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報告書

セメント系材料の浸出液の地質媒体への影響評価-大型カラム試験設備を用いた高pHプルームの岩盤への影響試験-

加藤 大生*; 佐藤 光吉*; 大和田 仁*; 三原 守弘; 大井 貴夫

JNC-TN8430 2000-008, 53 Pages, 2000/05

JNC-TN8430-2000-008.pdf:3.56MB

TRU廃棄物の処分システムには多量のセメント系材料の使用が検討されており、セメント系材料からの高アルカリ性の浸出液の拡がりによって処分場周辺岩盤が溶出し、二次鉱物が析出すると考えられている。この浸出液の拡がりは高pHプルームと呼ばれている。高pHプルームは地下水の流れに沿って徐々に拡がることから、二次鉱物を含む岩石の性状や地下水の成分は時間的あるいは空間的に変遷することが予想される。しかし、これまで二次鉱物及び地下水成分の時間的、空間的変遷についての知見は得られていない。このため、本研究では二次鉱物及び地下水成分の変遷に関する知見を得ることを目的としたカラム試験を実施した。総延長4m、内径3.7cmの大型カラムに粉砕した花崗閃緑岩を充填し、80$$^{circ}C$$の恒温槽中においてpH13.3の模擬セメント浸出液(Na:0.1mol/l、K:0.1mol/l、Ca:0.002mol/l)を流量0.1ml/minで7ヶ月間通水した結果、カラムの上流においてカルサイト及びC-S-H系化合物、中流から下流にかけてはC-S-H系化合物が岩石の表面に二次鉱物として析出し、4m先まで高pHプルームの影響が及んでいることを確認した。また、Na、Kが支配的な模擬セメント浸出液では、岩石との反応によるpHの低下がみられなかった。本研究により、高pHプルームの流れに沿った二次鉱物及び地下水成分の変遷に関する基礎的な知見が得られた。

報告書

処分場スケールによる断層の巨視的・微視的構造に関する研究(核燃料サイクル開発機構 研究委託内容報告書)

斎藤 茂幸*; 杉山 和稔*; 諸岡 幸一*

JNC-TJ8400 2000-043, 171 Pages, 2000/03

JNC-TJ8400-2000-043.pdf:5.27MB

本委託研究は、地層処分における天然バリアの性能評価に資するため、天然バリア中の物質移行経路に関するデータを実際の岩盤性状を把握することにより収集し整理するものである。透水性の高い大規模な断層の存在は地層処分の性能評価に大きな影響を及ぼす。核燃料サイクル開発機構が取りまとめた「地層処分研究開発第2次取りまとめ報告書」では、天然バリアのレファレンスケース概念モデルとして、「処分場は、その安定性や性能に影響を及ぼす可能性のある活断層や透水性の高い主要な断層から少なくとも100m以上離して配置される」としている。そして、「レファレンスケースでは処分場領域内及び処分場から下流側断層までの母岩と下流側断層が安全評価の対象となる」としている。地下深部の断層の分布を把握することは、多数のボーリングに加え、坑道調査が必要となる等、一般にデータ取得が困難である。本研究ではすでに坑道が掘削され、資料としても豊富な情報がある鉱山を対象に、大規模な断層等の分布を把握し、天然バリアにおける主要な透水経路について考察するものである。今年度に実施した内容は次の通りである。(1)既存試料による亀裂、破砕帯、地質等の情報の整理(2)坑内における亀裂・破砕帯等の構造の調査(3)調査結果の整理(4)主要透水構造のモデル化の検討(5)第2次取りまとめにおける仮定に係わる評価

報告書

地層処分システム性能評価のための生物圏評価モデルの高度化(3)(研究委託内容報告書)

池田 孝夫*; 吉田 英爾*; 三木 崇史*

JNC-TJ8400 2000-046, 264 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-046.pdf:6.73MB

本研究では、保守的アプローチに基づく生物圏評価パラメータ値の設定に関する方法論、生物圏評価における確率論的評価手法の適用性及び海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルについて検討した。保守的アプローチに基づくパラメータ設定に関する方法論の検討では、設定にあたり考慮すべき事項について検討を行い、生物圏評価におけるデータ選定プロトコルを作成した。確率論的評価手法の検討では、直接モンテカルロ法、及びラテンハイパーキューブ法が適していることがわかった。また、第2次取りまとめのレファレンスケースをベースに確率論的評価手法を適用し、各パラメータに対する感度分析を行った。海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルの検討では、地層処分で採用している海洋のモデルの適用性について検討し、マルチコンパートメントモデルが最も適していることが明らかになった。また、コンパートメントモデルを用いた評価をもとに、原子力施設で採用されている数値解析モデルによる結果と比較を行った。その結果、両者の結果の差は小さいことが確認された。

報告書

地層処分システム性能評価のための生物圏評価モデルの高度化(3)(研究概要)

池田 孝夫*; 吉田 英爾*; 三木 崇史*

JNC-TJ8400 2000-045, 134 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-045.pdf:4.12MB

本研究では、保守的アプローチに基づく生物圏評価パラメータ値の設定に関する方法論、生物圏評価における確率論的評価手法の適用性及び海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルについて検討した。保守的アプローチに基づくパラメータ設定に関する方法論の検討では、設定にあたり考慮すべき事項について検討を行い、生物圏評価におけるデータ選定プロトコルを作成した。確率論的評価手法の検討では、直接モンテカルロ法、及びラテンハイパーキューブ法が適していることがわかった。また、第2次取りまとめのレファレンスケースをベースに確率論的評価手法を適用し、各パラメータに対する感度分析を行った。海洋を核種の放出域とした生物圏評価モデルの検討では、地層処分で採用している海洋のモデルの適用性について検討し、マルチコンパートメントモデルが最も適していることが明らかになった。また、コンパートメントモデルを用いた評価をもとに、原子力施設で採用されている数値解析モデルによる結果と比較を行った。その結果、両者の結果の差は小さいことが確認された。

報告書

人工バリア材料における微生物の透過性及び核種の吸着性の評価

福永 栄*; 横山 英一*; 荒井 和浩*; 朝野 英一*; 千手 隆史*; 工藤 章*

JNC-TJ8400 2000-030, 54 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-030.pdf:1.69MB

100%(乾燥密度1.6g/cm$$^{3}$$)のNa型ベントナイト成型体における微生物透過は、これまでの試験結果から想定されるように、微生物の移動は検知されなかった。100%(乾燥密度1.6g/cm$$^{3}$$)のCa型化ベントナイト成型体における微生物透過試験も大腸菌は導入部以外には検知されず、菌の移動は検知されなかった。強い還元性環境下(Eh=-500mV)でのベントナイトとNp、Puとの分配係数(Kd)への滅菌処理による影響は見られなかった。PuとNpは共に酸性側とアルカリ側でKd値が上がる傾向を示した。特にPuは、pH=3$$sim$$6付近では、Kd値が100ml/g程度なのに対し、pH=13付近では、生菌条件で40万ml/g以上の値を示している。このように、非常に高いKd値を示した理由として、Puが水酸化物沈澱を形成したことが考えられる。

報告書

人工バリア材料における微生物の透過性及び核種の吸着性の評価(研究概要)

福永 栄*; 横山 英一*; 荒井 和浩*; 朝野 英一*; 千手 隆史*; 工藤 章*

JNC-TJ8400 2000-029, 36 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-029.pdf:1.28MB

100%(乾燥密度1.6g/cm3)のNa型ベントナイト成型体における微生物透過は、これまでの試験結果から想定されるように、微生物の移動は検知されなかった。100%(乾燥密度1.6g/cm3)のCa型化ベントナイト成型体における微生物透過試験も大腸菌は導入部以外には検知されず、菌の移動は検知されなかった。強い還元性環境下(Eh=-500mV)でのベントナイトとNp、Puとの分配係数(Kd)への滅菌処理による影響は見られなかった。PuとNpは共に酸性側とアルカリ側でKd値が上がる傾向を示した。特にPuは、pH=3$$sim$$6付近では、Kd値が100ml/g程度なのに対し、pH=13付近では、生菌条件で40万ml/g以上の値を示している。このように、非常に高いKd値を示した理由として、Puが水酸化物沈澱を形成したことが考えられる。

報告書

日本における環境要素間のアクチニド元素の移行挙動に関する研究(2)

工藤 章*; 藤川 陽子*

JNC-TJ8400 2000-010, 67 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-010.pdf:2.17MB

本書では、前半部分において「長崎原爆プルトニウムの放出と環境中の移動性」について、後半部分において「わが国のファーフィールドにおける放射性核種移行研究の到達点」についての研究成果を報告する。長崎県長崎市西山地区で450cmの深さまでの不飽和帯土のコアを採取し、90Sr、137Cs、239+240Puの鉛直分布を決定した。その結果、大部分の放射性核種は、地表から30cmの層に見出された。しかしながら、90Srと239+240Puは、200cm以深の地下水からも発見された。137Csは、地表面から40cm位深、あるいは地下水中には見出せなかった。これらのことから、全239+240Puの3%は、土壌表層に留まる残り97%のプルトニウムよりも速く、土壌中を移行していることを示している。また、1945年の長崎フォールアウトを示す137Csと239+240Puのシャープなピークが、西山貯水池の堆積物コアから見つかった。一方、90Srはその堆積物中を移動するため、1945年に堆積した層にはピークを見出すことが出来なかった。さらに、239+240Puは1945年よりも古い年代の層でも見つかった。一方、年輪中の239+240Puは、堆積物コアとほぼ同様の分布をしていたが、極めて微量の239+240Pu(1%程度)は1945年の年輪よりも内側から発見された。これら事象より環境中の移動性239+240Puの存在を推定した。報告書の後半部分においては、「地層処分研究開発第2次とりまとめ」および現状の放射能移行評価研究について、特に天然バリア(例えば、ファーフィールド)および地表生態圏を対象とした放射能移行モデルを中心にレビューを行い、今後の地層処分の環境安全評価に関連して進めるべき環境関連研究の方向について検討した。その中では、Genericな安全評価研究からサイト特異的な安全評価研究への移行を中心に、説明的モデル、スクリーニングモデル、予測モデルといった目的別モデルの適用手順、モデル予測と安全評価にまつわる不確実性への対処手順、そして安全評価の予測に対する信頼性向上の手順としてわが国の野外条件下で取得された物質移行データによるモデル検証の必要性について議論を行った。

報告書

ニアフィールド岩盤中の物質移行経路のモデリングに関する基礎研究(VI)(研究委託内容報告書)

斎藤 茂幸*

JNC-TJ1400 99-014, 173 Pages, 1999/03

JNC-TJ1400-99-014.pdf:7.06MB

本委託研究は、ニアフィールド岩盤中の物質移行経路のモデル化の基礎となるデータを、実際の岩盤性状を把握することにより収集し、ニアフィールドにおける天然バリア性能の定量化に資することを目的として平成5年より実施されてきた。本年度においては、これまで本研究において取得してきた移行経路調査及び岩石試料を用いたミクロな空隙構造調査のデータの取りまとめを行った。西暦2000年に核燃料サイクル開発機構(JNC)が報告する予定の「地層処分研究開発第2次取りまとめ」では、天然バリアの安全評価に関わる水理解析及び核種移行解析において亀裂ネットワークモデル及びチャンネルネットワークモデルが採用されることになっている。本委託研究の本年度の取りまとめは、その亀裂ネットワークモデルヘのデータの提供を念頭に置き、必要なパラメータや考慮事項となる特性に関するデータの整理を行い、以下の事項に関する整理結果を示した。(1)物質移行経路となる地質的特徴の種類(2)亀裂の分布に関する特性(亀裂の方向性、亀裂のトレース長、亀裂の発達頻度)(3)亀裂の内部及び周辺の構造(亀裂の幅、亀裂充填物、亀裂周辺の変質部)(4)マトリクス部分の特性(マトリクスの異方性に影響を与える構造、マトリクス部分からの湧水)(5)断層・破砕帯の特性(内部構造、分布)(6)マトリクス拡散の場となりうる移行経路の特性 上記の検討結果をもとに移行経路となる地質構造モデルのパターン化を行い、さらに現場観察に基づく物質移行概念モデルの不確実性に関する検討を行った。

報告書

ニアフィールドにおけるアクチニドコロイドの移行に関する研究(IV)

鈴木 篤之*; 長崎 晋也*

JNC-TJ1400 99-028, 62 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-028.pdf:1.59MB

前半部では、非結晶性鉄酸化物コロイド粒子へのNpO/SUB2/SUP+の吸着拳動に関して吸着平衡と吸着速度という2つの観点から検討を加えた。その結果、吸着挙動はバルク溶液とコロイド粒子外表面間の遠い吸着と、コロイド粒子内のマイクロポアに拡散し吸着する遅い吸着の2つのステップから構成されることを明らかにした。また、外表面へのNpO/SUB2/SUP+の吸着が内圏型吸着であること、マイクロポア内の表面拡散係数が2.0$$times$$10/SUP-13cm/SUP2/Sであることを示した。後半部では、ab initio計算法を用い、数種類のウラニル錯体の振動数を評価しラマン分光などの実測結果と比較するとともにウラニルイオンの水和の影響について考察を行った。また、銀コロイド粒子へのウラニルイオンの吸着挙動の解析を行い、ラマン分光法の実験結果とも合わせて、内圏型での吸着の可能性が高くそのときの銀-ウラン原子間距離が3A○であると評価した。

報告書

不均質媒体中の水理解析の不確実性に関する研究(コア研究協力)(研究委託内容報告書)

小山田 潔*

JNC-TJ1400 99-023, 63 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-023.pdf:11.88MB

本研究は、サイクル機構が実施している第二次取りまとめ(以下H-12レポートと称する)における亀裂ネットワークモデルによる地下水流動解析について、概念モデルやデータに起因する不確実性を評価することを主眼として、複数の異なる研究機関によって開発された同種の解析コードを用いて解析を実施し、得られた結果を相互に比較することにより、(1)仮想的なサイトを対象としたH-12レポートにおける地下水流動解析で見過ごされている可能性のある不確実性要因を抽出する(2)それぞれの不確実性要因が解析結果である地下水流動にどの程度の影響を及ぼし得るかを定量的に示す ことが主要な目的である。また、主要な差異の分析を通じて、上記の相互比較の結果がH-12レポートドラフトの性能評価の信頼性にどのようなインパクトを持ち得るか、そして、今後の研究開発においてどの様な事項が課題として認識される必要があるかについて検討を加えた。各研究機関の解析は2段階に分けて実施された。第1段階は、平成10年11月時点でのH12レポートドラフトと同じ条件及びデータを用いて、各研究機関が開発した水理解析コードを用いて解析を実施し、各コードの特徴や制約条件を明らかにした。第2段階は、JNCがH12レポートドラフトの作成について参考とした文献情報や、JNCがこれまでに実施した試験結果を提供し、これらの情報について、各研究機関が独自に解釈を行い、モデルやパラメータの代替案を作成し、解析を実施することによって、着目したオプションがどの程度解析結果に影響を及ぼすかを検討した。解析結果を総合すれば、各機関種々のモデルによって得られた結果は、比較的小さな差異しか示さなかった。第2段階で各機関が着目したオプションの種類によって、差異の程度は異なるものの、H-12レポートにおける水理解析結果は、他の手法によっても再現可能な代表性を有するものと考えられる。今後の課題としては、水理解析結果に核種移行解析を付加して、核種移行抑制性能を含めた多様な指標により比較検討を実施し、解析モデルの信頼性向上を図ることがあげられる。

報告書

地層処分システム性能評価の品質保証に関する研究(III)(研究概要)

房枝 茂樹*

JNC-TJ1400 99-022, 19 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-022.pdf:1.15MB

第二次取りまとめにおける地層処分システムの性能評価では、ニアフィールド性能の定量化を大きな目標としており、ここでは、評価モデルの妥当性および性能評価用データの信頼性と品質保証が技術的課題として重要視されている。この課題を達成するためには、データ、モデルおよび解折コードという個々の品質を保証するとともに、解析作業やデータ取得作業についても十分な信頼性を持たせ、それらの品質を総合して評価結果の信頼性を保証していくことが重要である。本研究では、性能評価に係わる品質情報を総合的に管理し活用できる計算機環境を整備し、第二次取りまとめ報告書における解析結果の信頼性を示すための総合的な品質保証システムの構築を目的として以下の研究を実施した。(1)品質保証フレームワークに関する検討:MESHNOTEの信頼性確保を目的として、室内試験データや原位置データに基づく碓証解析の実施ならびに計画を実施した。また、実務に適用すべく品質保証要領書の改訂を実施した。・鉄含有ベントナイト中における拡散試験データに基づく確証解析を行い、MESHNOTEが妥当であることを確認し、知識ベースについて整理した。・解析報告書の管理に関する事項を品質保証要領書に追加した。(2)品質保証システムの構築:解析結果の信頼性の向上および品質保証プログラムの効率的な運用を目的として、解析管理システム「CAPASA」を基盤とした品質保証システムに係わる以下の拡張を実施した。・人工バリア幾何形状、ガラス溶解に係わるデータおよび被ばく線量換算係数を管理するための核種移行解析用データベースを構築した。また、これらデータを、CAPASAで利用可能とするためのインタフェースプログラムを構築した。・亀裂媒体中の核種移行解析コードTlGERおよび地球化学コードPHREEQCを、CAPASAに搭載した。また、人工バリア中の核種移行解析コードMESHNOTEの改良版を対象として、核種移行解析用データベースとのインタフェースプログラムを構築した。

報告書

地層処分システム性能評価の品質保証に関する研究(III)(研究委託内容報告書)

房枝 茂樹*

JNC-TJ1400 99-021, 86 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-021.pdf:9.09MB

第二次取りまとめにおける地層処分システムの性能評価では、ニアフィールド性能の定量化を大きな目標としており、ここでは、評価モデルの妥当性および性能評価用データの信頼性と品質保証が技術的課題として重要視されている。この課題を達成するためには、データ、モデルおよび解析コードという個々の品質を保証するとともに、解析作業やデータ取得作業についても十分な信頼性を持たせ、それらの品質を総合して評価結果の信頼性を保証していくことが重要である。本研究では、性能評価に係わる品質情報を総合的に管理し活用できる計算機環境を整備し、第二次取りまとめ報告書における解析結果の信頼性を示すための総合的な品質保証システムの構築を目的として以下の研究を実施した。(1)品質保証フレームワークに関する検討:MESHNOTEの信頼性確保を目的として、室内試験データや原位置データに基づく確証解析の実施ならびに計画を実施した。また、実務に適用すべく品質保証要領書の改訂を実施した。・鉄含有ベントナイト中における拡散試験データに基づく確証解析を行い、MESHNOTEが妥当であることを確認し、知識ベースについて整理した。・解析報告書の管理に関する事項を品質保証要領書に追加した。(2)品質保証システムの構築:解析結果の信頼性の向上および品質保証プログラムの効率的な運用を目的として、解析管理システム「CAPASA」を基盤とした品質保証システムに係わる以下の拡張を実施した。・人工バリア幾何形状、ガラス溶解に係わるデータおよび被ばく線量換算係数を管理するための核種移行解析用データベースを構築した。また、これらデータを、CAPASAで利用可能とするためのインタフェースプログラムを構築した。・亀裂媒体中の核種移行解析コードTlGERおよび地球化学コードPHREEQCを、CAPASAに搭載した。また、人工バリア中の核種移行解析コードMESHNOTEの改良版を対象として、核種移行解析用データベースとのインタフェースプログラムを構築した。

報告書

ニアフィールド水理/核種移行評価モデルの整備・統合化に関する研究(研究委託内容報告書 要約版)

中島 研吾*

JNC-TJ1400 99-016, 24 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-016.pdf:0.86MB

連続体モデルを用いたニアフィールド多孔質岩盤中の水理/核種移行評価は以下のような手順によって実施されている:・三次元飽和・不飽和浸透流解析コード「TAGSAC」により三次元不均質多孔質岩盤中の地下水流れを解く・核種移行経路抽出コード「TR3D」により流れ場の中から流線に沿った核種移行経路とその経路上の情報を抽出する・一次元核種移行解析コード「CRYSTAL」により抽出した各経路での核種移行を解析する 本研究では,一連の核種移行評価体系を整備・統合化し,各解析コード間でのデータ受け渡しを自動化するとともに,不均質場や移行経路等の可視化のためのプリ・ポスト環境の整備を実施した。また,第2次取りまとめに向けた多孔質岩盤中の核種移行計算を実施した。

報告書

反射法地震探査による断層の浅層構造調査(成果報告書)

太田 陽一*; 井川 猛*; 伊藤 谷生*

PNC-TJ7690 97-001, 117 Pages, 1997/03

PNC-TJ7690-97-001.pdf:9.75MB

兵庫件南部地震により出現した地震断層(淡路島北淡町小倉地区の野島断層)周辺において、副断層・分岐断層を含めた断層の地下構造を詳細に把握する目的で、ミニバイブレータおよびミニインパクタを震源する反射法地震探査を実施した。現地調査は、野島断層を横断し断層にほぼ直交する東西測線(測線長約80m)および断層の海測約50mの位置で断層にほぼ平行する南北測線(測線長約200m)の2測線を設定し、受振点間隔5m、発震点間隔標準5mの2次元反射法地震探査を実施した。現地調査で得られたデータに対して、異種震源の位相補正を含めた詳細な2次元反射法データ処理解析を実施した。標準重合数は、東西測線約80重合、南北測線約20重合であった。その結果、2測線それぞれにつき、重合断面図、マイグレーション断面図、深度断面図が得られた。地表から基盤までの詳細な地下構造形態がほぼ明らかとなった。この解析結果は、昨年度実施した3次元反射法地震探査結果ならびに調査地域の詳細な地表地質情報との詳細な比較検討が行われた。

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