年前に大学大学院出典参考文献「原子力怒意時対応と放射性能を松処理・処分を交える高度人材育成果果キツクオフシンポジウム合和2年3月9日 新羅大学JAEAにおける地層処分技術に見てるから開発深世暦の制発流戦長おける制発を中心として、 MECORFIW発電も1.氏名濱克宏（はまかつひろ） 2.出身校金沢大学理学研究科化学専攻(放射化学) 3.現所属(国研)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東濃地科学センター 地層科学研究部研究主席4.専門分野地下水の地球化学，放射化学5.経歴平成3年  動力炉・核燃料開発事業団入社(中部事業所)平成14～18年  幌延深地層研究センター平成18年～東濃地科学センター 6.大学での研究テーマ●卒業研究（昭和63年度）：地下水中のウラン同位体の測定●修士論文（平成2年度）：ウラン鉱床周辺における地下水及び地表水中のウラン同位体の放射化学的研究●博士論文（平成18年度）：深部地下水の地球化学特性に関する研究－調査手法の構築と調査への適用一1C13東海村臨界事故により放出された途中性子及び熱中性子のフルーエンス:ステンレスや試薬中に生成した放射性技種の測定に基づく推定(愛知医大医)、京大原子炉²、東北大金研3、金沢大理4、筑波大化学系5、立教大理8、欧大R Iセンター1、四日市大環境情報8） ○小鳥貞男1、今中哲二3、高田実弥3、三原聴明3、中西孝4、関李紀5、近藤宗時5、佐々木研一6、斎藤百7、山口斉朗7、古川路明8 【はじめに】1999年9月30日から10月1日にかけて茨城県東海村のJCO社の臨界事故により周辺撰境に中性子が放出された。環境物質中では植々の中性子誘導放射性核種が生成した。中性子が生体に与える影響はそのエネルギーによって大きく異なることが知られており、中性子のエネルギーに関する情報を得ることは重要である。 (n, p)反応や(n, γ)反応など誘起される模反応は中性子のエネルギーに依存することから、(n, p)反応の生成検権g Coやst Mn,および(n, y)反応の生成検権g Coやg Feなどを測定し、中性子のエネルギーに関する情報を得ることを目的とした。また中性子輸送モンテカルロ計算により、中性子エネルギースペクトルおよび絶核分裂数の推定を行った。 【実験】JCO社内から1999/10/26、1999/11/27、2000/2/12にステンレス・スチール製品、鉄製品および武薬などを採取した。また社外から1999/10/25にステンレス・スチール製品を採取した。 (n, γ)反応によりsiCr、 89Fe、 89Co、 184Csなどが生成したと考えられる試料については非戸型Ge検出器を用いて非破壊ッ線スペクトロメトリを行った。ステンレス・ステールおよびニッケル試薬（NiSO+ 6HzO, NiClz 、Raney Nickel)中で88Ni(n, p)反応により生成した48Coは放射化学分離を行い、井戸型Ge検出器によりy検測定を行った。京大原子炉でステンレス・スチールや試案などを中性子風対し、数準條源を用いて定量した放射化式料を、酸に溶解し、モックサンプルを開製し、Ge検出忍の計数効率の決定を行った。また、ステンレス・スチール製品中のFe、Ni、Cr、CoやRaney Nickel中のNiおよびCoの定量は主に放射化分析法を用いた。 【結果および考察】測定した試料からは(n, y)反応で生成した81Cr、 59Fe、 99Co、 134Cs、(n, p)反応で生成した№Co、54Mnおよび58Ni(n, np)反応により生成した№Coが検出された。これらの技種のターゲット元来１ｇ当たりの放射能濃度を表1に示した。 ①63m、65mとほぼ等しい距離で採取された鉄科でもその放射能濃度が方向により大きく異なっている。Niの並化物や硫酸鉛などの試薬を採取した建物（63mNW）と転換試験株の間にある建物により中性子が差へいされたと考えられる。②速中性子により生成された№Co、 54Mnでは、距離が2.0 mから7.8m、65 m、270 mと聞れると、立体角の体少から予想される箇の約25%、1.8%、4(±2)%に減少している。一方熱中性子で生成された61Cr、 ∞Fe、∞Coでは84%、30〜40%、40%に減少しているにすぎない。③沈殿橋、転換棟壁などの道へい物を考慮したモンテカルロ計算により、ステンレス・スチールを採取した転換煉北西側の壁から1.0 m（沈殿権中心からから2.0 m）の地点における中性子フルーエンスは4.8× 10 12 cm²、平均エネルギーは0.85 MeVという結果が得られた。また様分裂絶数は2.5×10%と推定され、他に報告されている値とよく一致している。現在、より遠方の地点における計算を継続中である。第44回放射化学討論会（平成12年9月）要旨1.研究開発の背景・日本における地層処分計画の進展・研究開発の目的と課題・原子力機構における研究開発拠点2.深地層の研究施設計画•位置づけ，役割•調査研究
3.求めている人材
•異文化交流•世界• Why?
5
●地層処分研究開発開始(1976年) ●「第2次取りまとめ」（技術的信頼性を提示）（1999年11月）日本における地層処分の安全確保の考え方が成立することを科学的な根拠に基づいて示した「第2次取りまとめ」の国による評価→事業化に向けて技術的な拠り所となる事業段階( 2000年)地層処分の概念（安全確保の考え方） ●特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律の制定●原子力発電環境整備機構(NUMO)設立
技術的信頼性や国民との相互理解の向上のために「第2次取りまとめ」で示した考え方や技術が実際の地質環境で想定通り役立つかを検証することが必要➡ ○深地層の研究施設において技術を適用して確認する長期にわたる地下での現象などの理解を深めることが必要➡ ○地下での現象(地下水の流れ、物質の動きなど)の理解を進める○自然現象(火山、地震・断層、隆起、侵食など)の調査技術や影響評価手法の開発を進める7
・日本の地質は、結晶質岩（花崗岩など）と堆積岩（泥岩など）に分けられる。 ・結晶質岩と堆積岩では、地層処分にとって重要な岩盤や地下水の性質が異なる。瑞浪超迷心屋研究所(岐阜県瑞沢市)結晶質岩・岩石は塊状で硬い•地下水は岩盤中の割れ目を通るわが国の地質の分布(海抜：マイナス500m )*県短彩市戸川発市（平成年制）堆積着・岩石は層状で軟らかい•地下水は鉱物粒子の隙間に浸み込む鉱物粒子エントリー、クオリティ(茨城県東海村)地下模擬の試験施設NUMOによる処分地選定の調査に先行して、必要な技術基盤を強化. NUMOは、結晶質岩と堆積岩の双方を対象に候補地を公募中. 1.研究開発の背景・日本における地層処分計画の進展・研究開発の目的と課題・原子力機構における研究開発拠点2.深地層の研究施設計画•位置づけ，役割•調査研究
3.求めている人材
・異文化交流•世界• Why?
役割①技術基盤の整備>地層処分技術の信頼性向上、安全規制基準に寄与する研究開発、技術の実証>地下施設の建設・操業・閉鎖及び施設の維持管理に関する安全確保等の技術の実証>処分事業及び安全規制に必要な人材育成・技術継承役割②国民の理解醸成の場>地層処分に対する理解醸成に向けた情報提供役割③国際協力及び学術分野への貢献>地層処分に関する国際協力>学術分野への場(大深度地下環境)の提供10
11
地居を科学するペレトロン年代測定装置ベレトロン年代測定装置の概要東濃地科学センターでは、本装置を平成9年3月に導入し、装置の各種調整を行った後、平成10年より研究利用のための¹℃測定を開始しました。平成18年度からは供用施設となり、外部の方にも利用いただいています。また、近年では14 C以外の核種( 10 Beなど)の測定にも取り組んでいます。タンデム型加速器賞量分析装置(National Electrostatics Corporation鏡15SDH-2) ■加速器:ファン・デ・グラーフ型■最大加速電圧： 5 MV ■最大電流: 1 μA ■最小試料量: 数mg(炭素の場合) ■年代測定範囲: 最大約6万年前まで(炭素の場合) ■測定所要時間: 1試料あたり約1時間程度(炭素の場合)
装置各部の紹介(炭素測定を例として)
試料は、カソードに詰められた後、ホイールに充填され、固体試料用イオン源①にセットされます。試料は、そこでイオン化された後、逐次入射システム②で同位体ごとに分離され、加速器③に送られます。加速器では、二段階のイオンの加速が行われ、検出器に運ばれます。12C及び13Cはファラデーカップ検出器④で、量の少ない14Cは重イオン検出器⑤で検出されます。 (5)亜イオン12検出器
13
①深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備目標②深地層における工学技術の基盤の整備【第１段階】地表からの調査予測【第２段階】研究坑道の掘削を伴う研究段階【第３段階】研究坑道を利用した研究段階14
処分場にしないという協定があります三つの協定を順守し研究を推進／地層科学研究に係る協定【平成7(1995)年】 ／研究所用地の賃貸借契約に係る協定【平成14(2002)年】 ✓環境保全協定【平成17(2005)年】
これらの協定で以下を約束
・放射性廃棄物を持ち込むことや使用することは一切しない。 ✓将来においても放射性廃棄物の処分場とはしない。 ✓研究所を公開し、開かれた施設とする。 ✓地域住民の生活環境を保全する。など15
【地質構造モデルの一例】地質区分瀬戸居群生像聚層明世界居明世界居基底礫部土岐夾炭果層土岐夾炭累層底礫部花崗岩上部割れ目帯花崗岩低角度傾斜を有する割れ目の集中常花崗岩下部割れ目低密度帯月吉断層に伴う割れ目帯16
透水係数(m/s)の対数値【水理地質構造モデルの一例】 -7.6 -10.8 -11.0 17
断層・割れ目に関するポーリング孔平成25年度までの密刷範囲18
第１戦階における朝作地上からの調査により深部地質環境を推定地質環境モデルを構築・地質構造モデル・地下水流動モデル・地下水化学モデル・岩盤力学モデル第２戦階における最作第１段階での推定結果を研究坑道を掘削して確認し地上からの調査技術の有効性・適用性を評価【壁面地質調査】上部割れ目帯第１段階での推定深度下部割れ目低密度帯その他の地質環境モデルも坑道での調査やモニタリングの結果から妥当性を評価19
●セメント材料による地下水の水質の変化を把握●WR5(GL-100m) ●WR3 (GL-70m) ●WR9 (GL-200m) ●WR11 (GL-265m) ●WR15 (GL-365m) 0WR17(GL-400m) owR7 (GL-165m) ●WR13 (GL-300m) oWR19 (GL-465m)坑道からのボーリング孔( 09Ml21号孔;深度300m )非湧水条件では,坑道周辺の地下水のアルカリ化A Aセメント材料による地下水のアルカリ化は，水理条件に応じて不均質に形成される可能性20
●地震による地下水圧の変化を把握東北地方太平洋沖地震に起因する地下水水圧(全水頭)の経時変化>地震に伴い観測された地下水圧の傾向は,地震に伴う体積歪の計算結果と概ね整合>地震後に変化した地下水圧は,時間が経つにつれて変化前の状態に近づく傾向21 1.研究開発の背景・日本における地層処分計画の進展・研究開発の目的と課題・原子力機構における研究開発拠点2.深地層の研究施設計画•位置づけ，役割•調査研究3.求めている人材•異文化交流•世界• Why?
22

地層処分システムの構成要素と期待される安全機能•分析化学•無機化学•有機化学•生物化学•篇体化学•理論化学•放射化学•材料化学
地質環境
長期的な安定性・火山活動がない・活断層が存在しない・著しい隆起・侵食が生じない・気候変動によって著しい影響を受けない・資源が存在しない人工バリアの設置環境・好ましい地下水化学（還元性等） ・小さな地下水流東•力学的安定性・人間環境からの物理的障壁天然バリアとしての機能・放射性核種の移行抑制と希釈・分散
人工バリア
ガラス固化体(ステンレス製キャニスタに充填されたもの) •放射性核種を均一かつ安定に固定高い化学的耐久性により地下水への放射性核種の溶出を抑制•熱や放射線に対する安定性
オーバーパック
(炭茶銅) ・ガラス固化体の発熱や放射能が高い期間.地下水とガラス固化体の接触を阻止・地下水との反応によりガラス固化体近傍の還元性を維持·放射性核種の腐食生成物への収着篠衝材（ベントナイトを主成分） ・低透水性（オーバーパックと地下水の接触抑制） •小さな物質移動速度・放射性核種の移行遅延(収着) ・膨潤性と可塑性•化学的緩衝性•間隙水中での低い溶解度•コロイド,微生物,有機物の移動に対するフィルター効果23 23
地層処分システムの構成要素と期待される安全機能地層処分ではシステムとして安全を確保地下水化学:100点満点地下水流束: 100点満点地下水化学:50点満点地下水化学:80点満点地下水流東:50点満点地下水流東:20点満点
地質環境
長期的な安定性・火山活動がない・活断層が存在しない・著しい隆起・侵食が生じない・気候変動によって著しい影響を受けない・資源が存在しない人工バリアの設置環境•好ましい地下水化学(還元性等) •小さな地下水流束•力学的安定性・人間環境からの物理的障壁天然バリアとしての機能・放射性核種の移行抑制と希釈・分散出典:サイクル機構, 1999:第2次取りまとめ
人工バリア
ガラス固化体
(ステンレス製キャニスタに充填されたもの) ・放射性核種を均一かつ安定に固定・高い化学的耐久性により地下水への放射性核種の溶出を抑制・熱や放射線に対する安定性
オーバーパツク
・ガラス固化体の発熱や放射能が高い期間.地下水とガラス固化体の接触を阻止・地下水との反応によりガラス固化体近傍の還元性を維持・放射性核種の腐食生成物への収着篠衝材（ベントナイトを主成分） ・低透水性（オーバーパックと地下水の接触抑制） •小さな物質移動速度・放射性核種の移行遅延(収着) ・膨潤性と可塑性•化学的緩衝性・間隙水中での低い溶解度・コロイド,微生物,有機物の移動に対するフィルター効果24 24
「Regional Training Course on Fundamentals of Geological Disposal, 2013」 25
26 Why?(ノーベル賞受賞者のパクリですが）二次方程式の解の公式ax² + bx+ c = 0 −b±√b² − 4ac X = 2a ax² + bx+ c = 0例題1 ・最近自動車の販売台数が減っている。 ・このままでは、工場の閉鎖、社員のリストラが必要になる。 ・どうしたら自動車を買ってくれるようになるだろうか。ます、 ・何故自動車が売れないのかを考えよう。会議での意見(1)高いから(2)形がおっさん好みだから(3)維持費がかかるから(4)景気が悪いから次に、何故高いのか、安くはできないのかを考えよう。 ①下請けをたたく②部品強度を下げる③社員の給料を下げる④在庫車が沢山ある（保管する倉庫代が高いなど） 28 Why? (ノーベル賞受賞者のパクリですが)例題2（1次面接で質問したことがあります。）濱)地層処分について知っていることを説明してください。学生）国内では・・・、海外では・・・です。 (この質問に答えられないと、ここでほぼ不合格)濱）では、国内で地層処分が進まないのは何故だと思いますか？学生）NUMO、国の説明が不十分だからです。濱）そうですか。濱）では、あなたならどうしますか。学生）・・・・・。すいません、考えたことありません。濱）本日は、ありがとうございました。 29
東濃地科学センターHP http://www.jaea.go.jp/04/tono/index.htm Email hama.katsuhiro@jaea.go.jp深度500m研究アクセス北坑道(定水元年)