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小田 好博; 高須 民男*; 佐藤 久; 澤田 淳; 綿引 孝宜*
土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 67(2), p.186 - 197, 2011/04
塩水系地下水が存在する場合、淡水系地下水との密度差により地下水の流動が複雑化すると考えられる。さらに放射性廃棄物の地層処分においては、緩衝材候補等人工バリアシステムの特性が塩水系地下水によって変化することが知られている。塩水系地下水が存在する場合の地下水流動挙動を、原位置調査により評価する場合、多大な調査が必要になるため、数値解析による評価が中心となっている。しかしながら浸透流に移流・分散と密度流を連成した複雑な解析を行う必要があり、定性的には十分なコードの検証が行われているものの、原位置のデータ等による定量的な検証が十分ではない。今回、塩水系地下水が存在する場合に起きる現象の一つである塩水楔現象について、楔の形状のみならず淡水と塩水の境界部の塩濃度分布を定量的に測定することができたので報告する。
佐藤 久; 高須 民男*; 澤田 淳
JAEA-Research 2008-105, 24 Pages, 2009/03
JAEA-Research-2008-105.pdf:1.89MB
沿岸地域では、淡水と海水の密度差に起因した塩水侵入現象が生じており、この密度流により生じる塩水楔は地質環境に影響を与える因子になると考えられる。放射性廃棄物の地層処分事業を進める際には、このような密度流に起因して地下深部に侵入する塩水の濃度とその分布を適切に評価する技術の開発が課題となっている。この密度流に起因した塩水侵入現象は、塩水の移流分散と密度流の連成問題であり、その数値解法の検証が課題のひとつとなっているが、検証に必要な塩水楔の定量的な濃度分布はこれまでに取得されていない。このため、筆者らは塩水濃度分布を考慮した数値解析コードの検証データの取得を目的として、小型MACROを対象とした塩水濃度分布の光学的手法による定量的な計測技術の開発を行い、塩水楔の定常状態における定量的な濃度分布を取得し、得られた濃度分布を用いて遷移帯における塩水濃度分布の分析を行った。その結果、塩水と淡水の遷移帯での分散の幅は、Henryによる塩水楔の準解析解と比較して狭いことを定量的な測定データで示すことができた。
高須 民男*; 前川 恵輔; 澤田 淳
JAEA-Research 2008-030, 45 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-030.pdf:2.29MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価では、地層中の地下水流動などの地質環境条件を実際の現象に即して評価することが重要である。沿岸地域などでは、塩水と淡水が混在する地層中の地下水流動を把握する必要があることから、均質層及び二層不均質層を対象に、模擬した地層中での塩水の淡水中への進展過程や塩淡境界面の挙動を観察するための室内試験を、多孔質媒体中水理・物質移行現象可視化装置を用いて2005年12月から2007年6月まで実施した。ビーズ粒径が異なる3種類の均質層及び二層不均質層での各試験における塩水楔浸入量を整理した結果、今回の動水勾配と塩水濃度が同様の条件下においては、ガラスビーズ粒径によらず、動水勾配と塩水濃度で塩水楔浸入量の分類ができる可能性が示された。塩水の浸入長さは塩分濃度に比例し、動水勾配が低い場合には塩分濃度の増加によって浸入長さが著しく大きくなった。なお、3種類の異なるビーズについて、媒体槽の間隙率は測定方法やガラスビーズ充填後時間経過に大きく影響を受けていないことを確認した。
高須 民男*; 前川 恵輔
JAEA-Technology 2006-061, 34 Pages, 2007/02
JAEA-Technology-2006-061.pdf:14.0MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、安全評価上地下深部の地下水の挙動を適切に把握することが必要である。沿岸地域などに見られる淡水である地下水と塩水である海水とが混在した領域では、地下水の挙動は複雑であると考えられている。また、人工バリアの一つとして考えられているベントナイトは海水系地下水においては降水系地下水に比べ膨潤せず、自己シール性が十分に発揮されないことも懸念されている。そのため、地下深部に塩分濃度の高い地下水が存在する場合の塩水の挙動を把握することが重要となっている。多孔質媒体中水理・物質移行現象可視化装置(以下「小型MACRO」と呼ぶ)は、淡水である地下水と塩水との密度差により生じる塩水楔の進展過程を把握するため、地層をガラスビーズにより模擬した媒体層中に食紅で着色した塩水により塩水楔を再現するものである。同装置は、既存の多孔質媒体水理試験設備(以降「MACRO装置」と呼ぶ)の1/4スケールの寸法の媒体槽を有し、装置の分解・組み立て作業の合理化,試験効率の向上を図るとともに、本体を透明板で構成することで、試験の経過観察,試験結果の可視化によるデータ取得を十分行える装置である。本報告書は小型MACROの整備内容やその考え方及び塩水楔予察試験の結果をまとめ、今後の本装置による試験の効率的な実施に資するものである。
前川 恵輔; 唐崎 建二*; 高須 民男*
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は、地層中の地下水流動などの地質環境条件を実際の現象に即して適切に評価することが重要である。沿岸地域などでは、塩水と淡水が混在する地層中の地下水流動を把握する必要があることから、塩水と淡水の境界(塩淡境界)の挙動を評価するための実験的検討を行った。開発した実験装置は、水槽(幅0.5
高さ0.25奥行0.1m)にガラスビーズ(粒径1mm)を充填し、淡水の流れが一定になるよう水槽の両端の水位差を維持したうえで、着色した食塩水を水槽中に浸透させ、形成された塩淡境界の形状を観察できるものである。この装置を用いて、水位差や塩分濃度を変えた条件での塩淡境界への影響を調べた。実験結果は、安全評価に必要となる水理・物質移行解析の信頼性の向上に資するものである。
前川 恵輔; 唐崎 建二*; 高須 民男*
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は、地下深部の地下水流動を適切に把握することが重要である。地下深部の地下水中への塩水の浸入挙動を把握するために、実験装置(小型MACRO)を作製した。2層不均質場において、動水勾配と塩分濃度を変えた条件下での塩淡境界の挙動を把握するための試験を実施した。その結果、単純な条件下での試験結果と数値解析結果が一致することを確認した。
佐藤 久; 澤田 淳; 高須 民男*
no journal, ,
密度流を対象とした数値解析モデルの検証に必要なデータを室内実験により取得することを目的として、光学的手法を活用した塩水濃度分布の定量的な計測手法を開発した。染料で着色した塩水の反射率にKubelka-Munkの関係式を適用することにより、塩水侵入試験における塩水濃度分布を定量的に計測することが可能となった。定量的な濃度分布を測定できることから、塩水が淡水と混ざり合う遷移帯の広がりやそこでの濃度分布を把握することができる有効なデータを取得できる。
小田 好博; 高須 民男*; 澤田 淳; 佐藤 久; 綿引 孝宜*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の処分において、沿岸域など地下に塩水が存在する可能性がある場合には密度差による流れと移流分散の連成挙動を評価する必要がある。そのような連成挙動を対象とした解析コードのより定量的な検証を目的として、室内試験による塩水楔試験の定量的データを得たのでその結果を報告する。
