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報告書

多孔質岩盤中の水理/核種移行解析評価プログラムの理論的背景と使用方法の整備

白川 敏彦*; 畑中 耕一郎

JNC-TN8400 2001-027, 131 Pages, 2001/11

JNC-TN8400-2001-027.pdf:0.8MB

不均質多孔質岩盤中の水理/核種移行解析における入出力データ、実行手順を基本マニュアルとして取りまとめることを目的として、既存の不均質透水係数場作成コードの理論的背景と3次元水理解析コード、核種移行経路抽出コード、1次元核種移行計算コードからなる水理/核種移行解析プログラムの使用方法について調査した。本報告書では、調査結果に基づいて不均質透水係数場の作成に関する地質統計学的背景を説明した。さらに、不均質透水係数場作成プログラムおよび水理/核種移行解析プログラムのファイル構成、入出力データ、実行方法、実際の計算例を記載した。以上のように既存の不均質透水係数場作成コードおよび水理/核種移行解析プログラムの理論的背景と使用方法についてまとめることにより、上記の計算プログラムによる解析方法を手順化することができた。また、本報告書でまとめられた情報を活用することにより、自由に不均質多孔質岩盤をモデル化して水理/核種移行解析をすることが可能になった。

報告書

チャンネルネットワークモデル近似に伴う不確実性の検討

澤田 淳; 坂本 和彦*

JNC-TN8400 2001-010, 25 Pages, 2001/03

JNC-TN8400-2001-010.pdf:0.65MB

第2次とりまとめにおける天然バリア中核種移行評価は、亀裂ネットワークモデルによる不均質な移行経路を考慮した核種移行解析評価に基づき実施している。亀裂ネットワークを用いた核種移行解析については、亀裂ネットワークモデルの計算容量の制限から亀裂の連結性を考慮したチャンネルネットワークモデルに変換して用いている。しかし、亀裂ネットワークモデルからチャンネルネットワークモデルへの変換には複数のオプションがあり、第2次とりまとめのため基本ケース解析ではそのうちの特定の設定を選択している。これらのオプションが解析結果に与える影響を検討した結果、いずれのオプションもチャンネルネットワークモデルのチャンネルの連結性やその透水特性に影響を与えるものの、核種移行解析結果に与える影響は小さいことがわかった。以上のことから、チャンネルネットワークモデルへの変換過程で複数のオプションから任意に設定した基本ケースの妥当性を示すことができた。

報告書

ニアフィールド水理/核種移行評価モデルの信頼性評価に関する研究; 概要版

野邊 潤*; 松本 昌昭*; 長坂 和佳*; 丸山 健太郎*

JNC-TJ8400 2000-005, 71 Pages, 2000/05

JNC-TJ8400-2000-005.pdf:4.0MB

本研究では、昨年度までに構築した連続体モデルによるニアフィールド多孔質岩盤中の水理/核種移行評価手法を用いて、地下水流動を特徴付けるパラメータを変化させた場合の解析を行うと共に、手法の拡張性を考慮した信頼性評価を行った。具体的には下記の項目を行った。・三次元飽和・不飽和浸透流解析から一次元核種移行解析までの一連の解析手法を用いて、第二次取りまとめに即したパラメータ設定による解析、および入力フラックスの変化に伴う影響評価を行った。・一次元核種移行解析コード「MATRICS」における、逆ラプラス変換手法の違いによる適用性把握を行った。・多要素版MATRICS(以下、m-MATRICSとする)を用いて核種移行解析を行い、従来のMATRICSによる解析結果と比較し、不均質場における核種移行計算へのm-MATRICSの適用性の検討を行った。・三次元飽和・不飽和浸透流解析から一次元核種移行解析までの一連の解析手順を統合化した環境の整備を行った。

報告書

核種移行解析コードMATRICSによる解析の信頼性の検証

白川 敏彦*; 井尻 裕二*; 長坂 和佳*; 松本 昌昭*

JNC-TN8400 2000-021, 66 Pages, 2000/04

JNC-TN8400-2000-021.pdf:1.74MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分研究における、第2次取りまとめの核種移行解析において使用した核種移行解析コードMATRICSの信頼性を検討した。検討方法としてMATRICSおよび解析解により核種移行パラメータについての感度解析を行い、各々の計算結果を比較した。また、MATRICSで使用している逆ラプラス変換法であるTalbot法とCrump法、細野法に関して核種移行パラメータについての感度解析を行い、各々の逆ラプラス変換法による結果を比較した。検討の結果、以下の事項が判明した。・マトリクス拡散距離無限の場合におけるMATRICSによる解析結果と解析解との比較の結果、Pe数が1.0$$sim$$100のとき、MATRICSによる解析結果の誤差は、最大で約0.4%であり、透水量係数が1.0$$times$$10-10$$sim$$1.0$$times$$10-5(m2/s)のとき、MATRICSによる解析結果との誤差は、最大で約5.5%であった。・マトリクス拡散距離有限(0.03$$sim$$1.0(m))の場合におけるMATRICSによる解析結果と解析解との比較の結果、Pe数が1.0$$sim$$100のとき、MATRICSによる解析結果の誤差は、最大で約0.7%であり、透水量係数が1.0$$times$$10-10$$sim$$1.0$$times$$10-5(m2/s)のとき、MATRICSによる解析結果の誤差は、最大で約2.4%であった。・逆ラプラス変換法であるTalbot法を他の逆ラプラス変換法による結果と比較した結果、Talbot法は、Pe数が5.0$$times$$10-1$$sim$$2.0$$times$$103、透水量係数が1.0$$times$$10-7(m2/s)以下の場合は、計算結果は、Crump法、細野法と同様の結果となった。以上のことから、第2次とりまとめにおけるPe数及び透水量係数の範囲においては、MATRICSによる解析結果は信頼できるものであると結論づけられる。

報告書

TRU廃棄物処分概念検討書

電気事業連合会*

JNC-TY1400 2000-001, 464 Pages, 2000/03

JNC-TY1400-2000-001.pdf:16.87MB

再処理施設やMOX燃料加工施設から発生する超ウラン(TRU)核種を含む放射性廃棄物のうち、$$alpha$$核種の濃度が一応の区分目安値(約1GBq/t)を超え、浅地中処分以外の地下埋設処分が適切と考えられる廃棄物(以下、本検討書では「TRU廃棄物」という)については、「高レベル放射性廃棄物の処分方策との整合性を図りつつ、1990年代末を目処に具体的な処分概念の見通しが得られるよう技術的検討を進める」という原子力委員会の方針に従い、これまで関係各機関において研究開発が進められてきた。これらの研究開発成果を集約し、国の総合的なTRU廃棄物の処分方策の策定及び核燃料サイクル事業の円滑な推進に資するため、核燃料サイクル開発機構及び電気事業者等は、「TRU廃棄物処分概念の取りまとめに関する協力協定」を平成9年6月24日に締結し、「共同作業チーム」を編成して平成11年度末を目途にTRU廃棄物処分の具体的方法とその安全性の見通しに関する技術的検討を進めてきた。本技術検討においては、研究開発情報交換会等を通じて外部の意見等を取り込むとともに、国内外の専門家によるレビュー等も受けてきた。本検討書は、これらの検討結果を総合的に取りまとめたものである。本技術検討結果は、平成10年12月に原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会に設置された「超ウラン核種を含む放射性廃棄物分科会」における審議の参考として適宜提供してきた。

報告書

核種移行評価データの信頼性確認(本編)

上田 真三*; 加藤 博康*; 黒澤 進*; 中澤 俊之*

JNC-TJ8400 2000-002, 316 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-002.pdf:14.28MB

核燃料サイクル開発機構では、第2次取りまとめにむけて核種移行解析に用いるパラメータの設定およびその根拠となるデータベースの整備を実施してきた。本研究では、これら設定パラメータや解析の前提となるコロイド・有機物影響シナリオの妥当性、信頼性を再確認するための試験を実施するとともに、データベースの公開に向けた品質保証の手続きに関する諸外国の事例調査を実施した。主な実施内容を以下に示す。1.核種移行パラメータの妥当性確認のためのデータ取得 ベントナイトおよび岩石に対する分配係数をNH4濃度およびpHをパラメータとして測定した。分配係数へのNH4+イオン濃度依存性が確認され、この傾向はpHにより異なることがわかった。計算された支配的溶存化学種と測定された分配係数の間には明瞭な相関性は確認できなかった。ベントナイトに対するAmの分配係数を硫酸イオンおよび炭酸イオン濃度をパラメータとして測定した。Amの分配係数の硫酸および炭酸イオンの共存の影響は小さいことがわかった。また、模擬海水液性でのベントナイト中のCsの見かけの拡散係数を取得し、純水液性での値に近いことを確認した。2.コロイドの核種移行に与える影響評価 コロイドが共存する場合の核種移行モデルの信頼性評価及び地下水コロイドに関する特性調査を行った。実験による検証の結果、Hwangらのモデル概念は妥当であることが確認された。また地下水コロイドは地下水の採取方法で濃度や粒径が異なるため、評価にあたっては採取に関わる手法が重要になることが判明した。3.溶解度に及ぼす有機物の影響評価 フミン酸共存下においてThの溶解度測定試験を実施した。地下水及びベントナイト間隙水環境を想定したpH環境ではフミン酸の濃度増加にほぼ比例してThの溶解度が増加した。炭酸イオンが共存する系ではTh溶解度は顕著に増加した。本研究での溶解度測定結果から、第2次取りまとめのTh溶解度の設定値は、地下水中でのフミン酸の存在を考慮しても十分保守的に設定されていることを確認した。4.核種移行に関するメカニスティックモデルの再評価と今後の方向性の提示 圧縮ベントナイト中の溶解性不純物を考慮して、FRHP地下水中のAm、Pb、Ra、Cs、HSe-及びHTOのKd、Da及びDeをモデルを用いて評価し、評価値がJNCによって選定されたデータを裏付けていることを確認するとと

報告書

The Development of MESHNOTE Code for Radionuclide Migration in the Near Field

若杉 圭一郎; 牧野 仁史; Peter*

JNC-TN8400 99-095, 69 Pages, 1999/12

JNC-TN8400-99-095.pdf:3.05MB

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。

報告書

Porosity and Density of Fractured Zone at the Kamaishi Mine

佐藤 治夫

JNC-TN8400 99-061, 9 Pages, 1999/10

JNC-TN8400-99-061.pdf:1.15MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価における天然バリア中での核種移行解析のための入力パラメータとして、釜石鉱山の割れ目破砕帯(割れ目タイプC:花崗閃緑岩健岩部、変質部、割れ目充填鉱物部より構成)より採取した岩石に対する間隙率および密度を水中飽和法により測定した。その結果、平均して8.6$$pm$$0.43%とこれまでに同鉱山から採取された単一割れ目を伴う岩石(割れ目タイプB:花崗閃緑岩健岩部2.3%、変質部3.2%、割れ目充填鉱物部5.6%)と比較して大きい間隙率であった。一方、密度は平均して2.43$$pm$$0.0089Mg/m-3であり、割れ目タイプBを構成する各岩石のどの密度よりも小さい値であった。このことから、放射性核種は割れ目破砕帯で最も移行しやすいことが予想される。

報告書

Sorption and Diffusion Behavior of Palladium in Bentonite,Granodiorite and Tuff

舘 幸男; 澁谷 朝紀; 佐藤 治夫; 柴田 雅博

JNC-TN8400 99-088, 58 Pages, 1999/06

JNC-TN8400-99-088.pdf:2.72MB

性能評価に用いるデータセットの信頼性を向上させることを目的として、性能評価上の重要核種の一つであり、かつ、実測データがほとんど存在しないパラジウムのベントナイト、花崗閃緑岩、凝灰岩中における収着・拡散挙動に関するデータを取得した。収着試験については、ベントナイト、花崗閃緑岩、凝灰岩を対象に、pH、イオン強度、液固比をパラメータとしてバッチ法により行った。Pdの分配係数として、10-1$$sim$$102m3/kgの範囲の値が得られた。ベントナイトに対する分配係数は花崗閃緑岩、凝灰岩に比べ若干高く、花崗閃緑岩と凝灰岩では同程度であった。分配係数のパラメータ依存性はいずれの固相でも同様の傾向を示した。pH依存性については、pH5で最大の分配係数となり、pHの増加に伴い減少する傾向であった。イオン強度の影響は顕著ではなく、液固比については、液固比が高いほど分配係数は高くなる傾向であった。Pdの収着挙動はNi,Co等の2価の金属イオンのそれとは異なり、これらのデータをアナログとしてPdを評価することは不適切であることが示唆された。本試験条件下におけるPdの支配化学種は、熱力学計算から中性のPd(OH)2(aq)と予想された。Pdの分配係数は10-1$$sim$$102m3/kgと比較的高い値であり、中性化学種の収着性は高いことが示された。また、分配係数がpHの増加と共に減少する傾向にあることから、Pdの収着は固相表面のS-OH2+サイトとの反応により支配されている可能性が示唆された。拡散試験については、ベントナイトを対象に密度をパラメータとしてin-diffusion法により行った。薄膜拡散源モデルにより解析された見かけの拡散係数は10-13$$sim$$10-12m2/sのオーダーであり、ベントナイト密度の増加と共に減少する傾向であった。見かけの拡散係数から得られた圧縮ベントナイト中での分配係数は10-2$$sim$$10-1m3/kgとなり、バッチ収着試験により得られた値よりも1$$sim$$2オーダー低い値であった。しかしながら、分配係数と液固比との関係には相関が見られ、液固比が低いほど分配係数は低くなる傾向であった。

口頭

地層処分システムの変遷を考慮した安全評価手法の整備,3; 移行パラメータの空間的・時間的変化を考慮した核種移行解析

島田 太郎; 田窪 一也; 武田 聖司; 田中 忠夫

no journal, , 

地層処分の長期安全評価では、地質,水質,水理特性などのサイト状態や人工バリア特性の空間的・時間的変化を考慮する必要がある。そこで、人工バリア及び天然バリアに関する分配係数、拡散係数、間隙率、地下水流速、移行距離などの核種移行パラメータの時間的・空間的変化を評価に反映できる核種移行解析コードを開発し、人工バリア及び天然バリアの状態に応じて変化するパラメータをリンクさせた解析を試行した。本報では、仮想的な堆積岩サイトに処分施設を設定し、施設の設置位置やサイトの隆起・侵食を考慮した地下水流動・塩分濃度の解析から求めた施設から生物圏へ至る移行経路と距離、水質,流速の条件、ならびに人工バリアの長期変遷の解析から決定した核種移行パラメータを入力データとして、各バリアからの主要な放射性核種の移行フラックスを解析し、核種移行フラックスへの影響の大きい因子を整理した結果を報告する。

口頭

地層処分システムへ及ぼす派生断層成長の影響評価手法,2; 断層成長を考慮した核種移行解析

島田 太郎; 田窪 一也; 高井 静霞; 武田 聖司; 田中 忠夫

no journal, , 

地層処分では、活断層等の地質・気候関連事象による処分施設への直接的な影響は立地選定において回避されるが、事象によっては検出が困難である等の理由により事前の回避に不確実性が残る。そこで伏在する派生断層が処分システムにまで成長することを想定して、処分施設への断層交差による人工バリア安全機能の低下・喪失及び断層交差前後の核種移行経路の時間的・空間的な変化を考慮した核種移行解析を試行した。また、断層成長に伴い副次的に生じる可能性のある深部流体の流入や地表からの酸化性地下水の流入の影響についても考慮した。本報では(1)の地下水流動解析結果に基づき、断層成長に伴う移行経路・距離、地下水流速等の変化及び深部流体や酸化性地下水の流入による収着分配係数等の変化を推定し、それらを入力パラメータとして人工バリア出口と天然バリア出口の核種移行フラックスを解析するとともに、解析結果に基づき影響の大きい因子を整理した。

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