添付2-4-2

幌延深地層研究計画の概要

令和 ３ 年 １１ 月 １６日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
核燃料・バックエンド研究開発部門
幌延深地層研究センター

地層処分技術に関する研究開発拠点
核燃料・バックエンド研究開発部門

核燃料・バックエンド研究開発部門

東濃地科学センター

幌延深地層研究センター●瑞浪超深地層研究所(結晶質岩)

深地層の研究施設●幌延深地層研究センター(堆積岩)

土岐地球年代学研究所（イメージ図）核燃料・バックエンド研究開発部門

核燃料サイクル工学研究所（茨城県東海村）
エントリー

クオリティ

【地下施設イメージ図】※ 瑞浪超深地層研究所では、令和2年2月より、地下施設の埋め戻しを開始しています

地層処分基盤研究施設（コールド施設）

地層処分放射化学研究施設（ホット施設）

雰囲気制御
グローブボックス【地下施設イメージ図】 令和3年8月更新
イメージ図は今後の調査研究により見直すことがあります。

1

高レベル放射性廃棄物とは？
ガラス固化

ウラン探鉱

（高レベル放射性廃棄物）

再処理

核燃料
サイクル

再処理により発生した廃液をホウケイ酸ガラスに混ぜて約1,200℃で溶融したものをステンレス容器に注入・固化
ガラスの分子構造

原子力発電
使用済燃料
（燃料集合体）

ガラス固化体

酸素
ケイ素
ナトリウム
ホウ素
アクチニド
他の廃棄物元素ガラス
キャニスター（ステンレス製）

・高さ：134 cm
・直径： 43 cm
・重さ：500 kg
100万キロワットの原子炉を1年間運転 ⇒ 約30本

（模式図）

2

地層処分システムとは？
天然の岩盤と人工物を組み合わせた多重バリアシステム
地下３００メートル以深火山活動や地殻変動などの影響の少ない
安定な地質環境岩盤
地下深部の環境・人間活動や自然現象の影響を受けにくい・酸素がほとんどなく，鉄の腐食などが起こりにくい・地下水の動きが極めて遅い

天然バリア

緩衝材

オーバーパック

粘土を主成分金属（炭素鋼）製

ガラス

地下水や放射性物質の移動を遅くする

ガラス固化体と地下水の接触を遮断する

放射性物質を閉じ込め，溶け出しにくくする

人工バリア

ガラス固化体3わが国の地層処分計画の進展
原子力安全委員会報告書「安全規制の基本的考え方」(2000年11月)

原子力発電環境整備機構（NUMO）の設立(2000年10月)「特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律」「原子炉等規制法」の改正(2007年6月)

北海道寿都町、神恵内村
文献調査開始(2020年11月)

科学的特性マップ公表(2017年7月)「特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律」(2000年6月)

2030
2010
2000
1990

1980
地層処分研究開始（1976年）

2040

地層処分研究開発
第１次取りまとめ(1992年)「地層処分の技術的可能性」

2020
知識マネジメントシステム公開(2010年)

幌延深地層研究所着工(2003年)
瑞浪超深地層研究所着工(2002年)

地層処分研究開発
第２次取りまとめ(1999年11月)「地層処分の技術的信頼性」
国による評価(2000年10月）

4科学的特性マップ

科学的特性マップ（経済産業省資源エネルギー庁）よりhttps://www.enecho.meti.go.jp/category/electricity_and_gas/nuclear/rw/kagakutekitokuseimap/5

わが国の地層処分に係る体制
電力会社等

NUMO
拠出

支援

○事業の安全な実施○経済性･効率性向上のための技術開発

国監督○基本方針の策定○最終処分計画策定等

規制○安全指針等の策定

取戻し

積立原環センター

事業と規制を支える技術基盤

原子力機構を中心とした研究開発機関○深地層の研究施設等を活用した，深地層の科学的研究○地層処分技術の信頼性向上や安全評価手法の高度化等に向けた基盤的な研究開発（原子力政策大綱等に基づく）

6

世界の地下研究施設

7

日本に２つのｼﾞｪﾈﾘｯｸ地下研究施設（Generic URL）
① 地層処分技術を実際の地質環境に適用して確認② わが国固有の地質環境の理解
結晶質岩③ 深地層を体験・理解する場

堆積岩※ 瑞浪超深地層研究所については、令和2年2月より、地下施設の埋め戻しを開始しています。

瑞浪超深地層研究所

幌延深地層研究センター（岐阜県瑞浪市）（北海道幌延町）
鉱物粒子

花崗岩（結晶質岩）
淡水系
硬 岩【地下施設イメージ図】泥 岩
（堆積岩）

割れ目
地下水
地下水

塩水系
軟 岩
【地下施設イメージ図】
令和3年8月更新

8幌延深地層研究計画スケジュール(2005)(2000)(2010)
第1期中期計画

第2期中期計画(2015)(2021) (2022)

第3期中長期計画(2028)
第4期中長期計画▼H13.3 調査開始
▼第1段階成果の取りまとめ（H19.3）▼第2段階成果の取りまとめ（H29.3）掘削工事開始▼(H17.11)▼350m坑道掘削終了(H26.6)▼第3段階：必須の課題2015－2019年度の取りまとめ（R2.3）

第１段階 : 地上からの調査研究段階
第２段階 : 坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階
第３段階 : 地下施設での調査研究段階※ 令和2年1月に「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」を策定し、令和2年度以降、第3期及び第4期中長期計画期間の9年間、研究に取り組んでいくこととしています。

9幌延深地層研究センターで実施中の研究の目的と得られる成果

隆起・沈降
侵食

処分場

気候・海水準変動

地震動
断層運動

火山活動

人工バリア周辺で生じる現象の概念図
岩盤

ガラス固化体ガラスの溶解オーバーパック
オーバーパックの腐食

緩衝材
物質の移動・遅延
地下水の動き地下水と鉱物との反応

10地下施設の建設状況

深度350m調査坑道
試験坑道４
人工バリア性能確認試験実施箇所（平成28年5月11日撮影）

西立坑（平成26年3月26日撮影）

東立坑（平成28年6月8日撮影）

深度350m調査坑道
東周回坑道（平成28年6月28日撮影）

11

３つの段階の研究開発
第１段階：地上からの調査研究

第２段階：坑道掘削時の調査研究

12令和２年度以降の幌延深地層研究計画①実際の地質環境における人工バリアの適用性確認
 人工バリア性能確認試験
 物質移行試験②処分概念オプションの実証
人工バリア性能確認試験
 人工バリアの定置・品質確認などのの解体調査のイメージ
人工バリア性能確認試験の概要
方法論に関する実証試験
・操業・回収技術等の技術オプションの実証、閉鎖技術の実証
・坑道スケール～ピットスケールでの調査・設計・評価
技術の体系化 高温度（100℃以上）等の限界的条件下での人工バリア
閉鎖技術オプションの整理
性能確認試験

③地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証 水圧擾乱試験などによる緩衝能力の検証・定量化
・地殻変動が地層の透水性に与える影響の把握
・地下水流れが非常に遅い領域を調査・評価する技術の高度化
 地殻変動による人工バリアへの影響・回復挙動試験

廃棄体定置決定や間隔設定の考え方の整理13

深度350m、500mの地質環境の特徴
ポイント

深度500m

土圧・地下水圧・土圧が大きい。350mに比べて岩石が軟らかい
・地下水圧が高い

地質の状態（分布する割れ目の特徴）

深度350m
・土圧が小さい。岩石が硬い
・地下水圧が低い

断層沿いに割れ目の発達が乏しく、断層 断層沿いに多数の割れ目が発達し、断内を水が流れにくい層内を水が流れやすい

割れ目の開口状況
割れ目が閉じており、水や物質が流れにくい割れ目が開いており、水や物質が流れやすい14

深度500mでの実施内容の一例
廃棄体の設置方法等の実証試験を通じた、坑道スケール～ピットスケールでの調査・設計・評価技術の体系化
稚内層深部領域（深度500m）での研究の具体化対象とする技術の一覧
15

坑道スケール～ピットスケールでの調査・設計・評価技
術の体系化
1.坑道掘削前の事前調査

 体系化の研究は、令和6年度から令和10年度にかけて行うものです。
 体系化の研究の原位置試験
は、右図のように、坑道を掘削しながら行います。
 500m調査坑道のうち、体系化の研究で使う2本の研究
坑道は、令和7年度に掘削する予定です。

平面

平面

平面

調査孔

割れ目の推定割れ目の確定対策技術の適用

物理探査
範囲

連絡坑道

連絡坑道

連絡坑道

断面

断面

断面

実証する技術・地質環境の予測技術
・地質環境の調査技術実証する技術・地質環境の調査技術
・地質環境の評価技術実証する技術・対策技術
・坑道の設計技術

3.坑道掘削後の調査

2.坑道掘削時の調査

調査領域

坑道掘削

坑道掘削

換気立坑

平面

平面

平面

光ﾌｧｲﾊﾞｾﾝｻ、電極
物理探査孔

調査領域

研究坑道
一時避難所
連絡坑道
調査領域（断面） 光ﾌｧｲﾊﾞｾﾝｻ、電極

ポンプ座

西立坑

東立坑

深度500ｍのレイアウト

断面

断面

断面

実証する技術・坑道の施工技術
・坑道の設計技術
・対策技術
・地質環境の調査/評価技術

実証する技術・坑道の施工技術
・坑道の設計技術
・対策技術
・地質環境の調査/評価技術

実証する技術・坑道の施工技術
・坑道の設計技術
・対策技術
・地質環境の調査/評価技術

研究の実施手順、実証する技術

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課題の全体の内容のつながりについて①実際の地質環境における人工バリアの適用性確認
 人工バリア性能確認試験
 物質移行試験②処分概念オプションの実証

坑道の埋め戻し（下部：転圧締め固め、上部：ブロック設置）

坑道を埋め戻す技術は、どのような品質なのか？

 人工バリアの定置・品質確認などの方法論に関する実証試験

ブロック設置転圧締め固め

坑道を埋め戻す複数の施工方法を確認します

・操業・回収技術等の技術オプションの実証、閉鎖技術の実証
・坑道スケール～ピットスケールでの調査・設計・評価技術の体系化
 高温度（100℃以上）等の限界的条件下での人工バリア性能確認試験

人工バリアでは、どのような現象が起こるのか？
人工バリア周辺に生じると想定される現象の概念図
人工バリアで起こる現象を把握します③地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証 水圧擾乱試験などによる緩衝能力の検証・定量化
・地殻変動が地層の透水性に与える影響の把握
・地下水の流れが非常に遅い領域を調査・評価する技術の高度化
 地殻変動による人工バリアへの影響・回復挙動試験

割れ目や断層の中での、水や物の動きやすさは、どうなるのか？

水圧擾乱試験の概念図

DI（封圧）と割れ目内の透水性の関係

断層や割れ目内での水や物の動きやすさを把握します17湧水・メタンガスへの安全対策
大量湧水への安全対策①北るもい漁協との協定に基づく対応（天塩川への放流量は1日当たり最大750m3）・坑内からの排水は，脱ホウ素・脱窒素処理したうえで，天塩川下流に放流（定期的に水質調査）
・1日当たりの坑内排水量が750m3を超える可能性がある場合には，超過分の排水を貯水可能設備へ一時貯水したうえで，坑内排水量の減少に応じて放流①②②グラウト施工による湧水抑制対策
・プレグラウト：掘削前の地質調査により，大量湧水が予測された場合・ポストグラウト：掘削後に大量の湧水があった場合

メタンガスへの安全対策

③
坑道

④
③

グラウト：岩盤に孔をあけ，水みちとなる岩盤の割れ目の中にセメントなどの固化材を圧入・充填することにより，湧水を止める技術①地下坑道の換気：地上の新鮮な空気を強制的に地下に送ることによる換気②メタンガス濃度による段階的な管理

②
①

破砕帯

・坑道内に設置したメタンガス検知器によりガス濃度を常時監視し，段階的に管理・点火源にならない機器（防爆仕様）の使用
メタンガス濃度対応基準
メタンガス濃度（Vol%）
0.25以上
0.5以上
1.0以上
1.0以上1.3以上
1.5以上**労働安全衛生規則に基づく措置

対応内容
火器使用作業の禁止，非防爆電動工具の使用禁止
火薬取扱作業の禁止
パトライト点灯＆一斉放送
作業員退避
パトライト点灯＆サイレン
坑内電源遮断メタンガスが爆発する条件
・空気中のメタンガス濃度が５％～１５％・酸素・火気（点火源）

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幌延町における深地層の研究に関する協定書（抜粋）
平成12年11月：科学技術庁原子力局長立会いの下、サイクル機構と北海道及び幌延町との間で「幌延町における深地層の研究に関する協定（三者協定）」を締結


第２条： 丙は、研究実施区域に、研究期間中はもとより研究終了後においても、放射性廃棄物を持ち込むことや使用することはしない。

第３条： 丙は、深地層の研究所を放射性廃棄物の最終処分を行う実施主体へ譲渡し、又は貸与しない。

第４条： 丙は、深地層の研究終了後は、地上の研究施設を閉鎖し、地下施設を埋め戻すものとする。

第５条： 丙は、当該研究実施区域を将来とも放射性廃棄物の最終処分場とせず、幌延町に放射性廃棄物の中間貯蔵施設を将来とも設置しない。

第６条： 丙は、積極的に情報公開に努めるものとする。

第７条： 丙は、計画の内容を変更する場合には、事前に甲及び乙と協議するものとする。
※丙：日本原子力研究開発機構（締結当時は、核燃料サイクル開発機構）
19

地域との交流と理解活動「国際交流施設」（平成21年10月17日開館）
地域への説明会，国内外の研究機関との会議等を開催「ゆめ地創館」（平成19年6月30日開館）
地下深部での研究内容を紹介＊ 地下施設の工事状況等をリアルタイムでご覧いただけます。

ゆめ地創館の来館者数
 令和元年度・・・ 8,092名
 令和 ２年度・・・ 3,077名
 令和 ３年度・・・ 1,958名
累計・・・ 123,165名 （R3.10月末現在）「一般施設見学会」
冬期を除き毎月開催「青少年のための科学の祭典
ほろのべ大会」（令和元年10月26日開催）

主な見学者 一般（地域の方々など） 自治体関係者
 電気事業関係者
 国内外の研究機関及び学会関係者など

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研究成果の公表・普及への取り組み
成果報告書

計画説明会・成果報告会などの開催

全体の成果・進展の概要を年度毎に成果報告書として公表「令和３年度調査研究計画」（住民説明会）（国際交流施設 令和3年4月22日）「札幌報告会2020」（札幌市教育文化会館 令和2年7月21日）「令和２年度計画及び令和元年度成果報告」（稚内記者会への説明）（稚内市役所 令和2年11月25日）【住民説明会・札幌報告会2020はライブ配信もあわせて実施】
JAEA幌延チャンネル（YouTube）

研究成果の報道発表

学会等の論文投稿報告会の開催など全体の成果・進展を報告・議論する報告会等を開催
放射性廃棄物地層処分等に関する国際ワークショップ（平成29年9月14日）
於： 国際交流施設

IAEA（国際原子力機関）
トレーニングワークショップ（令和元年11月4日～8日）
於： 国際交流施設21

情報発信の取り組み
ホームページでの情報発信 ゆめ地創館 館内案内等の動画紹介ページを制作・公開 お客様からのご質問に対する回答やご意見を掲載（調査研究の状況）
毎週更新

ツイッターでの情報発信

幌延町広報誌「ほろのべの窓」
での研究内容紹介の連載※2020年7月号から連載を開始（地下施設整備の状況）
毎週更新（地下施設の管理状況）
メタンガス濃度、排水量等
毎日更新

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