原環センター技術報告書
RWMC-TRJ-20001

地層処分施設の設計・操業技術の最適化手法
に関する研究2021 年 3 月

公益財団法人原子力環境整備促進・資金管理センター

まえがき原環センターでは 2020 年度の自主調査研究の一環として、「設計・操業技術の最適化手法に関する研究」に取り組みました。本研究に係る調査や検討は、下記に示す民間企業有志、日本原子力研究開発機構ならびに原子力発電環境整備機構で構成する“設計・操業技術の最適化手法に関する研究会”の協力のもとで進めました。
本報告書は、これらの検討の成果を取りまとめたものです。報告書の取りまとめにあたっては、委員に加えて研究会の事務局として調査や検討に関与した原環センター職員も原稿執筆に携わりました。

設計・操業技術の最適化手法に関する研究会委員（五十音順､敬称略）

井尻裕二

大成建設株式会社

原子力本部

沖原

光信

清水建設株式会社

土木技術本部バックエンド技術部

志村友行

株式会社大林組

白瀬光泰

大成建設株式会社

神徳

敬株式会社大林組

須山泰宏

鹿島建設株式会社

谷口直樹

日本原子力研究開発機構

戸栗智仁

清水建設株式会社

アドバイザー

原子力本部原子力環境技術部
原子力本部原子力環境技術部
原子力本部原子力環境技術部
原子力部
幌延深地層研究センター

深地層研究部

土木技術本部バックエンド技術部

原子力発電環境整備機構

技術部

研究会事務局（委員以外の原稿執筆者）（五十音順）
江守

稔

川久保

政洋

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

小林正人

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

玉井宗孝

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

蓮井昭則

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

深谷正明

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

原子力環境整備促進・資金管理センター

地層処分工学技術研究開発部

湊
山田

康裕
俊子

地層処分施設の設計・操業技術の最適化手法に関する研究
目次
まえがき
第１章

はじめに ........................................................................................................................... 1

第２章

検討の進め方 .................................................................................................................... 2

2.1 研究会の設置 ...................................................................................................................... 22.2 検討手順 ............................................................................................................................. 2(1) ステップ①：最適化アプローチの検討に先立つ諸外国の先行検討事例等の調査 ............. 2(2) ステップ②：わが国に適用可能な最適化アプローチに関する検討・整理 ........................ 2(3) ステップ③：最適化の試行によるアプローチ案の適用性の確認 ...................................... 3第３章

国際的な検討動向............................................................................................................. 4

3.1 動向調査の目的および調査対象 ......................................................................................... 4
3.2 調査結果（国際的な検討動向等の概観） ........................................................................... 5(1) 国際機関における検討動向 ............................................................................................... 5(2) 主要国における技術検討動向 ............................................................................................ 6(3) これまでに国内で実施された調査研究成果等の関連知見 ................................................. 8第４章

わが国への適用を目指した最適化アプローチ（研究会検討結果）................................ 10

4.1 最適化のアプローチに係る考え方 .................................................................................... 10(1) 基本的な考え方 ............................................................................................................... 10(2) ２段階の階層構造による最適化の適用対象の区分.......................................................... 11(3) 最適化における評価項目間の重み付けと複数のオプションを対象とした最適化 ........... 124.2 最適化に係る評価項目...................................................................................................... 13(1) 設計の最適化に係る評価項目 .......................................................................................... 13(2) ２段階による最適化：操業技術の最適化に係る評価項目 ............................................... 17
4.3 代替設計オプション案に基づく最適化アプローチの適用性の確認 .................................. 20(1) 本研究会における設計の最適化の試行手順 .................................................................... 20(2) 代替設計オプションの考案と最適化の試行 .................................................................... 21
第５章

考察 ................................................................................................................................ 34

5.1 研究会における検討結果のまとめ .................................................................................... 34
5.2 最適化というツールの今後の活用方法に関する考察 ....................................................... 35(1) 実施主体の処分場設計における柔軟性の確保と段階的な詳細化 .................................... 35(2) 安全規制制度への対応 .................................................................................................... 37
第６章

おわりに ......................................................................................................................... 39

参考文献 ....................................................................................................................................... 40i別添資料集資料１

設計・操業技術の最適化手法に関する研究会の委員構成と開催実績

資料２

最適化に係る考え方や評価項目等の整理に資する国際機関における検討事例

資料３

最適化に係る考え方や評価項目等の整理に資する主要国の技術検討事例

資料４

最適化アプローチの試行に用いた本研究会で設定したレファレンス設計

資料５

最適化アプローチの試行に用いた代替設計オプション案

ii

地層処分施設の設計・操業技術の最適化手法に関する研究
第１章

はじめに

高レベル放射性廃棄物等の地層処分の段階的な開発プロセスにおける処分概念や設計の“最適化”について、近年、国際機関や事業が先行する主要国において、その考え方が具体化しつつある。一方、その方法論については、ALARA1や BAT2の考え方とも関係する放射線防護（安全性）と経済性の観点に加え、操業技術（建設・施工技術）としての実証性や遠隔操作性を含む技術的実現可能性、品質保証、規制要件への適合性ならびにメンテナンス性など、処分場の建設・操業に適用する技術を見据えた処分場設計の最適化を行う上での多様な評価項目が示唆されているものの、一般的に適用可能な方法論として確立されている状況ではない。
地層処分のサイト選定プロセスに進捗が得られつつあるわが国の状況を踏まえれば、国際的な考え方を踏まえつつ、わが国に適用可能な最適化の方法論を具体化し、今後のサイト選定プロセスの展開に応じて、適宜、その考え方を取り入れて処分場の設計を段階的に進め、最適化（複数の処分場設計オプションや操業技術オプションの比較評価）をとおした各節目における迅速かつ適切なオプション選択など、より合理的・効果的に処分場開発を進めることが望まれる。
このような背景のもと、わが国に適用可能な最適化の方法論の開発に向けて、処分場の設計および操業技術の最適化に係る国際的な動向を概観しつつ、最適化に係る方法論（最適化のアプローチ）の整備に向けた考え方を整理するとともに、わが国で一般的に想定される地質環境や国内外で検討されている多様な処分概念などを踏まえて、最適化において考慮すべき評価項目や評価指標について、主に工学的な観点から抽出・整理することを試みた。
本書は、上記の目的で取り組んだ検討の成果をとりまとめたものである。

1

ALARA（As Low As Reasonably Achievable）：国際放射線防護委員会（ICRP）が 1977 年勧告で示した「すべての被ばくは社会的、経済的要因を考慮に入れながら合理的に達成可能な限り低く抑えるべきである」とした放射線防護の基本的概念。

2

BAT（Best Available Technology）：利用可能な最善の技術。

1

第２章

検討の進め方

前述した検討を進めるために、民間企業有志および関係機関の協力のもとで研究会を設置して検討を進めた。

2.1

研究会の設置地層処分施設の設計・操業技術の最適化という本研究の対象課題に対して、特に工学技な観点から検討を進めるために、トンネルや地下施設の設計・施工などの大型土木工事、或いは日本原
子力研究開発機構が運営する深地層の研究施設等の設計・施工等に関して豊富な知見や経験を有する民間企業の有志の協力を得て、「設計・操業技術の最適化手法に関する研究会」（以下、「研究会」という。
）を設置して検討を進めた。
研究会には、深地層の研究施設の設計・施工および運用の経験・実績を有する日本原子力研究開発機構（以下、「JAEA」と表記。）にも研究会メンバーとして協力を頂くとともに、地層処分事業の実施主体である原子力発電環境整備機構（以下、「NUMO」と表記。）にもアドバイザーとして検討に加わって頂いた。
研究会の委員構成および開催実績については別添「資料１」を参照されたい。

2.2

検討手順

わが国に適用可能な最適化に係る方法論（最適化アプローチ）の提示に向けて、以下のステップで検討を進めた。
ステップ①：最適化アプローチの検討に先立つ諸外国の先行検討事例等の調査
ステップ②：わが国に適用可能な最適化アプローチに関する検討・整理
ステップ③：最適化の試行によるアプローチ案の適用性の確認(1) ステップ①：最適化アプローチの検討に先立つ諸外国の先行検討事例等の調査
既に国際機関などで最適化に関する検討が進められており、また、事業が先行する国においても、本研究会における検討の参考となり得る具体的な最適化の実践例が存在する可能性がある。
本ステップでは国際機関や諸外国の先行検討事例等を調査して、後続する検討ステップで参考となる情報を抽出する。

(2) ステップ②：わが国に適用可能な最適化アプローチに関する検討・整理
本ステップでは、諸外国の検討動向（ステップ①）を概観したうえで、わが国に適用可能な最適化アプローチのドラフト案について検討・整理する。
具体的には、『最適化に係る考え方・方法論（案）』の整理を行う。方法論については、最適化の実施において必要となる、多様な観点（価値観）から構成される『最適化に係る評価

2

項目・評価指標（案）』の整理を試みる。
(3) ステップ③：最適化の試行によるアプローチ案の適用性の確認
ステップ②でドラフト化する最適化アプローチ案（考え方・方法論および評価項目・評価
指標に関する素案）に基づき、代替設計オプション案を考案したうえで最適化を試行的に実践し、ドラフト案の適用性を確認し、必要な見直しを行う。
最適化が複数のオプション間での比較評価が基本となることから（後述の第３章を参照）、
本検討では、比較評価元となるリファレンス方法（基本設計・仕様、施工・管理方法など）を処分孔竪置き方式（パネル型処分区画）として設定したうえで、代替設計オプション案との比較検討を試みる。
なお、本研究会で考案する代替設計オプション案は、最適化に係る方法論や評価項目・評
価指標の妥当性を確認することを目的としたスケッチレベルのものである（代替設計オプシ
ョンの概要をイラスト化したアイデアレベル）。地層処分施設の設計としての成立性を含めた最適化に係る個々の評価項目に関する詳細かつ定量的な評価ができるレベルのものではないが、今後の地層処分施設の設計の具体化において参照できる要素があり得ることを期待するものである。

3第３章

国際的な検討動向

わが国に適用可能な最適化アプローチの具体化に先立ち国際的な検討動向等を概観した。

3.1

動向調査の目的および調査対象

国際的な検討動向から窺える最適化の概念ならびに考え方や方法論の整理に加えて、最適化に係る多様な評価項目の抽出を目的として、国際機関や諸外国の検討動向等を調査した。
調査の目的◯『最適化に係る考え方・方法論』の整理に資する情報の収集◯『最適化に係る評価項目・評価指標』の抽出に資する情報の収集
・評価項目：多次元・多価値に及ぶ包括的な評価項目の抽出、評価項目の体系化／構造化・評価指標：各評価項目に対する指標設定の考え方
調査の対象を表 3.1-1 に示す。国際機関が発行する資料では、主に最適化に係る考え方や方法論の整理に資する情報を、また、主要国の関係組織が近年に公開したセーフティケース文書等の技術資料では、最適化を明示した記述に加えて評価項目（大・中項目）の抽出に資する情報の収集が期待できる。
また、その他として、これまでに国内で実施された調査研究成果なども調査対象とした。必ずしも最適化の観点ではないものの、上記目的に資する情報が得られることを期待して調査の対象に加えた。
表 3.1-1 国際的な検討動向に関する調査の対象
調査対象1) 国際機関発行資料

 国際放射線防護委員会（以下、「ICRP」と表記。）
 国際原子力機関（以下、「IAEA」と表記。）
 経済協力開発機構／原子力機関（以下、「OECD/NEA」と表記。）

2) 主要国技術資料

 フィンランド スウェーデン
 米国
 フランス スイス（法規制文書のみ）
 カナダ（法規制文書のみ）

3) その他（これまでに国内で実施された調査研究成果等の関連知見）
 資源エネルギー庁委託事業成果
・可逆性・回収可能性調査・技術高度化開発
・地層処分施設閉鎖技術確証試験
 費用・経済性に係る処分費用の積算情報

なお、これらの調査では、次のような留意すべき事項があることを念頭に調査および取りまとめを行った。調査の結果について次節に整理する。
◯工学的観点（設計、製造・施工）では、ある時点（事業の節目）に取りまとめられるセーフ

4ティケース文書は反復的検討の１断面（選択の結果）を取りまとめたものであり、オプションの比較評価や選択に係る記述が限定的である可能性（有益な情報に乏しい可能性）◯抽出される評価項目は、各国の状況（地質環境、処分概念・設計、規制要件等）に固有のものである可能性3.2

調査結果（国際的な検討動向等の概観）

前述した調査で得られた結果を次の調査対象毎に、２つの観点（①最適化に係る考え方・方法論、②最適化に係る評価項目・評価指標）から要約整理する。調査結果の詳細については別添「資料２」および「資料３」を参照されたい。
(1) 国際機関における検討動向(2) 主要国における技術検討動向(3) これまでに国内で実施された調査研究成果等の関連知見(1) 国際機関における検討動向
国際機関（ICRP、IAEA、OECD/NEA）の取りまとめから窺える最適化の考え方等として、表
3.2-1 のことが示唆される。最適化の議論は、当初は主に「放射線防護とコスト」の観点から始まり、近年では最適化における多様な側面（評価項目）を考慮する必要性が示唆されている。また、最適化プロセスは設計オプション間の相対比較であるとしたうえで（本質的には定性的であり定量的解析によって裏付ける）、最適化における多様な側面（価値観）を多様な評価項目として表現
し、評価項目間の相対的重要度（重み付け）を考慮する必要性を挙げている。なお、処分場開発の様々な段階／レベルで実施される最適化を支援するものとして、利用可能な最善技術（BAT）の適用にも言及している。
上記のような考え方に加えて、国際機関の取りまとめから最適化に係る評価項目として、表
3.2-2 示す項目が挙げられている。
表 3.2-1 国際機関の取りまとめから窺える最適化の考え方など○主に「放射線防護」の観点から最適化の概念や方法論を解説
 多様な価値観(評価項目)を体系化し、その相対的重要度(重み付け)を考慮 【ICRP Pub.101b（ICRP, 2006）】
 最適化プロセスは、定性的および定量的な判断が要求され、多様な側面が体系的に考慮される【 ICRP Pub.101b（ICRP, 2006）】
 最適化は様々な要因の相対的重要性についての判断が必要 【IAEA SF-1（IAEA, 2006）】
 最適化は構造化された方法で行われる 本質的には定性的であり、定量的解析によって裏付ける【IAEA SSR-5（IAEA, 2011a）】○最適化における「利用可能な最善技術（BAT）」や「ベスト・プラクティス（Best Practice）」 の関係
 処分場開発の様々な段階／レベルで利用可能な最善技術を適用することで最適化を支援 【ICRP
Pub.122（ICRP, 2013）】5 最適化は、システムの防護能力を強化するとともに、その潜在的な影響（放射線影響およびその他の影響）を低減するための、利用可能な最善の技術を含めた防護対策オプションの反復的、系統的かつ透明性の高い評価として広義に理解されるべき 【ICRP Pub.122（ICRP, 2013）】○最適化における「安全評価」の役割
 防護及び安全の最適化の一環として、安全評価を代替管理オプションに関する判断に役立てる【IAEA SSR-5, SSG-14（IAEA, 2011a; 2011b）】
 安全評価による、代替的な廃棄物パッケージの設計および閉鎖手段のような種々の項目に関する比較評価によって、システムの最適化と施設設計を支援する 【IAEA SSG-14（IAEA, 2011b）】
 最適化を目的として選択肢を比較する目的で実施される評価は、より現実的な想定に基づくべき【IAEA SSG-23（IAEA, 2012）】○モニタリングプログラムの設計においても、費用と便益を考慮した最適化プロセスを適用すべき 【IAEA
SSG-31（IAEA, 2014）】
表 3.2-2 国際機関の取りまとめから抽出した最適化に係る評価項目
 費用
 技術的実現可能性（構築の実現性）
 放射性物質に伴う閉鎖前／閉鎖後長期の安全性（長期的な安全機能の維持を含む）
 一般労働安全
 不確実性（の管理） 規制要件への適合性
 回収可能性（技術的実現性、回収の容易性）
 掘削及び建設作業の廃棄物定置作業からの分離性
 遠隔ハンドリング装置および遮へい設備の導入必要性の程度
 放射線管理区域とそうでない区域の分離性（放射線管理区域における保守管理作業の最小化）
 廃棄体を含む材料や設備の輸送・搬送効率
 制度的管理に係る地下作業負荷（作業負荷、管理継続期間）
 実証性（demonstrability）
 操業の柔軟性
 メンテナンス性
 品質保証、モニタリング、状態把握／性能確認
 予測性（predictability）
 性能評価（performance assessments）
 安全評価（safety assessments）
 社会的受容性
 環境保全(2) 主要国における技術検討動向
表 3.2-3 に示すように、主要国（フィンランド、スウェーデン、米国、フランス、スイス、カナダ）の法規制文書および実施主体が取りまとめている技術資料などから、最適化に係る考え方や方法論は概ね国際機関の取りまとめと同様である。いずれの国も法規制文書レベルでは最適化に係る記述は“定性的”であり、最適化の主な視点は“放射線防護”である。一方で、フランス
やスイスのように最適化の目的の１つに「実施すべき研究開発課題の明確化」を挙げている例も

6

あり、また、事業許可申請段階にあるスウェーデンでは最適化（比較評価）によって新たな設計オプションを導入する際の要件を定めている国もある。
また、最適化に係る実施主体の対応（技術資料）から窺える事項として、幾つかの国のセーフティケース文書から、更に詳細な最適化の評価指標に加え、最適化に係る設計要素（或いは設計因子への影響要素）を抽出することができる（表 3.2-4 参照）。例えば、ANDRA（フランス）は段階的なセーフティケース開発の差分（複数オプションからの選択の経緯）を説明しており、Posiva（フィンランド）や ANDRA は、地下構成要素毎に最適化に係る設計要素を丁寧に記載するといった特徴がある。
以上のように、各国の実施主体の技術的な対応動向から、より具体的な参考情報を得ることができるが、これらが各国の地質環境に応じたスペシフィックな処分概念・設計に特化している可能性（わが国に適用できない可能性）があることに留意が必要である。
表 3.2-3 主要国の検討動向等から窺える最適化の考え方など○法規制文書レベルでは主要国のいずれも最適化に係る記述は“定性的”であり、“放射線防護”が最適化の主な視点○最適化の目的の１つとして実施すべき「研究開発課題の明確化」をあげている国もある（フランス、スイス）○個別の特徴的な事例としてスウェーデンのような例もある（以下） 最適化は利用可能な最善技術（BAT）と同時に論じられる
 規制基準（線量／リスク基準）内であれば、BAT の範囲内において放射線防護の最適化の努力が行われる レファレンス方法と代替方法（代替設計オプション）の比較評価による最適化の方法論を明示的に説明 リファレンス方法のリスクと同じかそれより低いリスクにつながる場合にのみ、代替方法(設計・仕様、施工・管理方法)を採用できる○上記の一方で、最適化における長期安全性に関する評価では、一定の裕度をもって規制限度以下となる
ようにすべき（線量拘束値を設計目標として使用するが順守限度としては使用しない）とする国もある
（カナダ）

7

表 3.2-4 主要国の検討動向等から抽出した最適化に係る評価項目
 要件への適合性
 品質保証 経済性・費用
 社会的要素（社会的及び社会経済学的検討事項）
 建設の容易性 操業（閉鎖）の容易性
 操業時に扱いやすい重量（廃棄体）
 操業期間中の構造物の安定性・制御性（管理のし易さ）
 物流
 中間貯蔵 放射線管理区域とそうでない区域の分離性
 立ち入り禁止区域の最小化
 区画設定 区域内の線量率の抑制（制御性）
 作業空間の区分性
 遠隔操作性
 既存技術の利用可能性
 回収可能性 閉鎖前の安全性
 一般労働安全
 閉鎖後長期の安全性
 将来の人間活動に関する不確実性（⇒人間侵入） 予測の信頼性
 不確実性 事故発生時における全ての場所へのアクセス性(3) これまでに国内で実施された調査研究成果等の関連知見
必ずしも最適化の観点ではないものの、原環センターが取り組んできた他の調査研究等の成果から関連する参考情報を抽出した。例えば、資源エネルギー庁委託事業である可逆性・回収可能性調査・技術高度化開発では、回収の容易性向上の観点から回収の容易性を高めるための工学的対策の検討過程において、表 3.2-5 に示すような回収の容易性を高めるための視点が整理されている（JAEA;RWMC, 2020a）。同様に、地層処分施設閉鎖技術確証試験では、坑道埋め戻し材の施工技術を対象としたものであるが、代替施工技術オプションの技術的実現性に関して７つの評
価項目（表 3.2-6 参照）を設定してオプションの評価を試みている（JAEA;RWMC, 2020b）。前
述した国際機関や諸外国の検討動向から窺える評価項目（表 3.2-2、表 3.2-4）には、回収可能性
がキーワードとして含まれており、表 3.2-5 に示す回収の容易性を高めるための視点は、回収可能性という評価項目の細目として参考にできる。また、表 3.2-6 に示す坑道埋め戻し技術に関する評価項目は、設計の技術的実現可能性（構築の実現性）の参考例となり得る。

8

表 3.2-5 回収の容易性向上の視点（評価項目）およびポイント
回収の容易性向上の視点

容易性向上のポイント

廃棄体までのアクセ
ス性向上

廃棄体までのアクセス
経路を確保するための作業量等の少なさ

プラグ、埋め戻し材、充填材、緩衝材の撤去作業量を削減

廃棄体のハンドリン
グ性向上

物量

一回の回収作業における回収物量の増加と作業数の低減

重量と形状

回収対象物の軽量化・形状の単純化

健全性

回収対象物の健全性を確保

動線

回収時の動作と動線の単純化

環境

作業性を高めるための空間を確保

坑道や処分孔の安定性を確保するための作業量を削減

表 3.2-6 坑道埋め戻し材の代替施工技術オプションの技術的実現性に関して設定した評価項目
評価項目

評価指標

適用可能な埋め戻し材料および製造条件

・埋め戻し施工技術の各埋め戻し材料への対応の柔軟性
・埋め戻し材料製造条件の汎用性

施工の物理的制約条件

・坑道全断面への埋め戻し施工能力
・施工空間の裕度

施工時の環境条件

・坑道内環境から施工への影響
・施工による施工環境への影響

施工品質および品質管理

・高い埋め戻し密度の達成可能性および密度の制御性
・均質性確保の容易性
・設備および施工者のスキルの品質への影響
・プラント出荷および受け入れ時の品質管理の項目と容易性
・目視による埋め戻しの完全性確認の容易性

施工速度

・埋め戻し工法ごとの概略の施工速度
・施工法の組合せの必要性

施工技術の組合せによる有効性

・施工法の組合せによる品質、施工速度などの改善性

費用（増減要因）

・施工速度のコストへの影響
・施工法の組合せによるコスト上昇の可能性
・施工法に対応した材料費の影響

9

第４章

わが国への適用を目指した最適化アプローチ（研究会検討結果）

国際的な検討動向を踏まえ、わが国への適用に向けた最適化のアプローチに係る考え方を整理するとともに、現時点で想定し得る最適化に係る評価項目の抽出・整理を行った。
そのうえで、これらの考え方や評価項目の適切性を確認するために、複数の代替設計オプショ
ン案を考案して最適化を試行した。

4.1

最適化のアプローチに係る考え方(1) 基本的な考え方
前章（３章）で整理したように、最適化のアプローチに係る考え方（方法論の整備に向けた考え方）は、国際機関や主要国の間で整合的に整理されている。本研究会では、わが国への適用を目指した最適化のアプローチも同様のものであることが望ましいと考え、国際的な検討動向に倣って表 4.1-1 のように整理した。
表 4.1-1

最適化の方法論に関する考え方○最適化は、複数の設計オプション、或いは、複数の建設・操業技術オプションからの選択における比較評価である。
○最適化（比較評価）に係る評価項目は、放射線防護のみならず多岐にわたる項目となる（多様な側面・価値観を伴う）。
○最適化では、それらの多岐にわたる評価項目を構造化して体系的に扱い、評価項目間の相対的重要度（重み付け）を考慮する（重要度に関する別途の評価・判断が必要）。
○個々の評価項目に関する評価は本質的には定性的であるが、定量的な評価によって裏付けることが可能なものもある。
○最適化プロセスは処分場開発と歩調を合わせて進められ、各段階における利用可能な最善技術（BAT）を適用することで最適化を支援することができる。
○最適化によって、評価項目毎にオプション間の優劣の把握が可能となり、更に高める（劣る部分を改善する）ための課題の抽出・研究開発への展開が可能となる。
○最適化を目的とした選択肢の比較評価は、より現実的な想定に基づくものとする。
上表に整理しているように、国際的な検討動向に倣って“最適化（比較評価）は本質的には定性的”と整理しているものの、事業に進展が見られる一部の国では、最適化の実施に際して次のような定量的な要件を定める例もあることに留意が必要である（表 3.2-3 からの抜粋）。
◯リファレンス方法（比較評価元）のリスクと同じかそれより低いリスクにつながる場合にのみ代替方法を採用できる（スウェーデン）。
◯規制基準（線量／リスク基準）内であれば、BAT の範囲内において放射線防護の最適化の努力が行われる（スウェーデン）。他方、最適化における長期安全性に関する評価では、一定の裕度をもって規制限度以下となるようにすべき（線量拘束値を設計目標として使用するが順守限度としては使用しない）（カナダ）。

10以上のことから、最適化（オプション選択における比較評価）を支援する／裏付ける定量的な技術情報（知識ベース）の詳細度は事業段階によって異なるものの、特に事業の初期段階、或いは研究開発の着手段階における複数のオプションに対する定性的な比較検討は、課題の抽出や開発方針・計画を具体化するうえで有効なツール（手段）となる。他方、安全規制制度面での対応
やステークホルダ等への説明性の観点から、最適化を支持する定量情報は、事業の進展とともにその重要性が高まっていくことが想定される。言い換えれば、選択した概念・設計や製造・施工
技術の適切性に関するより定量的な説明が求められていく可能性が示唆される。

(2) ２段階の階層構造による最適化の適用対象の区分
第 3 章で紹介した国際的な検討動向から、これまでの議論の主題は主に“防護の最適化”であり、その対象は処分施設の「設計」および「操業計画や操業手順」とされている。諸外国のセー
フティケース等の技術資料などを参照しても、閉鎖後長期の安全評価のベースとなる建設・操業・閉鎖を経て構築される処分施設の「設計」に関する情報量に較べて、そのような処分場を構築するための操業計画ならびに操業技術や操業手順に関する情報量は必ずしも多いとは言えない（事
業許可段階を経て操業段階に入る過程でより具体化されていくことが想定される）。
地層処分事業のサイト選定段階にあるわが国においても、核燃料サイクル機構（現 JAEA）が取りまとめた第 2 次とりまとめ（JNC, 1999）や NUMO が取りまとめた技術報告書（NUMO,
2011 ; 2021）など、これまでの技術報告の内容は主に前者に係る設計に力点が置かれ、後者の操業技術（製造・施工技術や手順）については現状の技術レベルを紹介する程度となっている。
このような状況ではあるが、諸外国の検討事例から「技術的実現性」に関連するものが最適化に係る評価項目として示唆されつつある（既出の表 3.2-2、表 3.2-4 を参照）。設計した処分場が構築できるか（設計要件を満たすように建設・操業・閉鎖できるか）という実現性の観点は重要であり、適用する操業技術の特性や制約等に応じて設計を見直す（フィードバックする）ことがあり得ることを踏まえれば、多様な地質環境や設計バリエーションへの柔軟な対応も念頭に置きつつ、早い段階から操業技術オプション（建設および製造・施工技術オプション）の最適化の検討を進めていくことが、これらの技術の開発計画の立案においても有益である。
以上のことから、本研究会では最適化の対象を次の２つに区分して２段階の階層構造で適用することが効果的であると考える。
①設計②操業技術（設計した処分場を構築するための建設、製造・施工技術）
特に、②の操業技術の選択のために行われる最適化を地下構成要素の個々（例えば、坑道掘削、支保工、オーバーパック、緩衝材、埋め戻し材、プラグなど）に細分化して適用することで、個々の操業技術（この場合は建設および製造・施工技術）の特性に応じた詳細かつ適切な評価項目の設定が可能になる（適用の概念について 4.2 (2) 項に詳述）。
また、将来の処分場領域／空間に対して、どの様なスケールで設計や操業技術の最適化を行うべきかを考えておく必要がある。１つの処分場に１つの設計・１つの操業技術を適用しなければならない理由はない。与えられたサイトの地下環境特性が処分場領域内で異なるような場合には、（その程度にもよるが）パネル単位や処分坑道単位で異なる設計や操業技術を適用することで、11

処分システム全体としての最適化が達成できる可能性がある。

(3) 最適化における評価項目間の重み付けと複数のオプションを対象とした最適化
4.1 (1) 項で述べたように、最適化（比較評価）では、多岐にわたる評価項目を構造化して体系的に扱い、評価項目間の相対的重要度（重み付け）を考慮する必要がある。表 4.1-2 にこれらの概念を示す。評価項目間の相対的重要度の設定は、今後整備される安全規制制度の要求レベルや、
ステークホルダの期待や要望などを踏まえた実施主体の開発戦略と言える（どの評価項目に重きを置いて設計や操業技術の選択や適用を行うか）。
表 4.1-2 評価項目の体系化・構造化と項目間の重み付けの概念
評価項目

大項目

小項目

項目1

小項目1-1

重み付け(Weighting Factor)

評価指標（指標設定の考え方）

小項目1-2
項目2

小項目2-1
小項目2-2
小項目2-3

項目3

小項目3-1
・
・

・

・

項目n

小項目n-m

このような重み付けの概念を含めた複数のオプションの比較評価を行う際のイメージを表
4.1-3 に示す。
表 4.1-3 評価項目間の重み付けを加味した複数のオプションに対する総合評価の概念
評価項目

相対評価結果（9段階評価）

重み付けを加味した評価結果

比較評価元(オプション1)

比較対象1(オプション2)

比較対象2(オプション3)

重み付け(Factor)

比較評価元(オプション1)

比較対象1(オプション2)

比較対象2(オプション3)

項目1

5

7

6

1.5

7.5

10.5

9.0

項目2

5

4

4

0.8

4.0

3.2

3.2

項目3

5

4

7

2.0

10.0

8.0

14.0

項目4

5

5

3

0.5

2.5

2.5

1.5

総合点

20

20

21

－

24.0

24.2

27.7

上表は３つのオプション間での最適化（比較評価）を例題とした概念であり、同表の左側では（青色背景部分）、評価項目毎に比較評価元（オプション 1）と比較対象（オプション 2 および 3）との比較評価を行い、優劣の差を９段階で評価している。このとき、比較評価元を基準点（9 段
階評価の中間点）として固定し、比較評価元であるオプション 1 とオプション 2、オプション 1

12

とオプション 3、と順次 2 つのオプション間での比較評価を行うことで、オプション 2 とオプション 3 の比較が可能となる。或いは、3 つのオプションを並べて 9 段階の物差しの枠内で相対順位を評価することもできる。同表の右側は（緑色背景部分）、左側の各オプションの評価項目毎の評価点に予め定めた重み付けの係数（Weighting Factor）を乗じたものである。これらを加算することで、全ての評価項目の重み付けを加味した総合評価が可能となる。
以上のような方法は一例であり、例えば、ある評価項目が規制要件、或いはステークホルダ間での遵守事項などとして要件化される場合には、その項目については“要件を満たすか／満たさないか”という評価となり、点数付けは意味をなさない可能性がある。また、将来の最適化（オ
プション選択の評価）の実践場面において、特定の評価項目のみを優先して判断を行うことも想定し得る。どの様な方法で最適化（オプション選択の評価）を進めるべきか、開発戦略ならびに
今後の規制動向やステークホルダの期待や要請などの状況に応じて柔軟に対処して行くことが望
まれる。

4.2

最適化に係る評価項目(1) 設計の最適化に係る評価項目
第 3 章に整理した国際的な検討動向や関連する研究成果などを踏まえ、本研究会において更なる項目や要素の追加ならびに個々の要素の分類や統合を行い、最適化に係る評価項目の体系化・構造化を図りつつ表 4.2-1 のように整理した。具体的には、次の 13 の評価項目を大項目として設定している。
①詳細設計への具体化の見通し／設計構築の実現性（建設・施工技術の適用性の見通し）②設計のロバスト性・柔軟性③建設・操業性（建設・操業の作業性）④品質保証・品質管理のし易さ⑤閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ⑥閉鎖後長期の性能評価の確からしさ⑦閉鎖前の安全性（放射線防護）⑧閉鎖後長期の安全性（放射線防護）⑨一般労働安全⑩環境保全⑪回収可能性⑫費用・経済性⑬その他
上記の大項目のうち、下線（青字表記）を施した項目は、前章（第３章）に整理した国際的な検討動向等から明示（或いは示唆）されている項目である。表 4.2-1 には、上記の 13 の評価項目毎に「評価指標の例」と「評価の考え方」を整理している。同表に示す評価項目および評価指標の整理では、NUMO の包括的技術報告書に示される設計因子（閉鎖前の安全性、閉鎖後の安全性、回収可能性、工学的成立性、経済的合理性）や要求事項（NUMO, 2021）との整合性に留意して13いる。
13 の大項目のうち、①～③は工学的成立性の範疇に入るものであるが、ここでは現在のわが国の事業段階に留意して、「①詳細設計への具体化の見通し」と「③建設・操業性（適用する建設・操業技術）」を区分している。このように分けて考えることで、次項(2)に詳述するように、最適化に係る評価項目を設計、操業技術に分けて、それぞれに応じて詳細な評価や課題の具体化を図ることができる。更に②を明示することで、将来の候補サイトの多様な地質環境特性への適用性・柔軟性を意識できるようにしている。
また、主に工学的な観点から検討を進めている本研究会の整理では、設計および建設・操業の観点から、特に将来の安全規制対応において必要となる可能性に留意して、次の２つを大項目として設定している。
④品質保証・品質管理のし易さ⑤閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ
ここで“品質保証・品質管理”とは、操業段階における人工バリアを含む地下構成要素の製造・施工品質としている。原位置で一定の品質で施工された地下構成要素は、その直後から原位置の地下環境に晒され、段階的な坑道等の閉鎖、施設の最終閉鎖といった工学的なプロセスならびに再冠水に至る過渡期を経て、性能評価や安全評価が期待する長期の評価における初期状態（建設・操業に伴う地下環境の擾乱から初期ベースラインへの復旧に至る過渡期を経た状態）へと変遷する。
“閉鎖認可に係る性能確認”とは、その過程である閉鎖段階において、そこまでに処分場の原位置で得られる情報または別の類似環境や室内での現象論的な試験データに基づく知見、或いは解析的な手法などを活用して、施工した地下構成要素の状態や機能の変遷を評価し、施設の最終閉鎖判断の支援に資する取組を意味する。例えば、米国のユッカマウンテン地層処分場に適用される NRC 規則（10 CFR Part 63）では、品質保証に係る活動とは別の取組として“性能確認プ
ログラム”と称する取組が定義され施設の最終閉鎖段階までの実施が要求されている（NRC,2009）。このような両者の関係を、概念的に図 4.2-1 のように表現する（JAEA;RWMC, 2020b）。

性能確認プログラムの運用期間（工学的な対応として地下構造物に直接アクセスできる期間まで）★ 施工品質(実績)の把握のための原位置測定
等の活動は、品質保証プログラムの範疇▼最終閉鎖★ 性能確認プログラムの運用として地下で活動できる期間は、基本
的に施設の最終閉鎖まで（▼再冠水）
品質保証プログラムの対象（材料調達、製造・施工）

施工実績（施工品質）

性能確認プログラムの対象（施工した構造物の変遷挙動）

より確からしい
性能評価に資する情報となる

性能確認プログラムの対象（地質環境の変遷挙動）

地質環境調査（地質環境情報の拡充・詳細化）▲建設開始▲最終閉鎖認可

▲操業開始

100万年

図 4.2-1 品質保証プログラムと性能確認プログラムの関係（概念）14上述した「④品質保証・品質管理のし易さ」と「⑤閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ」の意味合いを踏まえれば、これら２つの項目は、「⑥閉鎖後長期の性能評価の確からしさ」および「⑧閉鎖後長期の安全性（放射線防護）」の確からしさを支持する重要な項目となる。これらに対してどのような厳格さやレベルで、製造・施工品質の保証や閉鎖認可までに行うべき活動（原位置での直接的な測定やモニタリング、或いは現象論的試験データに基づく知見や解析的手法といった間接的な手法の導入など）を計画するかは、今後の安全規制要求や実施主体の考え方に委ねられるものの、他の評価項目で高い評価を得た設計オプションであっても、これらに適切に対応できる設計オプションや操業技術オプションでなければ閉鎖認可が得られない可能性があり得ること
から、オプション開発においては、これらにも留意して取り組んでいくことが肝要である。
なお、⑫費用・経済性は、費用積算の細目構造に沿って項目展開することが適切と想定されるが、本研究会では更なる細分化や評価指標の設定は行っていない。
以上のように、本研究会で整理した設計の最適化に係る評価項目は現時点における国際的な検討動向等を参照しつつ設定したものであるが、4.1 (3) 項で述べたように、今後の規制動向やステークホルダとの関係、更に事業進展や研究開発の進捗に伴う設計オプションの具体化に応じて、評価項目やその体系構造は変化し得るものである。また、本研究会では主に工学的な観点から検討を進めており、地質環境や安全評価の観点で更に追加すべき評価項目があり得る。このようなことから、表 4.2-1 に整理した設計の最適化に係る評価項目は“現段階における素案”であり、今後の最適化の実践に向けた更なる検討における「たたき台」として活用されることを期待する。

15

表 4.2-1 設計の最適化に係る評価項目（素案）16※下表内の青字は、第 3 章に整理した国際機関や主要国の検討動向等から抽出
評価項目
評価指標の例①詳細設計への具体●設計の詳細化（要件・仕様展開）において必要となる知見やデータの十分性（今後の見通し）
化の見通し／設計●適用する建設・操業技術の信頼性、開発整備の見通し構築の実現性・ 適用技術・導入装置の複雑さ（建設・施工技術
・ 施工品質レベル、速度・工期（並行作業ライン数等の設備レベルを含む）の適用性の見通・ 適用技術の実証レベル、既存技術の利用可能性、など
し）●標準化②設計のロバスト性・●母岩種類・地下環境や設計深度・場所（沿岸など）の多様性※に対する設計のロバスト性
柔軟性※NUMO 包括的技術報告書に示される母岩環境や深度のバリエーション（沿岸部含む）に留意③建設・操業性（建●建設・操業・閉鎖作業の容易性
設・操業の作業・ 適用技術・導入装置の複雑さ
性）
・ 作業手順の合理性
・ 廃棄体を含む材料や設備の輸送・搬送効率を踏まえた工期に対する裕度、など●建設・操業期間中の地下構造物の安定性・制御性(管理のし易さ・メンテナンス性）●操業の柔軟性（作業環境、操業条件、工程・計画変更）●掘削・建設作業の廃棄物定置作業からの分離性●区画設定性（作業／工程区分性）
・ 放射線管理区域とそうでない区域の分離性
・ 遠隔ハンドリング装置および遮へい設備の導入必要性の程度、など●遠隔操作性、●機械化・自動化（ロボティクス）の導入性●事故発生時における全ての場所へのアクセス性、事故・異常・故障時からの復旧・回復性④品質保証・品質管
●施工品質の管理・確保・保証のし易さ
理のし易さ※ここでの品質は製造・施工品質、その確認方法として製造・施工技術に応じた製造・施工プロセス管理を指向（原位置での確認作業を最小化）⑤閉鎖認可に係る性●性能確認技術※の実現性・適用性（解析技術、原位置モニタリング／状態把握技術など）
能確認の確からしさ※施工～閉鎖段階における過渡期迄を見据えた状態変遷の把握・予測評価に関する原位置モニ
タリング技術や解析技術（或いは現象論データの外挿等）など⑥閉鎖後長期の性●予測性、信頼性
能評価の確からしさ●不確実性の管理のし易さ⑦閉鎖前の安全性●予測性、信頼性（放射線防護）●不確実性の管理のし易さ●線量基準に対する安全裕度（平常時、事故時）●異常時／事故時の対応のし易さ⑧閉鎖後長期の安●予測性、信頼性
全性（放射線防●不確実性の管理のし易さ
護）●安全規制要件（線量基準※）に対する裕度※基本シナリオ、変動シナリオ、稀頻度事象シナリオ、人間侵入シナリオ⑨一般労働安全●放射線安全・一般労働安全の確保レベル（裕度）⑩環境保全●周辺環境への影響の予測性（大気、騒音・振動、河川・地下水、動植物など）⑪回収可能性●技術的実現性●回収の容易性（回収作業時間・工期）●回収可能性を維持できる期間（期間決定に資する影響評価技術の確からしさを含む）⑫費用・経済性⑬その他●線量基準以外の各種規制要件への適合性（制度的管理への非依存性など）●社会的要素への適合性（受容性、社会経済学的検討事項）

評価の考え方（留意が必要な事項に関する補足）●建設・施工技術の実用性・適用性の有無・レベルを評価
・ 個別技術の現状の技術実証レベルや今後の技術実証の見通しに留意
・ 実績のある既存技術や類似技術が適用可能、或いは事前の技術実証の見通し高い場合に評価は高い●建設・操業に係る技術・装置や工程等に関する仕様・構造・形式等の単純化・統一化のし易さを評価●適用可能な岩種、深度、地温、地下水水質のバリエーションへの適用性（代替設計および包含する人バリ施工方式、地下坑道展開方式、アクセス坑道などの多様なバリエーションへの適用性／柔軟性を評価）●以下にも留意・ 物流、空洞形状に応じた建設技術・装置等
・ 廃棄体の形状・重量、定置レイアウト、構成要素と手順等
・ 坑道形状（断面形状、連結部、傾斜など）が物流に与える影響●地下作業環境（NF 母岩、湧水環境等）や工程・作業計画の変化／バリエーションへの柔軟性を評価●次の観点などから評価
・ 放射線管理区域における保守管理作業の最小化
・ 立ち入り禁止区域の最小化、区域内の線量率の抑制性（制御性）
・ 操業時の放射線作業環境の最小化の程度●処分場形態や搬送形態等の特徴に留意のうえ、遠隔操作や機械化の導入の容易性等を評価●原位置での施工品質把握（測定・モニタリング等）を最小化した製造・施工プロセス管理が適用できるレベルを評価（例えば、他の一般産業分野の知見を転用できる、類似のプロセス管理手法が構築できるか、など）●性能確認技術の実現性・適用性の見通しを評価●原位置状態把握作業（及び技術・装置）の導入を最小化できるレベルを評価※施工後（閉鎖後）の過渡期の状態変遷の予測評価に係る解析技術は次の性能評価技術の枠内で評価する●処分場（地下構成要素）の機能や状態変遷に影響する要因の有無や影響度に関する知見等のレベルにも留意●ここでの予測性は、操業時の事故／異常事象シナリオの包括性（イベント・フォルトツリーの包括性や信頼性）※規制要件（線量基準）の達成を前提とする●操業時の異常／事故シナリオの予見性、復旧作業の容易性や作業員の関与レベルを考慮●核種移行評価・線量評価に影響する要因の有無や影響度に関する知見等のレベルにも留意※規制要件（線量基準など）の達成が前提※建設排出土や排水処理の見通し、環境モニタリングの適用性に留意が必要※上記の工学的成立性と同等の評価指標が展開される※別途、エネ庁事業で評価指標を細分化（廃棄体までのアクセス性、廃棄体のハンドリング性など）※基本方針を踏まえれば、長いほど評価は高い

(2) ２段階による最適化：操業技術の最適化に係る評価項目
既出の 4.1 (2) 項で述べたように、操業技術の選択において個々の操業技術の特性や制約等に応じた詳細かつ適切な評価項目を設定して最適化を行うために、本研究会では最適化の対象を次の２つに区分して２段階の階層構造で適用することを提案した。
①設計②操業技術（設計した処分場を構築するための建設、製造・施工技術）
上記①の設計の最適化に係る評価項目は前項(1)で述べたおりである。①の設計の最適化に係る評価項目と、別途展開する②の操業技術の最適化に係る評価項目との関係性を図 4.2-1 に示す。
同図は操業技術の一例として、処分孔掘削技術、緩衝材施工技術ならびに埋め戻し材の材料と施工技術の選択における比較評価（最適化）への展開の概念を参考例示したものである（各操業技術の評価項目は例示である）。一部の評価項目は設計の最適化に係る評価項目と類似のものとなるが、対象となる操業技術を特定することによって更に詳細な評価項目に細分化することができ、また、特定した対象の特性に応じた固有の評価項目を考慮することができる。なお、設計および操業技術の選択においては、地質環境への適用性ならびに閉鎖後長期の性能評価や安全評価の要件や基準等を満たす必要があることから、これらの最適化を適切に進めるうえでは、工学的な視点に加え、これらの関連技術分野の支援が必要となる。
以上のような操業技術の最適化の一例として、表 4.2-2 に処分孔竪置きブロック方式における緩衝材ブロックと孔壁間の隙間の処理方法に関する最適化の例を示す（緩衝材施工技術の候補オ
プションとして、隙間未充填、ペレット充填、ケイ砂充填の３つのオプションを例題に比較評価を試行したもの）。同表の評価例は現時点における本研究会の一部のメンバーによる主観的／定性的な評価ではあるが、各オプションの特性を概観することができ、より適切な評価を行うために必要となる定量的な情報や課題、ウィークな部分とそれを改善するための課題などを抽出することができ、今後の研究計画の立案において有益な情報を得ることができる。
既述したように、最適化は本質的にはオプション間での定性的な比較評価であるものの、一部の先行国の事例のように、また、将来の技術選択の場面における適切な評価、ならびに規制対応
やステークホルダへの説明性への観点から、事業の進展に応じて最適化に係る評価を支持する／
裏付ける定量的な技術情報（技術ベース）が段階的に拡充・整備されていく必要がある。

17

②個々の操業技術への(※)展開①設計の最適化

例1 処分孔掘削技術オプションの選択評価(最適化)のイメージ

設計オプションに関する比較評価（最適化）の結果

評価項目

設計オプション１

設計オプション２※材料、製造・施工技術オプション

設計オプション３

掘削技術オプションの選択・評価における評価項目

掘削技術オプション（技術選択肢）① 詳細設計への具体化の見通し／設計構築の実現性

項目

小項目

掘削技術OP-1② 設計のロバスト性・柔軟性

適用可能な
環境条件

適用可能な岩種

細目

掘削技術OP-2

掘削技術OP-3

掘削技術OP-…

掘削技術OP-n

湧水環境③ 建設・操業性（建設・操業の作業性）

要件への適用
性（既存技
術の適用
性）

④ 品質保証・品質管理のし易さ⑤ 閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ⑥ 閉鎖後長期の性能評価の確からしさ⑦ 閉鎖前の安全性（放射線防護）

操業手順との親和性⑧ 閉鎖後長期の安全性（放射線防護）

適用可能な形
状・サイズ

掘削技術オプションの例（以下、NUMO調べ）

母岩への影響品質保証・管理のし易さ

仕上げ形状誤
差

技術実証性

現状レベル

搬入出

装置・機材

ズリ搬出効率

１孔あたりの作業時間⑨ 一般労働安全

費用見通し

オペレータ要員数⑩ 環境保全

装置・機材準備工事・付帯設備⑪ 回収可能性
将来の技術・
装置の拡張性⑫ 費用（コスト）・経済性
⑬ その他

18
例3 埋め戻し材の材料と工法オプションの選択評価(最適化)のイメージ

遠隔化
自動化

例2 緩衝材施工技術オプションの選択評価(最適化)のイメージ
緩衝材施工技術オプションの選択・評価における評価項目

緩衝材施工技術オプション（技術選択肢）【埋め戻し材の材料オプションに応じた材料特性に係る知識ベースのイメージ】

処分孔竪置き材料パラメータ

材料特性等
ベントナイト

模擬掘削土
ケイ砂

砕石
砕砂

混合率
（%）

種類

締固め
エネルギー

最大
乾燥
密度

最適
含水比

透水
係数

膨潤圧
（膨潤
量）

項目
材料
調達性

材料製
造・
管理方法

コス
ト

流紋岩
火山岩類

安山岩

玄武岩
深成岩類

花崗岩

砂岩
堆積岩類

最大粒径

≦20 mm≦10 mm

≦5 mm

5
Na型
（クニゲル
V1）
Ca型
（クニボン
ド）

凝灰岩

適用可能な環境条件

施工対象形状
施工環境

湧水、湿度

要件への適用性

施工密度

達成密度、密度分布

泥岩

15

1Ec

品質保証・管理のし易さ

施工プロセス管理

30

2Ec

技術実証性

現状レベル

40

4.5Ec

放射線安全

地上/地下、被ばく環境

一般作業安全地上/地下

搬入出装置・機材、材料

付随作業

孔壁間処理

後続作業の負荷

処分坑道埋め戻しその他

流出抑制、膨出抑制

作業安全性

50

≦2.5 mm

操業手順との親
和性【埋め戻し材の施工技術オプションに係る知識ベースのイメージ】
施工技術
オプション

施工可能
材料範囲

達成可能な
品質レベル

材料
ロス率

施工
速度

施工管理
の容易性

環境
条件

遠隔
操作性

原位置モニタリングの容易性

撒き出し・転圧

ブロック
ペレット
上記の組合せコスト

材料調達・製
造

施工管理

モニタリン
グ

ブロック

性能評価(施工後の状態変遷)の確からしさ

境界/界面の制御性

閉鎖時の性能確認のし易さ

モニタリング依存度

ケイ砂

ペレット

処分坑道横置き・PEM方式
転圧

吹付け

密閉PEM

隙間ありPEM

ペレット

１体(1孔)あたりの作業時間

吹付け
スクリュー
フィーダ

細目
未充填

3号, 6号
火
成
岩
類

小項目

費用見通し
（現時点では、
必要性及び
測定項目
は未確定）

オペレータ要員数
装置・機材

その他
将来の技術・装置の拡張性準備工事・付帯設備、
材料ロス

遠隔化
自動化

図 4.2-1 ２段階の階層構造で適用する最適化のイメージ（比較評価に向けて整備を進めるべき工学技術の知識ベースのイメージ）

表 4.2-2 竪置きブロック方式における緩衝材施工技術オプションの最適化の例（オプション選択における比較評価の例）※1：本表の評価は、現時点における本研究会の一部のメンバーによる主観的なものであることに留意（適切な評価のためには更なる研究が必要）※2：表内の丸数字（①～③）は、各評価項目における３つのオプションの優位性を順位付けしたもの（優：①＞②＞③：劣）評価項目
緩衝材流出量に基づく適用可能な施工環境（処分孔内湧水環境）【今後の研究課題】
膨出特性 【今後の研究課題】

緩衝材流出量の確からしい定量
評価の 実現性【今後の 研究課
題】
施工性
経済性

19

過渡期の力学的安定性（自立・直立性、ポジション維持性）
施工品質の要求レベル（軽いほど良い）

閉鎖認可に係る性能確認（過渡期の確からしい性能評価）のし易さ

長期の性能評価・安全評価の初期条件（緩衝材の再冠水時の状態）の予測評価の確からしさ

原位置測定・モニタリングの必要性（簡略化できるほど良い）

隙間未充填（ケーシング／遮水シート設置オプション）(③)
【今後の研究で見極め】

ペレット充填
(②)
【今後の研究で見極め】

ケイ砂充填
(①)
【今後の研究で見極め】(③)
・鉛直方向膨出抑制効果（孔壁摩擦力）の程度など【今後の研究で見極め】(③)
・諸外国でも過大評価モデルを整理した程度(②)
・同左【今後の研究で見極め】(②)（③に近いレベル）
・判断指標設定の考え方次第だが、界面の状況／挙動は未充填オプションに近い③
・狭隘部のぬれた孔壁では要求精度の施工性に課題③
・ペレット製造費＋要求精度達成のための装置導入など②
・不均一な湧水場所に伴うペレットの偏膨潤③
・充填ペレットの密度・粒径管理、充填仕上げ密度などの高度な施工品質管理を要する

(① )
・同左
【今後の研究で見極め】①
・界面の湧水挙動を単純化できる可能性②（③に近い）・緩衝材外周からの一様な湧水供給を保証できない（ペレットの偏膨潤⇒緩衝材の偏膨潤を誘発する可能性）①
・緩衝材は体積拘束される・緩衝材外周は一様な湧水供給環境②
・左記と同様に性能評価の確からしさに課題
・但し、安全評価の面では、流出量を差し引いてもペレット
充填分のベントナイト増量が期待できる①（安全評価技術の知見による支援が必要）
・施工品質の要求レベルが低く、過渡期の緩衝材周りの湧水環境が一様なので、確からしい予測評価が可能
・長期的にも有意な懸念は想定されない（既に緩衝材に30%のケイ砂、安全評価上は EDZ の一部と扱える）①
・施工品質の要求レベルが低く、緩衝材周りの湧水環境が一様なので、原位置測定等が簡略化できる可能性①
・隙間充填作業が無い①
・充填材料・装置及び作業が不要③
・支持材なし（自己シールまで隙間が存在）②
・緩衝材/OP の自立/直立性維持のため、高度な施工品
質を要する（底盤水平加工、処分孔真円掘削/定置）・隙間への異物混入が許されない③
・隙間への異物混入が許されない（孔壁落盤や緩衝材欠
落など）
・緩衝材外周からの一様な湧水供給を保証できない（緩衝材の偏膨潤を誘発する可能性）③
・緩衝材周りの湧水供給環境の違いや偏膨潤の発生など
により、過渡期の性能評価に不確かさが存在③
・上記の施工品質や性能確認の懸念から、原位置での現物測定/確認やモニタリングが要求される可能性②（③に近い）・（左記同様）②（①に近い）・隙間 4cm のぬれた孔壁でも施工性に大きな課題なし②（①に近い）・汎用装置で十分①
・懸念なし①
・ケイ砂充填のみなら、施工品質管理の負荷小4.3

代替設計オプション案に基づく最適化アプローチの適用性の確認

前述した“設計の最適化に係る評価項目”の適切性を確認し、必要な見直しを行うことを目的として、研究会において複数の代替設計オプション案を考案して最適化を試行した。4.2 (1) 項に整理した設計の最適化に係る評価項目（素案）は、以下に整理する最適化の試行をとおして必要な見直しを加えたものである。

(1) 本研究会における設計の最適化の試行手順
本研究会では、以下の手順で設計の最適化の試行に取り組んだ。
手順①：比較評価元となるリファレンス方法（基本設計・仕様、施工・管理方法など）の設定
手順②：研究会メンバーの意識合わせを目的とした最適化の試行練習の実施
手順③：各メンバーによる代替設計オプションの考案と最適化の試行

最適化が複数のオプション間での比較評価が基本となることを踏まえ、本研究会では、比較評価元となるリファレンス方法（基本設計・仕様、施工・管理方法など）を「処分孔竪置き方式（パネル型処分区画）」として、代替設計オプションの比較検討を試みることとした。
比較対象となる各研究会メンバーが考案する代替設計オプションは、設計概要をイラスト化したスケッチレベルであることが想定されたが、最適化（比較評価）を試行するうえで、
比較評価元となるレファレンス方法は可能な限り詳細であることが望ましいことから、最初に手順①として、NUMO の包括的技術報告書に示される設計情報（NUMO, 2021）を参考にしつつ（NUMO 包括的技術報告書の示される設計概要とは異なる部分がある）、本研究会
におけるレファレンス方法を図 4.3-1 のように設定した。レファレンス方法の詳細について
は、別添「資料４」に整理しているので参照されたい。
また、本研究会の各メンバーが、メンバー間で整合的かつ適切なレベルで手順③を実施す
るには、どの程度の詳細さで代替設計オプションを考案すべきか、また、設計の最適化に係る各評価項目に対してどの様な観点でどの様なレベルで定性評価を実施すべきか、といったことがメンバー間で共有されている必要がある。手順②では、そのような意識合わせを目的として、代替設計オプションに“横置き・PEM 方式”を設定してレファレンスとの比較評価
を各メンバーで試行練習して意識合わせを行った（手順②の内容については割愛する）。
手順③の実施結果について、次項(2)に整理する。

20

地下施設配置地下構成要素○坑道種類○人工バリア○地下施設

・ガラス固化体・オーバーパック・緩衝材

12m×(51-1)○パネル：６区画○パネル形状・処分坑道：51本
・処分孔：131孔・坑道（アクセス、連絡、主要、処分）・埋め戻し材・プラグ（坑口、止水、力学）
・坑底施設

690m

・アクセス斜坑：1本
・アクセス立坑：6本
・連絡坑道
・主要坑道

6.66m×(131-1)+30m×2=925.8m

坑口プラグ
アクセス坑道（斜坑）

アクセス坑道（立坑）
処分坑道および処分孔
連絡坑道
主要坑道

主要坑道
（TRU）

処分坑道
（TRU）

止水プラグ
取付坑道
（TRU）

坑底施設

処分区画

力学プラグ

レファレンス方法（基本設計・仕様、施工・管理方法など）の主な特徴●北欧 KBS-3V に類似した概念（北欧では建設許可取得レベルにある成熟度）●オーバーパック（OP）は北欧の 2 重管構造ではなく炭素鋼（安全評価上の寿命は 1,000 年）●緩衝材の機能発揮の観点から地質環境（処分孔の湧水環境）に制約の可能性（北欧 0.1L/min）●NUMO 包括的技術報告書では埋め戻し材にも一定の要件を設定（透水性能⇒密度管理）●施工技術は実証レベルにあり、その実現性の見通しがあるが、更なる技術の高度化や技術・装置選定の最適化の余地あり
・建設技術（掘削・支保施工）は一般土木分野で実績
・人工バリア（及びプラグ等）の地層処分固有技術も基盤研究や海外で一定の実証技術●換気・物流を考慮して、斜坑 1 本＋立坑 6 本のアクセス坑道、及び６つの区画（パネル）で構成●区画割りや独立パネルでの並行作業（建設／操業）による作業空間（放射線管理含む）の区分性を確保●建設期間（10 年程度）、操業期間（50 年程度）の工程・タイムラインは実現の見通しあり、但し、深度によっては建設期間がクリティカルになる可能性●費用に更なる合理化の余地（北欧では費用や施工品質管理の観点から横置き穴あき PEM の開発を指向）

図 4.3-1 本研究会で設定したレファレンス方法の概要（最適化の試行における比較評価元）(2) 代替設計オプションの考案と最適化の試行
前述した手順①および手順②を経て、研究会メンバーの各々が代替設計オプションの考案と最適化の試行を行った。
代替設計オプションの考案に際しては、その前提条件を以下のとおりとした◯現行の法規制制度から要求される事項への適合（表 4.3-1 参照）◯他の留意事項（表 4.3-2 参照）
なお、本研究会では、柔軟な操業手順の取り込みも念頭に“年間約 1,000 本”とされる処分能21

力については変更できることを前提に検討を進めることとした（例えば“40 年で 40,000 本”など）。
表 4.3-1 現行の法規制制度から要求される事項
最終処分法●廃棄物の種類（使用済燃料の再処理後に生ずる特定放射性廃棄物）●処分深度（300m 以深）●サイト選定プロセス（3 段階の調査）

原子炉等規制法●処分方式で区分（地層処分＝隔離型処分）

最終処分基本方針●貯蔵期間：30 年～50 年間程度

（平成 27 年閣議決定）●人工バリア 1 と天然バリア 2 を組み合わせた多重バリアシステムによって最終処分
1 人工バリア：廃棄物のまわりに人工的に設けられる複数の障壁
2 天然バリア：廃棄物に含まれる物質を長期にわたって固定する天然の働きを備えた地層●回収可能性の確保（処分施設の最終閉鎖まで）

最終処分計画●処分場の規模（廃棄物の量）：40,000 本以上（平成 20 年閣議決定）●能力（年間処分量）：年間約 1,000 本●概略スケジュール：－（詳細は割愛）

表 4.3-2 代替設計オプションの考案における他の留意事項
1) 同様な設計（概念）であっても、建設・操業の手順（それに伴うタイムライン）が変わるものは、それぞれを代替設計オプションの１つとする。
2) 細かなレベルで多数の設計オプションや操業技術オプションが想定されるが、提案者が考える最適なオプションを選んで代替設計オプションを構築する。例えば、●廃棄体搬送方法：レール方式／ホイール方式●処分孔竪置き方式における原位置施工方法：ブロック、ペレット、吹付け・・・
3) アクセス坑道や連絡坑道は多くの代替設計オプションで共通コンポーネントとなることが想定されるため、代替設
計オプションの検討・考案では以下を分けて考えることとして、本研究会では、②に重きを置く。
①アクセス坑道や連絡・主要坑道②廃棄体定置エリア（レファレンス設計では力学プラグ以遠）
但し、②の代替設計の導入により、アクセス・連絡・主要坑道の設計に有意な影響（メリット）が見込まれる場
合は、代替設計オプション概要に加味し、比較評価の際に考慮する。
4) NUMO 包括的技術報告書に示される閉鎖後長期の安全機能に留意する。地下構成要素や人工バリアの構
成、材料や組合せを変更することは可能であるが、新たな材料等を導入する際は、事業許可申請段階までに現在の材料と同等レベルの知見の整備が必要となることに留意する。

以上のような前提条件の下で、各メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）を図 4.3-2～4.3-9 に示す。処分システム全体を見据えた最適化の観点で概念レベルから大局的に代替設計を考える、或いは人工バリア周りの局所的な要素を捉えてその構成や適用する操業技術ならびに物流等への展開を考えるなど、得られた代替設計オプションは個々の委員会メンバーの思考性に応じて多種多様となっている。また、図 4.3-8 および図 4.3-9 に示す ID.13～ID.16のように、予め処分概念（処分システムの全体構成）を構成する個別要素の組み合わせに関する
体系的な整理を試み（図 4.3-10 に示すようなバリエーション分類・階層化）、個々の要素の特性の違いを評価したうえで代替設計オプション案として表現するような考え方もある。

22

これらの図は代替設計オプション案の概要（イメージ図）の部分を抜粋紹介したものであるが、別添「資料５」には、オプション案毎に以下に示す情報を整理しているので参照されたい（その一例として、資料５から抜粋したものを図 4.3-11 に参考例示する）。
1) 代替設計オプション案の概要（イメージ図）
2) 代替設計オプション案の主な特徴（解説）3) レファレンス方法との比較評価結果
4) 代替設計オプションの実現に向けた技術課題
図 4.3-2～4.3-9 に示す代替設計オプション案の概要（イメージ図）から窺えるように、考案されたオプション案は、処分システムの全体構成を置き換えるようなものから、既存の設計の一部を置き換えるもの、或いは特定の操業技術の適用を念頭に置いたものなど多種多様であり、１つの代替設計オプション案に多数の個別設計要素を組み込んでいる例もある。これらの代替設計がレファレンス方法に対してどのようなメリットを有し、そのトレードオフとしてどのようなデメ
リットを有するかは、別添「資料５」に整理した当該代替設計オプションの特徴（解説）やレ
ファレンス方法との比較評価結果から窺うことができる。
このような本検討会における試行的な取組や得られた情報が、今後の最適化の実践に向けた更なる検討のみならず、以下のような観点から今後の設計の具体化や開発計画の立案に資することを期待する。
◯今回の検討をとおして得られた代替設計オプション案は多種多様なレベルのものであるが、今後の処分場設計の具体化において、大小様々なレベルで参考となる部分があることを期待する。
◯最適化（レファレンス方法との比較評価）の試行結果は、研究会メンバーの主観的な内容ではあるものの、各メンバーが有する専門性や業務経験に基づくものであり、各評価項目に対してどのような視点でどの様に評価したかを把握することができる。今後、同様の評価を行う際に参照可能な評価事例として活用されることを期待する。

23

1パネル：PEM 2160体

5@45 +40 = 265m
5@45 +40 = 265m

ID.01：円形小断面坑道PEM複数定置
定置坑道
作業坑道

鋼製ケーシング

把持用プレートPE
M

セラミック・
ランナー

円形小断面坑道

1パネル：PEM 2160体

2@75 +20= 170m

作業坑道と2@75 +20= 170m
小断面定置坑道からなる櫛型レイアウト（二方向から定置域にアクセス）

大断面の作業坑道と小断面の定置坑道の組み合わせ※定置坑道のバリエーションとして、水平～傾斜～鉛直を想定※回収可能性の観点では、維持期間においてケーシングとPEM間の縁切りの機能が維持されていることが望まれる（水密性ケーシングの導入など）

ID.02：大断面・空洞矩形PEM集中定置
頂部はベントナイト
ペレットでの埋戻し

鋼製プラグ

大断面空洞の並列型レイアウト
ガラス固化体を複数格納した矩形PEM（二方向から定置域にアクセス）

大断面空洞（Cavern）
バッファーブロック

大断面空洞に定置された矩形PEMを可動性の高い遠隔操縦のフォークリフト等で効率良く定置・回収※回収可能性の観点では、維持期間において隣接する矩形PEMどうしの独立性が維持されることが望まれる。

図 4.3-2

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【1/8】24

1パネル：PEM 2160体

定置坑道

5@45 +40 = 265m
5@45 +40 = 265m

ID.03： ２重ライナー管・オーバーパック連接定置
作業坑道

鋼製プラグ

1パネル：PEM 2160体

2@75 +20= 170m

作業坑道と2@75 +20= 170m
小断面定置坑道からなる櫛型レイアウト（二方向から定置域にアクセス）

鋼製ケーシング
定置・回収

リング状ベントナイトブロック

オーバーパック＋セラミックランナー

作業坑道

鋼製プラグ

短尺円形定置坑道※定置坑道のバリエーションとして、水平～傾斜～鉛直を想定※回収可能性の観点では、維持期間において内側ケーシングとPEM間の縁切りの機能が維持されていることが望まれる（水密性の内側ケーシングの導入など）

ID.04：多段・小断面・PEM連接定置：PEM搬送経路：ズリ出し経路：区域区分用扉：プラグ(閉鎖時)：受動型緩衝装置：水(落下緩衝用)
・
・
・
・

PEM
処分坑道断面・・・・(円形坑道 ※3)

PEM寸法（NUMO-SCより）(※3)
処分坑道径は、PEM径に対して搬送装置の入る必要最低限の隙間（11cm程度）分大きくし、PEMには隙間に膨潤した際に十分な密度の緩衝材を設置する。

レイアウト断面図 (8段 (※1))（平面図２についてはA-A断面）

PEM

進行方向→

装置待機位置立坑

搬送装置

装置待機位置

平面図1(※1)

A

A

↓

↓

平面図2(※2)

レイアウト平面図 (約2km×約2km)(※1) 1辺(1969m)に586体、斜辺(2785m)に828体
で 1段5172体 (=586×6＋828×2) ⇒ 8段(41376体)(※2) 黒：右回り螺旋坑道、青：左回り螺旋坑道（勾配は６‰(深度1000m)/8‰(深度500m) ）1円はΦ900m、1段(6円)に5048体 ⇒ 8段(40384体)

図 4.3-3

搬送装置

PEM
(※4)
PE
M

立坑

進行方向→

PEM

搬送装置

昇降機能付きB-B 断面図(※4)
PEMに高さ10cm程度の受材を具備させ、定置時の装置引抜時に支えとする。

B→
搬送装置

PEM

PEM

PEM

PEM

B→

ハンドリングフロー図

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【2/8】25ID.05：集積処分孔への水密PEM連接定置○1つの処分空洞モジュールは操業用(上部)と 建設用(下部)および上下を貫通する処分孔(鋼製ケーシング)で構成●ケーシングは、『掘削孔＋ケーシング』、『掘削大空洞＋ケーシング＋隙間充填』 等によって施工●鋼製ケーシング内にPEMを段積（熱負荷やPEM外殻容器の耐荷重に応じて段積数調整）●岩盤強度・PEM段積数・ケーシング設置密度に応じて処分孔の数量を決定○操業中（回収維持期間中）は埋め戻さず、空ケーシングを利用して冷却：空冷式／水冷式（水没循環）○アクセス坑道は『縦』を基本として閉鎖時に止水領域を設置、処分空洞内は透水性の要件は設けない※ケーシング密度が高く処分孔施工に懸念がある場合は他の代替設計オプションを指向（⇒OP・サイロ方式など）
坑底施設や処分空洞には透水性の要件を求めない⇒閉鎖後長期は希釈層

止水プラグ等

熱負荷の分散に資する期間を分けた分散定置

作業エリア

第１期定置孔第２期定置孔第３期定置孔第ｎ期定置孔

坑底施設

ケーシング設置バリエーション
・垂直
・傾斜
・水平

送風/送水用配管
PEM・資機材
搬送入用縦坑

処分空
洞-B2

操業用空洞

処分空洞-B1

PEM

積
段
数
は

処分空洞-A1

処分空洞-A2

の
強
度
次
第

建設用空洞

Bent

Bent

Bent

Bent

Bent

Bent

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

PEM

Bent

Bent

Bent

Bent

Bent

Bent

ID.06：大空洞（サイロ）へのオーバーパック集積定置
杭兼換気ダクト

緩衝材壁

腹起し

OP寸法（NUMO-SCよ親杭・中間杭兼 換気ダクト
切梁腹起し 兼ラックフレーム

操業空間

緩衝材

連絡坑道

親杭・中間杭兼 換気ダクトり）
・岩盤強度が高い場合はコンクリート躯体は不要（ラックは岩盤で直留め）・切梁・腹起しはラックフレームを兼用
・親杭・中間杭は冷却用(換気)ダクトを兼用
・冷却用(換気)ダクトで最下層に冷気を圧入して緩衝材壁（側部ベントナイト）の温度上昇を防ぐ
・サイロ内埋戻しは砂程度
・側部ベントナイトは連壁工法で施工
・側部ベントナイトは先行設置して、建設時の湧水を抑制
・杭は先行設置し、埋戻し時中詰（砂＋止水用ベントナイト）・サイロは岩盤強度により円形・楕円形・四角形等を選択

緩衝材壁

底部緩衝材

切梁 兼
ラックフレーム

概念図

緩衝材壁（側部ベントナイト）

サイロ

円形サイロ平面図（108体/段）(※1)

36m
90m

アクセス立坑最下部に受
動型緩衝装置ラック柱 (鋼管
又はH鋼)

連絡坑道

・(108体×31段の場合 OP(6.2ton/体)＋
等=)約25000ton＋内(Φ25m×(62m+8m))を比重2の材料で 充填とすると⇒ Φ25mの底盤へ均等荷重で1.9MPa（建設時）OPを約60°
回転させ
ラック柱に
当てて定置

全体レイアウト図 (約0.4km×約0.3km (※2))(※2) 段数を31段と仮定すると、2m×31段＝62m
1サイロ108体×31段=3348体 ⇒ 12サイロで40176体

図 4.3-4(※1) OP/サイロ径比(側面積比)(Φ0.82m⇒Φ34m)で41.4体。
発熱量は操業40年後を考慮(133Wと仮定。それまで要換気冷却)⇒108(≒41.4×350[W]÷133[W])OP周り平面図(定置概念)

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【3/8】26ID.07：集積処分孔へのオーバーパック連接定置(※1) 緩衝材の膨潤による密度低下を抑制する隙間充填材。OP収納管の座屈防止用の補強板。(要解析)
上記を含む数mごとのモジュールを設置し、OP収納管を接合する。

緩衝材

1750mm

OP収納管(※1) (※2)
隙間充填材(※1)

頂部補強材(※2) OP収納管を水密性とする(溶接で接合)ことで、OPボルト締結オプションの選択も可。

ボルト締結型OP

処分坑道断面図 (※3)(※3) 操業期間中の減衰も考慮した集積配置。(要解析)

緩衝材内径5.6(m) 坑道内径は7.0(m)と設定。

(円形坑道の場合)(※4)

プラグ兼遮蔽壁(※4)

斜坑オプションの勾配に応じ、OPの荷重がプラグに掛かる。

回収維持期間中の水圧(要解析)を受けても、回収可能なOP収納管とOPの隙間を設定。

：処分坑道：主要坑道(作業用)：主要坑道(ズリ出し用)(※7)：立坑(ズリ出し用)(※7)：立坑(固化体搬入/
ズリ出し兼用)

レイアウト平面図

OP定置装置 (押出機構付き)

定置概念図
OP収納管

潤滑部材

OP

潤滑部材
(炭素繊維ロープ)

定置概念図(約220m×約750m (※6))

斜坑オプション（自重定置による作業合理化）(※7)

OP収納管(約200m)にOPが100体
1坑道(収納管16本:4行×4列)1600体⇒25坑道(40000体)

OP

(※5)

処分坑道概念図(※6)

設置姿・耐食性は水密性OP収納管で確保。
・OPは側面のみの耐圧性確保とし天板はボルト締結とすることで放射線環境下での溶接を削減
・頂部と底部の耐圧性は、頂部/底部補強材により水密性OP収納管全体で確保。(要解析)

OP収納管

OP収納管(※5)

底部補強材

OPボルト締結オプション

鉄と炭素との摩擦係数(要検証) を考慮し勾配は45% (24°)程度。
炭素繊維ロープは、1端は底部補強材等に緩く結合させ、他端はドラムに結合させ、閉鎖時に引き抜く。（操業期間中残置させ、回収維持期間中の回収容易性を向上させる。）

ズリ出し用の主要坑道及び立坑は建設後に埋戻し可能

ID.08：処分坑道横置き・Ti製PEM方式・小断面Fishbone坑道・分散型らせん状処分区画

図 4.3-5

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【4/8】27ID.09：竪置き・鋼殻付き緩衝材+OP定置方式
PEM部材を分割・軽量化し、竪置き方式へ適用
長所・緩衝材を地上で鋼殻内に施工⇒品質管理が容易

鋼殻付き緩衝材

遮蔽材

OP設置孔無しTypeOP設置孔付きType

A-A断面

C-C断面

B

緩衝材

B

鋼殻の厚み

坑道断面形状は既往検討を踏襲

OP用孔

D

D

14段目
13段目
12段目

上段オーバーパック

全周鋼殻

7段目
6段目

OP孔部以外
全周鋼殻

鋼殻の厚み

B-B断面

D-D断面

A

C

OP用孔

1段目

2200+鋼殻の厚み

2200+鋼殻の厚み

坑道断面形状：既往検討を踏襲
処分区画形状：パネル型（竪置き・ブロック方式を踏襲）
鋼殻の仕様は、種々可能性あり
・水密性ありType or スリット付きType等

・鋼殻を2重（内側；スリット、外側：水密）にし、埋め戻し前に外側鋼殻を引抜き⇒坑道埋め戻し前までの期間の 緩衝材の湧水対策が可能⇒定置効率向上 (1孔に,OPを2個定置）（処分孔の利用率アップ）

下段オーバーパック

緩衝材

・鋼殻付き緩衝材の孔内への定置⇒緩衝材の自立性、作業性が向上⇒定置時の適水、湧水対策に有利

緩衝材
A・PEM部材を分割することで、各部材の重量、寸法が小さい⇒ハンドリング性向上

C

短所
・緩衝材の飽和が遅延する可能性
・鋼殻、緩衝材、OP 各々の相互影響
・鋼殻分の費用アップ
施工順序①1～6段目の鋼殻付き緩衝材設置②下段OPの設置③7～12段目の鋼殻付き緩衝材設置④上段OP設置⑤13～14段目の鋼殻付き緩衝材設置⑥遮蔽材の施工

ID.10：渦巻き型レイアウト
渦巻き型レイアウト（一筆書き）

既往検討資料の活用：
羽根ほか：地下施設レイアウトの処分場長期性能への影響に関する考察，日本原子力学会「2006年春の年会」(2006)など
図 4.3-6

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【5/8】28ID.11：可変型処分坑道レイアウト
可変型処分坑道坑道レイアウト

既往検討資料の活用：
須山ほか：不均質な地質環境における地層処分場の止水プラグ設計方法に関する基礎的検討，原子力バックエンド研究，Vol.14 No.1(2007)及びY.Suyama, et al.:Study of an optimization approach for a disposal tunnel layout, taking
into account the geological environment with spatially heterogeneous
characteristics, Nuclear Engineering and Design 239 (2009)
1パネル：PEM 2160体

定置坑道

5@45 +40 = 265m
5@45 +40 = 265m

ID.12：矩形小断面坑道コンテナ形オーバーパック複数定置概念
作業坑道

1パネル：PEM 2160体

2@75 +20= 170m

作業坑道と2@75 +20= 170m
小断面定置坑道からなる櫛型レイアウト（二方向から定置域にアクセス）

鋼製プラグ

鋼製ケーシング
定置・回収

レンガブロック形状の緩衝材を積み上げる
鉄板に溶接されたチルタンク
コンクリート（閉鎖時引き抜く）
閉鎖時、上下の隙間に耐火レンガ設置。
（粘土れんが（主成分カオリナイト）など）

鋼製プラグ

作業坑道

短尺円形定置坑道※定置坑道のバリエーションとして、水平～傾斜を想定

図 4.3-7

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【6/8】29ID.13：ネットワーク型施設方式

ID.14：複アクセス型施設方式

図 4.3-8

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【7/8】30ID.15：水槽型処分方式

ID.16：地上浸潤型処分方式

図 4.3-9

本研究会メンバーが考案した代替設計オプション案の概要（イメージ図）【8/8】31ID.16

ID.15
ID.14

32
ID.13

図 4.3-10

処分概念を構成する個別要素の組み合わせに関する体系的整理（前出の ID13～16 の代替設計オプション案を考案する際のベース）

代替設計オプション ID.06 オーバーパック・サイロ（大空洞）方式
代替設計オプションの概要

レファレンスに対する比較評価
評価項目①詳細設計への具体化の見
通し／設計構築の実現性（建設・施工技術の適用性の見通し）

杭兼換気ダクト

緩衝材壁

腹起し

OP寸法（NUMO-SCよ親杭・中間杭兼 換気ダクト
切梁腹起し 兼ラックフレーム

操業空間

緩衝材

連絡坑道

親杭・中間杭兼 換気ダクト

切梁 兼
ラックフレーム

概念図（側部ベントナイト）り）
・岩盤強度が高い場合はコンクリート躯体は不要（ラックは岩盤で直留め）・切梁・腹起しはラックフレームを兼用
・親杭・中間杭は冷却用(換気)ダクトを兼用
・冷却用(換気)ダクトで最下層に冷気を圧入して緩衝材壁（側部ベントナイト）の温度上昇を防ぐ
・サイロ内埋戻しは砂程度
・側部ベントナイトは連壁工法で施工
・側部ベントナイトは先行設置して、建設時の湧水を抑制
・杭は先行設置し、埋戻し時中詰（砂＋止水用ベントナイト）・サイロは岩盤強度により円形・楕円形・四角形等を選択

緩衝材壁

底部緩衝材

緩衝材壁

サイロ

②設計のロバスト性・柔軟性

円形サイロ平面図（108体/段）(※1)

36m
90m

アクセス立坑最下部に受
動型緩衝装置・(108体×31段の場合 OP(6.2ton/体)＋
等=)約25000ton＋内(Φ25m×(62m+8m))を比重2の材料で 充填とすると⇒ Φ25mの底盤へ均等荷重で1.9MPa（建設時）(※1) OP/サイロ径比(側面積比)(Φ0.82m⇒Φ34m)で41.4体。
発熱量は操業40年後を考慮(133Wと仮定。それまで要換気冷却)⇒108(≒41.4×350[W]÷133[W])ラック柱 (鋼管
又はH鋼)

連絡坑道

OPを約60°
回転させ
ラック柱に
当てて定置

全体レイアウト図 (約0.4km×約0.3km (※2))(※2) 段数を31段と仮定すると、2m×31段＝62m
1サイロ108体×31段=3348体 ⇒ 12サイロで40176体③建設・操業性（建設・操業の作業性）

OP周り平面図(定置概念)

33

代替設計の主な特徴（レファレンスに対する本設計の特徴的な違い）○地下施設の構成●OP・集積配置型：
・約0.4km×約0.3kmの面積に12式のサイロ
・1サイロ：Φ36m×(高さ62m+8m)程度でOPは3348体(=108体/段の×31段) ⇒ 12式で40176体
・地上からのアクセスは立坑6本（ref.5本→6本）
・集積定置のため、緩衝材量及び掘削量が低減⇒ 掘削量の比較(※)として、アクセス坑道以外の掘削量は、ref.(PEM) 286×104m3⇒55×104m3(=4.54×104ｍ3×12式)で1/5程度、処分深度以浅:ref.(PEM) 15700m(=1000m×5本＋10700m(斜坑))⇒7500m(=1000m×6本+1500m)
緩衝材量の比較は、ref.(PEM) 49×104m3⇒11×104m3(=0.9ｍ3×12式)で1/4.5程度(※)：縦置き・ブロック方式との比較では優となるのは自明のため、横置き・PEM方式との比較とした。

・低透水性を要求する埋め戻し材はアクセス立坑のみ。⇒水密プラグは立坑本数分(6個)のみ必要。
●力学プラグの役割として、緩衝材壁(側部ベントナイト)及び底部緩衝材の膨出抑制対策を検討。

○建設時の工夫●側部ベントナイトは先行設置して、建設時の湧水を抑制（水没では底部ベントナイト(必要に応じ)は操業後設置）●ラックフレームは掘削切梁兼用（ラック総重量はOP総重量の1/5程度 ）④品質保証・品質管理の容易性⑤閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ
⑥閉鎖後長期の性能評価の
確からしさ⑦閉鎖前の安全性（放射線防護）⑧閉鎖後長期の安全性（放射線防護）⑨一般労働安全⑩環境保全⑪回収可能性⑫費用（コスト）・経済性⇒ 鋼材物量の比較として、(OP+PEM鋼殻-固化体)と(OP+ラック重量-固化体)を比較すると、ref.(PEM)12.7ton/体 ⇒ 7.0ton/体で1/2程度●操業空間に支柱が必要な場合は、OP定置装置に干渉しないよう要検討○操業時の工夫●OPの発熱量は操業期間(40年)中も冷却期間として考慮（操業期間中は強制冷却）（水没では水の自然循環で除熱）●OPの搬送： 立坑により搬送（遮へい体付き）するため、斜坑での運搬車が不要となり、安全に機械搬送が可能。
●OPの定置： OP定置装置（遮へい体付き）で吊り下げ、OPを回転させることでラック柱に当てて定置可能。
●OP落下対策：要検討（水没では水の流体抵抗で緩衝）●装置の異常時対応：操業空間の床を遮へい体（水没では水）とすることで、人手で保守可能。(要冷房設備)●遠隔操作： 上記の対応により、保守以外の定置作業は遠隔操作で実施可能。
●操業安全（放射線防護）： 建設区画と操業区画はサイロごとに区分することで分離可。

○回収容易性の工夫●隙間充填材： 隙間充填材（砂等）は、閉鎖直前に一括投入することができるため除去不要。
●回収作業日数： 各立坑(6坑)の平行作業により、420日 (≒40000体÷(16体/日・立坑×6立坑)) 程度で全量回収可。
※以下はリファレンスと同一条件
・対象母岩、設置深度、地質環境特性、人工バリア仕様、地下坑道の設計・仕様等の考え方、安全評価の考え方⊕主なプラス評価の理由 ⊖主なマイナス評価の理由⊕処分空洞の大空洞は、操業空間を含めて施工実績あり
0)緩衝材の膨出挙動に不確実性（既存技術で抑制対策が可能）⊖換気ダクトによる冷却/水没オプション時の除熱等の定量化は未検討（見通しあり）⊖設計詳細化における、金属製ラックなどに対する要件設定の不確実性（機能割当や時間スケールの設定に必要な知見等の十分性）⊕側部ベントナイト部を先行施工することでサイロ建設時の湧水影響を緩和⊕必要な用地面積が小さく、良好な岩盤にサイロの設置場所を選択し易い⊕サイロの建設・OP の定置に関する作業性が良い⊕最終閉鎖まで埋め戻さない概念のため、大空洞等での維持・補修作業が容易⊕搬送・定置作業を規格化し易く、遠隔操作の導入性が高い
0)サイロの数・段数等を変更可
0)サイロごとに区画分けが可能⊖サイロ内は高放射線環境⊖側部ベントナイトの施工性技術に不確実性⊕高度な品質管理を要求される対象部材が少ない（側部・底部ベントナイト・止水プラグ等）⊖側部ベントナイト部の原位置施工の品質管理・品質保証に不確実性⊕閉鎖時に規制要求があれば、OP を取り出して現物の状態確認も可能⊕操業中埋め戻さない概念のため、原位置での多様な直接／間接測定が可能※従来の候補概念と異なるためゼロベースで評価手法を構築しなければならない可能性⊖OP 直接ハンドリングのため異常時の対応は高放射線環境下（遮へいが必要）⊕希釈領域が大きいので評価はより安全側になる可能性⊖岩盤の変形等による緩衝材厚さ変化の評価手法の検討が必要※従来の候補概念と異なるためゼロベースで評価手法を構築しなければならない可能性⊕操業中埋め戻さない概念のため、回収が容易⊖回収維持期間中における金属製ラックフレーム等の健全性（腐食の影響）⊕掘削物量の大幅な低減による掘削費用・埋戻し費用の低減⊕緩衝材量・鋼材物量の低減による建設費用の低減⑬その他

代替設計オプションの実現に向けた技術課題●緩衝材壁（サイロ外周部の緩衝材）の機能割当・要件設定に資する知見拡充（核種吸着性・膨潤による密度低下・自己シール
性・クリープ変形・・・）●ラックフレームおよび OP の形状検討（サイロ内落下時対策／把持部はラック定置用と兼用等）（水没時／空気時）●安全性能への影響評価（緩衝材未配置部の性能評価・安全評価手法の開発）●緩衝材壁の施工方法の確立（連壁工法の適用、膨潤対応・・・）●緩衝材底部・頂部の施工方法の確立（OP 定置後の場合は遠隔施工、膨潤対応等・・・）●要求時間スケールにサイロ内構造物の健全性（回収維持期間におけるラックの健全性など）●残置物の影響評価（ラックフレーム、ダクト・・・）

図 4.3-11 代替設計オプション案の最適化試行結果（別添「資料５」からの抜粋参考例示）

第５章
5.1

考察

研究会における検討結果のまとめ

前章までに整理したように、わが国への適用を目指した最適化アプローチについて、研究会では以下のように整理した（第４章の要約）。
最適化のアプローチに係る基本的な考え方（4.1 節）◯最適化のアプローチに係る考え方については、国際機関や主要国である程度の整理がなされており（以下表 4.1-1 の要約）、わが国でもこれらと整合性を持って進めることができる。
・最適化は複数のオプションからの選択における比較評価である・最適化（比較評価）に係る評価項目は、多岐にわたる項目となり（多様な側面・価値観を伴う）、それらを構造化して体系的に扱い、評価項目間の相対的重要度を考慮する
・個々の評価項目に関する評価は本質的には定性的である（定量的な評価によって裏付けることが可能なものもある）
・最適化プロセスは処分場開発と歩調を合わせて進められ、各段階における利用可能な最善技術（BAT）を適用することで最適化を支援することができる
・最適化によって、評価項目毎にオプション間の優劣の把握が可能となり、更に高める（劣る部分を改善する）ための課題の抽出・研究開発への展開が可能となる◯最適化における個々の評価項目に関する評価は本質的には定性的であるが、最適化を支持する定量情報は、事業の進展とともにその重要性が高まる可能性に留意が必要である。
◯最適化の対象を「設計」および「操業技術（建設、製造・施工技術）」に区分して、２段階の階層構造で適用することが効果的である。後者の操業技術について、地下構成要素の個々に細分化して適用することで、個々の操業技術の特性に応じた詳細かつ適切な評価項目の設定が可能となる。
◯将来の処分場領域／空間に対して、どの様なスケールで設計や操業技術の最適化を行うべきかを考えておく必要がある。例えば、パネル単位や処分坑道単位で異なる設計や操業技術を適用することで、処分システム全体としての最適化が達成できる可能性も想定し得る。
◯評価項目毎の相対比較や順位付けによって複数のオプションの比較評価が可能である。また、評価項目間の相対的重要度（重み付け）を加味することで、全ての評価項目を考慮した総合評価が可能となる。相対的重要度の設定を含めて、どの様な方法で最適化（比較評価によるオプション選択）を進めるべきか、開発戦略ならびに今後の規制動向やステークホルダの期待や要請などの状況に応じて柔軟に対処して行くことが望まれる。
最適化に係る評価項目（4.2 節）◯国際的な検討動向から、設計の最適化に係る評価項目として、防護の最適化のみならず多様な評価項目を窺うことができる。
◯国際的な検討動向を踏まえ、本研究会では主に工学的な観点から 13 の大項目からなる「設計の最適化に係る評価項目（素案）」を取りまとめた。その特徴的なこととして以下が挙げ
られる。

34

・工学的成立性という項目で一括りにできる可能性があるものの、現在のわが国の事業段
階、ならびに更なる詳細な評価や課題の具体化に資することなどに留意して、「詳細設計への具体化の見通し」と「建設・操業性（適用する建設・操業技術）」を区分している。
・将来の安全規制対応で必要となる可能性に留意して、「品質保証・品質管理のし易さ」および「閉鎖認可に係る性能確認の確からしさ」を大項目として設定している。
◯研究会では、「設計の最適化に係る評価項目」だけでなく、「操業技術の最適化に係る評価項目」への展開の概念も整理した。
◯以上のような評価項目（素案）が、今後の最適化の実践に向けた更なる検討における「たたき台」として活用されることを期待する。
代替設計オプション案に基づく最適化アプローチの適用性の確認（4.3 節）◯本研究会で整理した「最適化に係る評価項目」の適切性を確認することを目的として、様々なレベルの代替設計オプション案を考案して最適化を試行した。
◯これらの試行をとおして、代替設計オプション案毎に以下の整理を行った。これらの情報が、今後の最適化の実践に向けた更なる検討のみならず、今後の設計の具体化や開発計画の立案における参考情報となることを期待する。
1)代替設計オプション案の概要
2)代替設計オプション案の主な特徴
3)レファレンス方法との比較評価結果
4)代替設計オプションの実現に向けた技術課題を取りまとめた。

5.2

最適化というツールの今後の活用方法に関する考察(1) 実施主体の処分場設計における柔軟性の確保と段階的な詳細化
事業の進め方に関して実施主体（NUMO）は、“処分場は、文献調査、概要調査、精密調査の各段階で取得される地質環境情報や、その時点の最新の科学的知見や技術開発成果、また後述
する安全評価の結果などに基づき、安全性や工学的な実現性などさまざまな因子を考慮して設計
する。
・・・
（中略）
・・・段階的な調査に応じて、処分場の仕様の例示から、概念設計、基本設計
へと処分場の設計を詳細化していくなかで、これらの諸条件の変化に適応し、最適なものとなるようにしていく”としたうえで、その具体的な考え方として以下を挙げている（以下は、包括的技術報告書第 2 章より）
（NUMO, 2021）。
◯段階的にサイト選定を進めていく過程において、安全確保や工学的な実現性などの面から首尾一貫した設計の考え方を適用できるようにするため、処分場に求められる多面的な要求事
項を設計因子として取りまとめ、それらを総合的に考慮して最適化を行う。
◯多様な地質環境や、長い事業期間中における科学技術の進歩などに対応して、処分場の設計を進められるようにさまざまな設計のオプションを準備する。
◯段階的な調査対象範囲の絞り込みと空間スケールに対応して得られる情報・データに適合した詳細度で、段階的に処分場の設計を実施する。

35

併せて、上記のような考え方に関連する設計オプションの準備（整備）について、次のように整理している（NUMO, 2021）。
◯設計オプションとは、処分場概念、地下施設レイアウト、処分区画の配置、廃棄体の定置形
態（竪置き、横置きなど）、オーバーパックや緩衝材などの人工バリア構成要素の材料などに関する設計上の多様な選択肢を指す。
◯設計オプションのなかには、今後、工学的成立性の確認といった観点で技術開発を継続していく必要があるものも含まれている。このような設計オプションの整備の考え方は、多様な条件に適合した処分場の設計の可能性を高め、BAT による地層処分の安全性に対する信頼性向上の考え方とも合致する。
◯地質環境モデルは、広域スケール、処分場スケール、パネルスケールに対して作成する。それぞれのスケールにおいて記述される地質環境情報の内容や詳細度に対応して、例えば広域スケールの地質環境モデルでは処分場の位置や地下施設の深度、処分場スケールの地質環境モデルでは地下施設のレイアウト、パネルスケールの地質環境モデルでは坑道や人工バリアなど、スケールに応じた適切な設計項目を設定することで、地質環境の調査・評価に付随する不確実性の存在に配慮して設計を進めることが可能となる。

以上のような実施主体の考え方は、本書で整理した国際的な検討動向とも整合したものであり、本研究会で取りまとめた考え方とも一致する。実施主体の考え方として述べられている
ように、設計オプションには大小様々なレベルのものが含まれ、また、適用する操業技術の特性や制約等を設計にフィードバックさせる場面もあり得ることを踏まえ、本研究会では、最適化の目的の１つに“課題の抽出や開発方針・計画の具体化”を挙げ、そのための手段として、「設計」と「操業技術」の最適化を分けて考えることを提案した。更に、以下に示すようなことを踏まえれば、より早い段階から最適化の考え方を導入して実践していくことで、特に操業技術の最適化
をより早期かつ具体的に検討することができ、必要な開発課題を明確にすることができると考える。
◯地層処分という特有の環境条件に適用される工学技術（設計、製造・施工技術）の実用化（技術実証）に至るまでの段階的な開発ステップ（図 5.2-1）、ならびに開発に要する時間や研究
リソースの制約等を踏まえれば、より早い段階から最適化（有望な技術オプションの絞り込
みと課題の抽出）を行い、合理的な開発計画を立案したうえで着実に開発を進めていく必要がある。
◯実施主体である NUMO は、精密調査段階の後半に、地下調査施設などでの実証試験を踏ま
えて建設・操業・閉鎖に関する技術の実用性を確認する計画である（NUMO, 2021）。精密調査施設でそのような最終確認を行うためには、予め最終確認の対象となる技術を絞り込み、確認方法（実証試験方法や試験実施に必要な設備）を具体化して、精密調査施設の設計を含めた精密調査計画を必要な時期に策定しなければならない。そのためには、適切な開発計画に基づき、図 5.2-1 に示すような地上での研究や地下研究施設などを効果的に組み合わせた段階的な開発を着実に進めておく必要がある。

36

工学技術に関する段階的な研究開発・技術開発のステップ（想定）（※わが国の研究推進体制と利用可能な研究施設インフラを考慮）（基盤研究が主体となる取組）（実施主体が主体となる取組）
建設・操業技術、規制にエンドーズ
された品質・施工プロセス管理手法

精密調査に先立つ地下研等での原位置技術実証（品質・施工プロセス管理手法案の整備を含む）

精密調査施設での事業化技術として最終確認
品質・施工プロセス管理手法の確認（地下施設における取組）

地上試験施設等での技術実証による有効性の確認（有望技術の絞り込み）（品質・施工プロセス管理手法案の整備を含む）（地上施設における取組）

多様な個別の設計オプションや施工技術オプション群

要素技術開発（汎用技術の導入含む）

図 5.2-1 わが国の研究体制や研究資源を踏まえた工学技術の段階的な開発ステップの例(2) 安全規制制度への対応
原子力規制委員会「廃炉等に伴う放射性廃棄物の規制に関する検討チーム」（以下、「規制検討チーム」という。）における「炉内等廃棄物の埋設に係る規制の考え方について」（NRA, 2016）の取りまとめにおける検討過程において、“炉内等廃棄物は地層処分と浅地中処分の対象廃棄物の両方の特徴を併せ持っており、長期にわたる離隔を必要とする点では地層処分の対象と類似である。このため、安全確保の考え方や規制基準等についても、地層処分との共通点が多くなるものと考えられる。”との考え方が示されている（NRA, 2015）。このような安全規制制度の整備に向けた検討の考え方を踏まえれば、今後検討が進められる地層処分の安全規制制度を推し量るうえ
で、第二種廃棄物埋設（中深度処分）に係る規制基準等に関する検討動向を把握しておくことが有益である。
規制検討チームから示された「中深度処分についての第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則及びその解釈の骨子（案）」（NRA, 2017）では、事業許可段階における設計上の対策に関するものとして、規制要求への ALARA の概念の取り入れに関して次のような考え方を示している。
◯できるだけ安定で廃棄物埋設に適した立地場所の選定や廃棄物埋設地の配置・形状の設定、放射性物質を閉じ込める人工バリアについて合理的に利用可能な優れた技術の選択を求めるなど、工学的な対策に意を尽くすことにも力点を置くことが防護の実効性をより向上させる
ことにつながると考えられる。

37

◯設計プロセスの中では、最低限満足すべき一定の水準（立地場所の安定性や人工バリアの閉
じ込め性能）を規定した上で、設計オプション間での性能比較を行い優れた技術を選択する
ことを求めることが考えられる。
◯合理的な範囲を超えた要求とならないよう、技術選択に当たっては、敷地の範囲や、国内外における既存又は類似の技術等を考慮することが必要である。また、設計プロセスに関しては、客観的な審査が可能となるよう、事業者による設計の妥当性の説明が適切になされるとともに、前述の指標や線量拘束値を含む設計の妥当性に係る科学的な根拠の明示等について、審査基準やガイド類においてより詳細な解説を行う必要がある。
また、「人工バリアを設置する方法」について、“人工バリアは、設置される環境において技術的に施工可能なものであって、建設・施工技術及びそれを使用した設計について比較考慮を行った
上で合理的に利用可能な優れた技術等によるものであること”と解説している。
以上のような骨子（案）に関する更なる検討を経て、第二種廃棄物埋設に係る許可基準規則3とその解釈4および事業規則5の改正案ならびに審査ガイド案の策定に向けて、これらに含まれるべき要求事項（中深度処分に係る規制基準等における要求事項）に対する科学的・技術的意見の募集が 2020 年 7 月に行われたところである。同要求事項には、埋設した放射性廃棄物に起因する
将来の周辺の公衆全体の被ばくの可能性及び線量を合理的な範囲でできる限り低減するための最新の知見・技術による措置の検討及びそれを実現するための設計上の対策とともに当該設計に関する詳細な説明を埋設事業者に求め、そのプロセスの妥当性の確認6に重点を置くことが示されている（NRA, 2020）。
このような埋設事業に関する安全規制制度の考え方は、従来の仕様規定（規制側が規則及び告示等で仕様を規定）から性能規定化への変遷ともいえる。要求された性能を満足するならば、その方法は事業者の裁量を認めるとする性能規定の考え方は、事業者のオプション選択の柔軟性を高めるとともに、責任の明確化（規制機関と事業者）や更なる安全性の向上（埋設施設の安全性を向上させるための最新技術の取り入れなどに係る事業者の選択の柔軟性）が期待される。そのような性能規定の導入では、これまで以上に民間規格等の更なる活用等も期待される（青木他,
2020）。

以上のように、最適化は、①実施主体の事業推進における柔軟性の確保、②今後整備される安全規制への対応、更に、③効果的な開発計画の立案といった観点から重要かつ有益なツールと言える。特に、①および③の観点から、より早い段階から最適化に向けた検討や実践に取り組むことが望まれる。

3

第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則
第二種廃棄物埋設施設の位置、構造及び設備の基準に関する規則則の解釈
5 核燃料物質又は核燃料物質によって汚染された物の第二種廃棄物埋設の事業に関する規則
6 埋設事業者は、(1)人工バリアの設計等に係る選択肢の設定、(2)廃棄物埋設地の設置場所に係る選択肢の設定および(3)設計オ
プションからの最終的な設計の選定に係るプロセスを示し、原子力規制委員会はこれら設計プロセスの妥当性を確認する。
4

38

第６章

おわりに

本研究会における検討をとおして、最適化に係る国際的な検討動向を概観し、今後わが国で設計および操業技術（建設・施工技術）の選択に資する最適化を行ううえでの考え方や最適化に係る評価項目（素案）を整理することができた。最適化の対象を「設計」および「操業技術（建設、製造・施工技術）」に区分し、後者を地下構成要素の詳細設計や施工手順にも留意して細分化して適用することで、個々の操業技術の特性に応じた詳細かつ適切な評価項目の設定が可能となる。
評価項目および項目間の重要度は、今後の技術進展、規制要件やステークホルダの関心等によって変化し得るものであるが、それらを考慮した今後の最適化の検討における「たたき台」として活用されることを期待する。
本研究会で考案した代替設計オプション案は、最適化に係る評価項目の適切性を確認する目的で考案したものではあるが、個々の研究会メンバーの尽力のもとで大小様々なレベルで代替設計
オプション案を提示することができた。より現実的な設計オプションとするには、更なる検討や設計の具体化が必要となるが、本検討をとおして整理した代替設計オプション案に関する情報には、個々の要素単位で参照可能なアイデアや実現に向けた技術課題、更に最適化（比較評価）における評価項目毎のレビューの視点などが含まれている。今後のサイト選定の進展に応じた最適化の実施戦略の具体化において、次のような点についても更なる検討が必要となるが、研究会で考案したアイデアなどが今後の検討ならびに設計および建設・操業技術の具体化や高度化の一助となることを期待する。
・将来の処分場領域／空間に対して、どの様なスケールで設計や操業技術の最適化を行うべきか（１つの処分場に１つの設計・１つの操業技術を適用しなければならない理由はない）
・評価項目間の相対的重要度（重み付け）の設定を含めて、どの様な方法で最適化（比較評価によるオプション選択）を進めるべきか（特定の評価項目のみで判断を行うこともあり得る）
第５章に述べたように、複数の設計オプションや建設・操業技術オプションからの選択を支援
する最適化は、次の観点から重要かつ有益なツールとなり得る。
・実施主体の事業推進における柔軟性の確保
・今後整備される安全規制への対応
・効果的な開発計画の立案
本研究会では主に工学技術分野の観点から検討を進めたが、今後の最適化の実践に向けた更なる検討においては、地質環境調査技術分野や安全評価技術分野の観点からの更なる検討や支援・連携、ならびにそれらとの統合が必要である。そのような点に留意しつつ、今後、関連する取組が進められることを期待する。
最後に、本研究に係る検討および取りまとめに際して、別添「資料１」に示す民間企業有志、
日本原子力研究開発機構ならびに原子力発電環境整備機構の皆様より多大なご協力を賜りました
こと、改めて感謝いたします。

39

参考文献
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Principles”
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Surveillance of Radioactive Waste Disposal Facilities”
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原子力規制委員会（NRA）（2015）：廃炉等に伴う放射性廃棄物の規制に関する検討チーム第 9 回会合、資料 9-1「廃炉等に伴う放射性廃棄物の規制に関する検討の基本方針」
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資源エネルギー庁委託事業「平成 31 年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業 可逆性・回収可能性調査・技術高度化開発 報告書」

40

日本原子力研究開発機構、原子力環境整備促進・資金管理センター（JAEA;RWMC）（2020b）：
資源エネルギー庁委託事業「平成 31 年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業 地層処分施設閉鎖技術確証試験 報告書」

41