Observational evidence of elastic shear displacement along a minor fault in soft siliceous mudstone

田村 友識; 石井 英一; 青柳 和平; 八木 啓介*

Rock Mechanics and Rock Engineering, 59(6), p.7155 - 7163, 2026/06

https://doi.org/10.1007/s00603-025-05138-8

When high level radioactive waste is emplaced in a rock mass with minor faults, it is necessary to consider the risk of shear displacement along them as this might damage engineered barriers surrounding the waste materials. When the shear compliance of the faults is high, large elastic shear displacement might occur along them due to hydromechanical changes after the emplacement. However, their shear compliance is usually assumed to be low (10 mm/MPa). To verify such assumption, we investigated a minor fault at a depth of 480 m in soft siliceous mudstone. We grouted it and investigated drillcores and borehole wall images, which revealed that the borehole axis in the footwall was displaced by 26 mm relative to the hanging wall as a result of 44 mm of reverse motion on the 57-dipping fault. We interpret this displacement as backward elastic shear displacement because (1) the water pressure in the borehole was 0.83.1 MPa lower than the formation pressure; (2) a reduction in water pressure can reduce the shear compliance of a fault, decreasing previously generated elastic shear displacement; and (3) this interpretation is consistent with the normal faulting stress state around the fault. The induced shear displacement and calculated shear stress on the fault yield a high shear compliance (10 mm/MPa). This study demonstrates that the shear compliance of minor faults is not always low; therefore, it is necessary to evaluate it using in situ investigations so that elastic shear displacement after the emplacement does not severely damage the engineered barriers.

幌延深地層研究計画 令和6年度調査研究成果報告

中山 雅; 石井 英一; 青柳 和平; 早野 明; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 深津 勇太; 望月 陽人; 尾崎 裕介; et al.

JAEA-Review 2025-042, 136 Pages, 2025/12

JAEA-Review-2025-042.pdf:12.95MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和6年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」、「処分概念オプションの実証」および「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」の3つの研究課題を対象に調査研究を実施した。具体的には、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験および物質移行試験を、「処分概念オプションの実証」では、人工バリアの定置・品質確認などの方法論に関する実証試験および高温度等の限界条件下での人工バリア性能確認試験を実施した。また、「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」では、ダクティリティインデックスを用いた透水性評価手法の検証および水圧擾乱試験から原位置の地圧の状態を推定する手法の検討などを実施した。地下施設整備を継続し、東立坑および換気立坑が深度500mまでの掘削を完了するとともに、西立坑および500m調査坑道の掘削を開始した。令和6年度末現在の掘削進捗は、東立坑および換気立坑が深度500m、西立坑が深度472m、500m調査坑道が112.9mである。幌延国際共同プロジェクト(Horonobe International Project: HIP)では、令和6年6月には合同タスク会合を幌延深地層研究センター国際交流施設にて開催し、坑道の整備状況や試験の準備状況について確認した。また、管理委員会やタスク会合を通じて参加機関との議論を行った。HIPは令和4年度後半から令和6年度までをフェーズ1、令和7年度から令和10年度までをフェーズ2に分けて実施することとしており、令和6年度はフェーズ1の研究成果を取りまとめた。

周ひずみ制御に着目した岩石の多孔質弾性パラメータ評価試験システムの構築

森田 真名*; 木山 保*; 福田 大祐*; 青柳 和平; 田村 友識; 八木 啓介*; 児玉 淳一*

資源・素材講演集(インターネット), 12(2), 5 Pages, 2025/09

北海道天塩郡幌延町の幌延URLでは高レベル放射性廃棄物の地層処分の研究が進められている。幌延町周辺の地質は珪藻質泥岩の声問層と珪質泥岩の稚内層で構成されており、これらの岩石は高い空隙率と低い透水性を示すことから、多孔質弾性論に基づく挙動の検討が重要であると考えられる。多孔質弾性パラメータを取得するには封圧や間隙圧、流体量、体積ひずみのいずれかを一定に保った状態で、他のパラメータを計測する必要がある。例えば、Skepton定数Bは流体量を一定にした時の封圧と間隙圧の関係である。しかし、試験の制御が容易ではなく先行研究も少ないため、新たな制御システムの構築が課題となっている。本研究では、供試体は等方性と仮定すること、供試体を被覆するジャケットの影響を考慮したことなどから、軸ひずみによる制御ではなく周ひずみによる制御に着目した。そして、周ひずみによる体積ひずみや封圧の制御を行うことで多孔質弾性パラメータを評価するための試験システムを構築した。

幌延深地層研究センターの換気立坑におけるグラウト注入シミュレーションおよびその効果の検証

中嶋 仁慶*; 小山 倫史*; 龍田 圭亮*; 片山 辰雄*; 青柳 和平

第14回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), 6 Pages, 2017/01

本論文では、幌延深地層研究センターの深度250m以深の換気立坑掘削前に、透水性の高い断層部を対象として実施したグラウト施工を対象として、有限要素法により、非定常の浸透流解析および移流・分散解析を実施し、グラウト施工後の透水係数の分布を評価した。その結果に基づきグラウトによる透水性の改善効果について検討を行い、原位置におけるルジオン試験結果との比較により解析の妥当性について検討を行った。結果として、実際のグラウト施工により、透水性の高い断層部の透水係数の4オーダー程度の改善が見られ、その値は原位置のルジオン試験結果にも概ね整合することが示された。よって、グラウトによる透水性改善の検討について、本手法の適用可能性が示された。

Application of parallel factor analysis for time-resolved laser fluorescence spectroscopy; Implication for metal speciation study

斉藤 拓巳*; 佐尾 宏和*; 石田 圭輔*; 青柳 登; 木村 貴海; 長崎 晋也*; 田中 知*

Environmental Science & Technology, 44(13), p.5055 - 5060, 2010/07

https://doi.org/10.1021/es9036995

Time-resolved laser fluorescence spectroscopy is an analytical technique capable of discriminating different chemical species of a fluorescent metal ions. Although TRLFS has been widely used to investigate the speciation of the fluorescent metal ions, extracting quantitative and structural information from multiple TRLFS data measured as a function of chemical and physical parameters is not a simple task. The purpose of this study is to apply parallel factor analysis (PARAFAC) for the interpretation of a series of TRLFS data. The complexation of Eu by acetate was studied as a test case for the PARAFAC decomposition. It is shown that three factors are necessary and sufficient to explain the systematic variations in the original data set. The resulting spectra, decay, and relative concentrations of the factors were all in agreement with the fluorescent properties and the complexation behaviors of Eu-acetate complexes. Based on these results, it was concluded that PARAFAC is a promising data analysis tool for TRLFS used for the speciation studies of fluorescent metal ions.

Measurement of strain distribution around weld zone for railway carbody structure using high-energy synchrotron radiation

松本 恵介*; 菖蒲 敬久; 秋庭 義明*; 八木 毅*; 山本 勝太*

Materials Science Forum, 571-572, p.321 - 326, 2008/00

The railway carbody structure for commuter and suburban services in Japan is often made of austenitic stainless steel, which is used as the thin metal sheets by cold rolling. To observe a strain distribution around weld zone, where is the critical area of the body structure strength, the strain scanning method by using high-energy synchrotron radiation was applied to the strain measurement of austenitic stainless steel. Two welded specimens at lapped splice were measured, one is 1.5 mm thick by spot welding joint, and another is 2.0 mm thick by laser welding joint. The sizes of gauge volume were a width of 2 or 3 mm and a height of 0.15 mm in this measurement. This measurement provides the strain distribution, which includes both residual strain and strain under loading. The result by this measurement shows strain distribution in the weld zone successfully. In addition, the different tendency to the distribution from residual strain and strain under loading made be clear.

Observation of nonlinear processes between coherent fluctuations and turbulent fluctuations in the edge regions of JFT-2M and CHS

永島 芳彦*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 藤澤 彰英*; 星野 克道; 永岡 賢一*; 江尻 晶*; 高瀬 雄一*; 矢木 雅敏*; 篠原 孝司; et al.

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00

http://epsppd.epfl.ch/Roma/pdf/P4_135.pdf

JFT-2MトカマクとCHS装置でのプラズマ乱流の非線形過程についての解析結果を報告する。いずれの装置でも、揺動測定は、静電プローブで行い、測定データをバイスペクトル解析で調べた。JFT-2Mのジュールプラズマのポテンシャルのデータ解析から得られた、測地的音波モードと乱流揺動の三波相互作用によるバイコヒーレンスとバイフェイズは、帯状流とドリフト波の相互作用の理論モデルから得られる値と一致することがわかり、観測された揺動の解析から明らかになった非線形相互作用は、この帯状流とドリフト波の相互作用によるものと推定される。また、CHSプラズマのHモード中の揺動解析から、特徴的に見られるMHD磁場揺動と密度乱流揺動に顕著な非線形相互作用を観測した。この密度揺動とポテンシャル揺動の相互バイスペクトラムから、揺動粒子束とMHD揺動は関連を持つことを明らかにした。以上のように両装置の揺動データ解析により、周辺プラズマの非線形過程の解明を進めた。

定常炉心試験装置の設計研究,第3編; 超伝導コイル設備

牛草 健吉; 森 活春*; 中川 勝二*; 永島 圭介; 栗田 源一; 豊島 昇; 青柳 哲雄; 高橋 良和; 松井 邦浩; 菊池 満; et al.

JAERI-Research 97-027, 281 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-027.pdf:9.25MB

定常炉心試験装置の超伝導マグネット及びHe冷凍機設備の設計を行った。超伝導線材としてNbAlとNbTiを併用したトロイダル磁場コイルは、18個のD型コイルで構成され、隣合う2個のコイルをシアパネルで連結することでコイル単体150トンの軽量なコイルを実現した。10個のポロイダルコイルの最適設計を行い、10MA,200秒の電流フラットトップを生成し、プラズマ位置形状制御に融通性のあるシステムが構成できた。装置の誤差磁場を補正するための超伝導コイルを採用することとした。総低温重量4000トンの超伝導マグネット系を1ヶ月以内に4.5Kまで冷却し、定常的熱負荷約6.5kW及び非定常熱負荷8.5MJを放電間隔30分以内で除熱するために、冷凍能力36kWのヘリウム冷凍設備を設計した。

定常炉心試験装置の設計研究,第5編; 電源設備

青柳 哲雄; 永島 圭介; 北井 達也*; 森 活春*; 中川 勝二*; 栗田 源一; 菊池 満; 永見 正幸

JAERI-Research 97-010, 58 Pages, 1997/02

JAERI-Research-97-010.pdf:1.7MB

コイル電源設備は、18個のトロイダル磁場コイル(超伝導コイル)に定常的に電流を流すトロイダル磁場コイル電源、10個のポロイダル磁場コイル(超伝導コイル)にパルス的に電流を流すポロイダル磁場コイル電源、プラズマ垂直位置を高速に制御する高速位置制御コイル(常電導コイル)に電流を流す高速位置制御コイル電源、ロックドモードの原因となる非軸対称エラー磁場を補正するエラー磁場補正コイル(超伝導コイル)に電流を流すエラー磁場補正コイル電源、およびそれらに電力を供給する電動発電機から構成される。本報告書では、これらの概念検討結果を示すものである。

Study on the surface complexes of Eu(III) on kaolinite by time-resolved laser fluorescence spectroscopy (TRLFS); TRLFS measurement in HO/DO systems

石田 圭輔; 斉藤 拓巳*; 青柳 登; 木村 貴海; 長崎 晋也*; 田中 知*

no journal, , 

マイクロ秒時間分解レーザー発光分光法によってカオリナイト表面に吸着したEu(III)錯体の吸着反応に伴なう構造変化を観測した。Eu(III)はマイナーアクチニドの化学アナログとして用いた。カオリナイトは放射性廃棄物の処分場と想定される地帯に広がっている天然鉱物である。1:1のアルミノシリケートであるこの鉱物中のシロキサン面とギブサイト様の端面に吸着した構造をpHや塩濃度を変えることで制御し、その様子をレーザー誘起発光によって観測した結果、内圏型と外圏型の吸着形態が分離できた。