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報告書

幌延沿岸域を対象とした地下水流動評価のためのモデル化・解析(受託研究)

前川 恵輔; 三枝 博光; 稲葉 薫*; 下河内 隆文*

JAEA-Research 2010-001, 238 Pages, 2010/07

JAEA-Research-2010-001.pdf:30.2MB

高レベル放射性廃棄物等の地層処分システムの設計・安全評価を行ううえで重要な地質環境の調査評価技術のうち、沿岸域を対象とした地下水流動を評価するための手法については、これまでに調査事例が限られており、調査評価手法に関する知見の充実が求められている。本件では、深地層の研究施設計画等の成果に基づき、幌延地域の沿岸域を事例とした地下水流動評価のためのモデル化・解析に関して、以下の各項目を通じて、取得される知見,ノウハウを知識ベースとして蓄積・整理した。(1)深地層の研究施設計画における地下水流動評価の作業フローの、沿岸域を含めた場合の適用性の検討、及び必要に応じた拡張・更新,(2)幌延地域の沿岸域における既存の調査試験結果に基づく地下水流動の把握,(2-1)地下水中の塩分濃度分布の推定,(2-2)モデル化・解析作業におけるノウハウ・判断根拠等の情報の抽出・整理。本件によって、我が国の多様な地質環境への対応を想定した地層処分システムの設計・安全評価を行ううえで必要となる地下水流動評価手法に関する知見の拡充を行った。

報告書

ニアフィールドの長期力学連成解析手法の構築,2

齋藤 雄也; 棚井 憲治; 高治 一彦*; 重野 善政*; 下河内 隆文*

JAEA-Research 2009-065, 76 Pages, 2010/03

JAEA-Research-2009-065.pdf:23.92MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリア設計や安全評価においては、緩衝材の長期力学的挙動に影響を及ぼす事象を適切に評価することが重要となる。原子力機構では、ニアフィールドにおける長期的な力学的相互作用を評価するために、人工バリア,処分坑道,周辺岩盤を含む3次元有限要素解析モデルを用いて、オーバーパックの自重沈下,腐食膨張及び岩盤クリープ挙動を考慮することができる連成解析手法を構築した。また、コンクリート支保の劣化挙動モデルを解析プログラムに導入し、動作確認及び妥当性の検証を実施した。本稿では、これまでの検討で残された課題である、(1)埋め戻し材の力学パラメータの取得及び構成モデルの検討,(2)コンクリート支保劣化モデルの3次元プロトタイプへの導入,(3)3次元有限要素解析モデルにおける解析メッシュの分割粗さ及び時間刻みの影響について検討した。(1)では、埋め戻し材を対象とした圧密試験を実施し、供試体成型圧に近い圧密降伏応力を有すること、緩衝材と同様に除荷・再載荷過程においてヒステリシスを示すことが確認された。(2)においては、コンクリート支保劣化がニアフィールド全体の力学挙動に大きな影響を及ぼすことを確認した。(3)においては、3次元有限要素解析においてメッシュ分割粗さが解析結果(特に岩盤の応力分布)に影響を有することが確認された。

報告書

ニアフィールドの長期力学連成解析手法の構築

西村 繭果; 棚井 憲治; 高治 一彦*; 重野 喜政*; 下河内 隆文*

JAEA-Research 2007-004, 87 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-004.pdf:14.61MB

本稿ニアフィールドにおける力学的相互作用を評価する連成解析手法を構築した。連成解析モデルは、人工バリア,処分坑道,周辺岩盤を含む3次元解析モデルで、オーバーパックの自重沈下,腐食膨張及び岩盤クリープ挙動を考慮してニアフィールドの力学的挙動を評価する。連成解析モデルへの拡張に際して生じる問題点と新たな課題として、(1)岩盤の力学モデルをコンプライアンス可変型構成方程式として導入,(2)コンクリート支保の劣化挙動モデルの導入,(3)オーバーパックの腐食膨張模擬方法の検討,(4)岩盤内水圧挙動の影響検討、及び(5)埋め戻し材の構成モデルパラメータの設定を行い、これらの成果を反映して連成解析のプロトタイプを作成した。作成したプロトタイプによる解析を行った結果、従来の2次元モデルの解析結果と比べて、岩盤及び埋め戻し材モデルの挙動や拘束条件を適切に反映した挙動を示しており、本解析手法により、ニアフィールド全体の力学挙動を把握できることが示された。

報告書

緩衝材長期力学挙動の信頼性向上

高治 一彦*; 重野 喜政*; 下河内 隆文*; 平井 卓*; 白武 寿和*

JNC-TJ8440 2004-011, 200 Pages, 2005/02

JNC-TJ8440-2004-011.pdf:5.05MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分の研究開発において,人工バリアに要求される各機能を確保するには,人工バリアが長期間力学的に安定であることが不可欠であるため,外力に対する緩衝材の力学的変形挙動を精度良く評価することが必要である。 本研究では,選択された2つの構成式(関口―太田モデル,足立―岡モデル)のために設定したパラメータの保守性を長期圧密試験の信頼性を含めて確認するとともに,安全評価上の懸念事項を定量的に評価した。また,外挿評価となる沈下予測に対して,検証の意味で極限値を把握することも重要と考えられることから,ベントナイト鉱床におけるナチュラルアナログ評価によるベントナイトの密度経年変化に基づく沈下量極限値評価もあわせて実施した。次に,海水系地下水環境においても降水系と同様な評価モデルにおいて緩衝材の長期挙動予測が可能かどうかを確認した。sらあに,海水系地下水環境において実施予定の幌延深地層研究施設における具体的な原位置試験計画の立案に反映するため,底で実施する予定のオーバーパック腐食膨張影響に関して,幌延岩盤と緩衝材の連成評価を実施し,試験規模などを概略把握した。

報告書

幌延の地下水環境下におけるベントナイト混合材料の力学特性に関する研究(II)

高治 一彦*; 重野 喜政*; 下河内 隆文*

JNC-TJ5400 2004-002, 100 Pages, 2005/02

JNC-TJ5400-2004-002.pdf:9.74MB

幌延深地層研究計画では岩盤・緩衝材クリープ試験、坑道閉鎖試験、定置精度確認試験、THMC試験などの原位置試験が計画されている。これら原位置試験は、第2次取りまとめに示された人工バリア設計手法の具体的な地質環境に対する適用性の例示と評価、および人工バリアの長期的な現象理解と予測評価手法の信頼性向上を目的としてる。そこで原位置試験設計におけるベントナイト混合材料の仕様(密度、ケイ砂混合率など)を検討するために、塩水系地下水環境でのベントナイト混合材料の力学挙動に関するデータの取得を平成15年度から開始し、幌延の原位置試験で想定される塩水系地下水環境でのベントナイト混合材料を力学挙動を把握した。また、人工バリアの長期挙動の予測手法の適用性を確認するために、室内試験の結果を用いたオーバーパックの沈下挙動などの解析を実施した。本研究では不飽和状態におけるイチジク圧縮試験や長期圧密試験などを行ない、塩水系地下水環境下における試験データの拡充を行なった。また平成15年度に得られたデータとあわせて人工バリアの長期挙動予測を実施し、予測精度の向上を図った。

報告書

幌延の地下水環境におけるベントナイト混合材料の力学特性に関する研究

高治 一彦*; 重野 喜政*; 下河内 隆文*

JNC-TJ5400 2003-007, 120 Pages, 2004/04

JNC-TJ5400-2003-007.pdf:1.76MB

幌延深地層研究計画では岩盤・緩衝材クリープ試験、坑道閉鎖試験、定置精度確認試験、T-H-M-C試験などの原位置試験が計画されている。これら原位置試験は、第2次取りまとめに示された人工バリア設計手法の具体的な地質環境に対する適用性の例示と評価、および人工バリアの長期的な現象理解と予測評価手法の信頼性向上を目的としている。そこで原位置試験設計におけるベントナイト混合材料の仕様(圧密度、ケイ砂混合率など)を検討するために、幌延の地下水を模擬した人工地下水やNaCl水溶液を用いた室内試験を実施し、幌延の原位置試験位置で想定される海水系地下水環境でのベントナイト混合材料の力学挙動を把握した。また、人工バリアの長期挙動の予測手法の適用性を確認するために、室内試験の結果を用いたオーバーパックの沈下挙動などの解析を実施した。

報告書

緩衝材長期力学挙動構成モデルの検討(III)

高治 一彦*; 重野 喜政*; 下河内 隆文*; 白武 寿和*; 田村 博邦*

JNC-TJ8440 2003-007, 218 Pages, 2004/02

JNC-TJ8440-2003-007.pdf:4.43MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分の研究開発において、人工バリアに要求される各機能を確保するには、人工バリアが長期間力学的に安定であることが不可欠である。処分場閉鎖後において、人工バリアを形成する緩衝材には、種々の外力が長期間作用すると考えられる。人工バリアの性能評価を精度よく実施するためには、これらの外力に対する緩衝材の力学的変形挙動を精度よく評価することが必要である。本研究では、選択された2つの構成式(関口-太田モデル、足立-岡モデル)のために設定されたいくつかのパラメータを用いて、要素試験、模型試験のシミュレーションを行い、構成式およびこれらのパラメータの適用性を検討した。また、これらのパラメータを用いた人工バリアのシミュレーション解析を実施し、長期力学的挙動評価を行った。解析では、オーバーパックの沈下量、緩衝材の応力状態、岩盤への反力等を評価し、長期にわたって人工バリアは力学的に安定である結果を得た。次に、解析モデルおよび解析結果を傍証するために、スメクタイト層などの堆積年代、力学履歴などについて文献調査を行い、ナチュラルアナログ的検証方法について概略計画を立案し、凍結サンプリングの適用性について予備的検討を行った。

口頭

深地層の科学的研究における地質環境調査のノウハウ・判断根拠等の分析・整理,7; 沿岸域における地下水流動解析事例

前川 恵輔; 三枝 博光; 稲葉 薫*; 下河内 隆文*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価で重要な地下水流動の評価のうち、沿岸域を対象とした場合について、北海道幌延地域を事例とした地下水流動及び地下水中の塩分濃度分布の推定を行い、領域の設定,沿岸域を対象とした地下水流動評価における情報やデータの具体的な取り扱い方法の決定にいたる検討・作業の経緯,判断・決定を行った理由などのノウハウや判断根拠などの手順を、作業フローに沿って抽出し、分析・整理を行った。各作業項目における意思決定の過程はフロー図として整理した。一連の作業を通じて、沿岸域を対象とした場合の評価の考え方や手法,留意点などを示した。この成果は、今後の幌延地域の沿岸域での調査研究計画の立案における基礎的な情報になるとともに、処分事業などにおける調査・評価の検討に資する情報として重要である。

口頭

沿岸域を対象とした地下水流動評価手順・判断根拠等の整理

前川 恵輔; 三枝 博光; 稲葉 薫*; 下河内 隆文*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物等の地層処分に必要な地質環境の調査評価技術のうち、沿岸域を対象とした地下水流動を評価するための手法については、これまで調査事例が限られており、モデル化や解析についてのノウハウや経験が少ないことから、これらを充実させていくことが求められている。本稿では、北海道幌延地域の沿岸域を含む範囲を事例とした地下水流動及び塩分濃度分布の推定を行い、領域の設定やデータの具体的な取扱い,解析手法の選択などの判断根拠等の手順を整理,提示した。本成果は、今後の処分事業や安全規制に対して基盤的な情報を提供するとともに、幌延深地層研究計画における沿岸域を対象とした調査や解析の計画立案に反映するものである。

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