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福井 勝則*; 羽柴 公博*; 佐藤 稔紀; 桑原 和道; 高山 裕介
JAEA-Research 2015-015, 61 Pages, 2015/11
JAEA-Research-2015-015.pdf:5.52MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分坑道の力学的安定性は、建設・操業時はもとより閉鎖後も千年程度にわたって要求される。一方、処分坑道をとりまく岩石や岩盤は、クリープや応力緩和などの力学的な時間依存性挙動を示すことが知られており、その挙動を把握することは処分坑道の安定性評価における課題となっている。この課題を受け、調査研究開発を進めてきた。試験は中断することなく、試験期間は17年を越えた。また、湿潤状態かつ常温から100
C程度での、岩石の変形・破壊特性および時間依存性を調べるための試験方法について検討した。さらに、室内試験結果と地圧測定結果を用いて、三軸応力下での岩石の長期強度について検討した。
福井 勝則*; 羽柴 公博*; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 桑原 和道
JAEA-Research 2014-020, 50 Pages, 2014/11
JAEA-Research-2014-020.pdf:2.8MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分時においては、長期にわたる坑道の安定性の評価が要求される。このため、岩石や岩盤の時間依存性挙動を把握することは、坑道の長期安定性を評価する上で重要な課題である。そこで、岩石や岩盤の時間依存性挙動を、精密な試験や観察・計測から直接的に検討する手法(現象論的方法)で解明し、岩盤構造物の長期挙動予測評価手法を開発する研究を行ってきた。本報告書は、2013年度に実施した岩石や岩盤の時間依存性挙動に関する研究をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。第2章では、1997年度から16年間継続している田下凝灰岩のクリープ試験結果について報告した。第3章では、結晶質岩の時間依存性挙動把握のためのデータの整理と分析結果について報告し、このデータの利用方法の一つの例として、時間依存性を考慮した岩盤分類について考察した。第4章では原位置試験計画の策定のため、原位置岩盤の数値解析手法の向上に関する検討を行った。
青柳 孝義*; 佐原 史浩*; 三原 守弘; 奥津 一夫*; 前田 宗宏*
JNC TN8400 2001-024, 103 Pages, 2001/06
JNC-TN8400-2001-024.pdf:8.84MB
TRU廃棄物は高レベル放射性廃棄物と比較して発生量が多いものの、そのほとんどが非発熱性の廃棄体であるため、高埋設密度での処分が可能である。そのため、地下深部の大空洞処分施設による集合埋設が経済的観点から合理的と考えられている。このようなTRU廃棄物の特徴を考慮して、TRU廃棄物を埋設する処分坑道の断面形状や人工バリア材の構成を設計した場合、岩盤の長期にわたるクリープ変形が人工バリア材に過度の負荷を与え、処分システムに影響を及ぼす可能性が考えられる。本研究では、非線形粘弾性モデルを用いて岩盤の長期クリープ変形量の解析を行い、クリープ量を算出するとともに、人工バリア材への影響検討を行った。ここで、岩盤物性値については、地層処分研究開発第2次取りまとめの物性値を用い、結晶質岩系岩盤と堆積岩系岩盤を検討対象とした。検討結果として、結晶質岩系岩盤では、経過時間100万年においても岩盤のクリープ変形は発生しない結果となった。一方、堆積岩系岩盤では、経過時間100万年において80
90mmのクリープ変形が生じる結果となった。また、その時の緩衝材に生じる厚さの減少量は、最大で45mm程度となることが示された。今回の検討結果からは、この程度の岩盤クリープ変形や緩衝材厚さの減少量であれば、緩衝材に考慮される余裕しろの範囲でカバーできるものであると考えられることから、岩盤の長期にわたるクリープ変形は処分システムに大きく影響を及ぼすものではないと判断できた。本報告書は、平成10年度に実施した鹿島建設株式会社への委託研究の成果に対して、使用した非線形粘弾性モデルについての解説等を加えるとともに、研究内容を再度とりまとめたものである。
金 善永
JNC TN8400 2001-008, 36 Pages, 2001/03
JNC-TN8400-2001-008.pdf:2.92MB
高レベル放射性廃棄物を地層処分する際に、多くの国では緩衝材としてベントナイトが候補材料として考えられている。特に近年は、地層処分にセメント系材料の使用が考えられている。セメント系材料からの浸出液はpHが高く、Ca、Na、Kなどの濃度が高いために、緩衝材や周辺岩盤を変質させると考えられる。この反応は、処分場が地下深い所に位置する場合、地熱や放射性廃棄物からの熱、圧力、地下水などの反応によって、さらに激しい変質を受けると考えられる。このような場合、緩衝材としての膨潤性、地下水の侵入防止、核種元素の移行遅延などの性能は、低下することが懸念される。今回は、高pH溶液に対する緩衝材構成鉱物間の影響を調べるために、緩衝材の主な構成鉱物であるモンモリロナイト、長石(曹長石)、石英を選定し、これらを一定比率に混合させて、蒸留水やpH1113溶液との反応を調べた。試験温度は50150
であり、反応期間は10200日であった。試験結果、主な2次生成鉱物は方沸石(analcime)であり、温度やpHが高く、反応期間が長いほど、その生成量は多く、粒径も大きくなる傾向を示した。この方沸石の生成量は、X線粉末回折分析手法により定量化を試みた。方沸石の定量化の結果、その生成量は次の順序を示した。モンモリロナイトと長石混合試験
モンモリロナイト試験モンモリロナイトと石英混合試験この他に、走査型電子顕微鏡観察を行った結果、X線粉末回折分析データからは検出できなかった方沸石の結晶が観察された。また、定量化のデータを利用して、各試験においての方沸石の活性化エネルギー(kJ/mol)を求めてみた。・モンモリロナイト試験での方沸石の活性化エネルギー:54.9kJ/mol・モンモリロナイトと長石混合試験での方沸石の活性化エネルギー:51.9kJ/mol・モンモリロナイトと石英混合試験での方沸石の活性化エネルギー:59.6kJ/mol以上の結果より、ベントナイトに珪砂を混合させることや、周辺岩盤や緩衝材中の長石の存在などによる高pH溶液の変質影響を推定できる。
若杉 圭一郎; 牧野 仁史; Peter*
JNC TN8400 99-095, 69 Pages, 1999/12
ニアフィールド中核種移行解析コードMESHNOTEは、人工バリア中での核種移行に係わるガラスの溶解、緩衝材中の核種の移行、周辺岩盤への核種の放出を解析するために、QuantiSci社との共同で開発したコードである。MESHNOTEは一次元円筒座標系において有限差分法を用いることにより、物質の拡散移行問題を数値的に解く。MESHNOTEは以下の特徴を有している。●複数崩壊連鎖、緩衝材への線形・非線形収着、溶解度による核種濃度の制限を考慮して、核種が緩衝材中を拡散により移行する過程を解析できる。●複数崩壊連鎖については、崩壊系列において同一の親核種からの複数の娘核種の生成(崩壊分岐)、ならびに複数の親核種からの同一の娘核種の生成(崩壊合流)を考慮することができる。●緩衝材中の拡散による移行の境界条件となる、ガラス固化体からの核種の溶出と緩衝材からの周辺岩盤への核種の放出を現象に即して取り扱うことができる。●溶解度、収着定数、拡散係数など核種移行特性を支配する主要パラメータの時間・空間依存性を考慮した解析が可能である。・ユーザーの指定した許容誤差範囲に基づき、各時間ステップにおける解の精度を監視しながら時間ステップを自動的に増加させ、効率的に解析を実施することが可能である。本報告書では、MESHNOTEの概念モデル、数学モデル、数値解法について示すとともに、解析解や他のコードとの比較により、MESHNOTEが有する種々の機能について検証する。
進士 喜英*; 狩野 裕之*
JNC TJ7440 99-015, 149 Pages, 1999/03
本報告では、最初に、単孔式場水試験実施時の水位低下量や揚水流量の非定常挙動を予測できる理論解析解の誘導および改良を行い、全層ストレーナー井戸から部分インターバル井戸による揚水試験を扱うことができるようにした。この解を用いて、特に部分インターバル長および設置位置が試験結果に与える影響を評価した。その結果、揚水開始後比較的短い時間経過後の挙動は、インターバル長を帯水層厚さをして考えた(全層ストレーナ井戸による)揚水時の挙動を示し、比較的長時間経過後では部分インターバル長に関係なく全帯水層厚の全層をストレーナ長とした揚水挙動をそれぞれ示すことが確認された。また、その解析手法で用いられる直線勾配法ではプロットに異なる直線部分が複数みられることがあり、この手法の適用には注意を促すことがわかった。これに対して、パラメータスタディの複雑さはあるものの、曲線一致手法では比較的良好に評価できる見込みが確認された。次に、定圧揚水試験後の回復試験結果の整理手法の適用性を評価した。我が国での適用例がないことから、海外の石油工学分野で開発された手法の妥当性を確認し、その適用範囲を明確にした。いくつかのシュミレーション結果(の整理)から定圧揚水試験期間に影響しない井戸貯留が回復試験では極めて支配的な影響を示すことがわかり、回復試験時に井戸貯留項を小さくする利点を示した。最後に、スキン現象のモデル化について既存の文献を調査した。この結果、非定常型単孔透水試験では評価される透水係数はインターバル周辺のスキンの影響を受けるが、揚水試験ではスキンの影響を除外した透水係数を評価できる可能性がみとめられた。
三ツ井 誠一郎; 久保田 満*; 山口 明*; 中島 英雄*
JNC TN8430 98-001, 12 Pages, 1998/11
高レベル放射性廃棄物の地層処分研究において、処分環境でのガラス固化体の長期溶解変質挙動の評価は重要な課題の一つである。本研究では、溶性ケイ酸が飽和した条件での廃棄物ガラスの溶解変質のメカニズムを明らかにするため、飽和条件での浸出試験を実施し、反跳粒子検出法およびX線光電子分光法によって浸出試験後のガラス表面の元素分布を分析した。その結果、溶性ケイ酸が飽和した条件ではガラスマトリクスの水和変質によってガラス表面に水和層が形成されその水和層からは可溶性元素であるNa,Bが溶脱していることがわかった。また、ガラスマトリクスの水和変質と可溶性元素の浸出量の経時変化には密接な関係があることが示唆された。
林 和範; 加納 茂機; 小峰 龍司; 舘 義昭; 平川 康; 吉田 英一
PNC TN9410 98-021, 68 Pages, 1998/02
セラミックス材料は、金属材料に比べ、高強度、高硬度、高温強度が大きいなど、構造材料として魅力的な性質を持っている。セラミックスを高速炉環境に適用することを考えた場合、ナトリウムとの共存性およびナトリウムによる機械的性質変化の評価が必要である。今回、焼結セラミックスである'Al2O3(従来材および高純度材)、SiC、SiAlONおよびAIN、並びに一方向凝固セラミックスであるAl2O3/YAG共晶材について、ナトリウム浸漬後の機械的性質変化を調べることを目的に、823K(550)または923K(650)のナトリウム中に3.6Ms(1000時間)浸漬した試験片の曲げ試験を実施した。823K(550)のナトリウム浸漬試験片において、Al2O3(従来材、高純度材共に)、AIN、Al2O3/YAG共晶材においては、曲げ強度変化は見られなかった。これに対し、SiCおよびSiAlONでは曲げ強度の低下が見られた。923K(650)のナトリウム浸漬試験において、AINおよびAl2O3/YAGでは曲げ強度に変化は見られなかった。これに対し、Al2O3(従来材、高純度材共に)およびSiCにおいて、試験試験片の表面観察から粒界腐食が見られ、曲げ強度の低下が見られた。またSiAlONにおいて、曲げ強度の上昇が見られた。今後は、特に、曲げ強度の変化が見られなかった材料につき、さらに長時間の浸漬試験を行う必要がある。また、曲げ強度が上昇したSiAlONについては、そのメカニズムを解明する必要がある。
森嶋 彌重*; 古賀 妙子*
PNC TJ1630 97-001, 37 Pages, 1997/03
土壌中にはウランやラジウム等を含む鉱物が広く分布しており、これらがラドンの発生源として種々の形態で人の生活環境に関与し、ラドン濃度は様々な要因によって時間的にも空間的にも大きく変動している。そこで、環境大気中のラドン濃度の経時変動および場所による濃度レベルの分布を簡便にしかも、正確に評価するために特にピコラドシステムおよび液体シンチレーションスペクトロメータ(Tri-carb 2250CA)を用いて空気中ラドン濃度の測定に関する基礎的研究を行うとともに、日本でも有数のラドン温泉である鳥取県三朝温泉と、その周辺地域のラドン濃度の測定を行い、ラドンおよび崩壊生成核種の環境中挙動に関する検討を行ったので、その結果を報告する。
not registered
PNC TJ1603 97-001, 77 Pages, 1997/03
岩盤の1万年以上にも渡る長期の挙動を予測するためには、岩石・岩盤のミクロ構造まで考慮に入れた精度の高い解析が要求される。本研究では、まず、日本全国に分布し、岩盤構造物に広く利用されている花崗岩を用いて既存マイクロクラックの分布状況を観察した。岩盤の長期時間依存性挙動として、一定の荷重条件の下でひずみが増加していくクリープ現象と、一定の変位拘束条件の下で応力が緩和していく応力緩和現象が挙げられるが、ここでは、水浸条件下において応力緩和挙動に注目した室内実験を行った。実験供試体は上述の花崗岩である。この実験では供試体端面の変位を拘束した場合の時間経過に伴う応力変化を計測し、マイクロクラックの変化を観察した。つぎに、岩石の構成粒子レベルの応力緩和挙動を把握するために、花崗岩供試体を多結晶体で粘弾性的物性を有する複合材料と仮定し、均質化法(Homogenization Method)を用いて数値解析を実施した。均質化法とは、微視的には非均質な構造が周期的かつ規則的に配列された物体に対し、その構造を反映した巨視的な材料定数を求め、それを用いた全体解析により得られる巨視的な挙動から微視レベルの「応力分布」を求めることができる数学的な解析手法である。ここでは、上述のマイクロクラック分布の観測データを基に、微視的レベルにおけるユニットセルや界面の形状を定め、界面の粘弾性係数の違いによって、巨視的な変形特性や応力状態、あるいは微視的な応力分布がどのように変化するかについて考察した。さらに、岩質材料がその変形・破壊過程において著しい非線型性と時間依存性を示す場合を考慮すべく、均質化法による弾粘塑性解析の手法を開発した。この手法の妥当性をチェックするために、粘土を想定した弾粘塑性材料および地盤構造物の応力緩和について数値解析を実施した。
野村 和則; 渡部 雅之*; 佐野 雄一*; 小山 智造; 根本 慎一*; 小沢 正基*; 岡本 文敏
PNC TN8410 96-206, 33 Pages, 1996/07
本試験では,DC18C6による硝酸酸性系でのSrの抽出に関して,抽出及び逆抽出時間の測定ならびにSrの分配に対する温度依存性の評価を行った。また,DC18C6-Sr錯体構造についてNMRスペクトルの測定を行った。さらに,新たに入手した数種のクラウン化合物を用いた分配基礎試験を実施,硝酸酸性系での抽出剤としての可能性を調べた。以下に,本試験結果の主な概要を示す。・DC18C6-CH2Cl2-硝酸系におけるSrの抽出及び逆抽出とも,その反応は速やかに行われるものとみなせる。・DC18C6-CH2Cl2-硝酸系におけるSrの抽出反応は,反応全体としては発熱反応であり,温度が低い方が抽出に有利である。・DC18C6-Sr錯体のNMRスペクトルを測定し,1つのSrに対して一分子のDC18C6が配位していることが補完できた。・新たに入手したクラウン化合物のうち,C15C5がAgに対して抽出能を示した。以上の結果から,大環状化合物のうちクラウン化合物に属するDC18C6によるSrの抽出機構について,さらに詳細な評価を行うことができ,硝酸酸性系で使用する抽出剤として優れた性質を有することを明かとした。このことは,硝酸環境におけるクラウン化合物の核種分離試薬としての可能性をさらに進めたものであると評価ができる。また,今回新たに調査したクラウン化合物のうち,C15C5によりAgを硝酸溶液系から抽出できることがわかり,新抽出剤としての可能性がさらに広がった。
日笠 直樹*; 大井 貴夫
PNC TN8410 95-215, 67 Pages, 1995/07
本報告書は、高レベル廃棄物固化体インベントリの経時変化をグラフ化するために作成したグラフィック・ユーザ・インターフェースプログラム、処理プログラムについてまとめたものである。固化体のインベントリ計算では、大洗情報センターまたは東海事業所地層処分開発室所有のORIGEN-2を使用し、グラフ作成にはワークステーション上のグラフ化汎用ソフトUNIRASを使用した。そこで、ORIGEN-2の計算結果から必要なデータを抽出する処理及びUNIRASでグラフ作成に利用できる形にデータを加工するプログラムの開発を行った。また、これらのプログラム群を容易に利用できるよう、対話形式のグラフィック・ユーザ・インターフェースを作成した。このグラフィック・ユーザ・インターフェースを利用することにより、ORIGEN-2の出力の見方、UNIRASコマンドに関する知識がなくてもグラフ作成が容易に行えるようになった。
今里 哲久*
PNC TJ1604 94-001, 24 Pages, 1994/03
本調査の目的は、海洋での広域拡散に関する計算コードの整備を行う一環として、広域拡散の要となる広域海洋の中層及び深層を含む海洋の流動評価について調査、整備を行うことにある。上記目的達成のために以下の調査を実施し、計算コードの整備を行った。(1)広域海洋の流動評価方法に関する追加調査・年平均流動場における太平洋中層水の挙動に関する知見の調査を行った。また、海峡の表層・中層・深層中に存在する表層水・中層水・深層水の構成比率の時間変化に関する事項、T-S図の上で定義した水塊起源とその行方に関する事項について調査を行った。さらに、広域海洋流動場の季節変化に関連する知見の調査を行った。これらの知見や調査の整備を行い、そのとりまとめを行った。(2)広域海洋拡散コードに組み込める広域海洋の流動評価コードの調査及び整備・季節条件を加味した広域海洋拡散コードに組み込める広域海洋の流動評価コードに関する事項並びに用いる流動評価方法及びその算出過程に関する事項の調査及び整備、広域海洋の流動評価コードにより算出される流れの場に関する事項及び流れの場の特徴に関する事項の調査及び整理、計算上の問題点及び今後の課題に関する事項の調査及び整理を行い、その取りまとめを行なった。
落合 健一
PNC TN8430 92-002, 32 Pages, 1992/06
本書は,グローブボックスのリーク率検査法について新しい提案を述べたものである。その方法については本文で詳細に述べるが,原理的には従来の「洩れなし容器法」の概念を発展させたもので,以下の特徴を有するものである。(1) 洩れなし容器と検査対象であるグローブボックスとは接続しないで測定する。(2) 一つの洩れなし容器を基準とし,同時に並行して複数のグローブボックスのリーク率を測定することができる。(3) 本法による測定誤差の大きさは「洩れなし容器法」よりも大きく,「大気圧比較法」よりも小さい。本法によるリーク率測定のための測定原理,適用の方法などについて本文中で述べている。なお,本法を他の方法と区別するために「洩れなし容器基準法」と称することにする。
not registered
PNC TJ206 81-05, 124 Pages, 1981/02
HCDA後、溶融燃料が炉容器やガードベッセルを溶融貫通するような事故を仮定した場合、格納容器内の各部屋の温度、圧力等を解析することは安全上重要である。そのために、昭和53年度より、格納容器応答解析コード「CEDAN」を開発してきた。今回の研究は、つぎの3部からなる。1)CEDANコードの改修で、壁面への凝縮モデル等を追加した。2)解析コードのチェック・ランでSOFIREM2コードと比較計算を行った。3)原型炉を対象に、仮想的な炉心溶融貫通事故を模擬した計算をCEDANを用いて行った。今回の研究で、炉心溶融事故後、格納容器内での事故シーケンスを一通り理解することが出来た。しかし、事故シナリオや物理モデルに多くの不確定要因があるので、事故シーケンスを実際に支配しているのは何かを決めるため、パラメータ・サーベイを行う必要があると考えられる。
長谷川 明; 桂木 学; 東稔 達三
JAERI-M 4503, 99 Pages, 1971/07
高速炉の長期燃焼特性解析で重要となってくるFisson Products(FP)の(n,
)captureの実効断面積(群定数形式)の燃焼による時間依存性が崩壊系列の追跡によって調べられた。断面積はUKNDL-File、Yield dataはMeek and Riderによるrecommended valueを採用した。UKNDL Fileに存在しない核種の断面積はUKNDL File中の核種の断面積の偶奇性から推定した断面積を代用して作成された(Pu-239について)。それらの結果Decay chain内のFP核種のnumber density変化による全FP実効(n,)断面積の時間依存性はspectrumの軟かい3000l炉心の大型炉においても5%の程度であることが判明した。とりあげられたyield dataは
pu fast fission yieldを中心に
u、
uのfast fission yield、u、Pu、
Puのthermal fission yeildである。
藤原 健壮; 佐々木 隆之*; 的場 大輔*; 飯島 和毅
no journal, ,
福島第一原子力発電所付近で採取された土壌中の核種の分布をすでに求めており、Pu-238とCs-137の分布については、事故が原因であることが示唆されたが、Pu-239+240の場合は、フォールアウトの影響を考慮する必要があることがわかった。また、放射性核種の移行挙動を理解するためには、時間依存性を把握することと、フォールアウト由来と事故由来の影響を評価する必要がある。本研究では、土壌中の核種の分布を測定することにより、PuとCsの時間依存性を確認した。その結果PuとCsは数年にわたり土壌中を移行しているが、数年での濃度変化は確認されなかった。また、Pu-239+240の場合は、フォールアウトと確認された。この結果は廃棄物の安全評価やCsの濃度比に基づいた輸送比について有用であることが確認された。
玉置 等史
no journal, ,
従来PRAでは故障等の発生するタイミングや故障に伴う熱水力等のプラント内応答を保守的に設定した評価を行うため、これらの影響を正確に反映出来ない点が同手法に基づく評価の限界であることが指摘されている。そこで、時間依存性やプラント状態をより正確に取り扱うことを目指したDynamic PRA(DPRA)手法の開発が進められている。近年のコンピュータ性能の向上に伴いシミュレーションに基づくDPRAへの期待が高まっている。このDPRAでは、機器故障等の従来の不確実さ評価に加え、事故進展の不確実さを同時に取り扱うことができる、評価結果に時間依存性を考慮できるという利点を鑑み、JAEA安全研究センターでは手法の構築及び解析に必要なツールRAPIDの開発に平成29年度より着手した。発表では、開発したRAPIDの概要及び適用例を示すとともに、今後の研究方針について紹介する。