高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発

地層処分の文脈のなかでの地下の理解

日本原子力学会が発行するバックエンド部会誌の巻頭言として、地層処分の文脈における地下の理解の重要性が述べられた。

地層処分の工学技術および性能評価研究

本講演では、地層処分の研究開発分野のうち、地層処分の工学技術および地層処分システムの性能評価についての研究開発の概要と、両研究開発分野において用いられている具体的な評価手法および使用済燃料直接処分に関する最近の研究事例について解説した。

Mechanical and rheological characteristics of the siliceous mudstone at the Horonobe Underground Research Laboratory site

珪藻質泥岩や珪質泥岩の岩盤の地下に構造物を建設するあるいはその長期安定性を評価するためには、これらの岩石の力学および粘性特性を理解することが重要である。本研究では、珪質泥岩である稚内層の岩石を対象にさまざまな試験（圧縮試験、クリープ試験、応力緩和試験、乾燥収縮試験、スレーキング試験）を行った。試験の結果から、本岩石の力学および粘性特性に対して水分が大きな影響を与えることが分かった。加えて、幌延の地下研の現場での水分計測結果との比較から、坑道の力学的安定性の考察を行った。

地層処分研究開発における出土遺物の知見の活用

地層処分研究開発の一環として、地層処分で想定される現象に類似した天然現象（ナチュラルアナログ）を対象とする研究、「ナチュラルアナログ研究」が実施され、予測モデルの概念や評価手法の妥当性の検証に利用されている。原子力機構が実施してきた金属製遺物等を対象とした研究を含め、国内外でのナチュラルアナログ研究の成果を通じ、出土遺物から得られる知見を地層処分研究開発にどのように活用されているかを紹介する。

地層処分人工バリアの設定値に関する考察　（1）ガラス固化体の溶解寿命

地層処分におけるガラス固化体の溶解寿命を再評価した。我が国での地層処分の技術的可能性を論じた報告では、時間と共に処分温度が低下することや表面積が減少することなどを無視しているため、ガラス固化体の溶解寿命は約７万年と過小評価されている。しかし、これらの変化は物理的に確実に起こるものであるので、これらを無視せずに再評価を試みた。表面積の変化を考慮するために亀裂を有するガラス固化体を３つのモデル、すなわち、単一平板、単一粒径の小球群、べき乗粒径分布を持つ小球群、で表現した。すべてのモデルの全体積は円柱状のガラス固化体と同じで、製造時の割れを考慮して全表面積は円柱状のそれの10倍とした。寿命評価の結果、初期量の50%が溶解するまでの時間は、３つのモデルとも7万年を超え、溶解寿命は17〜70万年となった。これから、従来の評価ではガラス固化体が核種を保持する能力が過小評価されていることが判った。

ASSESSMENT OF SORPTION AND DIFFUSION IN THE ROCK MATRIX IN THE NUMO SAFETY CASE

NUMOでは日本における地層処分の成立性と安全性を示すためのジェネリックなセーフティケースを開発している。このセーフティケースにおける安全評価のために、3種類の母岩を対象として分配係数及び実効拡散係数パラメータを設定するとともに、その不確実性や今後の課題について議論した。

Characteristics of Naturally Grown Biofilms in Deep Groundwaters and Their Heavy Metal Sorption Property in a Deep Subsurface Environment

バイオフィルムが重金属元素の移行に及ぼす影響を明らかにするために、東濃地域において掘削されたボーリング孔の嫌気的環境下で形成された、2試料のバイオフィルムを採取した。堆積岩および花崗岩地下水中で形成されたバイオフィルムについて、地球化学的および微生物学的特性調査を行い、それらの重金属収着能力について評価した。バイオフィルム中の微生物群集組成について、クローン解析手法を用いた16S rRNA遺伝子解析の結果から、地下水中の微生物群集とバイオフィルム中の群集組成は全く異なることが示された。さらに、堆積岩と花崗岩環境下で形成されたバイオフィルムも、それぞれ全く異なる群集組成を有し、多様性に欠けていることが明らかになった。バイオフィルム中にはFe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb, Th, and Uのような重金属元素が高濃度に濃集されており、その収着特性は元素によって異なることが示された。これらの結果は、バイオフィルムの重金属収着能力に関する重要な知見である。

Stability of Montmorillonite Edge Faces Studied using First-principles Calculations

層電荷0.33及び0.5を有する4種類のモンモリロナイト・エッジ表面(110), (010), (100)及び(130)の構造と安定性を評価するため、密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を用いて調べた。特にモンモリロナイト層状体が積層した場合の影響を調べるため、単層モデルと積層モデルを設定して、エッジ表面の安定性を比較した。ほとんどのケースで、層状体間の水素結合により、表面エネルギーは単層モデルよりも積層モデルの方が低くなり安定化する。このことは、エッジ面の表面エネルギーは膨潤状態に依存することを示唆している。エッジ面(010)及び(130)の最も低い表面エネルギーは、エッジ面近傍にMgイオンが露出することにより実現される。これらのエッジ面は、エッジにおける局所的な負電荷によって、カチオンに対する強い吸着サイトを有する。

Thermodynamic Data Development: Solubility Method and Future Research Needs

本報告の目的は、1）溶解度法を説明し、2）読者がどの研究が品質のよいものであるかを理解するために必要な溶解度法に望まれる基準、3）評価基準の使用例、そして4）いくつかの研究の必要性の例（溶解度法が理想的で他の方法が不適なもの）を提示することである。

Effects of random geometry on post-closure repository criticality safety

The present work aims to study the effect of random geometry on the long-term criticality safety. Preliminary considerations on uranium depositions in randomly fractured rocks have been obtained through an approximated analytical solution to calculate spherical fuel lumps with random locations．With stochastic and heterogeneous conditions applied, the present work examines the conservatives of the neutronic models for repository criticality safety assessment, and provides deeper understandings of the system. The major finding is that, when parameters are chosen to optimized the criticality, effective multiplication factor for systems with the random geometries can be well-bounded by the average case.

粘土の透水係数測定へのトランジェントパルス法の適用

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

高圧湧水下におけるプレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制効果の評価

瑞浪超深地層研究所の研究坑道掘削では、湧水抑制対策の観点でプレグラウチングを実施した。深度500m水平坑道の掘削完了後、高圧湧水下（最大4MPa)でプレグラウチングの実施範囲に対してポストグラウチングを併用した。ポストグラウチングの注入範囲はプレグラウチングの外側とし、溶液型材料、複合動的注入工法を適用した。その湧水抑制効果は、グラウチングを実施しない場合に対して湧水量を約100分の1まで低減できた。これらの結果から、プレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制対策は高圧湧水下で適用でき、湧水抑制効果が高いことを提示できた。また、グラウチングによる透水性の低下割合と注入範囲の関係について理論に基づく評価を行い、その手法は簡便であり設計や湧水量予測において有用性が高いことを示した。

周回坑道掘削時に取得された内空変位と切羽観察結果に基づく初期地圧評価手法の開発

大規模な地下施設の建設に当たっては、掘削対象岩盤の力学特性とともに適切な初期地圧を設定することが重要となる。堆積軟岩を対象とする幌延深地層研究センターにおいては、地上からのボーリング孔や地下調査坑道において実施した水圧破砕試験や応力解放法により初期地圧状態の評価を行ってきた。ここでは、設計段階において推定された初期地圧状態の妥当性を検討するため、深度350mの周回坑道掘削時の内空変位と切羽観察記録を活用し、断層を含む数百m四方の範囲の数値解析モデルを構築し、坑道で計測された内空変位挙動を、岩盤の不均質性を考慮して説明できる初期地圧状態を評価した。評価結果は、他の計測結果と整合的であり、地下施設建設段階における初期地圧状態の妥当性の確認手法として適用できる可能性が示された。

地中レーダによる岩盤割れ目内の塩水浸透モニタリング

岩盤内の坑道周辺に生じる割れ目群は地下水の透水経路として機能することから、放射性廃棄物地層処分の安全評価において、割れ目の水みちとしての特性を把握しておくことが重要である。これに対し、筆者らは地中レーダにより得られるデータから、割れ目の幾何学的な分布情報だけでなく割れ目内の地下水の状態の評価可能性について検討を進めている。今回、地中レーダによる塩水の浸透状態の評価方法の原位置での検証を目的に、瑞浪超深地層研究所の深度500m研究アクセス南坑道において検証試験を実施した。割れ目に塩水を注入し、その過程を複数の地中レーダでモニタリングすることにより、塩水の面的な浸透状態を地中レーダの反射波形や卓越周波数の変化で評価できることを示すことができた。

岩盤における不連続面の自動推定に向けた3次元点群データの可変格子分割法

LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)は、岩盤表面を点群の形式で取得することができる。先行研究では、必要なパラメータを手動で設定して、点群から岩盤の不連続面を取得するアルゴリズムが開発されてきた。DiAna(Discontinuity Analysis)アルゴリズムは、点群を格子状に分割して半自動的に岩盤の面を推定するアルゴリズムである。しかし、適切な格子サイズを決定するには熟達した技術が必要である。そこで本研究では、場所によって適切な格子サイズを自動決定するVBS(Variable-Box Segmentation)アルゴリズムを開発した。VBSアルゴリズムは、小さな格子を結合して適切なサイズの格子を作り、面を推定する。VBSアルゴリズムの性能は、DiAnaアルゴリズムと比較して評価した。その際、手動で岩盤表面を推定して作成した参照面との類似度を用いた。比較結果では、VBSアルゴリズムはDiAnaアルゴリズムよりも参照面に類似した面を推定した。よって、VBSアルゴリズムは場所により自動的に適切な格子サイズを決定し、適切に面を推定した。

幌延深地層研究センターにおける坑道掘削の情報化施工支援技術の開発

本報告では、幌延深地層研究センターの地下施設建設時の情報化施工支援技術の開発、および坑道周辺の岩盤のモニタリング結果について記載した。情報化施工支援技術開発では、事前設計、実施設計を含む予測解析データ・施工データ・地質データ・坑内計測データ等から得られる情報を三次元で一元管理できるシステムを構築し、適宜データを更新しながら適切な支保設計を行うことができた。また、岩盤のモニタリング結果から、坑道掘削直後に、壁面から約1ｍの範囲で割れ目が発達し、それに伴う透水係数の増大が確認されたが、掘削後はその領域は安定していることや、支保工の健全性が保たれていることがわかった。これらの情報を統合することで、施工中および施工後の岩盤の損傷や透水性といった岩盤の状態も考慮した情報化施工や維持管理が可能になると考えられ、今後、地層処分技術開発では、工学的な観点から本報告で記載した技術が重要な役割を果たしていくことが期待される。

花崗岩類中の鉱物分布および鉱物組合せとその量比（モード組成）の新たな評価手法の構築：走査型X線分析顕微鏡で取得した元素分布図を用いた画像解析

花崗岩類中の鉱物分布やモード組成は、その形成過程の検討、花崗岩類中の割れ目の分布特性や基質中の物質移動を理解する上で有用な情報である。モード解析手法としては、ポイントカウンティング法、電子顕微鏡など用いた画像解析手法などが提案される。しかし、既存手法では観測者の技量や解析可能な領域が狭いなどの課題がある。そこで、本研究は、測定領域が広い走査型X線分析顕微鏡(SXAM)で取得した元素分布図を用いて、鉱物個々の化学組成の不均質性を考慮し、花崗岩類中の二次鉱物も含めた鉱物分布とモード組成を簡易かつ客観的に評価できる新たな手法(MJPD法）を提示する。MJPD法は、各鉱物から出力される元素のX線強度分布を正規分布と仮定し、X線強度のバラつきを考慮して各画素の鉱物種を同定可能とした。土岐花崗岩の肉眼観察で顕著に変質を被る試料と被らない試料を対象としてMJPD法の妥当性を検証した結果、岩石薄片程度であれば、SXAMで約10,000秒測定することで簡易にモード組成が把握でき、かつ鉱物分布図の構築が可能であることを確認した。また、MJPD法は、他の機器で取得した元素分布図にも適用可能であり、今後の適用の拡大が期待できる。

三次元レーザスキャナ計測の坑道壁面の割れ目観察への適用性

大規模地下施設建設の坑道掘削時に行われる割れ目観察は、調査員の目視観察とクリノメーターを使用した割れ目方位の簡易計測といった従来からの手法に基づいている。そのため、調査の規模が大きいほどデータ品質の確保と調査員の安全確保が依然として課題である。計測対象物の三次元形状を表す点群を瞬時に取得できる三次元レーザスキャナ計測は、これらの課題解決に有効である。本研究では、レーザ計測の坑道壁面の割れ目観察への適用性を確認するために、坑道壁面の形状を表す点群から割れ目の方位やトレース長などの空間分布に関する情報を取得する方法を検討した。その手法は、坑道壁面形状を表す判読画像を用いた割れ目判読を基本としている。そして、その手法を掘削長50m程度の水平坑道に適用し、点群から取得できる割れ目データがどの程度従来手法に基づく割れ目データを再現しているのか確認した。その結果、調査員が目視観察により抽出した割れ目のうち8割強の割れ目が抽出され、割れ目方位も従来手法と比べて遜色ないことを確認した。点群から抽出できなかった割れ目のほとんどは、透水に寄与しないトレース長が短く密着性の良い割れ目であった。

Permeability of Granite Including Macro-Fracture Naturally Filled with Fine-Grained Minerals

多くの分野で岩石の透水性に関する情報は重要なものである。特に、き裂や間隙が岩石の物理的特性や移行特性に与える影響を把握することは重要である。地下水の浸透により細粒の鉱物がき裂に充填されるが、このような岩石の透水性については十分調査されていない。このため、本研究では、粘土と鉱脈が充填された岩石の透水試験を実施した。その結果、細粒鉱物が充填されたマイクロフラクチャーを含む供試体の透水係数は健岩部のそれと同等の透水係数であった。粘土を含む場合は透水性が高くなるものの、充填物が無いき裂がある供試体よりは透水性が小さかった。

The framing effects of compensation on acceptance of NIMBY facility: A scenario experiment of High level radioactive waste geological repository

本研究では、高レベル放射性廃棄物地層処分場の受容に対する補償のフレームの影響を調べることを目的としてシナリオ実験を行った。その結果、高レベル放射性廃棄物地層処分場を事例とした場合のシナリオ実験では、補償の枠組みは合意形成には影響を与えないという結果となった。

An Evaluation of the Long-Term Stagnancy of Porewater in the Neogene Sedimentary Rocks in Northern Japan

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価におけるシナリオの一つとして、地下水シナリオがある。地下水シナリオに基づく安全評価において、長期間にわたり地下水の移動が遅いことは重要な要因である。本研究では、透水性の低い堆積岩地域の一例として、北海道幌延地域に分布する新第三系の海成堆積岩である声問層と稚内層中の地下水の安定性について、塩素やヘリウムの同位体及び水の安定同位体を用いて調査・考察を行なった。その結果、稚内層の深部地下水は、約100万年前から始まった地層の隆起後も、天水の影響を受けることなく、安定に存在している可能性が示された。一方、声問層や稚内層浅部の地下水は、地層の隆起後、天水の影響を受けており、このことは地下水年代測定の結果からも支持された。本地域の様に、地層の圧密・続成作用を受けた厚い堆積層では、間隙水・結晶水の放出等の影響を受け、地下水の絶対年代を正確に推定することは難しい。しかし、本研究において検討した地下水年代測定の結果と地史との比較は、地下水の流動性に関わる概略的な評価（長期にわたる地下水の安定性の有無）を行う上で有効な手段であると考えられる。

Mizunami Underground Research Laboratory Project - Achievement during Phase I/II and Important Issues for Phase III -

日本原子力研究開発機構バックエンド研究開発部門東濃地科学センターでは深地層の科学的研究の一環として、結晶質岩（花崗岩）を主な対象とした超深地層研究所計画を進めている。 超深地層研究所計画は、地表からの調査予測研究段階、研究坑道の掘削を伴う研究段階、研究坑道を利用した研究段階の3段階からなる計画である。超深地層研究所計画では、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備及び深地層における工学技術の基盤の整備を第1段階から第3段階までを通した全体目標として定め、調査研究を進めている。本稿では、これまでの研究成果の概要を紹介するとともに、研究坑道を利用した研究段階のうち、平成27年度から平成31年度までの深度500mまでの研究坑道を利用して実施する、地下坑道における工学的対策技術の開発、物質移動モデル化技術の開発、坑道埋め戻し技術の開発、の3つの研究開発課題について紹介する。

Rock mass property evaluation based on the borehole wall images taken by using an ultrasonic scanner (USS)

幌延地下研究施設の東立坑の底から掘削されたボーリング孔において、光学式ボアホールカメラに及び超音波式ボアホールカメラ(USS)による画像データを取得した。このうちUSSによる反射強度データの解析結果は、コアの針貫入試験の結果とよい一致を得た。また、この反射強度データから求めた反射強度特性値(Ave, Dev)は、岩盤評価を行う上で重要な自然由来のクラックとそれ以外の人工由来のクラックの判別が可能にすることが示された。

Preliminary results for natural groundwater colloids in sedimentary rocks of the Horonobe Underground Research Laboratory, Hokkaido,
Japan

コロイド濃度は、コロイドによる移行促進を扱うモデルにおいて重要なパラメータである。本研究の目的は、手法開発の一環として、幌延地下研究施設で採取した地下水中のコロイドを対象に、濃度や安定性に関わる特性を調べることである。幌延地下研究施設で得られた地下水中のコロイドは、数nm～500nm程度の大きさで、コロイドサイズの中央値は、120nm 程度であった。DLVO理論に基づくコロイドの安定性評価によれば、比較的大きなサイズのコロイド（直径100nmよりも大きいもの）は、よリ小さいサイズのコロイドよリも安定であることが示唆された。100nmよリも大きいコロイドの粒子濃度は、2.33×10⁶～1.12×10⁸pt/mLと見積もられ、重量濃度としては、45～1540μg/L程度であると見積もられた。幌延の地下水中のコロイドは、諸外国におけるコロイド調査結果と比較すると、コロイドの安定性は低く、輸送性は中間的であると推定された。コロイドの安定性が低いのは、幌延の地下水のイオン強度がやや高めであること、輸送性が中間的であるのは、地下水中の溶存有機物濃度が他国の地下水と比べても同程度であるためと考えられる。

Three-dimensional visualization of methane concentration distribution in tunnels to increase underground safety

トンネルや地下空洞などの地下構造物を建設する際には、地盤から自然由来のメタンガスが発生し、爆発事故や酸欠事故などの災害が発生する場合がある。このため、安全・法令の両面からメタン等の可燃性ガスを計測管理することは重要である。しかし、従来の固定センサ等による計測では、ガス噴出箇所の面的・立体的分布の把握は難しいという問題があった。そのため、本研究では、レーザー距離計とレーザーメタンセンサを組み合わせ、空間内のメタン濃度分布と空間形状を同時に計測するシステムを開発した。計測したメタン濃度分布を可視化することで、メタンの噴出箇所を特定することができる。開発したシステムを用いて幌延深地層研究センターの地下350m調査坑道においてメタン濃度を計測した結果、従来の固定式センサでは見落とされていた比較的高濃度（数百ppm）のメタン濃度分布が明らかになった。このメタン濃度分布は、主要な断層分布と一致していることから、本研究で開発したシステムの有効性が確認できた。

Post-grouting experiences for reducing groundwater inflow at 500 m depth of the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

本稿は、瑞浪超深地層研究所の深度500m水平坑道におけるポストグラウチングの施工結果について報告するものである。ポストグラウチングでは、グラウト材料、注入工法、注入範囲についての最適な仕様を確認した。その結果、溶液型材料の使用、複合動的注入工法の適用、プレグラウチングの外側の範囲に対するポストグラウチングの実施、という設定が有効であった。湧水抑制対策としては、プレグラウチングを実施し、その後ポストグラウチングを実施する組み合わせが効率的であり、その際、最適な設計(溶液型グラウト、複合動的注入、プレグラウトの外側範囲に適用)に基づき施工することで、更なる湧水抑制効果が期待できると考えられる。

Spatial distribution of the apatite fission-track ages in the Toki granite, central Japan: Exhumation rate of the Cretaceous pluton emplaced in the East Asian continental margin

本報告では、中部日本の東濃地域、土岐花崗岩体のアパタイトフィッション・トラック（AFT）年代の空間分布を明らかにした。AFT年代の空間分布は低温条件での花崗岩の3次元的な冷却史を解明することに有用である。低温条件の冷却史の解明は、岩体の上昇速度の解明に有用となる。そこで、本報告ではAERs(age-elevation relationships)とHeFTyプログラムによるAFT逆解析に基づいて土岐花崗岩体の上昇速度について考察を行った。

加速器質量分析法による九重火山群、黒岳火砕流堆積物の放射性炭素年代

中部九州の九重火山群は、20座以上の溶岩ドームと小型の成層火山からなる複成火山である。黒岳溶岩ドームは、体積約1.6km³と最大であり、黒岳火砕流堆積物(Kj-Kd)と黒岳降下火山灰(Kj-KdA)を伴う。本研究では黒岳溶岩ドームの噴火年代を確認するため、Kj-Kdの炭化樹幹の放射性炭素(¹⁴C)年代を日本原子力研究開発機構東濃地科学センターの加速器質量分析装置を用いて測定した。得られた¹⁴C年代は1505士40BP(JAT-8677、¹³C= -23.8‰)で、暦年較正すると1310-1423cal BP (74.6%)、1430-1442 cal BP (2.4%)、1456-1521 cal BP (23.0%)、その中央値は1391cal BPである。この結果はKj-KdAの下位にある阿蘇N2テフラ（約1.5cal ka BP)との層位関係とも整合的であることから、より信頼できるKj-Kdの噴火年代であると考えられる。

【巻頭言】FTニュースレター第３０号記念号に寄せて

日本フィッション・トラック研究会の会誌であるフィッション・トラックニュースレターが、今号で第30号記念を迎えた。巻頭言として、日本のフィッション・トラック分野における過去の流れを振り返ると共に、近年における業界の動向や、今後の展望などについても概観する。

低温領域の熱年代学的手法を用いた東北日本弧における隆起・削剥史の解明

東北日本弧の100万年スケールの地殻変動像把握のために、阿武隈山地、奥羽脊梁山脈、朝日山地にて、アパタイトフィッション・トラック（AFT)解析を実施した。前弧側の阿武隈山地では79.5-66.0Maの古いAFT年代が得られ、熱履歴解析の結果や先行データと合わせて、本地域は白亜紀後期以降は比較的安定な削剥環境だったことが推定された。対照的に、奥羽脊梁山脈では29.8-5.5Ma、背弧側の朝日山地では21.0-17.6Maの若いAFT年代が得られた。熱履歴解析の結果や既報のアパタイト(U-Th)/He年代と合わせると、最近数Maの山地形成に伴う急冷を反映していると解釈できる。脊梁山脈と背弧側の一部では、日本海拡大より古い年代も得られたが、これらの解釈に関しては、今後の追加分析が望まれる。

Onsite chelate resin solid-phase extraction of rare earth elements in natural water samples: Its implication for studying past redox changes by inorganic geochemistry

地下環境における酸化還元環境の変遷は長期安定性評価において重要な情報であり、地層処分に関連する技術開発につながることが期待される。地下水や地質試料等に含まれる希土類元素(REEs)を分析することにより、物質の供給源や酸化還元環境の変遷に関する情報を得ることが可能となる。本研究では、REEsの濃縮と妨害元素の除去を目的として、イミノ二酢酸-エチレンジアミン三酢酸型キレート樹脂（PA1)の有用性を検討した。標準試料(SPS-SW1)のキレート濃縮試験では、REEs等で高い回収率を得ることができた。また、妨害元素であるバリウムを除去することができた。天然試料に対する適用性については、比較的REEs濃度の高い試料を用いて試験を行った結果、キレート処理をしない条件で得られたREEsパターンと、採水現場でPA1を用いて回収した試料の分析結果とがよく一致した。また、同地点から採取した複数試料の分析結果もよく一致し、本手法の再現性を確認することができた。本結果は、様々な組成を示す地下水試料の化学分析において、PA1によるREEs濃縮が安定した処理方法であることを示唆する。採水現場でキレート樹脂を使用し固相抽出を行うことにより、地下水中のREEs分析を効率良く実施できる可能性が示された。

Current status of JAEA-AMS-TONO in the 20th year

JAEA-AMS-TONOは、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されてから20周年を迎えた。5MVタンデム型加速器質量分析装置を用いて、炭素、ベリリウム、アルミニウムの同位体測定を行っている。また、現在、さらなる利用を広げるため、ヨウ素同位体測定等の整備を進めている。年間の測定試料数はここ5年の平均で、およそ1000個である。そのうち、最も多い測定は炭素であり、主に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性に関する研究の一環で地質試料の年代測定に使われている。近年、試料調製のスピードを上げるため、自動グラファイト調整装置の導入及び地下水中の溶存無機炭素のガス化回収装置の構築を行った。また、ベリリウム、アルミニウム測定では地球科学の研究に利用する一方、ベリリウムについては検出限界の低減を図った。最近、ヨウ素の測定に向け、測定条件の検討を行っている。

Material Composition Effects on Far-field Deposition Minimum Critical Mass

After nuclear waste is buried in a repository, hydrogeological processes can dissolve, transport, separate, and rearrange radionuclides inside or outside the repository. If fissile material becomes separated from neutron absorbers and precipitates in a far-field geologic formation, a critical mass may be formed. The scope of this study is to assess the impact of the spent fuel composition and host rock type on the risk of criticality in the far field. In particular, this study performs neutronics analysis in order to determine the minimum theoretical mass of fissile material needed to achieve criticality in a water-saturated far-field deposition under conservative conditions. Understanding of the effects of composition of spent fuels and host rock types enable discussion of the likelihood of far field criticality from LWR used fuel. In addition, this work makes recommendations on repository design and LWR fuel cycle management so as to minimize the risk of far-field criticality.