プロジェクト課題

低レベル放射性廃棄物処分
背景・目的原子力発電所の運転や廃止措置・解体撤去に伴って発生する低レベル放射性廃棄物のうち、放射能濃度が比較的高いものを対象とした地下 5 0 〜 1 0 0 m 程度の埋設処分（余裕深度処分）が計画されている。余裕深度処分施設の安全評価では、浅地中ピット処分施設に比べ、人工バリアや天然バリアについて、より長期の評価が必要とされる。
本課題では、余裕深度処分施設における人工バリアや天然バリアの長期にわたる性能評価に伴う不確実性を減らすため、評価手法の高精度化と評価用データの取得・蓄積を図るとともに、バリア材料の品質検査システム構築に必要な技術開発を行う。

主な成果
1．処分施設へのガス発生影響評価のための解析コードの改良と適用性評価
余裕深度処分施設においては、ガスが金属廃棄物の腐食等により発生する可能性が指摘されており、ガスが処分施設に与える影響を評価しておく必要がある。当研究所
では、余裕深度処分で用いられる高密度ベントナイト材料のガス透気メカニズムを実験に基づいて明らかにしてきた［N 0 7 0 0 5］。また、既存の解析コード（GETFLOWS）にこの透気メカニズムを組み込むことなどにより、透気特性を精度よく再現できる改良型解析コードを提案し、試験との比較によりその適用性を明らかにした（図 1、図 2）［N 0 9 0 0 3］。
2．処分施設におけるセメント系材料の品質検査システムの構築
余裕深度処分施設では、セメント系材料の長期の核種移行抑制機能が求められるた
め、その品質の変動やばらつきの影響を把握した上での施工・養生の管理（品質検査システム）が重要となる［N 0 8 0 8 1］。当研究所では、コンクリートの養生条件と品質の定量的関係を把握するとともに、表層透気試験を用いて施工の良否を非破壊で判定できる手法を開発し、品質検査システムへの適用の見通しを得た（図 3）。
3．高密度ベントナイトへのセメント材料高アルカリ間隙水影響の解明
人工バリア材料の一つであるベントナイト系材料の長期健全性を明らかにするために、化学組成や pH の異なる高アルカリ溶液による変質挙動と透水性の変化を明らかにした［N 0 9 0 1 5］。約 1 年間の浸漬試験の結果から、通常想定される化学環境条件下では、高密度ベントナイトの透水性はほとんど変化しないことを明らかにした（図 4）。
以上の研究成果は、余裕深度処分に関わる日本原子力学会民間規格策定や土木学会技術報告書に反映されており、電気事業や日本原燃における処分施設の設計や安全評価検討への基礎資料となっている。
その他の報告書 ［N0 9 0 1 4］［V0 9 0 2 9］18

原子力技術
原子力技術
原子力技術
1.E-05
1.E-06
1.E-06
1.E-0700.50.5
↓微少ガス

出現
20

0 00.50.50透気流量40206040

1.E-101.E-11

1.E-08↑ガス流量䊱䜰䜽Ὦ㔖
1.E-11
1.E-09 1.E-12急増᛬ቌ↑ガス流量1.E-12急増
1.E-10 1.E-13
1.E-13
1.E-11 1.E-14120
1.E-14
1.E-121100120
1.E-1380 ↑ガス流量10060
経過時間（日）⤊㐛᫤㛣䟺᪝䟻経過時間（日）80急増

1ビュレットの変化量(実測)または排水・排気量合計(計算) (mL)

33(cm )

1.E-09
1.E-07 1.E-10

累積排水量3(cm )
累積排水量

1.E-08
1.E-06 1.E-09

透気流量（ Nm 3 /s ）

1
1.0

透気流量
㏩ẴὮ㔖（䟺 䟺Nm㏩ẴὮ㔖/s ）䟻
Nm33/s䟻

1.E-07
1.E-05 1.E-08

透気流量（ Nm 3 /s ）3⣴✒ᤴỀ㔖⣴✒ᤴỀ㔖 (cm累積排水量(cm3) )○ ᐁ㥺⤎ᯕ
実験結果
䕵3
3.0
2.5
2.5－○
解析結果
䟿ゆᯊ⤎ᯕ
実験結果
再現解析結果累積排水量
2.5
2.5－ 解析結果⣴✒ᤴỀ㔖
22.0累積排水量
33.0○2.02実験結果
1.5
1.5
2.5
2.5－ 解析結果
累積排水量1.51.5
↓微少ガス
䊳᚜ᑛ䜰䜽
透気流量
㏩ẴὮ㔖11.022.0出現
ฝ⌟↓微少ガス 透気流量11.0
出現0.50.5
1.5
1.5

背圧
背圧

1.E-05

ビュレットの変化量(実測)または排水・排気量合計(計算) (mL)

中性化抵抗性大 ←品質指標→ 中性化抵抗性小中性化抵抗性大 ←品質指標→ 中性化抵抗性小

5030

ガス圧

3025252020

ビュレットの変化量(実測)
排水・排気量合計(計算)ビュレットの変化量(実測)
排水・排気量合計(計算)1515105

10 ビュレットの変化量(実測)
排水・排気量合計(計算)500-50-520040206040801006080
経過日数120100140120160140160

経過日数

図 202 改良したガス移行解析コードによる室0406080100120140160
2 改良したガス移行解析コードによる室内模型試験結果の再現解析
図 2 図改良したガス移行解析コードによる室内経過日数
内模型試験結果の再現解析
ベントナイト単体での透気試験結果だけでな
模型試験結果の再現解析
く、透気経路として想定される部位を模擬しベントナイト単体での透気試験結果だけでな
図 2 改良したガス移行解析コードによる室
ベントナイト単体での透気試験結果だけでなたセメント～ベントナイト複合試験体の透気
く、透気経路として想定される部位を模擬し内模型試験結果の再現解析試験結果も概ね良好に再現できた。
たセメント～ベントナイト複合試験体の透気ベントナイト単体での透気試験結果だけでなく、透気経路として想定される部位を模擬した試験結果も概ね良好に再現できた。
く、透気経路として想定される部位を模擬しセメント〜ベントナイト複合試験体の透気試たセメント～ベントナイト複合試験体の透気
図 3 セメント系材料の品質に関する表層透気験結果も概ね良好に再現できた。
試験結果も概ね良好に再現できた。
図3 セメント系材料の品質に関する表層透気試験によるその非破壊評価試験によるその非破壊評価養生を適切に実施することによりセメント系材
図 3 料の長期耐久性が期待できるが、そのようなセメント系材料の品質に関する表層透気試験養生を適切に実施することによりセメント系材
図 3 セメント系材料の品質に関する表層透気
優 ←養生条件→ 劣によるその非破壊評価料の長期耐久性が期待できるが、そのような材料の作製結果が、表層透気試験により検知試験によるその非破壊評価
優 ←養生条件→ 劣材料の作製結果が、表層透気試験により検知可能であることを、中性化抵抗性を評価指標と養生を適切に実施することによりセメント系材養生を適切に実施することによりセメント系材料可能であることを、中性化抵抗性を評価指標として示した。このような非破壊試験を適用する料の長期耐久性が期待できるが、そのようなの長期耐久性が期待できるが、そのような材料の作
優 ←養生条件→ 劣して示した。このような非破壊試験を適用することで、施工後に余裕深度処分施設に必要と材料の作製結果が、表層透気試験により検知製結果が、表層透気試験により検知可能であること
ことで、施工後に余裕深度処分施設に必要とされる核種移行抑制機能が備わっているかど
透気性小 ←非破壊評価値→ 透気性大 可能であることを、中性化抵抗性を評価指標とされる核種移行抑制機能が備わっているかど
透気性小 ←非破壊評価値→ 透気性大して示した。このような非破壊試験を適用するうかを確認することが可能となる。
を、中性化抵抗性を評価指標として示した。このよ-9うかを確認することが可能となる。
ことで、施工後に余裕深度処分施設に必要と10
うな非破壊試験を適用することで、施工後に余裕深1.E-09-9
NaOH(pH14)
される核種移行抑制機能が備わっているかど
透気性小←非破壊評価値→透気性大10
1.E-09度処分施設に必要とされる核種移行抑制機能が備NaOH(pH12)
NaOH(pH14)
うかを確認することが可能となる。
KOH(pH14)
NaOH(pH12)-10
わっているかどうかを確認することが可能となる。
-9KOH(pH12)10
1.E-10KOH(pH14)10
1.E-09-10
CaOH(pH12)
2KOH(pH12)
10 NaOH(pH14)
1.E-10
図 4 高アルカリ溶液に浸漬させた高密度
イオン交換水CaOH2 (pH12)
NaOH(pH12)
図ベントナイト試験体の透水係数の経時4 高アルカリ溶液に浸漬させた高密度
イオン交換水-11 KOH (pH14)-1010
1.E-11
ベントナイト試験体の透水係数の経時
KOH (pH12)変化
10
1.E-10
10-11CaOH2 (pH12)
1.E-11変化
pH14の条件では透水係数がやや大きくな
図 4 高アルカリ溶液に浸漬させた高密度
イオン交換水る傾向が見られたが、これは極端な化学条pH14の条件では透水係数がやや大きくなベントナイト試験体の透水係数の経時-111.E-1210-12
図4高アルカリ溶液に浸漬させた高密度ベント件の場合である。通常起こりえる化学条件
る傾向が見られたが、これは極端な化学条
101.E-11変化
1.E-1210-12pH12 の溶液では、僅かに透水係数件の場合である。通常起こりえる化学条件
pH14であるの条件では透水係数がやや大きくなナイト試験体の透水係数の経時変化が増大するが大きな変化は見られない。
である
pH12 の溶液では、僅かに透水係数る傾向が見られたが、これは極端な化学条-12pH14 の条件では透水係数がやや大きくなる傾向
10-13が増大するが大きな変化は見られない。
1.E-13
1.E-12100100200300 件の場合である。通常起こりえる化学条件
10-131.E-13である pH12 の溶液では、僅かに透水係数0100200300 が見られたが、これは極端な化学条件の場合であ日数（日）が増大するが大きな変化は見られない。 pH1 2 の溶液る。通常起こりえる化学条件である
日数（日）
10-13
1.E-130100200300
では、僅かに透水係数が増大するが大きな変化は見られない。
日数（日）-5透水係数（m/s ）透水係数（m/s ）透水係数（m/s ）中性化抵抗性大 ←品質指標→ 中性化抵抗性小01.E-141 改良したガス移行解析コードによる室内実験の再図1 図
改良したガス移行解析コードによる室内実験の再現
020406080100120
図現解析結果1 改良したガス移行解析コードによる室内実験の再1経過時間（日）解析結果
現解析結果
既存のガス解析コード（地圏環境テクノロジー開発の既の改良したガス移行解析コードによる室内実験の再ガ ス 解 析 コ ー ド（ 地 圏 環 境 テ ク ノ ロ ジ ー 開 発 の 30
既存のガス解析コード（地圏環境テクノロジー開発の図存1GETFLOWS）を改良したコードで、実験結果から得られた、累積排水量の経時変化、透気流量の経時変化、微GETFLOWS）を改良したコードで、実験結果から得られGETFLOWS）を改良したコードで、実験結果から得られた、 25
現解析結果
小ガスの出現（破過）時期、ガス流量急増（大破過）時
た、累積排水量の経時変化、透気流量の経時変化、微既存のガス解析コード（地圏環境テクノロジー開発の累積排水量の経時変化、透気流量の経時変化、微小ガスの期、を良好に再現できた。
小ガスの出現（破過）時期、ガス流量急増（大破過）時 20
GETFLOWS）を改良したコードで、実験結果から得られ出現（破過）時期、ガス流量急増（大破過）時期、を良好期、を良好に再現できた。
15
た、累積排水量の経時変化、透気流量の経時変化、微小ガスの出現（破過）時期、ガス流量急増（大破過）時に再現できた。
10期、を良好に再現できた。

原子力技術

処分施設内部のセ
メント系材料の施工
処分施設内部のセ背圧
上メント系材料の施工
生じる打継目をﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ模擬した試験体を上生じる打継目を処分施設内部のセﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ作模擬した試験体を成し、その上部
メント系材料の施工
ｾﾒﾝﾄ系
打継目
上 生に高密度ベントナイ
じ作る成打し継、目そをの 上 部
材料
ｾﾒﾝﾄ系
ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ
打継目
ト試験体を設置したに高密度ベントナイ
模擬した試験体を材料
作 成複合試験体によるしト試験体を設置した
、その上部
ｾﾒﾝﾄ系
室内模型試験概念
複合試験体による打継目に高密度ベントナイ
材料
ガス圧
室内模型試験概念
ト試験体を設置した
ガス圧 複合試験体による室内模型試験概念
ビュレットの変化量(実測)または排水・排気量合計(計算) (mL)

再現解析結果්⌟ゆᯊ⤎ᯕ
再現解析結果33.019