によって、ベントナイト中での拡散支配が担保されないことが考えられる。そこで本研究では、保守的な想定のもとにベントナイト内部の体積変化について解析を行うとともに、ベントナイトの自己シール性、最大膨潤率、密度分布変化について実験を行い、体積変化に対する人工バリアシステムの健全性評価を行った。評価に先立ち、発生する空隙を保守的な想定に基づいて算出した。この値を用いて緩衝材が均一に膨潤して閉塞すると想定した場合の緩衝材の密度を求め、ベントナイトの密度と透水係数の関係を示す既存の研究成果から得られる透水係数により、既存の人工バリア仕様の場合は、緩衝材内部において拡散支配と成り得ることを確かめた。次に上記の保守的な空隙を想定した場合、拡散支配を維持するのに必要な透水係数が実際のベントナイトの膨潤において担保されるかを確認するための試験を行った。その結果、Na型ベントナイトでは、拡散支配を担保するのに十分な膨潤性能を確認することができた。しかし、Ca型化ベントナイトでは、Na型ベントナイトに比してその膨潤性能は1/6以下と大きく低下し、本研究で想定した空隙量に基づいた場合、透水係数の増加により拡散支配が担保されず、処分システムに影響を及ぼす可能性があることがわかった。今回の検討結果より、今後も体積変化に対する人工バリアシステムの健全性能評価について、その対処方法や評価方法の検討を行う必要があると考えられる。

報告書

地層処分場の建設技術に関する検討

棚井 憲治; 岩佐 健吾; 長谷川 宏; 三浦 一彦*; 奥津 一夫*; 小林 正明*

JNC TN8400 99-046, 177 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-046.pdf:6.03MB

アクセス坑道、連絡坑道、主要坑道及び処分坑道から構成される地下施設の建設においては、大深度に総延長百km以上にも及ぶ多数の坑道群を施工することになる。したがって、大量のずりの搬出、換気や事故時の避難ルートの確保などに対して通常のトンネル工事以上に留意する必要がある。これに加え、通常のトンネル工事でもしばしば遭遇する弱層部における切羽の崩壊や膨張など切羽の不安定現象、湧水やそれに起因する地山の崩壊、ガスの発生、山はね現象などの事象についてもさらに注意を払う必要がある。本報告書では、上記の事柄を念頭に、既存の建設工法を整理するとともに、現状で施工可能な工法を選択し、その施工手順や必要な設備類について検討を行った。また、地下深部で遭遇する種々の事象に対する対策工法事例調査等をもとに整理し、その適用可能性について検討を行った。処分孔竪置き方式における処分孔の掘削については、現状で考えられる掘削技術の調査、諸外国での事例等をもとに現状で候補としてあげられる掘削技術を抽出し、その施工概要等を示した。さらに、品質管理に対する考え方を整理するとともに、品質管理項目及び品質管理内容の検討を実施した。これらの検討から、大深度地下を対象とした処分場の建設技術としては、基本的に現状のトンネルや地下空洞の掘削技術を適用または準用することが可能である。さらに、地下深部で遭遇する環境下で安全かつ合理的な施工を行うため、適正な対策工法の選択あるいは組み合わせによる対応が必要であるとともに、従来のトンネル工事にも増してより綿密な施工管理や計測結果を適切に判断するためのシステムの構築等が必要となる。

報告書

地層処分場における地下施設の埋め戻し

杉田 裕; 藤田 朝雄; 棚井 憲治; 長谷川 宏; 古市 光昭*; 奥津 一夫*; 三浦 一彦*

JNC TN8400 99-039, 58 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-039.pdf:3.19MB

高レベル放射性廃棄物の処理処分に関しては、最終的には人間の生活圏から隔離することが必要との考え方に基づき、安定な形態にガラス固化し、30年間から50年間程度の冷却のための一時貯蔵をした後、地下の深い地層中に処分(地層処分)を行うことが基本方針とされている。処分場を積極的に埋め戻すという概念は地層処分に固有のものである。処分場の地下施設を埋め戻すのは、たとえば人工バリアを設置するために地下深部に掘削された坑道を空間のまま放置しておくと、地圧の作用により坑道の力学的安定性が損なわれたり、坑道そのものが地下水の卓越した水みちとなるなど、処分場に求められるバリア性能に有意な影響を及ぼすことが想定されるからである。これらバリアシステムに影響を与える要因を排除するため、廃棄体が定置された後の地下深部に掘削された坑道等は適切に処置しておく必要がある。廃棄体定置後に残された地下施設を埋め戻す材料を埋め戻し材という。本報告では、埋め戻し材として検討した。ここでは、混合する骨材として地下施設の建設時に大量に発生するずり(岩盤の破片)を模擬した礫およびケイ砂を用いた。また、埋め戻しでは必要に応じてプラグやグラウトを設置することとなる。プラグはその機能によってコンクリート材と粘土材が考えられ、グラウトもこれと同様のものが考えられる。本報告では、埋め戻しの概念、骨材混合体の諸物性、埋め戻し材、プラグ、グラウトの機能、施工法、工程についてとりまとめた。さらに、埋め戻し材、プラグ、グラウトの材料である骨材混合体、コンクリート材および粘土材料ごとに品質管理項目を抽出した。

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