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幌延深地層研究計画は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関わる研究開発の一環として、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で進めているプロジェクトである。本報告書は、深度350mの研究坑道掘削終了までの期間(2005年4月から2014年6月)に行われた第2段階における調査研究の成果を取りまとめたものである。第2段階における深地層の科学的研究では、「地質環境調査技術開発」、「深地層における工学的技術の基礎の開発」、「地質環境の長期安定性に関する研究」を、地層処分研究開発では、「処分技術の信頼性向上」、「安全手法の高度化」を実施し、これらに加えて「地下施設の建設」、「環境モニタリング」を実施し、当初の目標どおりの成果を得た。「地質環境調査技術開発」では、坑道掘削中の地質環境の変化を把握するとともに、第1段階で予測した結果の妥当性を確認した。「深地層における工学的技術の基礎の開発」においては、地下施設の建設に適用した工学的技術の有効性を確認した。「地質環境の長期安定性に関する研究」ならびに地層処分研究開発の「処分技術の信頼性向上」と「安全手法の高度化」では、この期間の研究成果をまとめた。「地下施設の建設」では坑道掘削の実績を整理した。「環境モニタリング」では、環境調査などを継続し、地上及び地下施設の建設に伴う影響の低減を図る措置が適切であることを確認した。, The Horonobe Underground Research Laboratory (URL) Project is being pursued by the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to enhance the reliability of relevant disposal technologies through investigations of the deep geological environment within the host sedimentary formations at Horonobe, northern Hokkaido. This report summarizes the results of the Phase II investigations carried out from April 2005 to June 2014 to a depth of 350m. Integration of work from different disciplines into a "geosynthesis" ensures that the Phase II goals have been successfully achieved and identifies key issues that need to made to be addressed in the Phase II investigations Efforts are made to summarize as many lessons learnt from the Phase II investigations and other technical achievements as possible to form a "knowledge base" that will reinforce the technical basis for both implementation and the formulation of safety regulations., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2016-025

幌延深地層研究計画では、平成26年度から第3段階の調査研究として、幌延深地層研究センターの地下施設(以下、幌延URL)の350m調査坑道(試験坑道4)において、人工バリア性能確認試験を実施している。人工バリア性能確認試験は、幌延の地質環境をひとつの事例に、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。具体的には、(1)地層処分研究開発の第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。本報告では、人工バリア性能確認試験において、試験坑道4の一部を埋め戻す際に使用する埋め戻し材について検討した。具体的には、幌延URLの坑道掘削により生じた掘削土(ズリ)とベントナイトを混合した材料の、基礎物性の把握、施工方法による目標乾燥密度の設定および狭隘な試験坑道を想定した施工性確認試験などを行い、人工バリア性能確認試験における埋め戻し材の使用を決定した。その結果、坑道下半部は埋め戻し材の撒き出し転圧締め固めにより乾燥密度1.2Mg/m3、坑道上半部は乾燥密度1.4Mg/m3の埋め戻し材ブロックを設置することにより、埋め戻し材の要件として設定した透水性および膨潤圧を確保できることを確認した。, The Horonobe Underground Research Laboratory (URL) Project has being pursued by Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to enhance the reliability of relevant disposal technologies through investigations of the deep geological environment within the host sedimentary formation at Horonobe, northern Hokkaido. The URL Project consists of two major research areas, "Geoscientific Research" and "Research and Development on Geological Disposal Technologies", and proceeds in three overlapping phases, "Phase I: Surface-based investigations", "Phase II: Investigations during tunnel excavation" and "Phase III: Investigations in the underground facilities", over a period of around 20 years. Phase III investigation was started in 2010 fiscal year. The in-situ experiment for performance confirmation of engineered barrier system (EBS experiment) had been prepared from 2013 to 2014 fiscal year at G.L.-350m gallery (Niche No.4), and heating by electric heater in simulated overpack had started in January, 2015. One of objectives of the experiment is acquiring data concerned with Thermal-Hydrological-Mechanical-Chemical (THMC) coupled behavior. These data will be used in order to confirm the performance of engineered barrier system. In EBS experiment, the backfill material using mixture of bentonite and muck from Horonobe URL construction was used for backfilling a part of Niche No.4. This report shows the results of properties of the backfill material, confirmation test of compaction method and making backfill material block, and so on. From these results, it was confirmed that the backfill material would satisfy target value of the permeability and the swelling pressure., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2016-002

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、人工バリアおよびその周辺の岩盤領域の環境の明確化の観点から、熱-水理-力学連成現象を長期的に検討し、地層処分システムの安全評価へ反映していく必要がある。また、処分施設では、廃棄体定置後の処分施設の埋戻し後も考慮した長期的な岩盤の安定性が求められるため、原位置岩盤の長期的な力学挙動を検討していくことが重要となる。これらの背景を踏まえ、本報告書では、処分孔周辺岩盤の長期的な力学挙動に関する計測データの取得を目的として、幌延深地層研究センターの350m調査坑道において処分孔を模擬した鉛直孔(テストピット)を無支保で掘削し、テストピット内およびその周辺岩盤の変形挙動を計測し、テストピット掘削に伴う周辺地山への影響や、無支保のテストピット内の長期的な変形挙動の評価に資するためのデータを取得した。なお、本報告書では、テストピットの掘削、地質観察結果、計測器の仕様・設置方法および、平成26年2月から平成27年9月までの計測結果をとりまとめ、巻末付録にデジタルデータを収録した。, In a high level radioactive waste (HLW) disposal project, it is necessary to investigate the long-term behavior of thermos-hydro-mechanical-chemical of the rock mass around the engineered barrier system of the HLW waste for the safety assessment of the disposal system. In addition, long-term stability of the rock mass around the galleries are required for the disposal facility. Considering these backgrounds, the authors measure the deformation behavior of the vertical pit drilled on the floor of the 350 m gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory. In situ measurements of the deformation of the pit and rock mass around the pit was conducted to apply to the assessment of the long-term deformation behavior. The authors describe the drilling of the vertical pit, geological observation, specification of the measurement instrument, measurement method, and result of the measurement in this report., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Data/Code 2015-023

地下300m以深への地層処分が定められている高レベル放射性廃棄物(HLW)の処分場の坑道などの支保工にはコンクリートの使用が想定されている。一般に、OPCを用いたコンクリートの浸出水のpHは12sim13を呈する。一方、緩衝材に用いられているベントナイトはpH約11以上の高アルカリ環境で変質し膨潤性能が低下する恐れがあり、これらのバリア機能が阻害される可能性が指摘されている。したがって、HLW処分場の支保工に使用されるセメント系材料にはバリア機能は求められていないものの、他のバリア機能を阻害しないこと、すなわち、低アルカリ性が求められている。原子力機構では、セメント系材料の低アルカリ化を目指し、コンクリートの浸出水のpHを11程度以下にすることを目標とし、OPCにシリカフュームとフライアッシュを混合させた低アルカリ性セメント(HFSC)を開発した。HFSCのHLW処分場用支保工材料への適用性に関する研究は、幌延深地層研究センターの深度140m, 250mおよび350mの水平坑道において施工を行い適用の目途を得ている。本資料は、HFSCのこれまでに実施した種々の配合試験で得られたHFSCコンクリートのフレッシュ性状や硬化物性値等について整理した。, The cementitious materials are used as candidate materials for the tunnel support of the deep geological repository of high-level radioactive wastes (HLW).Generally the pH of leachate from concrete mixed Ordinary Portland Cement (OPC) shows a range of 12 to 13. The barrier function of bentonite used as a buffer material and that of host rock might be damaged by the high alkaline leachate from cementitious materials. Therefore, low alkalinity that does not damage each barrier function is necessary for cementitious materials used for the tunnel support system of the HLW geological repository. JAEA has developed a low alkaline cement named as HFSC (Highly Fly-ash contained Silicafume Cement) which the pH of the cement leachate could lower approximately 11. We have confirmed the applicability of HFSC for the tunnel support materials, by using experimentally as the shotcreting materials to the part of gallery wall at 140m, 250m and 350m depth in Horonobe Underground Research Laboratory. And moreover, HFSC has been used as the cast-in-place concrete for the shaft lining concrete at the depth of 374m-380m. This Data/Code summarized the past HFSC mix proportion test results about the fresh concrete properties and hardened concrete properties, in order to offer the information as a reference for selecting the mix proportion of HFSC concrete adopted to the disposal galleries et al. in the future., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Data/Code 2016-011

放射性廃棄物の地層処分では、地下施設の建設にセメント系材料の使用が想定されている。一般に、土木・建築分野で使用されている普通ポルトランドセメント(以下、OPC)を用いた場合、セメント起源の高アルカリ性間隙水(pH=12.5以上)が浸出し、周辺の緩衝材や岩盤の性能を低下させる可能性がある。そこで、セメント系材料に起因する浸出水のpHを低下させることを目的として、低アルカリ性セメントが開発されている。日本原子力研究開発機構では、低アルカリ性セメントの候補として、フライアッシュ高含有シリカフュームセメント(High-volume Fly ash Silica fume Cement、以下、HFSC)を開発した。これまでに幌延深地層研究センター地下研究施設の坑道で、HFSCを用いた吹付けコンクリートの原位置施工試験を通じ、吹付けコンクリートとしての施工性を確認してきた。本報告は、実際の地下施設の施工において適用可能と考えられる配合で作製されたHFSCセメントペースト硬化体について、その長期的なpH挙動を把握することを主な目的として実施している浸漬試験について、これまでに得られた結果をまとめたものである。, Cementitious materials are expected to be used for the construction of an underground repository for the geological disposal of radioactive wastes. Ordinary Portland Cement(OPC) would conventionally be used in the fields of civil engineering and architecture, however, OPC has the potential to generate a highly alkaline plume (pH>12.5), which will likely degrade the performance of other barriers in the repository such as the bentonite buffer and/or host rock. Low alkaline cementitious materials are therefore being developed that will mitigate the generation of a highly alkaline plume. JAEA has developed a High-volume Fly ash Silica fume Cement (HFSC) as a candidate low alkaline cementitious material. The workability of the HFSC shotcrete was confirmed by conducting In-situ full scale construction tests in the Horonobe underground research laboratory. This report summarizes the results of immersion tests to assess the long-term pH behavior of hardened HFSC cement pastes made with mix designs that are expected to be able to be used in the construction of an underground repository in Japan., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Technology 2016-011

We synthesized the research results from the Mizunami/Horonobe Underground Research Laboratories (URLs) and geo-stability projects in the second midterm research phase. This report can be used as a technical basis for the Nuclear Waste Management Organization of Japan/Regulator at each decision point from siting to beginning of disposal (Principal Investigation to Detailed Investigation Phase)., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Review 2016-014

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構と称す)は、地層処分のための技術基盤の整備を主たる目標として、瑞浪超深地層研究所および幌延深地層研究所において地下施設の建設に伴う研究プロジェクトを進行している。本共同研究では、操業時の空洞安定性等に影響を及ぼす可能性のある支保工のひび割れ発生を迅速に検知する技術として、東京測器研究所(以下、TMLと称す)光ファイバ式ひび割れ検知センサをとりあげた。本センサが数十年間の長期的な安全確保技術として有効に機能しうるかに関する検証を行うことを主目的として、瑞浪超深地層研究所では「光ファイバ式ひび割れ検知センサおよび支保工接着部の長期耐久性確認試験」、幌延深地層研究所では「光ファイバ式ひび割れ検知センサの性能確認試験」を原位置にて実施した。試験の結果、光ファイバ式ひび割れ検知センサは、支保工のひび割れ発生を迅速に検知する計測技術として有効活用することが可能と考えられる。, Japan Atomic Energy Agency (hereinafter referred to as JAEA) has been conducted a geoscientific research and development project at the Mizunami Underground Research Laboratory and the Horonobe Underground Research Laboratory in order to construct scientific and technological basis for geological disposal. As a collaborative research between JAEA and Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd. (hereinafter referred to as TML), we focused on the fiber-optic crack detection sensor developed by TML as a method to detect cracks in the support system that may affect the stability of rock cavern during the operation. To verify long-term safety performance of the sensor for decades, "Evaluation test of long-term durability of fiber-optic crack detection sensor and the support system" at the Mizunami Underground Research Laboratory and "Performance evaluation test of fiber-optic crack detection sensor for in-situ crack detection" at the Horonobe Underground Laboratory Research Laboratory were conducted. As the result, we understand that fiber-optic crack detection sensor is applicable measurement method to promptly detect the cracks in the support system., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Technology 2015-033

日本原子力研究開発機構は、新第三紀堆積軟岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を目的として、北海道天塩郡幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。本報告書では、幌延深地層研究所に分布する声問層、稚内層岩石のそれぞれを深度方向に細分化した強度物性(粘着力と内部摩擦角)の設定を目的に、三軸圧縮試験結果をとりまとめ、深度依存性(地層境界との深度差)を考慮した強度物性を検討し、地下施設設計時に設定した値と比較して、その妥当性について論じた。さらに、幌延深地層研究計画でこれまで実施した三軸圧縮試験結果の全地点のデータについて取りまとめ、データベース化を行った。深度毎の強度物性を検討した結果、声問層中では、深度とともに粘着力が増大した。稚内層浅部、すなわち遷移層においては、粘着力が急激に増大し、遷移層より深部では、粘着力は3-4MPaに収束していき、深度依存性は見られなかった。内部摩擦角は、声問層中では10-20circ、稚内層中では20-35circに分布している。このことから、声問層と稚内層で強度物性が異なっていることが示された。今回三軸圧縮試験により得られた粘着力と内部摩擦角を、地下施設設計時の値と比較した結果、両者が整合した領域は少なかった。そのため、岩盤の強度物性の詳細な検討のためには、地層境界との深度差に応じて深度区分を設けたうえで、粘着力と内部摩擦角を設定することが重要である。, Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been conducting R&D activities at the off-site URL at Horonobe, Hokkaido, Japan in order to enhance reliability of technology related to deep geological disposal of HLW in sedimentary rocks. In this report, strength properties (cohesion and frictional angle) of rock masses in the Koetoi and Wakkanai formations are investigated on the basis of triaxial tests conducted in the Horonobe URL considering the relative depths to the formation. Strength properties investigated in this report are compared with the properties obtained in the designing phase. The cohesion in the Koetoi Formation increased with increasing depth. On the other hand, in the transition zone of the Wakkanai Formation, the cohesion increased significantly in the shallow Wakkanai formation (transition zone). Below the transition zone, the cohesion does not significantly depend on the depth. Thus the strength properties between two formations were found to be different. Comparing the cohesions and frictional angles determined from triaxial tests with the values determined in the designing phase, there was no agreement between these values in almost all the depth. Thus it is essential to determine cohesion and frictional angle considering the relative depths to the formation for detailed understanding of strength properties of rock mass., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2015-001

日本原子力研究開発機構の第2期中期計画期間(平成22sim26年度)における、超深地層研究所計画および幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究の成果を取りまとめた。研究成果については、地層処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を、事業者・規制機関が活用可能な形式で体系化し、所期の目標としていた精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。, We have synthesised the research results from Mizunami/Horonobe URLs and geo-stability projects in the second mid-term research phase. It could be used as technical bases for NUMO/Regulator in each decision point from sitting to beginning of disposal (Principal Investigation to Detailed Investigation Phase). High quality construction techniques and field investigation methods have been developed and implemented and these will be directly applicable to the National Disposal Program (along with general assessments of hazardous natural events and processes). It will be crucial to acquire technical knowledge on decisions of partial backfilling and final closure by actual field experiments in Mizunami/Horonobe URLs as main themes for the next phases., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2015-007

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。, JAEA and RWMC concluded the letter of cooperation agreement on the research and development of radioactive waste disposal in April, 2005, and have been carrying out the collaboration work based on the agreement. JAEA have been carrying out the Horonobe URL Project which is intended for a sedimentary rock in the Horonobe town, Hokkaido, since 2001. In the project, geoscientific research and research and development on geological disposal technology are being promoted. Meanwhile, The Agency for Natural Resources and Energy, Ministry of Economy, Trade and Industry has been promoting construction of equipments for the full-scale demonstration of engineered barrier system and operation technology for high-level radioactive waste disposal since 2008, to enhance public's understanding to the geological disposal of HLW, e.g. using underground facility. RWMC received an order of the project in fiscal year 2014 continuing since fiscal year 2008. Since topics in this project are included in the Horonobe URL Project, JAEA carried out this project as collaboration work continuing since fiscal year 2008. This report summarizes the results of the research on engineering technology carried out in this collaboration work in fiscal year 2014., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2015-018

地層処分で使用される支保工やグラウトにはセメント系材料を用いることが考えられるため、長期的に岩盤の変質を引き起こし、地層処分システムの長期性能に影響を及ぼす可能性が指摘されている。さらに、地層処分施設の操業にあたっては、湧水量が厳しく制限されることが想定されることから、微細な亀裂に対しても注入可能なグラウト材料の開発が必要となってくる。このため、平成19年度より、既存のグラウト材料と同等以上の施工性・止水性を有し、岩盤への影響を最小限に抑える低アルカリ性(pHleq11)のグラウト材料の開発に取り組んでいる。ここでは、平成21年度に取りまとめを行ったJAEA-Data/Code 2010-005の続編として、それ以後のグラウト材料に関する室内試験結果を取りまとめデータ集として報告するものである。, Cementitious materials are commonly used for rock support, lining, and grouting, their pH plume are considered to have an adverse effect on long-term safety of a geological disposal system. In addition, during the emplacement of waste package with buffer material, it is required to limit amount of groundwater inflow to a certain level by grouting. Therefore, it is necessary to develop new grout materials with penetrability for smaller fractures. We have developed new grout materials, which have better penetrability and are environmentally more friendly than exinting cementitious grout materials since FY 2007. This sequel report shows the most appropriate composition and the penetration characteristic of new grout materials to be suitable for the in-situ experiment based on the result of indoor test carried out after FY 2008., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Data/Code 2012-007

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設において支保工やグラウトに用いられるセメント系材料は、地下水に溶出し高アルカリ環境を生じさせる。このような高アルカリ環境は、緩衝材や埋め戻し材に使用されるベントナイトや周辺岩盤に変質を生じさせ、処分システムの長期的な性能の確保に不確実性を増大させる結果になることが懸念されている。本研究は、セメント系材料の高アルカリ影響に対するセメント量の低減化の観点から、処分システムの長期的な性能に配慮した材料を主体とする支保構造の技術的成立性について、原子力機構及び清水建設の双方が所有する知見を最大限に活用し、検討・評価するものである。それに基づき、将来の高レベル放射性廃棄物処分施設への適用に向けた実現可能性について課題を取りまとめた。, Cement-type materials that are used for supports or grouting at high-level radioactive waste disposal facilities leach into the groundwater and create a highly alkaline environment. Of concern in highly alkaline environments are the alteration of bentonite used as buffers or backfill materials, and of surrounding rock mass, and the increased uncertainty regarding the provision of performance of the disposal system over a long period of time. In this study, to reduce the quantity of cement-type materials that cause highly alkaline environments, technical feasibility of the support structure including the materials which considered the long-term performance of the HLW disposal system are discussed by using knowledge and technology accumulated in JAEA and Shimizu Construction. Moreover, based on the results, the problems remained in the application to the future HLW disposal institution are summarized., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2010-057

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、緩衝材の物理的安定性に影響を及ぼす事象として、岩盤亀裂内への緩衝材の流出/侵入現象が考えられている。本報告では、既往の固相拡散理論に基づく侵入現象モデルの適用性を評価するために、飽和条件の自由膨潤挙動(一次元拡散挙動)の実験を行い、実験と侵入現象モデルの前提となる固相拡散理論との整合性について検証を行った。また、それらの結果に基づいて模擬亀裂内の侵入挙動についても評価を行った。さらに、本検討結果に関して専門家のレビューを踏まえ、今後の課題を明確にした。, Bentonite buffer material is envisaged as a component of the engineered barrier system for high-level radioactive waste disposal. As a result of its swelling property, the buffer may extrude into the surrounding host rock through open fractures. If this persists for extremely long periods of time, the buffer extrusion could lead to a reduction of buffer density, which may in turn degrade the expected performance. In this report, verification of the solid phase diffusion theory of the past was performed and future problems were extracted based on expertise., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2010-058

高レベル放射性廃棄物地層処分における緩衝材の膨潤圧は長期的な人工バリアの力学的な状態を評価するうえで重要な物性値である。しかし、統一化された膨潤圧試験がないこと等により、その評価結果にはばらつきがあるのが現状である。そこで、本研究ではこのような土質材料中における破壊や大変形,膨潤挙動を良好に再現することが可能である粒状体個別要素法により膨潤圧試験のシミュレーションを行うとともに、膨潤圧試験における供試体の縦横比及び壁面摩擦力の影響について検討を行い、膨潤圧試験方法の標準化に向けた基盤情報を提供する。, For geological isolation systems for HLW, due to the lack of standardization of swelling test method for bentonite as a buffer material, the accuracy and reproducibility of the results are not sufficiently proved. In this study, bentonite swelling pressure test were simulated by newly developed distinct element method, and the effects of wall friction force and aspect ratio of bentonite specimen were discussed., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2011-024

独立行政法人日本原子力研究開発機構(以下「JAEA」)は、国が示した中期目標や関連する計画・方針に従って定めたJAEAの中期計画(平成17年10月1日sim平成22年3月31日)に基づき、平成21年度までに進めてきた地層処分の研究開発の成果を取りまとめたCoolRep H22を作成し、平成22年3月に地層処分研究開発部門ホームページ上で公開した。本稿では、これまでにJAEA地層処分研究開発部門のホームページで公開したCoolRep H22の内容を示す。, The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been performing research and development on geological disposal technology of high level radioactive waste. At the end of fiscal year 2009, the Geological Isolation Research and Development Directorate of JAEA made publicly available the "CoolRep H22", which is a web-based report that summarizes the R&D results, on its website. This document reports the contents of CoolRep H22., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Review 2010-073

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリア埋設後においては、緩衝材の物理的安定性に影響を及ぼす事象の一つとして、緩衝材の流出/侵入現象が考えられている。本報では、既往の研究において経験則に基づく侵入速さの指標として取扱ってきたt則の時間依存性について、長期間の侵入試験を行いその挙動を確認した。また、処分場の閉鎖性能の評価にあげられている課題を考慮し、埋め戻し材料仕様の侵入現象データについても一部取得した。, The extrusion of bentonite buffer is one of the important issues on the physical stability in the geological disposal of the high level radiation waste. In this report, the long-term extrusion experiment of the bentonite buffer material to an imitation crack was carried out, and the behavior was observed. Moreover, in consideration of the evaluation subject of the closing performance of a disposal site, the extrusion experiment with material with a large sand combination rate was carried out., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2011-014

This report summarizes the progress of research and development on geological disposal during the surface-based investigation phase (2001-2005) in the Horonobe Underground Research Laboratory project, of which aims are to apply the design methods of geological disposal and mass transport analysis to actual geological conditions obtained from the surface-based investigations in the Horonobe Underground Research Laboratory project as an example of actual geological environment., This report summarizes the progress of research and development on geological disposal during the surface-based investigation phase (2001-2005) in the Horonobe Underground Research Laboratory project, of which aims are to apply the design methods of geological disposal and mass transport analysis to actual geological conditions obtained from the surface-based investigations in the Horonobe Underground Research Laboratory project as an example of actual geological environment., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2011-001

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、廃棄体定置後から緩衝材が再冠水に至るまでの過渡的な期間にニアフィールドで形成される塩濃縮・析出現象をはじめとする緩衝材中の化学影響に重きを置いた熱-水-応力-化学連成解析モデルの高度化を進めている。本報告では、(1)モデルで考慮されている連成事象の理論・法則や制約条件を整理,(2)米国で開発が進められている気液二相流を考慮した連成解析コードとの比較解析を通じた解析モデルの適用性を確認,(3)これまで実施してきた塩濃縮試験結果を整理とこの試験に対応した解析モデルの適用による検証解析,(4)仮想的地質環境におけるニアフィールドのガラス固化体からの崩壊熱の発生や地下水の浸潤に伴うニアフィールドへの本解析モデルの適用、を実施した。これらのことより、開発・高度化を進めているモデルにより崩壊熱の発生に伴う地下水の浸潤過程において、緩衝材内が不飽和状態にある期間内にはオーバーパックと緩衝材の境界で塩類が濃縮・析出し、長期的には濃縮塩類が溶解・逸散するというシナリオに整合する傾向を示すとともに、本モデルの適用性を確認した。, Numerical model which can quantify the complex evolution of the coupled thermo-hydro-mechanical-chemical processes in the near-field of a HLW repository has been developed and the outline of the model considering heat flow, fluid flow, mass transport and a variety of chemical reactions such as mineral dissolution/precipitation, gas dissolution/exsolution, ion-exchange and surface complexation are described. The applicability of the numerical model was shown by the following three efforts. (1) Intercomparison analysis against another coupled model, TOUGHREACT which has been developed in the Lawrence Berkeley National Laboratory. (2) Comparison with the measured data in the designed laboratory tests for the salt accumulation/precipitation. (3) Perspective simulation on chemical changes in the near-field involving the radioactive decay heat arising from the vitrified waste and infiltration of ground water into the buffer material., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2010-034

人工バリア定置後のニアフールド環境のより現実的な理解と信頼性の高い予測を行うためには、坑道掘削によって生じる応力場,水理場及び化学場の変化を把握する必要がある。本報告書は、これまでに開発してきた熱-水-応力-化学連成解析評価モデルの適用性を確認することを目的として、幌延深地層研究で計画されている坑道掘削影響評価試験の予察解析結果について報告するものである。予察解析では、深度140mの声問層を対象として、坑道掘削に伴う坑道周辺岩盤の水理場と地下水水質の変化に着目し、地球化学反応を考慮した水理-物質移行連成解析を実施した。その結果、飽和度95%以下の不飽和領域は、坑道壁面より約5m程度の範囲で発生し、これに伴って、地下水中に高い濃度で溶解している炭酸が脱ガスし、地下水のpHが変化するなどの地球化学特性の変化を把握した。, It is necessary to consider the disturbance around the tunnel caused by the excavation of the realistic numerical simulation regarding the long-term behavior of near-filed after of engineered barrier system. In this paper, it is presented the preliminary analysis for Excavation Disturbed Zone (EDZ) around the horizontal drift at GL.-140m on Horonobe URL project. The coupled analysis, in which the hydraulic disturbance was considered, aiming principally at changes of the geochemical properties in the ground water with excavation was carried out. As a result, changes the pH in the ground water occurred, and it was showed these changes were caused by the gasification of the carbon dioxide in the ground water with enlarging the unsaturated zone, which is reaching up to about 5 meters long from the surface on the drift tunnel., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2008-110

人工バリア定置後のニアフィールドの挙動を評価するためには、そこに生じる連成現象をモデル化し、その時間的,空間的変遷を把握することが必要である。しかしながら、ニアフィールドにおける連成現象は熱-水-応力-化学が相互に影響を及ぼしながら進行する複雑なものであるから、適用した連成モデルが現象を適切に表現可能か否かの判断は実現象との比較なしには困難である。したがって、室内あるいは原位置において、実際に連成現象を生起させて取得した結果に基づき、モデルの確証を行うことが必要である。このような観点から、室内において実施した工学的規模の熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)を用いて連成試験を実施した。その結果、温度及び緩衝材中の水分量について、有意なデータを得ることができた。さらに、連成モデルを用いて計算した緩衝材中の温度及び水分量の変遷は試験結果と良い一致を示し、今回適用した連成モデルの妥当性が示された。, In evaluating the behavior of near-field after emplacement of engineered barriers, it is necessary to understand quantitative changes of near-field over time and space. However, the coupled phenomena in near-field are complicated because thermo-, hydro-, mechanical, chemical process will interact, so that no comparison with real behavior will make it possible to find out if the applied model will represent the coupled behavior adequately or not. Hence, it is necessary to validate the model, based on the result of coupled behavior experiment in laboratory or in site. In this report, authors evaluated the applicability of coupled T-H model under the condition of simulated near-field, based on the results of coupled experiment in room. As a result, it has shown that the model which improved the fit to the measured data, is reasonable under this condition., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2008-020

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおける人工バリア定置後のニアフールド挙動のより現実的な予測を行うためには、処分場建設に伴って生じる応力場,水理場,化学場などの変化を解析評価の初期条件として考慮する必要がある。例えば、坑道掘削に伴う処分坑道周辺における不飽和領域の発生は、酸化還元電位の変化や、地下水へのガスの溶解あるいは脱ガスによる溶液組成の変化など、オーバーパックの腐食や核種移行の環境条件などに影響を及ぼすことが予想される。本報告書は、幌延等の具体的地質環境における熱-水-応力-化学連成挙動モデル/解析コードの適用事例の提示に向け、坑道周辺における不飽和領域の生起に伴う地球化学反応を考慮した水理-物質移行連成解析を実施した。そして、岩盤内に大気が侵入することによる間隙水の酸化還元電位の変化や、間隙水中に高い濃度で溶解している二酸化炭素が脱ガスすることによる間隙水pHの変化など、これまでに開発した連成挙動モデル/解析コードで表現できることを確認した。, The development of excavation disturbed zone (EDZ) around the disposal tunnel affects such as the corrosive environment of the over-pack and environmental condition of the nuclear species migration on the geological disposal for the high-level radioactive waste (HLW). It is necessary to consider aftermath of EDZ in initial condition of the realistic numerical simulation of the long-term behavior of near-filed HLW repository after emplacement of engineered barrier system. This report presents the analysis assessment geochemical reaction with the development of the unsaturated zone around the disposal tunnel by developed the coupled Thermo-Hydro-Mechanical and Chemical (THMC) processes model / analysis code. As a result, the THMC processes analysis model apply a change of the solution composition by degasification of the carbon dioxide gas to the pore water and the change of the oxidation-reduction potential due to unsaturated zone around the disposal tunnel., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2008-003

本報告書では、堆積岩で塩水系地下水を対象とした幌延深地層研究計画において段階的に得られる地質環境条件を一つの適用例として、第1段階である地上からの調査で得られた情報をもとに処分場の設計技術や性能評価技術それぞれの適用性について論じるとともに、必要に応じて実施した技術の改良や代替技術の開発状況を取りまとめた。処分技術の信頼性向上では、最新の知見を踏まえ第2次取りまとめにおいて示された処分場全体設計フローの更新や人工バリアなどの設計手法の詳細化、並びに設計における地質環境条件の一般的な留意点や設計入力データ項目について整理を行った。また、これらを踏まえ、幌延の地質環境条件を一例とした場合の施設設計,人工バリア設計及び閉鎖設計を通じて第2次取りまとめで採用された設計手法が適用可能であることがわかった。安全評価手法の高度化については、第2次取りまとめにおいて示された安全評価手法を実際の地質環境に適用するために必要な具体的な作業をフローとして構築した。これに基づき、幌延の地質環境条件を一例として物質移行解析を行い、これらの検討を通じて第2次取りまとめの手法を堆積岩地域に適用した場合の調査から解析・評価に至る一連の方法論及び、その過程で得られるノウハウや知見,調査や解析上の留意点を整理した。, This report summarizes the progress of research and development on geological disposal during the surface-based investigation phase (2001-2005) in the Horonobe Underground Research Laboratory project (HOR), of which aims are to apply the design methods of geological disposal and mass transport analysis to actual geological environments and derive future subjects based on the results. The design methods of geological disposal were reviewed based on the recent knowledge and the advertences were identified. Then the parameters for virtual design of engineered barrier system, backfill deposition hole and tunnel were set up based on actual geological conditions obtained from the surface-based investigations in HOR as an example of actual geological environment. The conceptual structure from site investigation and evaluation to mass transport analysis was represented as a work flow at first. Then following this work flow a series of procedures for mass transport analysis were carried out based on actual geological conditions obtained from the surface-based investigations in HOR to illustrate the functioning of the work flow and the applicability of this methodology. Consequently, knowledge that will help follow-up or future execution and planning activities was obtained., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2007-045

本報告書では、第2次取りまとめ以降の地層処分場の閉鎖技術に関する課題に基づいて、地下実験施設における止水プラグの原位置適用性試験結果などを踏まえ、結晶質岩における閉鎖要素に対して期待すべき性能要件及び閉鎖システムの考え方を取りまとめた。その結果、止水プラグ,強度プラグ及び粘土グラウトに関して、現状技術を組合せることにより施工が可能であり、止水プラグ周辺部での低透水性能を把握することができた。また、結晶質岩を対象に処分場で考えられる閉鎖にかかわる事象を抽出し、その事象が発生する部位,要件及びその対策について整理するとともに、これらに対して原位置試験結果から得られた知見と今後個々の閉鎖要素の設計で検討すべき課題を抽出した。さらに、そのように性能が期待できる個々の閉鎖要素を処分場レイアウト規模に適用していく閉鎖システムとしての考え方を整理し、課題を抽出した。, Based on the results and experiences obtained from the tunnel sealing experiments in the Canadian underground research laboratory in crystalline rock under the collaboration with JNC (now JAEA), this report summarizes the requirements for closure components such as backfilling material and hydraulic plug from the viewpoint of expected barrier performance, taking account of key issues on sealing technologies which have been left open after H12 project. The results of the tunnel sealing experiments indicate that the constructability of closure components and low permeability of the hydraulic plug is well performed. Requirements for the closure components and key issues for further study are identified from the viewpoint of barrier performance considering a range of events related to the sealing and taking account of where these are occurred as well as appropriate countermeasure for them. It is also discussed how to apply these preferable closure components to the scale of repository layout, and further technical issues are then identified., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2007-021

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価においては、処分場の閉鎖性能が極めて重要である。原子力発電環境整備機構と日本原子力研究開発機構は、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方を示し、そこで示される坑道の埋め戻し材や粘土プラグ等の閉鎖要素の設計要件を明らかにするとともに今後の技術開発等の方向性を導出することを目的に、協力協定に基づき、共同で検討していくための場として2004年度から「処分場の閉鎖技術に関する検討会」を設置した。2005年度である本件等は、初年度に坑道交差部を対象として得られた知見をもとに、水理解析の対象を坑道交差部から処分場パネル規模へと拡張を行った。処分場パネル規模での水理解析では、処分パネルを構成する35本の処分坑道をモデル化する必要があり、モデルの構造が複雑になることから、坑道周囲に対して等価透水係数の考え方を適用した。解析では、粘土プラグの設置位置、埋め戻し材の透水係数、処分坑道の透水係数、動水勾配の方向をパラメータとした。その結果、処分坑道の流量は、動水勾配の方向、処分坑道への粘土プラグの設置の有無、主要坑道の透水係数の大きさが影響することがわかった。, The sealing performance of a repository is very important for the safety assessment of the geological disposal system for high-level radioactive waste. NUMO and JAEA set up a technical commission to investigate sealing technology in a repository in 2004 following a cooperation agreement between these two organisations. The objectives of this commission were to present a concept of sealing performance required in the disposal system and to direct future R&D for design requirements of closure components (backfilling material, clay plug, etc.). Hydraulic analyses on tunnel intersections were carried out during the first year in 2004. This was expanded into a hydraulic analysis of a complete disposal panel with all tunnels during the second year in 2005. Since the model structure in 2005 was more complicated than the one used in 2004, the concept of equivalent permeability was adopted in and around each tunnel in the hydraulic analyses. Parameters used in the hydraulic analyses were installation positions of clay plugs, permeability of the backfilling material, permeability of disposal tunnel and directions of hydraulic gradient to estimate influences to the analytical results preliminary. Analytical results showed that flow rate in a disposal tunnel was influenced by directions of hydraulic gradient, installation of the clay plug at the both ends of each disposal tunnel and permeability of the main tunnel., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2007-023

本報告書は、2006年度(平成18年度)の地層処分技術に関する各々のプロジェクトにおける研究開発の現状とトピック報告を示した年度報告書である。, This report shows the annual report which shows the summarized results and topic outline of each project on geological disposal technology in the fiscal year of 2006., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Review 2007-050

本報告書は、財団法人産業創造研究所と日本原子力研究開発機構との共同研究「塩濃縮シミュレーションに関する研究」の成果を報告するものである。室内において塩濃縮実験を実施した結果、加熱部近傍で、Na2SO4やCaSO4が濃縮することが確認され、この事実に基づいて塩濃縮現象のメカニズムを仮定し、モデルを作成した。次に、既存の地球化学解析コード、PHREEQCを用いて、飽和系での塩濃縮に関するシミュレーションを実施した結果、定性的な挙動の評価は可能であったが、定量的な挙動の評価のためにはさらなるモデル化の検討が必要であることがわかった。さらに、熱-水-応力-化学連成解析コードを用いた解析評価を実施した。この解析は、gypsumの濃縮に着目して実施し、その結果、濃縮現象の傾向は実験結果のそれと一致した。しかし、gypsumの緩衝材中の分布形状に関しては、一致していない部分もあり、境界条件設定の再検討や連成解析モデル/コードが有する課題検討が必要であることが明らかになった。, This report describes the results of a joint research entitled "Study on Simulation of Salt Accumulation" which was conducted under the collaboration between the Institute of Research and Innovation and the Japan Atomic Energy Agency. In the experiments for salt accumulation, accumulation of Na2SO4 and CaSO4 was observed near the heater surface. Based on the facts from experiments, we have made hypothesis for mechanism of salt accumulation, and developed the model for it. Then, we conducted numerical simulations for salt accumulation phenomena under the saturated condition using the geochemical code "PHREEQC". It became clear that salt accumulation behavior can be evaluated qualitatively from these simulations, but quantitative evaluation requires more realistic modeling. Moreover we evaluated salt accumulation phenomena by simulations using coupled thermo - hydro - mechanical and chemical model / code assuming the unsaturated and / or saturated condition. A series of simulations were conducted focusing on accumulation of gypsum, and the result showed that tendency of salt accumulation phenomena was in agreement with that of experiments, but the profile of distribution of accumulated gypsum was not in agreement. In conclusion, it became clear that more realistic boundary condition should be considered and problems on coupled model / code were identified for further study., 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2007-017

国が策定する緩衝材にかかわる安全基準、指針等に資するため、埋め戻し材、プラグ、坑道及び処分孔等の性能保証項目に対し、現状の評価方法を確認し、ツールの整備状況として一覧表形式でまとめた。また、一覧表に記載した評価ツール内容の具体例を示した。示している内容は、埋め戻し材、緩衝材の基本特性(膨潤特性、力学特性、透水特性)、埋め戻し材の変形・変質の長期挙動に関する現象(流出、岩盤への侵入)、コンクリート材料によるアルカリ影響(緩衝材、岩盤の変質・劣化、オーバーパックの腐食挙動)、岩盤の力学的変形挙動であり、それぞれの項目で確認する具体的内容、評価方法(実験による確認により評価がなされるもの、実験式及びデータベースから推定されるもの、モデル計算より導出するもの)の種類、研究の概要及びその最新の結果を示した。, 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Research 2006-015

日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)では、北海道の天塩郡幌延町にて、堆積岩を対象とした幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究計画は、平成17年度より、地下研究施設の建設に伴い、地上からの調査段階(第1段階)から坑道掘削時の調査研究段階(第2段階)へと移行していく。一方、原子力機構では、これまで工学技術の基盤技術開発として、「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ」で示した一連の工学技術をベースとしつつ、幌延地区の地上からの調査段階で得られた地質環境条件を対象として工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を行ってきた。今後は、工学技術の基盤技術開発として、幌延深地層研究計画の進捗に併せて、第2段階を通じた工学技術の具体的な地質環境への適用性検討を進め、それらの成果を体系的に整理し提示していく必要があると考える。よって、本報告書では、現時点の幌延の地下施設の建設工程及び「幌延深地層研究計画; 地下施設を利用した第2,第3段階における調査試験計画案」に基づき、幌延深地層研究計画の第2段階のうち、平成17年度から平成21年度までの5年間に焦点をあてた工学技術の適用性検討に関する研究計画を、個別研究課題ごとに整理し立案した。なお、本計画は、今後、幌延の地下施設の施工状況や最新の動向を踏まえ随時変更する可能性があるとともに、今後より詳細化していく必要がある。, 著者所属: 日本原子力研究開発機構(JAEA), JAEA-Review 2006-014