2. オーバーパック周辺に設置されたベントナイトの密度測定
2.5.2 狭隘部を模擬した土槽での計測結果
図 2-15 外乱影響を与えた場合の各加熱条件と熱伝導率変化
（外乱影響なしで行った試験結果との熱伝導率差）
図 2-16 熱伝導率と乾燥密度の相関図（レファレンス容器内）
図 2-17 OFDR方式による乾燥密度計測結果とシンウォール計測結果の比較
表 2-4 土槽内密度計測位置と各計測方法による密度計測結果 Measuring Point Dry density
(Thin wall result) Dry density
(Measurement result) Measurement difference
cm Mg/m3 Mg/m3 Mg/m3
25 1.37 1.41 0.04
75 1.50 1.51 0.01
125 1.38 1.39 0.01
175 1.53 1.51 0.02
y = 7.3533x2- 2.8707x + 1.6429
y = 6.7154x2- 3.4422x + 1.8086
1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
DryDensity (Mg/m3)
Thermal Conductivity (W/(mK))
Parallel type Vertical type
(W/mk)
図 2-17 には，試験終了後に実施したシンウォールサンプラーの乾燥密度計測結果も同様に 記載した．この2種類の結果比較（表 2-4）により，若干の誤差（最大で0.04 Mg/m3）は生じ たが，光ファイバで求めた乾燥密度を求めることができた．
考察
狭隘部を模擬し人為的に不均質に充填したベントナイトの乾燥密度分布を，直径4 mmの光 ファイバケーブル1本のスペースで忠実に再現できることが確認できた．シンウォールサンプ ラーにより求めた乾燥密度との僅かな誤差（最大で0.04 Mg/m3）は，光ファイバ近辺の平均値 であるため，このような誤差が生じた原因として考えられる．予備試験の結果でも確認できた が，計測対象の熱伝導率の違いを利用していることから，周辺環境の影響が関係する．5℃異な ることで，発熱させる状態により図 2-15の情報から熱伝導率1~4×10-3 W/mKの違いがあり，
密度に換算すると，予備試験で使用した低密度側（0.33 Mg/m3付近）では，密度誤差は約4×
10-3 Mg/m3である．この誤差は大きくはないが，図 2-16から高密度になるとその誤差は大き
くなる，よって正確な密度を求めるためには，同じ環境と時刻に計測するレファレンス供試体 を用いることが必要である．また充填方法によっても，同じ乾燥密度で熱伝導率が約 0.04 W/mK異なるため，求めるベントナイト材料の充填方法を理解して，使用するレファレンスの 充填方法を検討する必要がある．
また，本研究で実施した技術を狭隘部のベントナイト密度計測に利用する際は，土槽内で実 施した試験と同じく，充填されたベントナイトの中心に計測用ケーブルを設置する必要がある
（図 2-18）．そのためには，ワイヤー入りケーブルを用いて張力を与え，ベントナイトナイト 内に設置することが必要である．
図 2-18 理想的な計測用ケーブル配線位置図
（PEM本体と岩盤の狭隘部を想定）
結言
密度測定試験により，オーバーパック材料の腐食メカニズムを予測するパラメータとして必 要なベントナイト密度を複数点計測することを証明できた．またこの手法では，10cm 幅の狭 隘部を想定した計測が可能となった．ベントナイト充填後は，この手法により得た多くのオー バーパック周辺のベントナイト密度情報から，次章から説明するベントナイト含水比等のオー バーパック周辺環境変化や高温オーバーパック熱影響，そしてオーバーパック周辺情報から得 られる炭素鋼腐食の影響を評価し，複数箇所のオーバーパック腐食メカニズムを予測すること が可能である．
また，密度計測技術として実施したアクティブヒーティング利用によるOFDR計測では，試 験条件を決めるための予備試験および狭隘部を模擬した供試体を用いた加熱試験により，次の 結論が得られた．
(1) 予備試験により，適切な加熱量条件と熱特性や密度算定に用いる温度データの区間を同 定することが重要
(2) ベントナイト内に直径4 mmの1本の光ファイバケーブルを設置することにより，充填 後のベントナイトの充填状態を複数箇所で知ることが可能
(3) 特に狭隘部においては，計測可能な有効体積が小さいため，センサ設置等による設置の 困難さや，その本体やケーブルの存在に起因するベントナイトの流動の阻害による密度 の低下が懸念されるが，この手法であればセンサによる擾乱を最小限に抑えることが可 能
(4) ベントナイトを既知の乾燥密度に充填したレファレンス供試体を複数設置し，狭隘部を 模した試験体と同時にアクティブヒーティングによる OFDR 計を実施することにより，
ベントナイト充填状況の定性的な不均質状況だけでなく，正確な乾燥密度の分布を求め ることが可能
ただし，この手法はベントナイト材料の持つ特性（粒度分布偏りや含水比）によって温度上 昇率が変化すること，計測する場所の周辺温度条件によっても温度計測結果が変化することか ら，各条件の決定後に，適切な試験条件を事前に確認する必要がある．以上にして処分坑道に 充填されたベントナイト密度情報を，炭素鋼腐食のパラメータとして利用し，より正確な炭素 鋼腐食メカニズムの予測をすることが可能となる．
参考文献
1) 日本原子力開発機構：幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験， JAEA-research, 2016-002, (2016), <https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Research-2016-002.pdf>, (参照：2020年11月1日).
2) 原子力発電環境整備機構：原子力発電環境整備機構:地層処分事業の安全確保（2010 年度 版）－確かな技術による安全な地層処分の実現のために－，NUMO-TR-11-01, (2010).
3) 森拓雄，丹生屋純夫，小林正人，西村政展，中山雅：ベントナイトペレットによるPEM隙 間充填技術の実規模実証試験, 2019年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会, (2019).
4) Smits, K.M., Sakaki, T., Howington, S.C., Peters, J.F. and lllangasekare, T.H.:
Temperature dependence of thermal properties of sands across a wide Rrange of temperatures (30–70°C), Vadose zone Journal, Vol.12, No.1, (2012).
5) 浜田登喜夫：白金抵抗温度計を用いた精密温度計測，精密工学会誌，Vol.76, No.8, pp.885-891, (2010).
6) 富士テクニカルリサーチ：FBI-Gauge，
<https://ftr.co.jp/wp/wp-content/uploads/2019/08/FBI-Gauge.pdf>, (参照：2020年11月 1日).
7) Berrak, F., Niunoya, S., Sakaki, T., Tobias, V. and Uyama, M.: Heated fiber-optic cables for distributed dry density measurements of granulated bentonite mixtures, Feasibility experiments, Geomechanics for Energy and environment, 17, pp.57-65, (2019).