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玉村 修司*; 宮川 和也; 荒巻 憲隆*; 五十嵐 敏文*; 金子 勝比古*
Groundwater, 56(1), p.118 - 130, 2018/01
地下の環境を調査する上で、二酸化炭素やメタン, 水素, ヘリウムなどの溶存ガス量を精確に把握することが重要である。幌延のような溶存ガスに飽和している環境では、掘削に伴う圧力の低下により溶存ガスの脱ガスが生じるため、掘削前の原位置の情報を得ることはとても困難である。このことは、地上からのボーリング孔を利用した調査でも避けることができず、また地下施設を利用した場合においても同じである。そこで本研究では、脱ガスした試料の溶存ガス分析結果と、脱ガス前の圧力情報を用いた定量的な解析手法を開発した。本研究では、各ガス種の物理的溶解に対してはヘンリーの法則を考慮し、二酸化炭素に対しては化学的溶解についても考慮することで、脱ガスによる溶存ガス濃度の変化を精度よく計算することが可能になった。このことにより、これまで得ることが困難であった掘削前の原位置の情報をより正確に推定することが可能になった。本結果は、ヘリウムガスを用いた地下水年代測定法や、地下水流動解析における飽和・不飽和の判定などに適用することができ、その波及効果は大きい。
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PNC TJ7439 93-003, 81 Pages, 1993/03
坑道掘削時に発生する、坑道周辺岩盤の緩み領域を定量的に把握することは、地下施設の耐久性を評価する上で必要不可欠である。このため、平成3年度に緩み領域を透水係数の測定によって評価する装置を開発し、動力炉・核燃料開発事業団、中部事業所、東濃鉱山において適用性を確認した。本業務では、上述した開発過程において得られた情報や知見に基づいて、取得データの信頼性および作業の効率性を向上させるために既往装置を改良した。その内容は同一試錐孔内で深度方向に測定区間を5区間設定できる構造にしたことと、透水試験に影響を与える試験水中の溶存気体を事前に脱気できる構造にしたことである。改良した試験装置は間隙水圧を5区間同時に測定でき、さらに1区間毎の透水試験中に他の4区間の間隙水圧を同時に測定できる。本装置を用いて、上述した東濃鉱山において適用試験を実施し、パッカーの遮水性や間隙水圧の5区間同時測定および透水試験と他の4区間の間隙水圧の同時測定等、当初設定した性能を有することを確認した。
宮川 和也; 水野 崇; 廣田 明成*; 小松 大祐*; 角皆 潤*
no journal, ,
炭化水素ガスは堆積岩を対象とした放射性廃棄物の地層処分の検討において、処分場閉鎖後の長期にわたる地層中の放射性物質の移動に対するガスの影響評価などの観点から、重要な検討課題である。そのため、堆積岩の地質特性とその変遷に関するこれまでの知見を整理した上で、溶存ガスの情報に基づき、その生成, 移動, 集積プロセスについて考察を行い、地球化学環境形成モデルの構築へ反映させることが重要である。しかしながら、地上調査で得られていた溶存ガスに関する情報は大きなばらつきを示し、明確な解釈を得ることが難しかったため、地下施設を利用した信頼できるデータを取得する必要があった。そこで本研究では、地下施設を用いて高精度のデータを取得し、そのデータをもとにCO
の生成過程について考察を行った。その結果、メタンの主要な起源については、微生物活動による二酸化炭素の還元反応であるというこれまでの報告と同様の結果が確認された。一方で、これまで考えられていた炭酸の供給の無いような閉鎖的な空間という仮定は、必ずしも成り立たないことが分かった。また、地下施設から得られたデータは、地上調査と比較してばらつきの非常に小さい結果が得られ、試料の採取方法や分析方法についてもまた、再検討の余地があることが明らかになった。
武田 匡樹; 石井 英一; 大野 宏和; 川手 訓
no journal, ,
被圧環境下において主にメタンや二酸化炭素が溶存する地下水環境下においてトレーサー試験を実施する場合、試験条件によっては脱ガスが発生する可能性があることから、本研究では溶存ガス環境下における泥岩中の割れ目を対象としたトレーサー試験条件の設定に関する報告を行う。
宮川 和也; 奥村 文章*
no journal, ,
深部地下環境の調査の一環である地下水中に溶存している炭化水素ガスの調査手法の一つとして、ボーリング調査で得られた岩石片の吸着ガスを、IsoJarTMなどのプラスチック容器を用いたヘッドスペースガス法により評価する手法がしばしば用いられる。しかしながら、この方法により得られた結果は、しばしば大きなばらつきを示す。本研究では、上述の手法により得られた結果を、幌延深地層研究センターの地下施設を利用して、真空バイアル法により得られた結果と比較した。その結果、ばらつきの原因が微生物活動によるメタン酸化反応によるものであることが明らかになり、これが試料の採取・保管方法に起因することを明らかにした。以上のことから、微生物活動を抑制する添加剤の使用法と合わせて、正しい値を得るための要点を整理した。
宮川 和也; 笹本 広; 村上 裕晃
no journal, ,
地層処分の安全評価において、地下水の塩分濃度, pH, 酸化還元状態は、核種の移行・遅延に影響を及ぼす重要な要因である。長期的な安全評価における不確実性を評価する上では、これらの要因がどの程度、変動し得るのかを把握することが必要になる。地下水のpHは、炭酸の挙動と密接に関連する。北海道幌延地域に分布する新第三紀堆積岩中の深部地下水には、多量のCH
(g)とCO(g)が溶存する。地下施設の建設に伴い、水圧の低下により溶存ガスが脱ガスする。また、地質環境の長期変遷を考慮する場合、地層の隆起・侵食に伴い、地下水中の溶存ガス量が低下すると考えられる。本研究では、幌延地域を一例に、地質環境の長期変遷に伴う地下水のpHへの影響について考察するため、圧力低下による溶存ガスの脱ガス影響に着目した評価を試みた。はじめに、地下施設の建設に伴う溶存ガスの脱ガス影響を評価した。続いて、溶存ガス量が最大となる地層の最大埋没時における地下水のpHを推定した。また、本地域は石油・天然ガスを胚胎することから、ガスが過飽和な状態も想定し、CO(g)濃度を任意に高く設定した際のpHも推定した。その結果、地質環境の長期変遷に伴う地下水のpHの変動幅は、6.5-7.3であると考えられた。地下水のpHや炭酸濃度は、溶存ガスの他に、地層の構成鉱物(炭酸塩やケイ酸塩鉱物)や有機物の影響も受ける。今後は、これらの要因を考慮し、地下水のpHへの影響を評価することも必要である。
松下 健太郎; 伊藤 啓*; 江連 俊樹; 田中 正暁
no journal, ,
ナトリウム冷却炉では、炉心反応度擾乱防止等の観点から、ガス巻き込み等により1次冷却系統内に入り込んだ気泡・溶存ガス挙動評価が重要である。そのため、原子力機構では、高速炉1次系統内の気泡・溶存ガス挙動解析コードSYRENAの開発を進めている。本研究では、タンク型炉を対象としたSYRENAのフローネットワークモデル構築を行った。さらにフローネットワークモデルの検証の一環として、ループ型炉とタンク型炉における系統内の気泡挙動特性の比較を目的とした解析を実施した。その結果、両者のガス挙動特性に関していくつかの相違点があることを明らかにした。
