2021 Fiscal Year Research-status Report
Establish quantitative parameters in order to prediction analysis for high level radioactive waste disposal barrier system
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21K04259
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| Research Institution | Ashikaga University |
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Principal Investigator |
西村 友良 足利大学, 工学部, 教授 (00237736)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ベントナイト / 熱 / 透水係数 / 塩水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の計画の目的は、塩化物イオンを含む浸透水によるベントナイトと砂の混合供試体の膨潤圧・膨潤変形および透水係数の検証が大枠であった。試験条件としてはThermalHydration-Mechanical-Chemical挙動の内、温度変化・塩分濃度の影響について吟味を立案した。
温度変化（加熱）を与える試験方法において密閉型の環境で実施したが、内部に高温作用による過剰内圧および供試体水分量による連成現象で、膨潤変形量の定性的な挙動を確定することは困難な面も存在していた。合わせて人工的にベントナイトー砂混合供試体にサクション勾配を供試体軸方向に制御、その後の複合的な膨潤特性の検討にも研究項目を拡大した。透水性については塩分濃度を海水の濃度を中心に範囲を広げて実施継続中である。
定量式提案に向けた結果には追加試験が必要であると考えている。さらに高温作用時の透水係数測定については、改良試験装置の準備段階である。改良型試験装置の留意点としては高温作用によって内圧が発生する。この加熱による内圧と変形量を分離して検証するための試験システムを改善すべきである。また、加熱時の内圧と吸排水量との変化を測定したところ加熱による内圧発生で間隙水が間隙から排水されまた、気泡が連続的移動現象がおきるので連成挙動の複雑要因がさらに追加されたといえる。
成果としては複数の論文を示しているが、本研究課題試験計画遂行の段階で得られた知見を踏まえて複数の論文をとりまとめている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
膨張変形と透水係数検証において、連続的な測定計画を当初立案した。ベントナイト材料という超膨張性材料であるがゆえに、特性検証の再現性にも留意すると長時間を有することから決して容易ではない。また温度変化制御方法は測定結果に大きな影響をあたえることからも大いに進展していると判断できない点もあるが、研究目的を把握できる程度の成果に至っているといえる。コロナ感染拡大にともなう物量への影響もあり物品などの確保に時間を有した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の試験計画の主要内容は、100℃耐熱間隙圧計を装着した塩化化合物耐腐食ステンレス材（SUS316）剛性特殊モールドを用いて、不飽和状態から飽和状態への過渡過程の水蒸気拡散および飽和度上昇によるベントナイト中の間隙圧を測定する。
使用する間隙圧力計は耐高温性能を有するセンサーである。2022年度では温度履歴の影響を考慮し熱的物性と気液２相の浸透率からTOUGH2解析モデルで入力パラメータとされている毛細管圧力を配慮して、有効応力を定量化する。また2021年度からの継続検討項目として透水係数の定量化を高める。
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