ガスが溶存した地下水を含む泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験条件の設定に関する検討
泥岩中における断層帯および掘削影響領域（EDZ）に発達する割れ目は，主要な水みちとして機能することがあるため，これらの構造における物質移行特性を評価することは，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重要である．しかし，泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験の適用事例は国内外含めて非常に少ない．そこで，日本原子力研究開発機構では，稚内層と呼ばれる珪質泥岩中の割れ目を対象に，非収着性であるウラニンを用いた原位置トレーサー試験を実施した．原位置トレーサー試験を行う際は，事前調査を行い，割れ目中の地下水流れを評価した．また，稚内層を流れる地下水には被圧状態においてメタンや二酸化...
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| Published in | 原子力バックエンド研究 Vol. 25; no. 1; pp. 3 - 14 |
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| Main Authors | , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
一般社団法人 日本原子力学会 バックエンド部会
01.06.2018
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1884-7579 1884-7579 |
| DOI | 10.3327/jnuce.25.1_3 |
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| Abstract | 泥岩中における断層帯および掘削影響領域（EDZ）に発達する割れ目は，主要な水みちとして機能することがあるため，これらの構造における物質移行特性を評価することは，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重要である．しかし，泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験の適用事例は国内外含めて非常に少ない．そこで，日本原子力研究開発機構では，稚内層と呼ばれる珪質泥岩中の割れ目を対象に，非収着性であるウラニンを用いた原位置トレーサー試験を実施した．原位置トレーサー試験を行う際は，事前調査を行い，割れ目中の地下水流れを評価した．また，稚内層を流れる地下水には被圧状態においてメタンや二酸化炭素などが溶存し，これらが坑道/ボーリング掘削により圧力解放されることで脱ガスするため，これらの条件も踏まえた上でトレーサー試験の試験条件を決定した．トレーサー試験は試験条件を変化させ，合計18回実施し，トレーサー回収率は概ね60%から80%となった．トレーサー試験の結果から，注水流量を揚水流量より大きくした場合に脱ガスの影響を低減することができる一方で，同様の条件ではトレーサー回収率が低くなったことから，本稿で報告したトレーサー試験においては，注水流量を揚水流量よりもやや高く設定することが適切な試験条件であることが分かった．ガスが溶存した地下水を含む岩盤を対象に注水および揚水を伴う原位置トレーサー試験を実施する際は，注水と揚水の流量比が①脱ガスの発生に与える影響，②トレーサー回収率に与える影響の双方を評価することが，脱ガスを抑制しつつトレーサー回収率を高めるための適切な試験条件を見出すことに有効である． |
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| AbstractList | 泥岩中における断層帯および掘削影響領域（EDZ）に発達する割れ目は，主要な水みちとして機能することがあるため，これらの構造における物質移行特性を評価することは，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重要である．しかし，泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験の適用事例は国内外含めて非常に少ない．そこで，日本原子力研究開発機構では，稚内層と呼ばれる珪質泥岩中の割れ目を対象に，非収着性であるウラニンを用いた原位置トレーサー試験を実施した．原位置トレーサー試験を行う際は，事前調査を行い，割れ目中の地下水流れを評価した．また，稚内層を流れる地下水には被圧状態においてメタンや二酸化炭素などが溶存し，これらが坑道/ボーリング掘削により圧力解放されることで脱ガスするため，これらの条件も踏まえた上でトレーサー試験の試験条件を決定した．トレーサー試験は試験条件を変化させ，合計18回実施し，トレーサー回収率は概ね60%から80%となった．トレーサー試験の結果から，注水流量を揚水流量より大きくした場合に脱ガスの影響を低減することができる一方で，同様の条件ではトレーサー回収率が低くなったことから，本稿で報告したトレーサー試験においては，注水流量を揚水流量よりもやや高く設定することが適切な試験条件であることが分かった．ガスが溶存した地下水を含む岩盤を対象に注水および揚水を伴う原位置トレーサー試験を実施する際は，注水と揚水の流量比が①脱ガスの発生に与える影響，②トレーサー回収率に与える影響の双方を評価することが，脱ガスを抑制しつつトレーサー回収率を高めるための適切な試験条件を見出すことに有効である． |
| Author | 石井, 英一 川手, 訓 大野, 宏和 武田, 匡樹 |
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| PublicationTitle | 原子力バックエンド研究 |
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| PublicationYear | 2018 |
| Publisher | 一般社団法人 日本原子力学会 バックエンド部会 |
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| References | [20] Moreno, L. and Tsang, C. F.: Multiple-Peak Response to Tracer Injection Tests in Single Fractures: A Numerical Study, Water Resources Research, 27, 2134-2150 (1991). [2] Mazurek, M. et al.: Transferability of geoscientific information from various sources (study sites, underground rock laboratories, natural analogues) to support safety cases for radioactive waste repositories in argillaceous formations, Physics and Chemistry of the Earth, 33, 95-105 (2008). [18] Horne R. N.: Modern Well Analysis. A Computer-Aided Approach. Second Edition, Petroway, Inc, (1995). [9] Frick, U. et al.: The Radionuclide migration experiment – overview of investigations 1985-1990, NTB 91-04, National Cooperative for the Disposal of Radioactive Waste, (1992). [10] 下茂道人 他: 釜石鉱山における非収着性トレーサー試験研究. PNC-TJ1205-98-001 (1998). [7] 青柳和平 他: 幌延深地層研究センターにおける人工バリア性能確認試験孔周辺の岩盤損傷の検討. 日本材料学会第65期通常総会・学術講演会論文集, pp. 19-20 (2016). [14] Ishii, E. et al.: Relationship between fault growth mechanism and permeability variations with depth of siliceous mudstones in northern Hokkaido, Japan, Journal of Structural Geology, 32, 1792-1805 (2010). [11] Carleton, G. et al.: Design and analysis of tracer tests to determine effective porosity and dispersivity in fractured sedimentary rocks, Newark basin, New Jersey, USGS Water Resources Investigations Report 98-4126A (1998). [17] Cooper, H. H, Jr. and Jacob, C. E.: A generalized grapic method for evaluating formation constants and summarizing well-field history, Transactions, American Geophysical Union, 27, No.4, 526-534 (1946). [13] Hoehn, E. et al.: The Grimsel Migration Experiment: field injection-withdrawal experiments in fractured rock with sorbing tracers, Journal of Contaminant Hydrology, 34, 85-106 (1998). [3] Mazurek, M et al.: Derivation and application of a geologic dataset for flow modelling by discrete fracture networks in low-permeability argillaceous rocks, Journal of Contaminant Hydrology, 35, 1-17 (1998). [1] Bock, H. et al.: Self-sealing of Fractures in Argillaceous Formations in the Context of Geological Disposal of Radioactive Waste, Review and Synthesis Report. OECD NEA 6184, ISBN 978-92-64-99095-1 (2010). [4] Ishii, E.: Predictions of the highest potential transmissivity of fractures in fault zones from rock rheology: Preliminary results, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 120, 2220-2241 (2015). [12] Miyakawa, K. et al.: The role of low-temperature organic matter diagenesis in carbonate precipitation within a marine deposit, Applied Geochemistry, 76, 218-231 (2017). [6] Bossart, P. et al.: Structural and hydrogeological characterization of the excavation-disturbed zone in the Opalinus Clay (Mont Terri Project, Switzerland), Applied Clay Science, 26, 429-448 (2004). [15] Ishii, E.: Microstructure and origin of faults in siliceous mudstone at the Horonobe Underground Research Laboratory site, Journal of Structural Geology, 34, 20-29 (2012). [8] Winberg, A. et al.: Final report of the first stage of the tracer retention understanding experiments, TR 00-07, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company, (2000). [5] Bossart, P. et al.: Geological and hydraulic characterization of the excavation disturbed zone in the Opalinus Clay of the Mont Terri Rock Laboratory, Engineering Geology, 66, 19-38 (2002). [16] Ishii, E.: Far-field stress dependency of the failure mode of damage-zone fractures in fault zones: Results from laboratory tests and field observations of siliceous mudstone, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121, 70-91 (2016). [19] 田中靖治，細谷真一: 岩盤を対象とした原位置トレーサー試験の現状. Journal of MMIJ, 124, 601-610 (2008). |
| References_xml | – reference: [1] Bock, H. et al.: Self-sealing of Fractures in Argillaceous Formations in the Context of Geological Disposal of Radioactive Waste, Review and Synthesis Report. OECD NEA 6184, ISBN 978-92-64-99095-1 (2010). – reference: [11] Carleton, G. et al.: Design and analysis of tracer tests to determine effective porosity and dispersivity in fractured sedimentary rocks, Newark basin, New Jersey, USGS Water Resources Investigations Report 98-4126A (1998). – reference: [15] Ishii, E.: Microstructure and origin of faults in siliceous mudstone at the Horonobe Underground Research Laboratory site, Journal of Structural Geology, 34, 20-29 (2012). – reference: [6] Bossart, P. et al.: Structural and hydrogeological characterization of the excavation-disturbed zone in the Opalinus Clay (Mont Terri Project, Switzerland), Applied Clay Science, 26, 429-448 (2004). – reference: [17] Cooper, H. H, Jr. and Jacob, C. E.: A generalized grapic method for evaluating formation constants and summarizing well-field history, Transactions, American Geophysical Union, 27, No.4, 526-534 (1946). – reference: [19] 田中靖治，細谷真一: 岩盤を対象とした原位置トレーサー試験の現状. Journal of MMIJ, 124, 601-610 (2008). – reference: [2] Mazurek, M. et al.: Transferability of geoscientific information from various sources (study sites, underground rock laboratories, natural analogues) to support safety cases for radioactive waste repositories in argillaceous formations, Physics and Chemistry of the Earth, 33, 95-105 (2008). – reference: [9] Frick, U. et al.: The Radionuclide migration experiment – overview of investigations 1985-1990, NTB 91-04, National Cooperative for the Disposal of Radioactive Waste, (1992). – reference: [8] Winberg, A. et al.: Final report of the first stage of the tracer retention understanding experiments, TR 00-07, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company, (2000). – reference: [16] Ishii, E.: Far-field stress dependency of the failure mode of damage-zone fractures in fault zones: Results from laboratory tests and field observations of siliceous mudstone, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121, 70-91 (2016). – reference: [4] Ishii, E.: Predictions of the highest potential transmissivity of fractures in fault zones from rock rheology: Preliminary results, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 120, 2220-2241 (2015). – reference: [13] Hoehn, E. et al.: The Grimsel Migration Experiment: field injection-withdrawal experiments in fractured rock with sorbing tracers, Journal of Contaminant Hydrology, 34, 85-106 (1998). – reference: [12] Miyakawa, K. et al.: The role of low-temperature organic matter diagenesis in carbonate precipitation within a marine deposit, Applied Geochemistry, 76, 218-231 (2017). – reference: [18] Horne R. N.: Modern Well Analysis. A Computer-Aided Approach. Second Edition, Petroway, Inc, (1995). – reference: [3] Mazurek, M et al.: Derivation and application of a geologic dataset for flow modelling by discrete fracture networks in low-permeability argillaceous rocks, Journal of Contaminant Hydrology, 35, 1-17 (1998). – reference: [7] 青柳和平 他: 幌延深地層研究センターにおける人工バリア性能確認試験孔周辺の岩盤損傷の検討. 日本材料学会第65期通常総会・学術講演会論文集, pp. 19-20 (2016). – reference: [10] 下茂道人 他: 釜石鉱山における非収着性トレーサー試験研究. PNC-TJ1205-98-001 (1998). – reference: [20] Moreno, L. and Tsang, C. F.: Multiple-Peak Response to Tracer Injection Tests in Single Fractures: A Numerical Study, Water Resources Research, 27, 2134-2150 (1991). – reference: [5] Bossart, P. et al.: Geological and hydraulic characterization of the excavation disturbed zone in the Opalinus Clay of the Mont Terri Rock Laboratory, Engineering Geology, 66, 19-38 (2002). – reference: [14] Ishii, E. et al.: Relationship between fault growth mechanism and permeability variations with depth of siliceous mudstones in northern Hokkaido, Japan, Journal of Structural Geology, 32, 1792-1805 (2010). |
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| SubjectTerms | ダイポール試験 トレーサー試験 割れ目 原位置 地層処分 溶存ガス 物質移行 珪質泥岩 |
| Title | ガスが溶存した地下水を含む泥岩中の割れ目を対象とした原位置トレーサー試験条件の設定に関する検討 |
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