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論文

A Study of methods to prevent piping and erosion in buffer materials intended for a vertical deposition hole at the Horonobe Underground Research Laboratory

城 まゆみ*; 小野 誠*; 中山 雅; 朝野 英一*; 石井 智子*

Geological Society Special Publications, 482, 16 Pages, 2018/09

The phenomena of "piping and erosion" are serious problems for the integrity of the buffer material as an element of engineered barrier systems in geological disposal for high-level radioactive waste. In this study, the outflow behavior and condition in buffer material has been investigated using a test pit drilled in host rock at Horonobe Underground Research Laboratory to acquire the knowledge to consider countermeasures to contain the outflow of the buffer material. The following are results. (1) The phenomena of "piping and erosion" occurred irrespective of injection flow rate. However, when the rate is small, it is considered that buffer material can be self-repairing and the erosion of buffer material can be suppressed. (2) When injection water contains a lot of electrolyte, the surface of buffer material peels off and precipitates, possibly suppressing waterproof performance. (3) It is considered that bentonite pellets are effective for countermeasures against buffering "piping and erosion".

報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 計測データ集(平成27年度)

中山 雅; 大野 宏和; 中山 真理子*; 小林 正人*

JAEA-Data/Code 2016-005, 55 Pages, 2016/07

JAEA-Data-Code-2016-005.pdf:11.32MB
JAEA-Data-Code-2016-005-appendix(CD-ROM).zip:32.68MB

幌延深地層研究計画において、平成26年度からは第3段階の調査研究として、人工バリア性能確認試験を地下施設の深度350m調査坑道において実施している。当該試験は、幌延の地質環境を事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価する事を目的としている。具体的には、(1)第2次取りまとめで示した処分概念が実際の地下で構築できることの実証、(2)人工バリアや埋め戻し材の設計手法の適用性確認、(3)熱-水-応力-化学連成挙動に関わる検証データの取得、である。本データ集は、(3)の検証データについて取りまとめたものであり、各種計測データの散逸防止を目的としている。また、計測データの中には、原子力環境整備促進・資金管理センターとの共同研究において設置した、地中無線モニタリング装置によって取得されたものも含まれる。なお、地中無線モニタリング装置は、経済産業省資源エネルギー庁の委託事業である「地層処分技術調査等事業 処分システム工学確証技術開発」において開発された。本データ集でのデータ収録期間は、平成26年12月から平成28年3月までである。

報告書

地層処分実規模設備運営等事業における工学技術に関する研究; 平成26年度成果報告(共同研究)

小林 正人*; 齋藤 雅彦*; 岩谷 隆文*; 中山 雅; 棚井 憲治; 藤田 朝雄; 朝野 英一*

JAEA-Research 2015-018, 14 Pages, 2015/12

JAEA-Research-2015-018.pdf:5.43MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センター(原環センター)は、地層処分研究ならびに技術開発を進めている。原子力機構は、北海道幌延町において幌延深地層研究計画を進めており、地層科学研究および地層処分研究開発を実施している。一方、国は深地層の研究施設等を活用して、国民全般の高レベル放射性廃棄物地層処分への理解促進を目的として、実規模・実物を基本とするが、実際の放射性廃棄物は使用せずに、地層処分概念とその工学的な実現性や人工バリアの長期挙動までを実感・体感できる設備の整備等を行う「地層処分実規模設備整備事業」を平成20年度から公募事業として進めており、平成26年度は事業名称を「地層処分実規模設備運営等事業」に変更した。原子力機構と原環センターは、原環センターが受注した「地層処分実規模設備運営等事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するために、共同研究契約「地層処分実規模設備運営等事業における工学技術に関する研究」を締結した。なお、本共同研究は幌延深地層研究計画のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施する。本報告は、本共同研究における平成26年度の成果について取りまとめたものである。

報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; 計測データ集(平成26年度)

中山 雅; 大野 宏和; 中山 真理子*; 小林 正人*

JAEA-Data/Code 2015-013, 53 Pages, 2015/09

JAEA-Data-Code-2015-013.pdf:9.78MB
JAEA-Data-Code-2015-013(errata).pdf:0.37MB
JAEA-Data-Code-2015-013-appendix(CD-ROM).zip:5.76MB

原子力機構が、北海道幌延町で実施している幌延深地層研究計画は、深地層の科学的研究、地層処分技術の信頼性向上や安全評価手法の高度化等に向けた基盤的な研究開発および安全規制のための研究開発を実施している。平成26年度からは、第3段階の調査研究として、地下施設の350m調査坑道において、人工バリア性能確認試験を実施している。この試験は、幌延の地質環境を事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期の現象を評価することを目的としている。本データ集は、取得したデータについて取りまとめたものであり、各種計測データの散逸防止を図ることを目的としている。また、計測データには、原環センターとの共同研究において設置した、地中無線モニタリング装置によって取得されたものも含まれる。なお、地中無線モニタリング装置の開発は、経済産業省資源エネルギー庁の実施する「地層処分技術調査等事業 処分システム工学確証技術開発」において開発された。データ集録期間は、平成26年12月から平成27年3月までである。今後もある程度の期間ごとにデータを取りまとめて公開する予定である。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成25年度成果報告(共同研究)

藤田 朝雄; 棚井 憲治; 中山 雅; 澤田 純之*; 朝野 英一*; 齋藤 雅彦*; 吉野 修*; 小林 正人*

JAEA-Research 2014-031, 44 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-031.pdf:16.11MB

原子力機構と、原環センターは、原環センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するために、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」に関して、共同研究契約を締結した。本共同研究は、「地層処分実規模設備整備事業」における設備整備のための工学技術に関する研究(調査、設計、製作、解析等)を共同で実施するものである。なお、本共同研究は深地層研究所(仮称)計画(平成10年10月、核燃料サイクル開発機構)に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約に関わる平成25年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、緩衝材定置試験設備や、実物大の緩衝材及びオーバーパック(模擬)の展示を継続するとともに、緩衝材定置(実証)試験を実施した。また、緩衝材の浸潤試験を継続した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成24年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 中山 雅; 澤田 純之*; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 吉野 修*; 塚原 成樹*; 菱岡 宗介*; et al.

JAEA-Research 2013-034, 70 Pages, 2014/01

JAEA-Research-2013-034.pdf:9.11MB

原子力機構と原環センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約に関わる平成24年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、緩衝材定置試験設備や、実物大の緩衝材及びオーバーパック(模擬)の展示を継続するとともに、ブロック式緩衝材定置試験設備の自動運転用ソフトウェアを製作した。また、緩衝材の浸潤試験を継続した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成23年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 佐藤 治夫; 棚井 憲治; 杉田 裕; 中山 雅; 澤田 純之*; 新沼 寛明*; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 吉野 修*; et al.

JAEA-Research 2013-027, 34 Pages, 2013/11

JAEA-Research-2013-027.pdf:5.84MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成23年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備の一部を製作した。また、製作済みの緩衝材定置試験設備や実物大の緩衝材ブロック等の公開を継続するとともに、緩衝材可視化試験を実施した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成22年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 畑中 耕一郎; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 中山 雅; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 須山 泰宏*; 林 秀郎*; 本田 ゆう子*; et al.

JAEA-Research 2013-026, 57 Pages, 2013/11

JAEA-Research-2013-026.pdf:7.48MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成22年度の成果についてまとめたものである。具体的成果としては、平成20年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備の一部を製作した。また、試験及び展示を行うための設備建屋にて、製作済みの緩衝材定置試験設備や実物大の緩衝材ブロック等の公開を継続するとともに、緩衝材可視化試験を実施した。

論文

Propagation behaviour of general and localised corrosion of carbon steel in simulated groundwater under aerobic conditions

谷口 直樹; 鈴木 宏幸; 川崎 学; 内藤 守正; 小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.117 - 123, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.26(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼は高レベル放射性廃棄物地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つに選定されている。炭素鋼の腐食は全面腐食と局部腐食の二つに分類される。本研究では酸化性雰囲気における炭素鋼の浸漬試験によって全面腐食と局部腐食の進展挙動を調べた。浸漬試験結果,腐食進展速度は環境条件と鋼種に大きく依存した。しかし、孔食係数(最大腐食深さと平均腐食深さの比)の上限はおよそ平均腐食深さのみから決定されることがわかった。実験データと文献データに基づき、Gumbel分布を用いた極値統計解析を適用することによって平均腐食深さからオーバーパックの最大腐食深さを推定する経験的モデルを提示した。

論文

Long term integrity of overpack closure weld for HLW geological disposal, 2; Corrosion properties under anaerobic conditions

小林 正人*; 横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.212 - 216, 2011/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.13(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼オーバーパックの長期健全性を予測するため、還元条件下での炭素鋼溶接部の腐食挙動が調べられた。本研究で用いた試験片は3つの溶接方法(GTAW, GMAW, EBW)から作成された。各試験片には全面腐食が観察され、溶接部における腐食速度は母材と同等かそれ以下となった。浸漬期間中に吸収された水素量は3年間で2.48$$times$$10$$^{-5}$$ mol kg[Fe]$$^{-1}$$(0.05ppm)以下であり、水素脆化の影響がほとんどない値となった。水素脆化感受性は母材で最も大きく、溶接による悪影響はほとんどないことが示された。溶接された炭素鋼オーバーパックは還元条件下で期待される寿命期間中耐食性を有すると考えられる。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成21年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 畑中 耕一郎; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 中山 雅; 宮原 重憲; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 須山 泰宏*; 林 秀郎*; et al.

JAEA-Research 2010-060, 50 Pages, 2011/02

JAEA-Research-2010-060.pdf:6.7MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成21年度の成果についてまとめたものである。平成21年度は、平成20年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備の一部及び人工バリア可視化試験装置を製作した。また、幌延深地層研究センターのPR施設(ゆめ地創館)の隣接地において、試験及び展示を行うための設備建屋を建設し、仮設建屋に展示していた実物大の緩衝材ブロック及びオーバーパックを移設した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成20年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 畑中 耕一郎; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 中山 雅; 宮原 重憲; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 須山 泰宏*; 林 秀郎*; et al.

JAEA-Research 2009-044, 53 Pages, 2010/01

JAEA-Research-2009-044.pdf:9.03MB

経済産業省資源エネルギー庁の委託事業である、「地層処分実規模設備整備事業」は、国民全般の高レベル放射性廃棄物地層処分への理解を深めることを目的に、実規模・実物を基本として(実際の放射性廃棄物は使用しない)、地層処分概念とその工学的な実現性や長期挙動までを実感・体感・理解できる地上設備と深地層研究施設等における地下設備の整備を行うものであり、平成20年度は原子力環境整備促進・資金管理センターが受託した。原子力機構(当時、核燃料サイクル開発機構)と原子力環境整備促進・資金管理センターは、平成17年4月28日に、「放射性廃棄物の処理,処分等の研究開発に関する協力協定書」(以下、「協定書」という)を締結していることから、この協定書に基づき、上記事業を共同で実施するために、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について、共同研究契約を締結した。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成20年度の成果について述べたものである。具体的成果としては、当該事業の全体計画を策定するとともに、ブロック方式での緩衝材定置試験設備の一部を製作した。また、幌延深地層研究センターの敷地内において、実物大の緩衝材ブロック及びオーバーパックの展示を開始した。

報告書

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,4(共同研究)

横山 裕*; 三井 裕之*; 高橋 里栄子; 谷口 直樹; 朝野 英一*; 内藤 守正; 油井 三和

JAEA-Research 2008-072, 232 Pages, 2008/10

JAEA-Research-2008-072.pdf:45.2MB

溶接部(溶接金属及び熱影響部)と母材は材料の性状が異なるため、溶接部の耐食性も母材と異なる可能性がある。本研究ではTIG溶接,MAG溶接及び電子ビーム溶接(EBW)による溶接試験体から切り出した試験片を用いて、炭素鋼溶接部の耐食性について母材との比較を行った。腐食試験は以下の3つの項目に着目して行った。(1)酸化性雰囲気における全面腐食,孔食,(2)すきま腐食進展挙動・応力腐食割れ感受性,(3)還元性雰囲気における全面腐食進展挙動,水素脆化感受性。その結果、TIG溶接及びMAG溶接の溶接金属部において全面腐食と孔食・すきま腐食に対して耐食性の低下が示唆された。この原因として、溶接で使用された溶加材の成分や多層盛溶接の多重熱サイクルによる組織変化の影響を受けた可能性がある。溶加材を使用しないEBWについてはいずれの腐食形態に対しても耐食性の低下は認められなかった。応力腐食割れについては、低濃度炭酸塩溶液中では、母材と同様、いずれの溶接方法における溶接金属部,熱影響部においてもSCC感受性が認められなかった。

報告書

高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する性能評価及びモニタリング技術高度化研究(共同研究)

地層処分研究開発部門; 原子力環境整備促進・資金管理センター 事業環境調査研究プロジェクト*

JAEA-Research 2008-060, 72 Pages, 2008/06

JAEA-Research-2008-060.pdf:20.38MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、高レベル放射性廃棄物地層処分の研究及び技術開発に関する多くの技術やノウハウを提供しあうことにより、地層処分における性能評価及びモニタリング技術の高度化を図った。本共同研究では、以下に示すように、性能評価技術として5項目、モニタリング技術として1項目について検討を行った。性能評価技術・多様なスケールを対象とした性能評価モデル・体系の検討・ガラス固化体スケールを対象とした解析技術の開発・処分場スケールを対象とした解析技術の開発・地球化学情報の統合化技術の開発・安全性を説明するための論理構造に関する理解促進技術の開発,モニタリング技術・光ファイバセンサ技術の適用性検討,上記の研究項目に対し、両機関における技術や情報の提供あるいは共有のもとに、共同研究の場を活用して研究開発の方針や方向性を議論・検討した。またその結果を反映し、適切な役割分担のもと、調査や個別の評価技術の開発を効率的に実施した。さらに、今年度の検討を通じて認識された課題も踏まえ、今後、優先して実施すべき開発課題の抽出も行った。

報告書

高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する性能評価技術高度化研究(共同研究)

地層処分研究開発部門; 原子力環境整備促進・資金管理センター 事業環境調査研究プロジェクト*

JAEA-Research 2006-091, 140 Pages, 2006/12

JAEA-Research-2006-091.pdf:9.66MB

原子力機構と原環センターは、高レベル放射性廃棄物地層処分の研究及び技術開発に関する多くの技術やノウハウを提供しあうことにより、地層処分における性能評価技術の高度化を図った。本共同研究では、以下の5項目について検討を行った。多様なスケールを対象とした核種移行解析技術の開発の基本戦略の立案・ガラス固化体スケールを対象とした解析技術の開発・処分場スケールを対象とした解析技術の開発・地球化学情報の統合化技術の開発・安全性を説明するための論理構造に関する理解促進技術の開発。今後、本年度策定した全体計画に基づき、課題解決のための具体的な研究開発を継続して実施していくことが重要である。

報告書

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,3(共同研究)

三井 裕之*; 高橋 里栄子*; 谷口 直樹; 大槻 彰良*; 朝野 英一*; 油井 三和

JAEA-Research 2006-080, 322 Pages, 2006/12

JAEA-Research-2006-080.pdf:90.52MB

溶接部(溶接金属及び熱影響部)と母材は材料の性状が異なるため、溶接部の耐食性も母材と異なる可能性がある。本研究ではTIG, MAG及びEBWによる溶接試験体から切り出した試験片を用いて、炭素鋼溶接部の耐食性について母材との比較を行った。腐食試験は以下の4つの項目に着目して行った。(1)不動態化挙動と腐食形態,(2)酸化性雰囲気における全面腐食,孔食・すきま腐食進展挙動,(3)応力腐食割れ感受性,(4)還元性雰囲気における全面腐食進展挙動,水素脆化感受性。その結果、TIG及びMAG溶接金属部において全面腐食と孔食・すきま腐食に対して耐食性の劣化が示唆された。この原因として、溶接で使用された溶加材の成分による影響を受けた可能性がある。溶加材を使用しないEBWについてはいずれの腐食形態に対しても耐食性の低下は認められなかった。応力腐食割れについては、高炭酸塩溶液中では、いずれの溶接方法においても溶接金属部,熱影響部ともに母材に比較して感受性が低下する傾向が認められた。

論文

地層処分における電磁法解析技術の開発,6; 北海道幌延町におけるAMT法3次元調査

吉村 公孝*; 坂下 晋*; 大久保 秀一*; 山根 一修*; 瀬谷 正巳

社団法人物理探査学会第115回(平成18年度秋季)学術講演会論文集, p.209 - 212, 2006/10

高レベル放射性廃棄物地層処分地域における電磁法探査をより高度化するために3次元MTインバージョン解析の開発が行われている。原環センター(RWMC)では、その適用性を確認するために2005年に北海道幌延の低比抵抗地域で適用試験を行った。その結果、1$$Omega$$mより低い比抵抗領域での3次元MTインバージョン解析では、地下水中の塩分濃度の影響の大きいことがわかった。

報告書

オーバーパック溶接部の耐食性評価に関する研究,2(共同研究)

三井 裕之*; 谷口 直樹; 大槻 彰良*; 川上 進; 朝野 英一*; 油井 三和

JAEA-Research 2006-031, 88 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-031.pdf:4.72MB

炭素鋼オーバーパック溶接部の長期健全性評価に資するため、溶接部において想定される腐食現象を想定して腐食試験計画を策定した。また、この計画に基づいて腐食試験を開始し、炭素鋼溶接部の電気化学特性について母材との比較を行った。EBW溶接材,TIG溶接材について、母材部,熱影響部及び溶接金属部のアノード分極曲線の測定を炭酸塩(0.1M及び0.01M CO$$_{3}$$)溶液中で行ったところ、以下の結果を得た。EBW材については、母材,熱影響部及び溶接金属で金属組織が異なるが、アノード分極曲線に顕著な違いは現れなかった。TIG材については、溶接金属の電流値が全般的に高くなった。0.01M CO$$_{3}$$-pH10の溶液中では、急激な電流値の立ち上がりを伴う、局部腐食的な変化も認められた。

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