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C)濃度に基づく深部地下水の流動状態の推定加藤 利弘; 岩月 輝希; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
地下水流動は地下圏における物質循環を考察する上で欠くことのできない情報の一つであり、水理学的な数値解析や化学的指標に基づく滞留時間の推定などの評価手法を併用することにより確度の高い評価が可能となる。日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所においては、これまでに深度500mまでの研究坑道の掘削を通して、地下水流動や地下水の化学特性を把握するとともに大規模地下施設が周辺の地下水に与える影響の評価を行ってきた。本研究では、新たに地下水中のC濃度に関わるデータを取得し、その深度分布や水理地質構造などとの関連を基に地下水の滞留状態について考察した。
笹尾 英嗣
no journal, ,
平成27年7月に発表された「長期エネルギー需給見通し」では、2030年度における日本の電源構成に占める原子力の割合として20
22%が示されている。原子力発電の燃料となるウランは、他の鉱物・エネルギー資源と同様に有限であることから、長期的にはその供給可能性を検討しておく必要がある。ウラン資源に関しては、国際機関や各国の政府機関による報告が定期的になされており、経済協力開発機構原子力機関と国際原子力機関は共同で2年ごとにUraniumという報告書(通称レッドブック)をまとめている。本論では、主にレッドブックに基づいて、今後のウランの需給関係を整理した。その上で、今後の資源量増加の可能性について、主要なウラン生産国であるカナダとオーストラリアを対象に、地質学的見地から検討した。これらの国においては、これまでも盛んな探鉱が行われてきており、今後も探鉱活動の進捗に伴って新規の鉱床が発見される可能性は高いと推察される。
末岡 茂; 田上 高広*; Kohn, B.*; 福田 将眞*
no journal, ,
東北日本弧の長期スケールにおける隆起・削剥史の解明を目的に、東北日本弧を横断する南北2本の測線において(U-Th)/He熱年代測定を実施した。前弧側の北上山地と阿武隈山地では、約50Maより古い年代が得られ、新生代を通じてテクトニックに安定していたことが推測された。奥羽脊梁山脈および背弧側の各山地では約10Maより若い年代が得られ、日本海拡大以降の山地の隆起・削剥を反映していると解釈できる。東北日本弧の各山地内の年代パターンは西南日本弧の山地とは異なっているように見えるが、これは山地の隆起様式の違いを反映している可能性がある。今後は、測定地点数の増加や、他の熱年代手法の併用により、より詳細な隆起・削剥史の推定を試みる予定である。
石丸 恒存; 島田 耕史; 末岡 茂; 安江 健一; 丹羽 正和; 梅田 浩司
no journal, ,
高速増殖原型炉もんじゅにおいては、原子力規制委員会からの指示を受け、剥ぎ取り調査により、もんじゅ敷地内破砕帯の活動性に関する調査を進め、敷地内破砕帯に活動的であることを示す証拠は認められないことを示した。敷地内破砕帯の活動性評価では、上載地層法が適用できない状況であったことから、破砕帯の切断関係を詳細に調べたうえで、破砕帯中の黒雲母の塑性変形(150-250
C以上で形成)および破砕帯に沿う方解石脈中の変形双晶の特徴(150-300Cで形成)等の鏡下観察結果から、敷地内破砕帯は深部高温環境下で形成された古い時代の小規模な地質構造と推定した。今回の敷地内破砕帯調査は、上載地層法が適用できない花崗岩中の破砕帯においても活動性評価が可能なことを示した例と考える。
渡邊 隆広; 國分 陽子; 村上 裕晃; 横山 立憲; 雨宮 浩樹; 水野 崇; 久保田 満; 岩月 輝希
no journal, ,
地質環境の長期安定性を評価するためには、過去の地質環境の変動幅を把握し、その結果に基づいて将来の変動幅を推定するといった手法の構築が必要である。このためには、過去の地下水の流動特性や化学的条件(酸化還元電位やpH)を把握することが必要である。これまでに地下水の化学組成に基づいて、地下水の滞留時間を評価する試みが行われてきたが、過去の地下水の化学的条件の変遷を連続的に把握することは困難であった。一方、地下水から沈殿した炭酸塩鉱物は、沈殿当時の年代と化学的状態を示す成分(例えば、ウラン, 鉛, 鉄や希土類元素の相対量など)を保持している可能性が高い。岩盤中の割れ目を充填する炭酸塩鉱物を古環境指標として活用するためには試料の局所領域を数十マイクロメートル以下で分析可能なレーザーアブレーション付き誘導結合プラズマ質量分析装置(LA-ICPMS)が有効である。本技術開発においては、日本原子力研究開発機構土岐地球年代学研究所に導入したLA-ICP質量分析計を用いて、炭酸塩鉱物の局所領域のU-Pb年代測定について技術基盤の構築を進めた。さらに、過去の化学的状態を復元するため、炭酸塩鉱物と地下水間の鉄の分配係数をもとにした酸化還元電位推定手法の適用性を検討した。
松岡 稔幸; 小松 哲也; 安江 健一; 尾上 博則; 大山 卓也; 岩月 輝希; 笹尾 英嗣; 梅田 浩司
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、将来の自然現象に伴う地質環境特性の長期安定性を評価するために必要な超長期の地質環境特性の変動を考慮できる数値モデル(以下、地質環境長期変動モデル)の構築に関する技術開発を進めている。本稿では、幌延地域を事例とした地質環境長期変動モデルの技術開発に関するこれまでの取り組み及び成果の概要を示す。地質環境長期変動モデルの開発は、海水準変動による陸域の変化や地形・地質の変化などを考慮して、海域と陸域を含む東西約100km、南北約30kmの領域を対象とし、これまでに整理した過去数百万年から現在までの地形・地質発達史に基づき、現在及び過去の地形・地質モデル(約1Ma、約330ka)を構築した。さらに、構築した地形・地質モデルをベースとした地下水流動解析を実施し、その解析結果に基づく地下水流動特性の長期変動の空間分布の推定、地下水流動特性評価における重要因子の抽出手法を具体例として示した。
操上 広志; 北村 哲浩
no journal, ,
本研究では、降雨イベントの強さや継続時間が土砂や放射性セシウムの流出に与える影響を理解するために、FLESCOTを用いた感度解析を実施した。結果、流出率は浮遊土砂粒径、降雨の強度、継続時間に依存することが示された。土砂・
Csの流出率は短くて強い降雨ほど高くなった。シルトは大きいイベントでは主な放射性セシウムのキャリアとなり、小さいイベントではクレイ付着あるいは溶存セシウムが支配的となった。強いイベントにおいては再浮遊も生じた。
尾上 博則; 小松 哲也; 安江 健一; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 加藤 智子; 笹尾 英嗣; 梅田 浩司
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、将来の自然現象に伴う地質環境特性の長期安定性を評価するために必要な超長期の地質環境特性の変動を考慮できる数値モデル(以下、地質環境長期変動モデル)の構築に関する技術開発を進めている。本稿では、東濃地域を事例とした地質環境長期変動モデルの技術開発に関するこれまでの取り組み及び成果の概要を示す。地質環境長期変動モデルの開発は、約20km四方の土岐川流域を対象とし、これまでに整理した過去数百万年から現在までの地形・地質発達史に基づき、現在及び過去の地形・地質モデル(300万年前, 100万年前, 45万年前, 14万年前)を構築した。さらに、構築した地形・地質モデルをベースとした地下水流動解析を実施し、その解析結果に基づく地下水流動特性の長期変動の空間分布の推定、地下水流動特性評価における重要因子の抽出手法を具体例として示した。
安江 健一; 笹尾 英嗣; 尾上 博則; 岩月 輝希; 加藤 智子; 竹内 竜史; 國分 陽子; 浅森 浩一; 梅田 浩司
no journal, ,
原子力機構では、経済産業省委託事業「地層処分技術調査等事業(地質環境長期安定性評価確証技術開発)」を進めており、第四紀の地殻変動とそれに伴う地質環境の変動等を表現できる数値モデルとして「地質環境長期変動モデル」の開発とモデル構築に必要な個別要素技術(革新的要素技術)を開発する。地質環境長期変動モデルでは、東濃地域と幌延地域を山間部と平野部の事例としてモデル構築手法を検討すると同時に、これまで個別に進められてきた地質環境の各分野のモデルを統合的に取り扱い、地質環境の長期的な変動を表現できる数値モデルの構築の方法論を整備する。また、モデルの妥当性の確認及び不確実性の評価のための方法論や、構築したモデルを効果的に表現する可視化技術を検討する。革新的要素技術では、長期的な時間スケールでのモデル化及びその解析評価に必要な技術として、山地の形成過程を推定する後背地解析技術、過去の涵養量を古気候や古地形の情報から推定する地下水涵養量推定技術、過去の地下水の化学的状態とその時代を推定する炭酸塩鉱物測定技術、過去から将来の地殻変動を数値シミュレーションから推定する地殻変動予測技術を開発する。
清水 麻由子; 柴田 健二; 鈴木 和博; 末岡 茂; 丹羽 正和
no journal, ,
日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されたJEOL JXA-8530F FE-EPMAを用いてモナザイトのCHIME年代測定を行った。U-Pb年代が報告されているCooma花崗岩と江若花崗岩を用いて、当センターで得られたCHIME年代値の信頼性を確認した。その結果、いずれも誤差の範囲で一致した年代値が得られたことから、JEOL JXA-8530F FE-EPMAを用いたCHIME年代測定法が確立できたと判断できる。本発表では新たに測定を行ったSteenkampskraalのモナザイトのCHIME年代を紹介する。また、このFE-EPMAを用いて重鉱物を迅速に同定することのできる手法も併せて開発したので、詳細を報告する。
竹内 竜史; 尾上 博則; 安江 健一
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分で考慮する数万年以上の時間スケールでは、地表水文環境に変化が生じる。特に、降水量, 蒸発散量, 河川流量の変化は、地下深部の地下水流動の上部境界条件となる地下水涵養量の変化を生じさせる可能性がある。本報告では、過去から現在における気候変動と地形変化を考慮した地下水涵養量の推定手法と山間部を対象とした適用例を示した。東濃地域を例に本手法を適用した結果、現在(間氷期)の地下水涵養量118mm/年に対し、各時間断面の地下水涵養量は45万年前の氷期118172%、間氷期147273%、14万年前の氷期81135%、間氷期88196%、現在の氷期5872%と推定され、一部には、過去の氷期の地下水涵養量が現在より増加するとの結果も得られた。これは、地形変化に伴う河川流出量の変化が地下水涵養量の変化に大きな影響を与えることを示唆している。一方で、起伏が乏しく平坦な地形が推定された100万年前については、地形特徴に基づく河川流出量の推定が困難であった。平坦な地形に対応した流域抽出手法の改良と平野部における本手法の適用性の確認が今後の課題である。
徳安 佳代子; 安江 健一; 小松 哲也; 田村 糸子; 堀内 泰治
no journal, ,
本技術開発では、山地の形成過程把握に向けた後背地解析技術として堆積物中の石英粒子ESR信号特性を用いた手法開発を進めている。東濃地域には、中新世の瑞浪層群と中新更新世の東海層群(上位の土岐砂礫層を含む)が広く分布しており、その基盤は北部北東部では主に美濃帯の中生代付加体堆積岩と濃飛流紋岩、山陽帯の花崗岩、南部では主に領家帯の花崗岩類である。このような地質的特徴は、堆積物の供給源特定に適している。ESR測定に用いた試料は、木曽川支流の付知川と阿寺断層の間の採石場にみられる土岐砂礫層中の砂層、東濃地域とその周辺に分布する基盤岩(濃飛流紋岩、山陽帯及び領家帯の花崗岩類)である。露頭観察から砂礫層の下部と上部では後背地が異なることが想定される。ESR測定を行った結果、下部の堆積時(約3.92.0Ma)には流域に花崗岩が露出しておらず、上部の堆積時(約2.0Ma以降)に花崗岩が露出した可能性が推定でき、ESR特性により堆積物の供給源の変化を推定できる可能性が見出された。本報告は、経済産業省資源エネルギー庁委託事業「地層処分技術調査等事業(地質環境長期安定性評価確証技術開発)」の成果の一部である。
石橋 正祐紀; 岩崎 理代; 濱 克宏
no journal, ,
花崗岩などの結晶質岩では、物質の選択的な移動経路周辺の母岩へのマトリクス拡散現象が、物質の希釈や移動の遅延に効果がある。そのため、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価を行う上でマトリクス拡散現象の理解は重要となる。そこで、本研究は瑞浪超深地層研究所の深度300mから採取した試料(6試料)を対象として、日本の花崗岩の特徴である断層や熱水変質に着目して、これらとマトリクス拡散現象との関連性を把握することを目的として実施した。具体的には、岩石試料に対して、薄片観察、走査型X線分析顕微鏡分析、実体蛍光顕微鏡観察、走査型電子顕微鏡観察、非収着性のウラニンをトレーサー物質とした透過拡散試験を実施し、各試料の鉱物組成・分布、微小空隙構造の分布と空隙率および実効拡散係数を測定し、それぞれの関連性について検討した。その結果、断層近傍では健岩部に比較して断層形成に伴いマトリクス拡散経路が増加すること、熱水変質の程度によりマトリクス拡散経路が増減する可能性が示唆された。今後は、吸着性物質を用いた検討や試料数を増やすことで、マトリクス拡散現象における断層や熱水変質の影響を明らかにしていきたいと考える。
徳安 佳代子; 田村 糸子; 小松 哲也; 安江 健一
no journal, ,
ことができる。OSL年代測定法は、堆積物に普遍的に存在する石英や長石に適用できるため、離水年代を決定するのに効果的な手法である。近年、欧州や豪州などの大陸で一般的になったものの、日本での適用はまだ後れており、特に河川堆積物のOSL法を用いた年代測定事例は限られている。そこで本研究では、日本における段丘堆積物中の石英を用いたOSL年代測定法を整備するため、堆積物に挟在する指標テフラとの関係性から、OSL法を用いた年代測定結果の妥当性と手法の有効性について検討する。試料は木曽川沿い及びその支流の付知川沿いの河成段丘堆積物から採取した。段丘堆積物は、葉理の発達した砂層及び二次堆積したと考えられる軽石層から構成されている。軽石層は、鉱物組成、火山ガラスや斑晶鉱物の屈折率及び主成分分析により、On-Pm1テフラ(100ka;小林ほか、1967;竹本ほか、1987)であると同定された。これは、段丘堆積物が100ka以降に堆積したことを示している。堆積物から抽出された石英粒子は、通常のSAR法(Murray and Wintle、2000)により測定され、4050kaの年代値が得られた。試料のOSL信号(減衰曲線)は、OSL年代測定に不適なmedium成分からなるため、年代値が低く見積られている可能性がある。そこで、年代測定に最適なOSL成分(fast成分)を解析で抽出し、fast成分からのOSL信号を用いて蓄積線量推定を試みる必要がある。
渡部 豪; 奥山 哲; 浅森 浩一; 梅田 浩司
no journal, ,
地層処分における地質環境の予測・評価は、過去の自然現象の偏在性や変動傾向に基づき、将来への外挿することが基本となる。しかし、地形・地質学的に推定される過去のイベントや変動パターン等に係る記録は、遡る年代や地域によって識別できる分解能が異なることから、予測結果に伴う不確かさも様々である。ここで、時間スケールごとの変動方向や速度が大きく異なる場合は、単純な外挿による予測には、より大きな不確実性が伴う。また、日本列島は、プレートの沈み込みにより長期にわたって短縮変形を受け続けている。これによる地殻変動は、複雑な地形・地質構造で特徴付けられる我が国の地質環境の根元的な形成・変動要因であると考えられる。そこで本研究では、地質学的データから推定されるひずみ速度分布に基づき、長期間のプレート間相互作用をモデル化し、地球物理学的観測から推定される地殻の粘弾性不均質を考慮した数値シミュレーションに応用することで、長期間の地殻変動を推定する手法を構築する。このうち本報告では、(1)活断層データを用いた地質学的ひずみ速度の推定及び、(2)粘弾性不均質を考慮したシミュレーションについて報告する。
浅森 浩一; 濱 友紀; 梅田 浩司
no journal, ,
地質環境の長期安定性を検討する上では、地下深部のマグマや流体の存否や分布を把握することが必要不可欠である。本研究では、九州地方の前弧域を対象にMT法電磁探査と地震波トモグラフィーを適用し、地殻からマントルの比抵抗構造と地震波速度構造を推定した。その結果、九州前弧域の下部地殻において、非火山性流体の存在を示唆する低比抵抗・地震波低速度体が認められた。
佐藤 達彦; 石井 守*; 片岡 龍峰*; 久保 勇樹*; 簑島 敬*; 三好 由純*; 永松 愛子*; 塩田 大幸*; 高島 健*; 保田 浩志*
no journal, ,
太陽高エネルギー粒子(SEP)による宇宙飛行士や航空機乗務員の被ばく線量予報は、宇宙天気研究の中でも最も難しい課題の1つである。我々は、過去5年間にわたって、航空機被ばく警報システムWASAVIESを開発してきた。WASAVIESは、物理ベースのモデルを用いて大気上空におけるSEPフラックスを計算し、そのフラックスに空気シャワーシミュレーションに基づくデータベースを組み合わせて航空機高度における被ばく線量を導出する。しかし、物理モデルの計算に必要なパラメータを決定するためには、最低でもイベントが発生してから2.5時間を要するため、現状では、イベントのピーク時の被ばく線量を予報することはできない。そこで、我々は、科研費新学術領域PSTEPの枠組みで、それらパラメータを決定するまでの時間短縮や、経験モデルに基づくSEP被ばく線量の現況報告システムの開発に取り組んでいる。発表では、WASAVIESの概要と今後の開発戦略について紹介する。
島田 耕史; 石丸 恒存; 末岡 茂; 照沢 秀司; 安江 健一; 丹羽 正和; 梅田 浩司
no journal, ,
重要構造物付近の破砕帯の露出状況は多様であり、上載地層法が適用できない場合の活動性評価手法の整備が必要である。上載地層法は交差切りの法則を用いており、この法則に基づく基盤岩中の構造の切断関係による活動性評価手法は有望である。しかしながら、露出状況による制約や破砕帯自体の特徴として、切断関係が見られない、並走する粘土脈からなる小規模な破砕帯もある。ここでは、そのような事例として、一つの破砕帯露頭を取り上げ、延長部の確認、若いながらも破砕帯を覆う上載地層の年代推定、粘土脈の変位センスの確認、類似の構造を持つ破砕帯との比較、付近の活断層との粘土粒径の比較を行った。その結果、この破砕帯は小規模であり、付近の活断層と変位センスが異なり、活断層の活動時の付随的運動はなく、特異な段差は差別侵食によるものであり、累積変位量も活断層に比べ小さいことが明らかになった。これらからこの破砕帯は起震断層の運動が直接地表に現れた活断層ではなく、活断層に付随してずれ動く弱面としても機能していないと考えられる。
山田 隆二*; 國分 陽子; 若月 強*; 安江 健一
no journal, ,
斜面崩壊、地すべり、土石流などマスムーブメント及び断層変位は、発生地域の地形を大きく変える自然現象であり、将来の地質環境の予測・評価ではそれらの履歴を復元し長期的な地形の安定性を評価することが重要である。過去に発生した現象により堆積物に埋没した樹木片試料などを用いた放射性炭素年代測定に基づいて履歴の復元を行うためには、既存文献のデータをコンパイルし、分析者や前処理法が異なる年代測定結果を比較することが必要となる。本研究では、島根県津和野町の土砂堆積物中から採取した樹木試料を用いて、化学的洗浄法(酸-アルカリ-酸処理、セルロース抽出等)、洗浄処理者や同位体比測定者を様々に組み合わせた放射性炭素年代測定結果を評価した。放射性炭素年代値が約2200年より若い試料では、実験プロトコルに従っている限り、処理者、測定者の違いによる年代値のばらつき、不一致は測定誤差より小さい。約4万5千年の試料では、化学的洗浄法, 処理者, 測定者の組合せによって測定誤差を超えたばらつきが見られるものの、結果の加重平均値は試料採取した露頭層序と一致することから、特定の実験場の要素に起因する系等誤差の影響は小さいと考えられる。
香取 拓馬*; 小林 健太*; 丹羽 正和; 清水 麻由子; 小松 哲也; 安江 健一; 堀内 泰治
no journal, ,
活断層とされる屏風山断層(活断層研究会, 1991)を事例に、その運動史を解明する調査技術開発を目的とした、断層岩の組織観察及び化学分析を行った。本研究では、断層活動に伴う変形・変質作用を検討するため、偏光顕微鏡及びSEMを用いた組織観察、RockJock(Eberl, 2003)を用いたXRD定量分析, XGT面分析, EPMA面分析を行った。これらの解析及び分析の結果から、屏風山断層を構成する断層ガウジ帯は、複数の運動履歴を記録しており、その変形・変質作用には優位な違いが存在することが分かった。特に流動変形が見られる断層ガウジの組織は、多量の流体の存在を示し、イライトに富むことから比較的高温(200C前後)の地下水が流入して形成されたと考えられる。また、斜長石の溶脱組織は、反応軟化を促進させる環境下での変形を示唆する可能性がある。本発表では、屏風山断層の断層ガウジ帯に着目し、変形・変質作用の変遷について議論する。