亀裂性岩盤内における熱・放射性、核種輸送に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550369
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: 藤間 聡 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00002915)
• Keywords: 亀裂性岩盤 / 核種移動 / 不飽和透水係数 / 亀裂系モデル

Research Abstract

本年度の研究実施項目の内、不飽和透水係数実験および亀裂性岩盤内における核種移行の数値シミュレーションを行い、次の知見を得た。
1.不飽和透水係数K
加圧型不飽和透水係数測定装置を製作し、クロボクと砂質シルトの2種の試料を用い、地中水の流動がDarcy則に従うサクションhがpF=0.5〜1.5の範囲で不飽和透水係数Kの測定を行った。その結果、不飽和透水係数KはWesseling型の次式で示される。
K=Ksh^<-b>(Ks:飽和透水係数)……(1)
ベキ数bは、クロボクではb=2.13、砂質シルトではb=1.16である。
2.亀裂内岩盤における核種移動
(1)岩盤の亀裂系を忠実に表現するため、亀裂の発生とその形態にフラクタル理論を適用してモデル化を行い、数値シミュレーションを試みた。その結果、次の結論を得た。
<1>フラクタル理論によって岩盤の亀裂系のモデル化が可能である。
<2>次式で定義されるフラクタル次元Dは亀裂の長さおよび本数等の特性量と相関を有し、本解析ではD=1.8程度であり、実際の亀裂性岩盤のフラクタル次元D=1.6〜1.8と一致する。
D=logP/logN……(2)
ここに、Pは単位流路数、Nは単位流路に対する岩盤長の比を表す。
(2)この亀裂モデルにおいて、核種の粒子5000個を亀裂系の一点で放出した場合の亀裂内の核種移行挙動をLagrange的アプローチにより予測するシミュレーション手法を開発し、Schwartzらの研究結果1)との比較により十分な有用性が確かめられた。
1)Schwartz et al:A Stochastic Analysis of Macroscopic Dispersion in Fractured Media,W.R.R.,Vol.19,No.5,pp.1253-1265.1983.