MACROIIによる単一孔注水・揚水型トレーサー試験データの解析

白川 敏彦*; 金澤 康夫*; 畑中 耕一郎

JNC TN8400 2001-012, 69 Pages, 2001/04

JNC-TN8400-2001-012.pdf:6.87MB

地層処分研究の天然バリア中の核種移行に係わる不均質岩盤中における巨視的分散現象を解明するために、多孔質媒体水理トレーサー試験装置(以下、「MACROII」と記す)を用いて、多孔質媒体槽内にガラスビーズを用いて不均質場を人工的に作成し、種々の条件を設定したうえで、数多くのトレーサー試験を実施してきた。今回は室内試験における分散長のスケール依存性を調べることを目的として、媒体槽を水平状態に固定し、不均質場の任意の位置に設置した単一孔を使用して注水・揚水型トレーサー試験を実施した。試験は、不均質場内に設置した注水・揚水型トレーサー試験に使用する単一孔の位置及び注入流量・注入時間を変えることによって、2地点において各々9ケース、6ケースの全15ケースを実施した。本試験で測定された揚水時の破過曲線を解析解でフィッティングし、巨視的分散長を算定した結果、15ケースのうち12ケースについて不均質場を代表する分散長を得ることができた。算定した分散長、注入・揚水流量および不均質特性の関連について検討した結果、以下の事項が判明した。・算定された分散長と単一孔周辺に広がった濃度フロントの平均半径との関係は、濃度フロントの平均半径が大きくなるにしたがって分散長がほぼ単調増加する傾向が確認できた。・トレーサーを注入・揚水する単一孔を2地点選び試験を実施したが、単一孔周辺の透水性が小さくなっている場合には分散長は大きくなり、単一孔周辺の透水性が大きくなっている場合には分散長は小さくなる傾向が確認された。・フィッティングの精度が悪く分散長が算出できなかった3ケースについては、濃度フロントに分散が著しく小さい箇所が存在する可能性があることがわかった。

Analysis by fracture network modelling

WILLIAM S.DERSHO*; 吉添 誠*

JNC TJ8440 2000-001, 408 Pages, 2000/02

JNC-TJ8440-2000-001.pdf:21.62MB

本報告書は、平成11年度にGolder社が実施した亀裂ネットワークモデルと性能評価を記述するものである。本業務の主たる目的は、JNC殿の第二次取り纏め報告書用の性能評価に関わる技術面での支援並びに同性能評価のレビューを行うとともに、JNC殿のエスポ・プロジェクトにおける技術支援を実施することであった。性能評価面での主たる成果として、PAWorksパスウェイの解析、ソフトウェアの技術的記述、検証及び性能評価の可視化が挙げられる。エスポ・プロジェクトでの技術支援としては、Task4におけるTRUE-1岩体ブロック中吸着性トレーサーの移行に関わる予測モデル、並びにTask5におけるエスポ島の水理地質・地化学統計モデルの作成が含まれる。Golder社の平成11年度業務の詳細な情報は、本報告書の付属書に記されている。

地層処分における閉鎖技術の開発研究-プラグ周囲のトレーサー試験の解析評価-(委託研究内容報告書)概要

戸井田 克*; 升元 一彦*; 中村 充利*; 奥津 一夫*; 三浦 和彦*

JNC TJ8400 2000-020, 68 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-020.pdf:9.45MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために建設した地下構造物を埋め戻し材、プラグ材、グラウト材により閉鎖し、人工バリアの健全性を保つとともに廃棄体の隔離性能を長期にわたり確保する必要がある。そこで、わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため、室内試験および原位置試験を通じてこれらの性能を定量的に評価していくことが必要である。本年度は、カナダAECLにおいて開始したトンネルシーリング性能試験におけるトレーサー試験のデータ解析、数値解析に関わる技術的検討及びそれに伴うプラグ周囲のシーリングシステムとしての評価を行うと共に、第2次とりまとめの閉鎖技術に関わる有識者のコメントに対する検討を実施した。以下にその概要を示す。1)AECL地下研究施設において実施しているトンネルシーリング性能試験に係わる、1、トレーサー試験のデータ解決及び数値解析、2、蒸発散量測定のデータ解決、3、ワークショップに関わる資料作成、の項目についての検討を行った。2)第2次とりまとめのドラフトに対して指摘のあった横締固めの機械及び手順についての説明とコンクリートプラグ部の岩盤耐力の検討を行った。

不均質多孔質媒体中の水理・物質移動に関する研究(II) -先行基礎工学分野に関する平成9年度報告書-

神野 健二*; 中川 啓*; 細川 土佐男*; 畑中 耕一郎*; 井尻 裕二*; 吉田 隆史*; 亘 真吾

PNC TY1606 98-001, 54 Pages, 1998/03

PNC-TY1606-98-001.pdf:5.19MB

核種移行パラメータの1つである分散係数は、数多くの原位置試験結果より地層の不均質性の影響を受けスケール依存性を示すことが知られており、評価スケールに応じた分散係数を設定することは地層処分システムの性能評価上重要な課題となっている。ところが、原位置での測定には限界があるために分散係数のスケール依存性に関しては未だ十分に解明されておらず、これまでに成層構造を持つ地層に対する理論的な研究があるだけである。そこで、動燃事業団では、不均質多孔質媒体トレーサ試験設備(略称MACRO)を用いて人工的に作成した不均質場においてトレーサ試験を実施し、不均質場が分散現象に及ぼす影響について研究を進めてきた。特に、昨年度の共同研究では動燃事業団と九州大学の保有するコードを用いてシミュレーション解析を実施し、解析結果の比較によりそれぞれのコードの適用性を明らかにしている。本年度は、新たに作成した不均質場において単孔式のトレーサ注水・揚水実験を実施し分散長を測定し、不均質特性が分散現象に及ぼす影響について検討を行った。一方、昨年度の研究において適用性を確認した計算コードを用いて数値シミュレーションにより不均質多孔質媒体中のトレーサ挙動を解析し、不均質特性とそれに起因する分散現象について検討を行った。トレーサ注水・揚水試験により測定した分散長を検討した結果、本試験が場の不均質性に起因する巨視的分散現象を検討する上で有効であることを確認した。また、数値シミュレーションにより不均質場におけるトレーサ移行挙動を検討した結果、不均質場の確率統計的特性を代表するパラメータとして用いた積分特性距離と巨視的分散係数の関係についての知見を得た。

日本原子力研究所と産業界の共同研究

石川 勇

Radioisotopes, 46(9), p.657 - 663, 1997/09

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.46.657

RI・放射線の産業利用の現状を把握し、利用の活性化及び標準化を図るために、日本アイソトープ協会理工学部会内に設けられた「放射性同位元素等の産業利用専門委員会」で討論された資料とともに、原研における産業界との共同研究の現状を紹介し、多くの人の理解を得る資料である。内容は、外部の人が原研の施設や制度を利用するための情報と利用開発室における産業界との共同研究の実施例として、(1)非破壊検査に関する事例、(2)放射線応用計測法に関する事例、(3)トレーサ利用技術に関する事例について紹介する。

釜石鉱山における非吸着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(III)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健介*; Doe, T.*

PNC TJ1205 97-001, 297 Pages, 1997/03

PNC-TJ1205-97-001.pdf:10.02MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削等の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、この非収着性トレーサー試験を実施するための準備の初年度の作業として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびボーリング孔の水理地質調査を行うことによりKH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(各80m)を掘削し、ボーリング孔掘削時の既存孔における圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査、簡易的な水理試験を実施し、平成6年度に取得されたデータとともに総合的に解析して試験対象領域の水理地質構造モデルを検討した。平成8年度は、新たに2本のボーリング孔、KH-24孔およびKH-22孔(各80m)を掘削しトレーサー試験に必要なボーリング孔配置を完成させるとともに、トレーサー試験用にマルチパッカーシステムのパッカー配置と配管を更新した。また、トレーサー試験対象割れ目の水理物質移行特性を概略的に把握するために孔間透水試験ならびに予備的トレーサー試験を組み合わせて実施し、平成9年度に実施する非収着性トレーサー試験に用いる透水性割れ目を抽出した。

人工バリア材料中の30Siの同位体分析に関する研究(3)

米沢 仲四郎*; 松江 秀明*; 安達 武雄*; 星 三千男*

PNC TJ1500 96-001, 371 Pages, 1996/03

PNC-TJ1500-96-001.pdf:12.4MB

平成5年度及び6年度に引き続きJRR-3Mの冷中性子ビームを使用した中性子即発線分析(PGA)により、人工バリア材料中の30Si同位体分析法の検討を行った。本年度は、1)28Si、29Si、30Siの各濃縮同位体の測定により、各同位体のPGA基礎データを求め、2)30Si拡散試験用試料調製法について、試験片を浸せき液をろ紙上に蒸発乾固する方法の検討を行い、28Si、29Si、30Si各同位体の検出限界を明らかにした。さらに、3)ケイ砂混合ベントナイト中のSiコロイドの透過を模擬したAuコロイド透過試験試料中のAuの定量を行い、Auコロイドは殆ど透過しない事を明らかにするとともに、4)海外における関連分野の研究状況を調査した。

性能評価手法の統合的運用に関する研究

not registered

PNC TJ1216 96-002, 387 Pages, 1996/03

PNC-TJ1216-96-002.pdf:8.02MB

ニアフィールド性能の定量化には、処分環境で生起する現象のモデル化、使用データの信頼性の向上及びそれらモデルやデータの統合の他、モデル、データの履歴、解析内容のトレース等が可能な品質管理体系の構築が必要である。このため、本研究では性能評価手法の統合的な運用を進めていくため、以下の検討を実施した。(1)速度論的吸着特性を考慮した物質移行モデルの開発及びトレーサー試験解析・速度論的吸着モデルに関する文献調査の結果、吸着性トレーサであるCs、Srは、Frenudlich型の吸着を示すことが分かった。また、吸着平衡に達するまでには数10hr要し、Csの方がSrよりも平衡に達するまでに時間を要することが分かった。・吸着速度を考慮して物質移行のモデル化を行ない、吸着速度定数及びFrenudlich定数の違いによる物質移行量への影響を把握することができた。・吸着性トレーサ試験のデータを用いた解析の結果、Naは線形吸着モデルで説明できるがSr、Rb、Csについては吸着速度を考慮することで、大略破過曲線を説明することができた。(2)Uの溶解度制限固相の変遷に関する研究・UO2(am)は、十分にUO2(cr)まで結晶化した。UO2(cr)の溶解度は、10-1010-9Mになると推定された。・乾式法でUO2(cr)が合成されたが、固相表面は、活性で溶解度が高いことが示された。・Dr、Raiの報告によると結晶である238PuO2は、1,266日でアモルファスに変遷するが、本解析においては、その現象が半年2年で顕著に起こる。(3)性能評価手法の統合的運用のための品質管理システムに関する研究等

Applied techniques based on neutron radiation in JAERI

石川 勇

Proc. of 11th KAIF/KNS Annual Conf., 0, p.611 - 619, 1996/00

日本原子力研究所、アイソトープ部が、民間企業、公的機関、原研の基礎研究グループと協同で開発した、Cf線源を用いる中性子応用技術のうち、いくつかの注目すべき応用例についての報告である。1)高精度コークス水分計として、Cfからの中性子とガンマ線の同時透過測定をパルス波形弁別技術により実現した。2)中性子吸収トレーサ技術を石炭液化実験プラントにおいて、石炭スラリーの流れの観測のために採用した。3)中性子の多重散乱や十分な熱化によって、鉄板ではさまれたプラスチックフィルムの厚さ計を開発した。4)原研で開発された中性子イメージングプレートの応用技術に関することなどの内容を紹介した。

亀裂状媒体水理試験設備(LABROCK試験装置)による人工亀裂岩体を用いた透水性の応力依存性試験

野田 兼司; 内田 雅大

PNC TN8410 94-335, 13 Pages, 1994/10

PNC-TN8410-94-335.pdf:0.49MB

岩盤内の亀裂を流れる地下水及び核種の移行挙動を解明するために,注排水側の測定だけでなく,亀裂面内での圧力分布,トレーサ濃度分布も測定できる設備を試作した。この設備は,垂直荷重負荷・制御装置,透水・トレーサ圧負荷・制御装置,計測装置,データ収録・処理装置から構成され,圧力・濃度・温度の各センサが設置されている。この装置を用いて,平滑な亀裂面を有する岩体と凹凸を有する岩体の二つについて透水・トレーサ試験を実施し,次の結果を得た。1)亀裂の透水性は亀裂に垂直に作用する荷重により変化する。2)物質移行にかかわる亀裂開口幅と三乗則から求められる水理学的開口幅との関係は,平滑面を持つ亀裂では56倍になる。3)同じく凹凸面を持つ亀裂では99.5倍になる。