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酒井 隆太郎; 宗像 雅広; 木村 英雄
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、放射性廃棄物の地層処分が予定されている深度300m
1000mを想定し、地下深部の地下水流動特性,流動範囲に関するデータの取得方法,検証データの整備方法の検討を進めてきた。広域スケールでの地下水流動調査に際しては、さまざまな社会的条件や技術的制約を受けるため、十分なデータの取得が困難な場合が多く、取得データの質,量に地域差が生じ、検証可能な項目の種類,レベルにも差が生じる。このため、熱,水理,地下水化学,地下水年代に関して深度1,000m前後まで有用な地下水データが存在する房総半島北西部,房総半島中西部と熱や地下水化学に関するデータしかない房総半島全域を対象として、既存のデータから検証項目と検証データとの関係について比較・検討を行った。この結果、房総半島全域に関しては、深度1000mまでの地下水賦存状況を概略把握できるが、房総半島北西部,房総半島中西部に見られるように深度方向に連続的な地下水データが取得できないため、地下水流動境界の特定が困難であることが明らかとなった。
松崎 達二; 岩月 輝希; 中安 昭夫; 仙波 毅
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地層処分事業では、文献調査,概要調査,精密調査を段階ごとに実施する計画であり、地質環境モデルを段階ごとの調査結果に基づき更新していく必要がある。特に概要調査段階は、文献調査で構築した地質環境モデルを具体的な地質環境調査・評価結果によって確認・修正し、確度を向上させる重要な段階と位置付けられる。したがって概要調査の全体基本計画を立案する際には、地質環境モデルの確度向上に必要な調査項目やその仕様を、的確かつ系統的・統括的に決定することが必要である。本研究では、沿岸域プロジェクト(沿岸域の地質環境特性の調査評価技術に関するプロジェクト)を対象として、沿岸域の地質環境調査・評価作業の具体的方法にかかわる知見・ノウハウ・判断根拠の蓄積・体系的整理作業を行っている。本報告では、これらの事例をもとに、地質環境調査・評価の全体基本計画立案作業の手順について汎用性を目指してまとめた事例と、この手順をウェブ上で閲覧可能にした「計画立案にかかわる判断支援エキスパートシステム(ES)」について紹介する。
岩月 輝希; 中安 昭夫; 濱 克宏; 水野 崇
no journal, ,
岐阜県東濃地域,北海道幌延地域で進めている地質環境調査技術開発において蓄積された地球化学にかかわる知見を分析し、文献調査から概要調査段階の地球化学調査にかかわる留意点やノウハウなどを整理したうえで、以下の項目についてエキスパートシステムを構築した。(1)文献調査段階の既存情報に基づく予察的地球化学モデルの構築,(2)地球化学調査計画立案,(3)採水調査支援,(4)地球化学解析・モデル化,(5)地球化学特性の長期変遷解析。各エキスパートシステムでは、使用者(地層処分にかかわる技術者,大学などの研究者を想定)が、調査上の制約条件等を入力し、入力情報に応じて調査,解析手法の選択やその留意点などを閲覧できるとともに、調査によって得られたデータを用いた一連の地球化学解析を行うことが可能である。
山田 国見; 村上 雅紀*; 田上 高広*; 山田 隆二*
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現代の地球科学においては断層帯試料を用いて地震断層がいつどのように動き、それに伴い熱・水などがどのように発生/移動したかを明らかにすることが求められており、熱年代学によりこれらの課題に対処することができる。このとき重要となるのが閉鎖温度であるが、広く用いられている値は大気圧又は高真空における乾燥雰囲気の加熱実験に基づいている。また、加熱時間は室内実験の数数千時間程度から天然試料の数百万年以上に渡る。一方、地震に伴う加熱は長くとも1分以下であろうし、水の関与も無視できない。こうした条件下では従来の閉鎖温度が適用できない可能性がある。したがって、断層の熱年代学的研究にあたっては、まずはじめに閉鎖温度に関連する短時間/熱水加熱実験の必要がある。本研究では、短時間加熱と熱水加熱を行ったジルコンを用いて、ウラン・トリウム・ヘリウム法について短時間及び熱水条件での加熱と年代の若返りの関係を明らかにした。また、東濃地科学センターにおけるヘリウム定量法を専用QMSによる同位体希釈法に変更したので、これについても報告する。
中安 昭夫; 岩月 輝希; 橘 翔子*; Yang, H.*
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、地質環境を適切に把握し、処分場設計や安全評価に必要な情報を提供するため、利用者が調査領域でのさまざまな条件や地層処分計画をとりまく状況の変化に応じて柔軟かつ適切に調査・評価計画の立案・変更を可能にする「次世代型サイト特性調査情報統合システム」の開発を進めている。その一環として東濃地域, 幌延地域, 沿岸域の地質環境の調査・評価事例を対象に情報の分析・整理を行うとともに、専門家のノウハウをシステム化するために、判断支援エキスパートシステム(ES)の構築を行っている。ES構築において、専門家が直接自分のノウハウをIF...THEN形式でシステムに入力できるツールを開発し、ツールを用いてエキスパートシステムを作成した。
天野 由記; 南條 功; 岩月 輝希; 佐々木 祥人; 浅野 貴博; 寺島 元基; 長岡 亨*; 中村 孝道*; 吉川 英樹; 青木 和弘
no journal, ,
幌延深地層研究所の深度140m調査坑道から掘削したボーリング孔を用いて、岩盤中の「水-岩石-微生物」システムが有する環境回復能力(酸化還元緩衝能力)を評価するために原位置試験を実施した。酸素を飽和させた地下水をボーリング孔に注入・循環し、酸素濃度,酸化還元電位の変化及びそれに伴う化学成分や微生物数・微生物群集組成の変化をモニタリングし、「水-岩石-微生物」システムにおける岩盤の酸化還元緩衝能力を評価した。その結果、溶存酸素濃度は循環開始後10時間以内に検出限界以下となった。Fe(II)イオン濃度も減少傾向を示したことから、注入した酸素は地下水中の溶存鉄により消費されたと考えられる。試験期間中の酸素消費速度は9.64mg/L/dayであった。また、酸化還元電位は循環を開始してから5日後に試験開始前とほぼ同等の約-208mVで安定状態となり、速やかに還元状態が回復することが示された。
梅田 浩司; 二ノ宮 淳; 浅森 浩一; 根木 健之
no journal, ,
未成熟な活断層や低活動性で変動地形が明瞭でない活断層等を概要調査等においてあらかじめ認定しておくことは、地層処分の長期的な安全性を確保するためにも重要となるため、筆者らはMT法による比抵抗構造解析を使った地球物理学的なアプローチ及び地下水中の希ガス同位体を用いた地球化学的なアプローチの検討を進めている。このうち、地球化学的アプローチの事例として行った2000年鳥取県西部地震余震域における地下水溶存ガスの希ガス同位体測定結果から、余震分布域では、低比抵抗体であるマントル起源流体に起因すると考えられる地下水溶存ガスの高いヘリウム同位体比が認められた。このことから、地表地震断層を引き起こさないような未成熟な震源断層であっても地下水中のヘリウム同位体比の空間的な分布と地下の比抵抗構造を把握することにより、断層の存在や大まかな位置を捉えることが可能と考えられる。
浅森 浩一; 根木 健之; 梅田 浩司; 二ノ宮 淳
no journal, ,
未成熟な活断層や低活動性で変動地形が明瞭でない活断層等を概要調査等においてあらかじめ認定しておくことは、地層処分の長期的な安全性を確保するためにも重要となるため、筆者らはMT法による比抵抗構造解析を使った地球物理学的なアプローチ及び地下水中の希ガス同位体を用いた地球化学的なアプローチの検討を進めている。このうち、地球物理学的アプローチの事例として行ったMT法による2000年鳥取県西部地震余震域における三次元比抵抗構造調査から、地下水中の高いヘリウム同位体比の供給源となり得るマントル起源の流体が断層下に存在することが明らかになった。このことから、地表地震断層を引き起こさないような未成熟な震源断層であっても地下水中のヘリウム同位体比の空間的な分布と地下の比抵抗構造を把握することにより、断層の存在や大まかな位置を捉えることが可能と考えられる。
草野 友宏; 安江 健一; 小坂 寛; 三枝 博光; 竹内 竜史; 尾上 博則*; 塩見 哲也*; 田力 正好*
no journal, ,
本研究では、天然現象のうち、隆起・侵食などに起因する長期的な地形変化及び氷期・間氷期サイクルに伴う気候変動に着目し、それらが地下水流動特性に及ぼす影響を推定するため、岐阜県東部の土岐川流域を事例として、過去数十万年の古地形の推定,氷期・間氷期の気候の推定及び地下水流動解析を実施した。古地形については、河川沿いに点在する段丘面分布をもとに、DEMデータ及びGISを活用することで、三次元的に推定した。氷期・間氷期の気候については、表層水理観測データ,花粉化石分析結果及びそれらに基づく水収支計算により推定した。そして、推定した古地形を考慮した水理地質構造モデルについて、定常状態における三次元飽和・不飽和地下水流動解析を実施した。その結果、低位段丘や中位段丘が形成されるような地形変化では地下水流動特性に及ぼす影響は小さいものの、山地や丘陵が形成されるような地形変化では地下水流動特性が大きく変化する可能性が示された。また、気候変動に伴う涵養量の変化は、周辺と比較して標高の高い山地部で、地下水流動特性に影響を及ぼす傾向にあることが示された。
谷川 晋一; 安江 健一; 三箇 智二*; 梅田 浩司
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特願 2009-239446 
公報
地殻変動やその後の侵食・堆積に伴う地形の発達によって、動水勾配や地盤の透水性の変化などといった将来の地下水の流動特性のほか、水質を含めた地質環境条件に変化が生じる。そのため、長期的な地形の変化が地層処分システムに及ぼす影響を評価することは重要な課題である。本研究では、地形変化をシミュレートする技術として、河床礫の粒径分布に基づき、河川の土砂運搬を摸擬したアルゴリズムを開発するとともに、その妥当性についての検討を行った。
岩月 輝希; 天野 由記; 吉川 英樹
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二つの地下研究施設(瑞浪超深地層研究所,幌延深地層研究センター)でこれまでに得られた、地下水,鉱物・有機物,微生物の基礎研究とそれら諸特性の相互作用にかかわる知見について紹介する。瑞浪地域(花崗岩)では、炭酸塩鉱物・硫化鉱物,硝酸還元菌や硫酸還元菌が、地下水-鉱物・有機物-微生物システムの主要要素として挙げられ、地表から浸透した酸化的地下水は、これらの鉱物,微生物によって速やかに還元されていると推察された。一方、幌延地域(堆積岩)ではシステムを構成する主要要素として、化石海水,炭酸塩鉱物・硫化鉱物・海洋プランクトン起源の有機物,メタン生成菌や硝酸還元菌が挙げられ、これらの相互作用(pH緩衝反応,酸化還元反応)により還元的環境が形成されていることが明らかになった。
竹内 竜史; 竹内 真司
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地下深部に施設を建設する場合、表層から地下深部に至る地質環境に対してさまざまな影響が及ぶことが想定される。よって、地上での大規模事業における環境アセスメントと同様、高レベル放射性廃棄物の地層処分事業においても、地質環境に対する影響評価が必要になることが想定される。日本原子力研究開発機構が進める超深地層研究所計画(MIU計画)では、地下深部における研究坑道掘削に伴う地質環境の変化を把握するための観測を通じた技術的な知見を蓄積し、研究坑道の掘削が周辺環境に与える影響を評価するための技術を整備している。本論では、MIU計画における研究坑道の掘削を伴う研究段階(以下、第2段階)で実施している地下水水圧観測の事例を報告するとともに、観測を通して蓄積されている周辺環境影響にかかわる知見について紹介する。
水野 崇; 竹内 真司; Abdelgawad, A.*; 福士 圭介*; 渡辺 邦夫*
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瑞浪超深地層研究所(以下、研究所)で発生した排水にかかわる問題を事例として、地下施設建設が周辺環境に与える影響の効率的な低減方法に関して、地球化学的な手法を用いた事前検討について報告する。研究所では、研究坑道掘削に伴い排出される排水及び掘削土について、関連法規に定められた基準を遵守するための処理を行い、排水については近隣河川への放流し、掘削土については研究所用地内の堆積場で管理している。しかし、過去においては、排水中のフッ素及びホウ素の濃度が環境基準を超過したため、立坑内からの排水を停止する事象が発生した。そのため、深度約500mまでの関連法規に示された項目の分布状態の把握と供給源の特定を目的とした調査を行った。その結果、地下水中のフッ素,ホウ素は、花崗岩中に存在する鉱物と地下水との反応により供給され、岩石中の砒素は塩基性貫入岩に特徴的に含まれていることが明らかとなった。以上のことから、周辺環境への影響が懸念される物質の分布や供給源については、地球化学的な調査で特定できる可能性が高く、そのうえで効率的な処理方法や排出量を低下させるための方策を検討することが可能となると考えられる。
戸谷 成寿*; 竹内 竜史; 竹内 真司; 大丸 修二; 中野 勝志*; 菊山 清児*
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亀裂性岩盤においては岩盤中の割れ目(帯)が主要な水みちとなることから、その連続性を把握することは地下水流動を適切に理解するうえで重要である。近年、Enachescuらは、透水試験で得られる圧力及び流量の経時変化を無次元化し、正規化した時間微分プロットを透水量係数に読み換える、「Transmissivity Normalized Plot(TNP)」を提案し、ボーリング孔近傍から周辺に向けた透水量係数の変化から水理地質構造を推定することが可能であることを例示した。しかしながら、国内においては正規化した圧力の時間微分プロットの適用性の検討が十分行われていない。本研究は、日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で進めている、2本の立坑(主立坑と換気立坑)と水平坑道群の掘削を伴う超深地層研究所計画において、坑道内から実施したボーリング孔での各種の透水試験の結果を用いて正規化した圧力の時間微分プロットを作成し、亀裂性岩盤への適用性を検討した。その結果、亀裂性岩盤への適用性を確認することができた。また、正規化した圧力の時間微分プロットから得られた情報に地質及び水質の情報を加味することで、より高い確度で水理地質構造を推定できる可能性を示すことができた。
中島 崇裕*; 國友 孝洋*; 山田 治; 浅森 浩一; 藪内 聡; 茂田 直孝; 熊澤 峰夫*
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幌延深地層研究センターでは、地表付近に設置した電磁及び弾性波ACROSS(精密制御定常信号システム)送受信装置を用いて地下施設建設に伴う地下環境変化のモニタリングシステムの開発・検証を行っている。本件ではこれまでの電磁ACROSSによる観測結果について報告する。電磁ACROSSでは送信時に二方向の電流ダイポールを用いることにより、地下構造の不均質性や異方性の影響を見るためのテンソル伝達関数を取得できるようにしている。電磁ACROSSにおける二方向同時送信による観測は2006年8月から開始した。観測結果から、受信信号を1日程度スタッキングすることにより、誤差2%以内のテンソル伝達関数が取得できることを確認した。この観測データから、平均的には深部ほど比抵抗が小さくなる地下構造であることが推定された。また、伝達関数の時間変動について調べたところ、気象変動と相関のある変化の存在が示唆された。これらの変化は、地下施設建設に伴う地下環境変化を議論するうえでは取り除くべきバックグラウンドである。
道家 涼介; 安江 健一; 新里 忠史; 中安 昭夫; 梅田 浩司; 大澤 英昭
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「次世代型サイト特性調査情報統合システム(ISIS)」におけるエキスパートシステム開発の一環として、原子力機構が進めている地質環境の長期安定性に関する調査のうち、河成段丘を用いた隆起速度の算出に関するノウハウや判断根拠などの経験的な知識の分析・整理を行い、エキスパートシステムを作成した。分析・整理の結果は、「既存情報の抽出」から「隆起速度の算出」に至る作業手順を示したタスクフロー及び、各作業(タスク)における意思決定のプロセスを示したダイアグラムとして表現するとともに、IF-THEN形式のルールベースとして整理した。これら知識工学の手法を用いた知識の整理結果に基づいて、エキスパートシステムを作成した。
松岡 稔幸; 天野 健治; 大澤 英昭; 仙波 毅
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、「次世代型サイト特性調査情報統合システム(以下、ISIS: Information Synthesis and Interpretation System)」の開発を進めている。ISIS開発の一環として、全国規模の文献に基づく地質環境モデル構築のうち、地質モデルの構築について、エキスパートシステム構築の前段階の作業として、岐阜県東濃地域及び北海道幌延地域で実施してきた深地層の科学的研究で蓄積された地質環境の調査・評価に関する知見や経験,ノウハウをもとに、全国規模の文献情報を用いたモデルの構築の流れについて整理した。
三枝 博光; 前川 恵輔; 大山 卓也; 仙波 毅
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文献調査情報に基づき概要調査計画を策定する段階を想定した、地上からの地質環境特性評価技術の知識化に資するため、本研究では文献調査を想定した情報を用いた地質環境モデル構築領域の設定と地下水流動モデル構築の考え方を整理した。整理にあたっては、岐阜県東濃地域,北海道幌延地域で進めている地質環境調査技術開発において蓄積された経験に基づいた。地質環境モデル構築領域の設定と地下水流動モデル構築の考え方の整理においては、利用可能な情報を抽出するとともに、それらの情報を用いたデータ解釈及びデータセットの作成、このデータセットに基づくモデル化・解析、及びモデル化・解析結果を用いた評価といった一連の流れを整理した。また、一連の流れの中の各作業における意思決定過程についても分析・整理を開始した。
竹内 真司; 三枝 博光; 大澤 英昭; 仙波 毅
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地質環境の調査においては、(1)地質環境モデルの構築,(2)構築した地質環境モデルに基づく調査計画の策定,(3)調査の実施、を繰り返し実施することにより、理解度を向上させていくことが重要である。本報告では、原子力機構が幌延及び瑞浪の2つの深地層の研究施設計画と幌延沿岸域プロジェクトを通して蓄積してきた地質環境調査に関する経験やノウハウ,判断根拠などに基づいて検討した、地質環境モデル構築から調査計画策定に関する基本的な考え方や具体的な手順について紹介する。検討した一連の手順は、概要調査計画策定や安全審査のガイドラインの策定の支援として利用が期待される。
仙波 毅; 大澤 英昭; 濱 克宏; 竹内 真司; 岩月 輝希; 澤田 淳; 梅木 博之
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日本原子力研究開発機構では、地層処分を目的として段階的に進められる地質環境調査の進展に応じて変化する情報の質や量,社会状況に応じて、調査計画の立案や実施を柔軟に支援するための「次世代型サイト特性調査情報統合システム(以下、ISIS: Information Synthesis and Interpretation System)」の開発を進めている。ISISの基本的考え方や開発の進捗状況について報告する。