放射性廃棄物の地層処分システムにおける不均一な核種遅延効果についての評価手法

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680509
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 新堀 雄一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90180562)
• キーワード: 放射性廃棄物 / 地層処分 / 遅延効果 / 空間分布 / トレーサー応答 / 収着 / 二次元数学モデル / 物理モデル

研究概要

本年度は前年度に引き続き遅延効果が一様でない系を作成しトレーサー応答を実験的に得るとともに、数学モデルを作成し、その妥当性の検討および遅延係数の不均一性が系全体に及ぼす影響を検討した。
(1)物理モデルによる実験および数値モデルの作成 移流、分散、遅延効果、崩壊等を考慮した二次元の数値モデルを作成するとともに、Euをトレーサーとした二次元流動実験を昨年度に引き続き行った。両者の結果を比較し、数値モデルの妥当性を確認できた。なお、流れに垂直な方向に遅延係数を分布させた実験結果は、数値モデルにおいて混合拡散係数の異方性を厳密に評価しなくとも、計算結果と良く一致した。差分には数値誤差を軽減させるために三次精度を採用した。
(2)全体の遅延効果に及ぼす空間的なばらつきの影響 検証した数値モデルにより遅延係数の分布パターンを種々設定し、そこから数値的にインパルス応答を得た。それらの応答を、遅延の効果の空間的なばらつきを幾つかの統計量によって整理することを試みた。その結果、遅延係数の頻度がある確率密度関数に従いかつ空間的にランダムに分布する場合は、全体の遅延効果を評価する上で必要となるのは遅延係数の算術平均値、標準偏差および歪度であり、確率密度関数の種類に依存しないことが分かった。これは、確率密度関数が対数正規分布の場合にもあてはまり、系全体の物質移行を表すためには遅延係数の幾何平均よりも算術平均値の方が系を代表することが明らかになった。
(3)まとめ 全体の遅延効果を支配する上で必要となる不均一性は、流れ方向に垂直な分布であり、それが層状になっている場合は評価する系の大きさに対する層の数が重要である。層の数が十分に大きくなると破過曲線はみかけ上混合を受けた形になるが、遅延係数の算術平均値によって系を代表できるようになる。本年度は当該研究の最終年度にあたり、本研究を通じて得られた成果を整理し報告書にまとめた。

研究成果

• [文献書誌] 下田,新堀,田中,杤山: "遅延効果の不均一性と核種移行との関係"日本原子力学会2001年春の大会予稿集. III(in press). (2001)
• [文献書誌] 下田,新堀,杤山,田中: "遅延効果が一様でない系における核種の移行"土木学会2000年秋季大会講演要旨集. CD-ROM. CS-202 (2000)
• [文献書誌] 千田,新堀,杤山,田中: "シリカコロイドのモノマー化速度"日本原子力学会2000年秋の大会予稿集. III. 693 (2000)
• [文献書誌] 新堀,杤山,岩崎,北村: "HLW地層処分システム安全評価における補完的指標について"日本原子力学会東北支部第24回研究交流会講演要旨集. 24. 44-45 (2000)
• [文献書誌] 春日,新堀,杤山,田中: "ケイ酸共存下におけるシリカ鉱物へのユウロピウムの収着挙動"日本原子力学会2000年春の大会予稿集. III. 930 (2000)