JAEA-Resear
ch
中司 昇 畑中 耕一郎 佐藤 治夫 杉田 裕 中山 雅 朝野 英一 斉藤 雅彦 須山 泰宏 林 秀郎 本田 ゆう子 菱岡 宗介Noboru NAKATUKA, Koichiro HATANAKA, Haruo SATO, Yutaka SUGITA Masashi NAKAYAMA, Hidekazu ASANO, Masahiko SAITO, Yasuhiro SUYAMA Hidero HAYASHI, Yuko HONDA and Sousuke HISHIOKA
地層処分実規模設備整備事業における
工学技術に関する研究
−平成22年度成果報告− （共同研究）
Research on Engineering Technology in the Full-scale Demonstration of
EBS and Operation Technology for HLW Disposal
-Research Report in
2010-(Joint Research)
Horonobe Underground Research Unit Geological Isolation Research and Development Directorate 地層処分研究開発部門 幌延深地層研究ユニット
JAEA-Research
2013-026
独立行政法人日本原子力研究開発機構 研究技術情報部 研究技術情報課
〒319-1195 茨城県那珂郡東海村白方白根 2 番地 4
電話029-282-6387, Fax 029-282-5920, E-mail:ird-support@jaea.go.jp
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地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究
-平成 22 年度成果報告-
（共同研究）
日本原子力研究開発機構 地層処分研究開発部門 幌延深地層研究ユニット 中司 昇+1、畑中 耕一郎+2、佐藤 治夫+2、杉田 裕+2、中山 雅、 朝野 英一＊、斉藤 雅彦＊、須山 泰宏＊、林 秀郎＊、本田 ゆう子＊、菱岡 宗介＊ (2013 年 7 月 29 日受理) 日本原子力研究開発機構（以下、原子力機構）と(公財)原子力環境整備促進・資金管理センタ ー（以下、原環センター）は、「放射性廃棄物の処理・処分等の研究開発に関する協力協定書」 （以下「協定書」）を締結し、高レベル放射性廃棄物地層処分の研究ならびに技術開発を進めて いる。 現在、原子力機構は、北海道幌延町において幌延深地層研究計画を進めており、地層科学研究 および地層処分研究開発を実施している。一方、国は深地層の研究施設等を活用して、国民全般 の高レベル放射性廃棄物地層処分への理解促進を目的として、実規模・実物を基本とした（実際 の放射性廃棄物は使用しない）地層処分概念とその工学的な実現性や人工バリアの長期挙動まで を実感・体感できる地上設備と深地層研究施設等における地下設備の整備事業である「地層処分 実規模設備整備事業」を平成 20 年度から公募事業として進めており、平成 20 年度および平成 21 年度に引き続き平成 22 年度も原環センターが受注した。 原子力機構と原環センターは、上記の協定書に基づき原環センターが受注した「地層処分実規 模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するために、「地層処分実規模設備整備 事業における工学技術に関する研究」に関して、共同研究契約を締結した。本共同研究は、「地 層処分実規模設備整備事業」における設備整備のための工学技術に関する研究（調査、設計、製 作、解析等）を共同で実施するものである。なお、本共同研究は深地層研究所（仮称）計画（平 成 10 年 10 月、核燃料サイクル開発機構）に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システム の設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されて いる。 本報告は、上記の共同研究契約に関わる平成 22 年度の成果についてまとめたものである。具 体的成果としては、平成 20 年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備 の一部を製作した。また、試験および展示を行うための設備建屋にて、製作済みの緩衝材定置試 験設備や実物大の緩衝材ブロックおよびオーバーパックの公開を開始するとともに、緩衝材把持 試験を一般に公開して実施した。 本研究は、日本原子力研究開発機構と(公財)原子力環境整備促進・資金管理センターとの共同研 究に基づいて実施したものであり、(公財)原子力環境整備促進・資金管理センターが実施した、 経済産業省資源エネルギー庁受託「地層処分実規模設備整備事業」の研究成果を基に、取りまと めたものである。 幌延深地層研究センター(駐在)：〒098-3224 北海道天塩郡幌延町北進 432-2 +1 地層処分研究開発部門 +2 地層処分基盤研究開発ユニット ＊ (公財)原子力環境整備促進・資金管理センターTechnology for HLW Disposal ― Research Report in 2010 ―
(Joint Research)
Noboru NAKATUKA+1, Koichiro HATANAKA+2, Haruo SATO+2, Yutaka SUGITA+2,
Masashi NAKAYAMA, Hidekazu ASANO＊, Masahiko SAITO＊,
Yasuhiro SUYAMA＊, Hidero HAYASHI＊, Yuko HONDA＊ and Sousuke HISHIOKA＊
Horonobe Underground Research Unit
Geological Isolation Research and Development Directorate Japan Atomic Energy Agency
Horonobe-cho, Teshio-gun, Hokkaido (Received July 29, 2013)
Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and Radioactive Waste Management Funding and Research Center (RWMC) concluded the letter of cooperation agreement on the research and development of radioactive waste disposal in April, 2005, and have been carrying out the collaboration work based on the agreement.
JAEA have been carrying out the Horonobe Underground Research Laboratory (URL) Project which is intended for a sedimentary rock in the Horonobe town, Hokkaido, since 2001. In the project, geoscientific research and research and development on geological disposal technology are being promoted. Meanwhile, the government (the Agency for Natural Resources and Energy, Ministry of Economy, Trade and Industry) has been promoting construction of equipments for the full-scale demonstration of engineered barrier system and operation technology for high-level radioactive waste (HLW) disposal since 2008, to enhance public understanding to the geological disposal of HLW, e.g. using underground facility. RWMC received an order of the project in fiscal year 2010 (2010/2011) continuing since fiscal year 2008 (2008/2009). Since topics in this project are included in the Horonobe URL Project, JAEA carried out this project as collaboration work continuing in fiscal year 2008.
This report summarizes the results of engineering technology carried out in this collaboration work in fiscal year 2010.
In fiscal year 2010, part of the equipments for emplacement of buffer material was produced and a house for the equipments and apparatus was opened in the adjoining land of Public Information House of JAEA Horonobe.
Keywords: Horonobe URL Project, RWMC, Geological Disposal Technology, Engineered Barrier System, Demonstration, Public Acceptance
This work has been performed in JAEA as a joint research with RWMC, and includes the results which carried out by RWMC under the contract with the Agency for Natural Resources and Energy, Ministry of Economy, Trade and Industry.
+1 Geological Isolation Research and Development Directorate +2 Geological Isolation Research Unit
目次 1. 概要 ... 1 1.1 共同研究の背景 ... 1 1.2 共同研究の目的 ... 1 1.3 全体計画 ... 1 1.4 実施体制 ... 2 2. 実施内容 ... 5 2.1 工学技術試験設備の製作 ... 5 2.2 緩衝材把持試験 ... 10 2.3 地下での設備の整備 ... 18 2.4 設備建屋の整備 ... 21 3. まとめ ... 25 参考文献 ... 26 付録1 緩衝材台車製作状況 ... 27 付録2 把持試験 ... 35 付録3 設備建屋図面および施工状況 ... 39 Contents 1. Outline ... 1 1.1 Introduction... 1 1.2 Objective ... 1 1.3 Whole idea ... 1 1.4 Role ... 2 2. Investigation ... 5
2.1 Production of equipments for engineering technological experiment ... 5
2.2 Test of holding buffer material used vacuum holding device ... 10
2.3 Consideration of the plan of exhibition and experiment in Horonobe URL ... 18
2.4 Construction of exhibition house ... 21
3. Summary ... 25
References ... 26
Appendix 1 Production of equipment for emplacement of buffer material ... 27
Appendix 2 Vacuum suction test ... 35
表 1-1 全体計画で検討したスケジュール ... 3 表 1-2 共同研究分担一覧表 ... 3 表 1-3 地層処分実規模設備整備事業検討委員会の開催実績 ... 4 表 2-1 定置後の寸法測定記録 ... 17 図リスト 図 2-1 緩衝材定置試験装置 概念図 ... 6 図 2-2 緩衝材定置試験装置 製作状況 ... 6 図 2-3 緩衝材定置試験装置 緩衝材台車展示状況 ... 7 図 2-4 緩衝材定置試験装置 緩衝材台車詳細図 ... 8 図 2-5 緩衝材定置試験装置 緩衝材台車組立図 ... 9 図 2-6 緩衝材定置試験装置 緩衝材台車製作手順 ... 10 図 2-7 緩衝材把持試験の基本動作および使用装置等 ... 10 図 2-8 試験手順 ... 11 図 2-9 地層処分実規模試験施設 説明状況 ... 12 図 2-10 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 1 ... 12 図 2-11 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 2 ... 13 図 2-12 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 3 ... 14 図 2-13 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 4 ... 15 図 2-14 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 5 ... 16 図 2-15 定置後の測定点位置 ... 18 図 2-16 地下施設で実施中の調査・試験 ... 19 図 2-17 250m 調査坑道における調査・試験の概要 ... 20 図 2-18 350m 調査坑道における調査・試験の概要 ... 20 図 2-19 地層処分実規模試験施設 展示状況 模擬処分坑 ... 22 図 2-20 地層処分実規模試験施設 展示状況 １階全景 ... 22 図 2-21 地層処分実規模試験施設 展示状況 緩衝材可視化装置 ... 23 図 2-22 地層処分実規模試験施設 展示状況 人工バリアカットモデル ... 23 図 2-23 緩衝材可視化装置注水前（平成 22 年 4 月 28 日） ... 24 図 2-24 緩衝材可視化装置注水中（平成 23 年 3 月 20 日） ... 24 図 2-25 緩衝材可視化装置注水量推移 ... 24
1.
概要
1.1 共同研究の背景 日本原子力研究開発機構（以下、原子力機構）と(公財)原子力環境整備促進・資金管理センタ ー（以下、原環センター）は、「放射性廃棄物の処理・処分等の研究開発に関する協力協定書」 を締結し、高レベル放射性廃棄物地層処分の研究ならびに技術開発を進めている。 現在、原子力機構は、北海道幌延町において堆積岩の地質環境を対象として、深地層の研究施 設を利用した幌延深地層研究計画を進めており、地層科学研究および地層処分研究開発を実施し ている。一方、国の計画では地層処分の開始は平成 40 年代後半を目途としており、このスケジ ュールを踏まえ、地層処分研究開発を着実に進めることが望まれている。 また、総合資源エネルギー調査会電気事業分科会原子力部会放射性廃棄物小委員会の報告書中 間とりまとめ「～最終処分事業を推進するための取組の強化策について～」（平成 19 年 11 月 1 日）1)において、深地層の研究施設等を活用して、国民が最終処分事業の概念や安全性を体感で きるような設備の整備について示されており、これを受けて、国は、深地層の研究施設等を活用 して、国民全般の高レベル放射性廃棄物地層処分への理解促進を目的として、実規模・実物を基 本とした（実際の放射性廃棄物は使用しない）地層処分概念とその工学的な実現性や人工バリア の長期挙動までを実感・体感できる地上設備と深地層研究施設等における地下設備の整備事業で ある「地層処分実規模設備整備事業」を平成 20 年度から公募事業として進めており、平成 20 年度から引き続き平成22 年度も原環センターが受注した。 本共同研究は、上記事業における設備整備のための工学技術に関する研究（調査、設計、製作、 解析等）を共同で実施するためのものである。なお、本共同研究は、幌延深地層研究計画におけ る、深地層研究所（仮称）計画 2)に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施 工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として行う。 1.2 共同研究の目的 地層処分の概念や安全性について国民の理解促進に資することを目的とした体感設備を整備し、 人工バリアの搬送・定置に係る操業技術や長期挙動等の工学技術に関する研究（調査、設計、製 作、解析等）を実施する。 1.3 全体計画 1.3.1 「地層処分実規模設備整備事業」の全体構想 国の行う、地層処分実規模設備整備事業では、以下のことを計画している3)。 「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－地層処分研究開発第 ２次取りまとめ」（以下、第２次取りまとめ）4),5),6),7)や、原子力発電環境整備機構（原環 機構、以下、NUMO）の公募資料等に示された、わが国の高レベル放射性廃棄物地層処 分の概念（多重バリアシステム）、人工バリア材料や処分場の操業に関わる工学技術等に ついて、実規模・実物を基本とした設備（実際の放射性廃棄物は使用しない）を整備する実感・理解できる設備を設置する。地上と地下における実規模設備を整備し、これらの設 備を用いて工学技術と長期挙動を実証するとともに、その状況を実際に見て体感できるよ うにする。 人工バリアシステムやその材料については実材料に基づく実規模相当品を提示し、工学 技術の実現性として、操業技術、回収技術 注)等を対象とした試験設備を活用することに よりその状況と成果を提示する。 数年間に渡り地上から地下へと展開し、順次整備を進める。 1.3.2 本共同研究の全体計画 上述の構想に基づいて、平成 20 年度に実施した共同研究においては、海外の事例の調査を参 考に、地上および地下での展示方法、試験方法、試験設備等について検討し、整備する設備と試 験の対象を絞り込んだ全体計画を策定し、その概要を公表した3),8)。 全体計画の概要を以下に示す。 ・ 地上での設備整備と試験 設備建屋の整備 緩衝材およびオーバーパックの製作 緩衝材定置試験設備の整備と試験 人工バリア長期挙動試験設備の整備と試験 ・ 地下での設備整備と試験 緩衝材の回収試験設備の整備と試験 オーバーパック腐食試験設備の整備と試験 また、平成 20 年度に策定した全体計画のスケジュールを表 1-1 に示す。平成 22 年度は、 この全体計画に基づいて進めた。 1.4 実施体制 表 1-2 に平成 22 年度の共同研究における原子力機構と原環センターの研究分担を示す。また、 原環センターでは、当該事業に関する外部意見収集のために「地層処分実規模設備整備事業検討 委員会」（委員 7 名）を設け、全体計画に対して様々な観点からの意見を収集した。検討委員会 の開催実績を表 1-3 に示す。 注) 本報告書で取り扱う「回収技術」は処分場の操業段階において不具合が発生した場合の緩衝材の除去（回 収）技術である。
表 1-1 全体計画で検討したスケジュール 移 設
項目
H20
H21
H22
年度H23
H24
H25
全体計画
全体計画策定 地 上 の 設 備仮設の建屋
設計・製作仮設
建屋および
装置の整備
設計・製作
地下の設備
設計
準備
運用（試験を含む）
設計・製作・運用（試験を含む）
表 1-2 共同研究分担一覧表 研究項目 原子力機構 原環センター ＜地上での設備と試験＞ ○海外事例の調査 ◎ ○操業技術に係る試験設備 ・試験計画検討 ○ ◎ ・試験設備検討 ◎ ・製作 ◎ ◎ ・試験 ◎ ○人工バリアの長期挙動に係る試験設備 ・試験計画検討 ○ ◎ ・試験設備検討 ◎ ・製作 ◎ ◎ ・試験 ◎ ＜地下での設備と試験の検討＞ ○海外事例の調査 ◎ ○試験坑道 ・幌延地下施設建設計画の調査 ◎ ○ ・試験坑道整備方法検討 ◎ ○ ○緩衝材の回収技術に係る試験設備 ・試験計画検討 ◎ ◎ ・試験設備検討 ○ ◎ ○人工バリアの長期挙動に係る試験設備 ・試験計画検討 ◎ ◎ ・試験設備検討 ○ ◎ ○報告書の作成 ○ ◎表 1-3 地層処分実規模設備整備事業検討委員会の開催実績 期日 場所 内容 平成22 年 10 月 12 日 原子力機構 国際交流施設 第一・二会議室 第一回委員会 ・委員構成について ・平成21 年度の成果について －1 設備建屋の建設 －2 工学技術試験設備の製作 －3 設備建屋の展示・運営方法の検討 －4 設備建屋の展示物の維持・管理・運営 ・平成22 年度の事業計画について －1 設備建屋の整備 －2 工学技術試験設備の製作 －3 緩衝材搬送・定置試験 －4 試験施設の維持・管理・運営 －5 地下での設備の整備 平成23 年 1 月 19 日 航空会館 504 会議室 ・平成22 年度の成果について －1 設備建屋の整備 －2 工学技術試験設備の製作 －3 試験施設の維持・運営・管理 －4 地下での設備の整備
2.
実施内容
平成 22 年度の実施内容を、地上での設備の整備として、工学技術試験設備の製作、緩衝材把 持試験、地下での設備の整備、および設備建屋の整備の4 項目に分けて以下に示す。 2.1 工学技術試験設備の製作 平成 22 年度は平成 20 年度の設計に基づき、緩衝材定置試験装置（ブロック方式）の製作を 行った。試験装置製作の概要を以下に示す。 緩衝材定置試験装置（ブロック方式） 地層処分では、例えば竪置き方式の場合、処分施設にある処分孔に廃棄体を定置し、周囲に緩 衝材を充填する方法が検討されている。緩衝材の定置方法としては、様々な方法が提案されてい るが、ここでは、平成 21 年度に引き続きブロック方式の緩衝材定置試験装置の一部の製作を行 った。なお、緩衝材定置試験装置の製作は、平成23 年度以降も引き続き実施して行く。 (1) 緩衝材台車の製作 緩衝材定置試験装置の概念図を図 2-1 に示す。緩衝材定置試験装置のうち、平成 20 年度製作 した真空ポンプ・真空把持装置と平成 21 年度に製作した走行台車および平成 22 年度に製作し た緩衝材台車を図 2-2 および図 2-3 に示す。さらに緩衝材台車の詳細図を図 2-4 および図 2-5 に 示す。 1) 緩衝材台車の仕様 ①概略寸法 ：幅4.2m×長さ 6.2m ②概略重量 ：4.0ton ③主要材質および塗装は以下のとおりとする。 ・緩衝材台車フレーム：炭素鋼＋はけ塗り塗装 （塗装色：黄色（社団法人日本塗装工業会：E22-80X）） ・緩衝材台車：炭素鋼＋はけ塗り塗装 （塗装色：黄色（社団法人日本塗装工業会：E22-80X）） ・緩衝材台車走行軌道部：リニアガイド＋無塗装 2) 緩衝材台車の製作工程 緩衝材定置試験装置の緩衝材台車製作手順を図 2-6 に示す。また、製作状況を付録 1 に 示す。図 2-1 緩衝材定置試験装置 概念図 平成20年度製作 真空ポンプ 平成20年度製作 把持装置 (真空吸引パッド) 平成21年度、22年度製作 緩衝材定置装置 走行台車・緩衝材台車 図 2-2 緩衝材定置試験装置 製作状況 緩衝材ブロック 緩衝材台車 平成 22 年度製作 緩衝材ブロック 昇降装置 （テレスコピック） 真空ポンプ 駆動装置 制御盤モジュール 走行台車
図
2
-4
緩衝材定置試験装置
図
2
-5
緩衝材定置試験装置
図 2-6 緩衝材定置試験装置 緩衝材台車製作手順 2.2 緩衝材把持試験 平成 22 年度は、平成 20 年度に製作した真空ポンプおよび真空把持装置を使用した緩衝材把 持試験を行った。 2.2.1 試験の目的 真空把持装置を用いて緩衝材ブロック 8 個、または 9 個を一括して模擬処分孔に把持・搬送 および定置し、その状態を確認した。 なお、真空把持装置の昇降については、テレスコピック（定置装置完成時の真空把持装置昇降 機構）が未整備の為、試験施設設置の天井クレーンを使用した。 2.2.2 基本動作 緩衝材把持試験の基本動作および使用装置等を図 2-7 に示す。 緩衝材準備 把持 搬送 模擬処分孔定置 (a) 基本動作 真空把持装置 緩衝材ブロック8個 模擬処分孔 （緩衝材ブロック定置場所） 天井クレーン 緩衝材ブロック9個 (b) 使用装置等 図 2-7 緩衝材把持試験の基本動作および使用装置等 材料搬 入 材料加 工 塗 装 組 立 完 成 ケレン
2.2.3 試験手順 試験手順を図 2-8 に示す。 4 １階床面に準備した 緩衝材ブロック：９個 を真空把持装置にて 把持する。 真空把持装置を使用して緩衝材を搬送 緩衝材ブロックを 模擬処分孔（地下） に定置する。 （１段目） １階床面に準備した 緩衝材ブロック：８個を 真空把持装置にて 把持する。 真空把持装置のみ移動 真空把持装置を使用 して緩衝材を搬送 4 緩衝材ブロックを 模擬処分孔（地下） に定置する。 （２段目） 真空把持装置のみ移動 模擬処分孔（地下） へ定置完了。 状態を確認。 真空把持装置を使用して緩衝材を搬送 １階床面に使用した 緩衝材ブロックを戻し、 保護シートを設置する。 図 2-8 試験手順 2.2.4 試験の開催日 緩衝材把持試験をより多くの来館者に見て頂き、本試験施設に対する理解を深めてもらう事を 目的に、試験の実施日は北海道経済産業局が主催した「おもしろ科学館2010 in ほろのべ」の開 催日に併せ、9 月 4 日（土）および 5 日（日）の 2 日間実施した。試験回数は各日の午前・午後 各1 回、計 4 回実施した。 試験の実施状況を図 2-9～図 2-14 に示す。
図 2-9 地層処分実規模試験施設 説明状況
図 2-12 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 3
図 2-13 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 4
図 2-14 地層処分実規模試験施設 緩衝材把持試験状況 5
2.2.5 試験結果 (1) 真空把持装置の機能 真空把持装置については、真空度と把持機構の動作確認について、問題無く作動した。 (2) ブロックの定置状況 ブロックを8 個把持した時にブロックが時計回りに回転して，定置位置のズレが見られ た。この現象は試験回数を行うごとに顕著に表れた。 定置後の寸法測定結果を表 2-1 に示す。表中の測定点の位置を図 2-15 に示す。各試験時の記 録シートを付録2 に示す。 定置位置のズレの発生原因としては、下記が考えられる。なお、真空把持装置の真空パッ ドは、緩衝材ブロック表面の傾きに追随するため、首が振れ、かつ回転可能な構造である。 1) 本構造では、緩衝材ブロックの重心位置と真空パッドの中心がズレた場合、緩衝材ブロッ クの重い方に傾き、回転する事になる。 2) 一つのブロックが傾くと隣接するブロックを押す力が働くため、この様な現象が見られた。 3) 9 個を把持する場合に比べ、8 個を把持した場合にこの現象が顕著であった。これは、9 個の場合、中心の円形ブロックが外周の各ブロックの移動を制限していたと考えられる。 表 2-1 定置後の寸法測定記録 単位 1 回目 (9/4：1 回目) (9/4：2 回目) 2 回目 (9/5：1 回目) 3 回目 (9/5：2 回目) 4 回目 温度 ℃ 20 20 19 20 湿度 % 51 50 55 54 測定点 １ 段目 外径 D1 mm 2275 2275 2275 2275 模擬処分孔壁面との 距離 d3 120 117 112 105 d4 110 113 118 123 高さ h1 264 265 265 265 隙間 G1a 2.8 2.1 3.2 1.0 G1b 3.0 1.2 0.1 0.1 G1c 6.5 3.9 5.6 3.0 G1d 2.8 2.8 2.1 1.8 G1e -*1 2.3 3.5 3.7 G1f - 5.0 1.8 2.3 G1g - 5.0 3.0 6.2 ２ 段目 外径 D2 2275 2275 2272 2275 内径 d2 870 871 869 871 模擬処分孔壁面との 距離 d5 118 115/127*2 114 113 d6 110 116/105*2 120 120 高さ h2 526 527 526 527 隙間 G2a 2.2 2.1 2.8 6.5 G2b 2.0 2.1 0.2 0.1 G2c 1.0 2.0 0.8 0.8 G2d 3.5 3.4 4.1 7.0 G2e 3.1 2.5 2.9 1.8 G2f 1.0 0.3 0.8 0.4 ブロックのズレ ズレ1 0.9 17 0.5 - ズレ2 - 18 - - *1：測定限界以下，*2：測線上にある 2 個のブロックの値を併記
G1g G1b G1a G1c h1 G1d 3 4 G1e G1f D1 G2f h2 G2a G2b G2c G2d G2e ズレ1 ズレ2 D2 d2 (a) 1 段目 (b) 2 段目 図 2-15 定置後の測定点位置 2.2.6 試験結果を踏まえた今後の対応 実際の定置作業に於いては、処分孔上部から垂直に緩衝材ブロックを 1 段ずつ下していく工 程のみとなるため、顕著にこの様な現象は起こらないと考えられる。また、定置後の寸法測定の 結果から今回発生したズレの範囲では、緩衝材定置後にオーバーパックを定置出来る事を確認し た。 2.3 地下での設備の整備 緩衝材の回収試験設備とオーバーパックの腐食試験設備について、原子力機構幌延深地層研究 センターの調査坑道の工事・調査・試験の進捗状況の確認を行った9)。 (1) 調査坑道の工事状況（平成 22 年 11 月 15 日現在） 1) 立坑 ①東立坑（維持管理）：掘削深度250.5ｍ ②換気立坑（維持管理）：掘削深度250.5ｍ 2) 水平坑道 ①深度140ｍ水平坑道（維持管理）：掘削長 183.5ｍ ②深度250ｍ水平坑道（維持管理）：掘削長 90.5ｍ 3) 西立坑 掘削予定地の周辺15ｍ四方に深さ約 30m の止水連壁を構築 (2) 地下で実施中の調査・試験 1) 精密調査段階（前半）に用いる調査解析技術、工学技術および処分分野の整備（建設時に 行うべき調査項目の明確化、調査解析技法の構築、設計・施工技術、処分技術の適用性確 認）を実施中。概要を図 2-16 に示す。 2) 250m 調査坑道における調査・試験の概要 ①地質環境調査技術開発（地質調査、水理試験、採水調査、岩盤を対象とした物質移動 試験） ②地質環境調査技術開発（坑道掘削影響・回復試験）
③処分技術の信頼性向上（低アルカリ性セメント系材料の施工・影響評価試験、緩衝材 回収試験） 配置、試験場所を図 2-17 に示す。 3) 350m 調査坑道における調査・試験の概要 ①地質環境調査技術開発（地質調査、水理試験、採水調査、岩盤を対象とした物質移動 試験） ②地質環境調査技術開発（坑道掘削影響・回復試験） ③処分技術の信頼性向上（低アルカリ性セメント系材料の施工・影響評価試験） ④処分技術の信頼性向上（人工バリア性能試験） ⑤安全評価手法の高度化（人工バリアやその周辺岩盤を対象として物質移行試験） 配置、試験場所を図 2-18 に示す。 初期地圧測定 孔間透水試験 低アルカリ性セ メント材料吹付 試験 化学的緩衝能力 評価試験 140m 坑道 250m 坑道 化学的緩衝能 力評価試験 低アルカリ性グラ ウト材料適用性 試験 HMC EDZ観測 初期地圧測定 東立坑 換気立坑 図 2-16 地下施設で実施中の調査・試験
地層科学研究 1-①地質環境調査技術開発(地質調査、水理試験、採水調査、岩盤を対象とした物質移動試験) 1-②地質環境調査技術開発(坑道掘削影響・回復試験) 地層処分研究開発 2-①処分技術の信頼性向上(低アルカリ性セメント系材料の施工・影響評価試験、緩衝材回収試験) 図 2-17 250m 調査坑道における調査・試験の概要 図 2-18 350m 調査坑道における調査・試験の概要
2.4 設備建屋の整備 平成 22 年度は、平成 21 年度に建設を行ったプレハブ棟内において、暖房設備、照明設備、 および、内装設備の整備を行った。また、試験用電源設備設置および外構工事を行った。設備建 屋工事の概要および進捗について以下に示す。 2.4.1 工事の概要 設備建屋の整備に当たっては、以下の工事概要に基づき、工事を行った。 (1) プレハブ棟（付録 3 参照） ① 照明・コンセント設備等設置工事 ② 内装工事 (2) 試験用電源設備（付録 3 参照） ① 緩衝材定置試験用の電源用キュービクル（200V、100V、3 相）設置 ② 建屋内配電盤設置 (3) 外構工事 ① 試験施設の周辺の平坦部・法面部等の客土と芝張り、および砕石敷き ② ゆめ地創館東側の平坦部・法面の補修工事完了後の現状調査、客土および芝張り 設備建屋の整備状況を付録3 に示す。工事は安全に十分配慮して行った。 2.4.2 展示 平成20 年度および平成 21 年度の本事業の成果であるオーバーパック・緩衝材の実物・緩衝 材定置装置の一部（走行台車、真空ポンプおよび把持装置）および人工バリア可視化試験装置の 展示を行った。 試験施設での展示物の展示状況を図 2-19～図 2-22 に示す。
図 2-19 地層処分実規模試験施設 展示状況 模擬処分孔
図 2-21 地層処分実規模試験施設 展示状況 緩衝材可視化装置
平成22 年 4 月 28 日 12:00 より注水を開始した。緩衝材の浸潤状況を図 2-23、図 2-24 に示す。 また、注水量の推移を図 2-25 に示す。 スリット無し スリット有り 図 2-23 緩衝材可視化装置注水前（平成 22 年 4 月 28 日） スリット無し スリット有り 図 2-24 緩衝材可視化装置注水中（平成 23 年 3 月 20 日） 0 50 100 150 0 50 100 150 200 250 300 350 注水量 (m l) 経過時間(day) スリット無し スリット有り 図 2-25 緩衝材可視化装置注水量推移
3.
まとめ
平成 22 年度に実施した、原環センターとの共同研究「地層処分実規模設備整備事業における 工学技術に関する研究」において、以下の成果を得た。 ブロック式緩衝材定置試験設備のうち、緩衝材台車を製作した。 平成 21 年度に建設を行ったプレハブ棟内において、暖房設備および内装設備などの整備 を行った。 試験用電源設備設置および外構工事を行った。 設備建屋の名称を「地層処分実規模試験施設」とし、平成 22 年 4 月 28 日に開館式を行 い、一般公開した。 緩衝材把持試験を、「おもしろ科学館 2010 in ほろのべ」の開催機関中に一般公開して実 施した。 今後、「地層処分実規模設備整備事業」の進捗に伴い、緩衝材定置試験設備の整備および地下 施設での試験設備の整備、試験についての検討を継続する。1) 総合資源エネルギー調査会電気事業分科会原子力部会放射性廃棄物小委員会：報告書中間と りまとめ「～最終処分事業を推進するための取組の強化策について～」（平成 19 年 11 月 1 日）(2007). 2) 核燃料サイクル開発機構：深地層研究所（仮称）計画（平成 10 年 10 月），JNC TN1410 98-002(1998). 3) (財)原子力環境整備促進・資金管理センター：平成 20 年度核燃料サイクル関係推進調整等委 託費 地層処分実規模整備事業 報告書(2009). 4) 核燃料サイクル開発機構：わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－ 地層処分研究開発第２次取りまとめ－総論レポート,JNC TN1400 99-020(1999). 5) 核燃料サイクル開発機構：わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－ 地層処分研究開発第２次取りまとめ－分冊1 わが国の地質環境,JNC TN1400 99-021(1999). 6) 核燃料サイクル開発機構：わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－ 地 層 処 分 研 究 開 発 第 ２ 次 取 り ま と め － 分 冊 2 地層処分の工学技術,JNC TN1400 99-022(1999). 7) 核燃料サイクル開発機構：わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－ 地層処分研究開発第２次取りまとめ－分冊3 地層処分システムの安全評価,JNC TN1400 99-023(1999). 8) 中司昇，畑中耕一郎，佐藤治夫，杉田裕，中山雅，宮原重憲，朝野英一，斉藤雅彦，須山泰 宏，林秀郎，本田ゆう子，菱岡宗介:地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する 研究-平成 20 年度成果報告-（共同研究），JAEA-Research 2009-044(2010)． 9) 日本原子力研究開発機構：幌延深地層研究計画地下研究施設整備（第Ⅱ期）等事業 実施方 針（2010）．
付録 1 緩衝材台車製作状況
付図 1 緩衝材台車 部品・材料（LM ガイド）
付図 3 緩衝材台車 材料加工
付図 5 緩衝材台車 ケレン（緩衝材台車フレーム）
付図 7 緩衝材台車 塗装（上塗り：緩衝材台車フレーム）
付図 9 緩衝材台車 設備建屋搬入状況
付図 11 緩衝材台車 走行台車への取付状況２
付図 13 緩衝材台車 ストッパー取付状況
付図 15 緩衝材台車 作動試験（加負荷）状況
付録 2 把持試験
付図 21 プレハブ棟 平面 図 付録 3 設備建屋図面および施工状況
付図
22
プレハブ棟
断面
付図 23 プレハブ棟 冷暖房設備 1 階 、 2 階 平面 図
付図
24
付図
25
付図
26
付図 27 増設プレハブ棟 電灯・コンセント設備 1 階、 2 階 平面図
付図 28 幹線・動力・コンセント設備 B 1 階、 1 階 平面図
付図 29 プレハブ棟 壁 LGS 組立状況
付図 31 プレハブ棟 壁 GW 取付状況（1 層目）
付図 33 プレハブ棟 増設照明器具取付状況
付図 35 プレハブ棟 工事完了状況
付図 37 増設キュービクル 設置完了状況
付図 39 分電盤 設置完了状況
付図 41 設備建屋 敷地北側外構工事状況（野芝種まき）
付図 43 建屋設備 敷地北西側側溝工事完了状況
付図 45 設備建屋 敷地南西側工事状況
付図 47 ゆめ地創館駐車場補修工事状況１
付図 49 ゆめ地創館駐車場補修工事完了状況
乗数 接頭語 記号 乗数 接頭語 記号 1024 ヨ タ Ｙ 10-1 デ シ d 1021 ゼ タ Ｚ 10-2 セ ン チ c 1018 エ ク サ Ｅ 10-3 ミ リ m 1015 ペ タ Ｐ 10-6 マイクロ µ 1012 テ ラ Ｔ 10-9 ナ ノ n 109 ギ ガ Ｇ 10-12 ピ コ p 106 メ ガ Ｍ 10-15 フェムト f 103 キ ロ ｋ 10-18 ア ト a 102 ヘ ク ト ｈ 10-21 ゼ プ ト z 101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y 名称 記号 SI 単位による値 分 min 1 min=60s 時 h 1h =60 min=3600 s 日 d 1 d=24 h=86 400 s 度 ° 1°=(π/180) rad 分 ’ 1’=(1/60)°=(π/10800) rad 秒 ” 1”=(1/60)’=(π/648000) rad ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2 リットル L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3 トン t 1t=103 kg 表６．SIに属さないが、SIと併用される単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 電 子 ボ ル ト eV 1eV=1.602 176 53(14)×10-19J ダ ル ト ン Da 1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg 統一原子質量単位 u 1u=1 Da 天 文 単 位 ua 1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m 表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で 表される数値が実験的に得られるもの 名称 記号 SI 単位で表される数値 キ ュ リ ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq レ ン ト ゲ ン R 1 R = 2.58×10-4C/kg ラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gy レ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Sv ガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9T フ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15m メートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg ト ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa 標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa 1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J 表10．SIに属さないその他の単位の例 (a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない。 (b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。 実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明 示されない。 (c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。 (d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。 (e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの 単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。 (f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。 (g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。 （a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度 （substance concentration）ともよばれる。 （b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのこと を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。 名称 記号 SI 基本単位による 表し方 秒 ル カ ス パ 度 粘 Pa s m-1kg s-1 力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2kg s-2 表 面 張 力 ニュートン毎メートル N/m kg s-2 角 速 度 ラジアン毎秒 rad/s m m-1 s-1=s-1 角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rad/s2 m m-1 s-2=s-2 熱 流 密 度 , 放 射 照 度 ワット毎平方メートル W/m2 kg s-3 熱 容 量, エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン J/K m2kg s-2K-1 比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ージュール毎キログラム毎ケルビンJ/(kg K) m2s-2K-1 比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム J/kg m2s-2 熱 伝 導 率ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1 体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3 m-1kg s-2 電 界 の 強 さ ボルト毎メートル V/m m kg s-3 A-1 電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル C/m3 m-3sA 表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2sA 電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2 m-2sA 誘 電 率 ファラド毎メートル F/m m-3kg-1s4A2 透 磁 率 ヘンリー毎メートル H/m m kg s-2 A-2 モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル J/mol m2kg s-2mol-1 モルエントロピー, モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2kg s-2K-1mol-1 照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム C/kg kg-1sA 吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gy/s m2s-3 W/sr m4m-2kg s-3=m2kg s-3 表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例 組立量 SI 組立単位 名称 記号 面 積 平方メートル m2 体 積 立法メートル m3 速 さ ， 速 度 メートル毎秒 m/s 加 速 度 メートル毎秒毎秒 m/s2 波 数 毎メートル m-1 密 度 ， 質 量 密 度キログラム毎立方メートル kg/m3 面 積 密 度キログラム毎平方メートル kg/m2 比 体 積立方メートル毎キログラム m3/kg 電 流 密 度 アンペア毎平方メートル A/m2 磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル A/m 量 濃 度(a)， 濃 度 モル毎立方メートル mol/m3 質 量 濃 度キログラム毎立法メートル kg/m3 輝 度 カンデラ毎平方メートル cd/m2 屈 折 率 (b)（数字の） １ 1 比 透 磁 率 (b)（数字の） １ 1 組立量 SI 基本単位 名称 記号 他のSI単位による 表し方 SI基本単位による表し方 平 面 角 ラジアン(ｂ) rad 1（ｂ） m/m 立 体 角 ステラジアン(ｂ) sr(c) 1（ｂ） m2/m2 周 波 数 ヘルツ（ｄ） Hz s-1 ン ト ー ュ ニ 力 N m kg s-2 圧 力 , 応 力 パスカル Pa N/m2 m-1 kg s-2 エ ネ ル ギ ー, 仕 事 , 熱 量 ジュール J N m m2kg s-2 仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット W J/s m2kg s-3 電 荷 , 電 気 量 クーロン C sA 電 位 差 （ 電 圧 ）, 起 電 力 ボルト V W/A m2kg s-3 A-1 静 電 容 量 ファラド F C/V m-2 kg-1s4A2 電 気 抵 抗 オーム Ω V/A m2kg s-3 A-2 コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S A/V m-2 kg-1s3A2 バ ー エ ウ 束 磁 Wb Vs m2kg s-2 A-1 磁 束 密 度 テスラ T Wb/m2 kg s-2 A-1 イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H Wb/A m2kg s-2 A-2 セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ) ℃ K ン メ ー ル 束 光 lm cd sr(c) cd ス ク ル 度 照 lx lm/m2 m-2 cd 放 射 性 核 種 の 放 射 能（ ｆ ）ベクレル（ｄ） Bq s-1 吸収線量, 比エネルギー分与, カーマ グレイ Gy J/kg m2s-2 線量当量, 周辺線量当量, 方向 性線量当量, 個人線量当量 シーベルト（ｇ） Sv J/kg m2s-2 酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol 表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位 SI 組立単位 組立量 名称 記号 SI 単位で表される数値 バ ー ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa 水銀柱ミリメートルmmHg 1mmHg=133.322Pa オ ン グ ス ト ロ ー ム Å １Å=0.1nm=100pm=10-10m 海 里 Ｍ １M=1852m バ ー ン b １b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2 ノ ッ ト kn １kn=(1852/3600)m/s ネ ー パ Np ベ ル Ｂ デ ジ ベ ル dB 表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位 SI単位との数値的な関係は、 対数量の定義に依存。 名称 記号 長 さ メ ー ト ル m 質 量 キログラム kg 時 間 秒 s 電 流 ア ン ペ ア A 熱力学温度 ケ ル ビ ン K 物 質 量 モ ル mol 光 度 カ ン デ ラ cd 基本量 SI 基本単位 SI 基本単位 名称 記号 SI 単位で表される数値 エ ル グ erg 1 erg=10-7 J ダ イ ン dyn 1 dyn=10-5N ポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s ス ト ー ク ス St 1 St =1cm2s-1=10-4m2s-1 ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2 フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx ガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2 マ ク ス ウ ｪ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wb ガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4T エ ル ス テ ッ ド（ ｃ ） Oe 1 Oe (103/4π)A m-1 表９．固有の名称をもつCGS組立単位 （c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「 」 は対応関係を示すものである。
