| 研究課題/領域番号 |
18H01534
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
小峯 秀雄 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90334010)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高レベル放射性廃棄物地層処分 / ベントナイト / 膨潤 / 自己シール性 / 模型実験 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，前年度までの成果を組み合わせて，隙間を設けて処分孔内における緩衝材の境界条件を模擬した実験概念を具体化した装置を構築し，緩衝材の自己シール性を定量評価できる手法の構築を試みた．具体的には，膨潤特性試験装置を援用し，キャップと緩衝材供試体部分との間に所定の隙間を設定した一次元の自己シール試験を実施した．供試体には，締固めたベントナイトと超長期の時間経過を経た緩衝材を模擬したベントナイト原鉱石を用い，自己シール性の定量評価とともに，超長期時間経過が自己シール性に及ぼす影響を定量評価した．さらに，処分孔壁と緩衝材の接触部分を模した試験装置を試作し，その接触部に通水し，緩衝材の発生圧力と通水量の変化に関する相関性を定量的に測定することにより，緩衝材の自己シール性の定量評価を試みた．
上記の数々の試験では，ベントナイトの種類（モンモリロナイト含有率と乾燥密度の観点から評価）を数種類用い，かつ，乾燥密度を変動させて実験を行うことにより，自己シール性の発揮に及ぼすベントナイトの種類と乾燥密度の影響を調べた．
また，試行的な実験として，ベントナイト粒子に対して，隙間部に砂を充填した時の濾過による自己シール性の向上の可能性を調べるためのカラム試験の予備的検討も行い，その試験方法の有効性・可能性を確認した．さらに，その実験手順と実験方法を起点に，次年度に実施する濾過による自己シール性評価のための実験計画と研究方針を考案した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通りに進捗している．また，新たな方向性の実験方法の試案も出ていることから，おおむね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，膨潤変形装置を用いて，自己シール性の評価において極めて重要である膨潤変形特性の調査と，膨潤特性試験装置を援用して，緩衝材供試体部分とピストンとの間や側面との間に隙間を設置した一次元の自己シール性実験を行う．
膨潤変形特性において，供試体には締固めたベントナイトと，超長期的な年代効果を受けた緩衝材を模擬した，地質年代の異なる数種類のベントナイト原鉱石を用いることにより，超長期的な時間経過が自己シール性に及ぼす影響を定量的に評価する．締固めたベントナイトについては数種類の交換性陽イオンや最大粒径の異なる粒状体ベントナイトと粉体状ベントナイト，配合率が異なる砂・ベントナイト混合土を用い，緩衝材供試体内の水やイオンの移動を合わせて調査する．具体的には膨潤変形実験後の緩衝材供試体を複数にスライスし，含水比測定やCECを用いた交換性陽イオンの測定を行う．
自己シール性実験において，地下水の侵入方向による緩衝材の自己シール性への影響を調査するため，緩衝材供試体に対し上下端面，側面から3通りで通水し，装置上部のロードセルおよび側面の土圧計により圧力を測定する．また，室内実験における緩衝材供試体と処分孔における緩衝材の大きさの違いによる影響を考慮するため，スケールが異なる緩衝材供試体を用いて自己シール性実験を行う．
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