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[HCG21-P10] 先新第三紀付加体堆積岩類における地質環境特性データの拡充
キーワード：放射性廃棄物、地層処分、先新第三紀堆積岩類、付加体堆積岩類、地質環境特性
1. はじめに
わが国においては、「特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律」が2000年6月に公布され、高レベル放射性廃棄物等は地下300m以深の安定な地層中に処分されることが定められた。原子力発電環境整備機構（以下，NUMOという）は安全な地層処分の実現に向け，どのように対象となるサイト（調査の対象となる区域や処分場の建設地として選定される区域）の適性を調査・評価してサイトを選定し，そのサイトの特徴を考慮して処分場を設計して安全に建設・操業・閉鎖を行うとともに閉鎖後の長期間にわたる安全性を確保しようとしているのかについて，これまでに蓄積されてきた科学的知見や技術を統合し，サイトを特定しない一般的なセーフティケースとして説明した包括的技術報告書1）を公表した。その中で，処分場の設計及び安全評価の観点から重要となる物質の閉じ込め，水みちの構造，力学強度等の地質学的特徴に着目してわが国の多様な地質環境の類型化を行い，深成岩類（新第三紀以前），新第三紀堆積岩類，先新第三紀堆積岩類を対象に地質環境モデルを構築し，それに基づき設計した処分場に対する安全評価を実施した。これらのうち，地下300m以深に広く分布している先新第三紀堆積岩類は，既存情報から取得できる品質が保証された地質環境データが限られていることが課題の1つとして挙げられた。そこで，包括的技術報告書の技術的信頼性をより確かなものとするために必要となる先新第三紀堆積岩類の地質環境特性データの取得・拡充を目的として，東京電力リニューアブルパワー株式会社神流川発電所の地下トンネル内において，ボーリング試験及び地下水の採取・分析を行った。
2. 実施内容
神流川発電所の地下トンネル内では，ボーリング孔（孔長25m，鉛直下向き，取得コア径92mm）を2孔掘削し，それを用いた物理検層（キャリパー，BTV，PS），流体検層，水理試験を実施した。また，取得したコア試料を用いて，コア観察，薄片観察，XRD，XRF，熱伝導率試験，比熱試験，密度試験，有効間隙率試験，超音波伝播速度試験，一軸圧縮試験，圧裂引張試験，三軸圧縮試験（CU，CD），透過拡散試験を実施した。さらに，地下トンネル内の湧水箇所（4箇所）から地下水を採取し，水質分析（一般水質分析，同位体分析），有機物分析，コロイド分析を実施した。
3. 結果
今回取得した地質環境特性データから，当地点の先新第三紀付加体堆積岩類は，泥岩・凝灰質泥岩・細粒砂岩・中粒砂岩・チャート・石灰岩・凝灰岩の混在岩からなり，非常に緻密で堅固（真密度2.7g/cm3程度，有効間隙率1.3%程度）であることが判明した。また，岩盤の透水係数としては，10-11m/sから10-14m/sオーダーの値が得られ，包括的技術報告書における先新第三紀堆積岩類の透水係数（統計値：中央値6.7×10-7m/s，対数平均値：4.7×10-7m/s）と比較すると4～7オーダー低い値であることが示された。一方で，包括的技術報告書では先新第三紀堆積岩類の岩石を用いた室内試験で得られた透水係数（統計値：中央値1.8×10-10m/s，対数平均値5.4×10-10m/s）も示されており，前述の岩盤の透水係数と比較して，今回取得した透水係数データとは整合的な値であった。これは，今回の水理試験が，流体検層等で顕著な水みちが認められなかった区間で実施されたことに起因すると推察される。
地下トンネル内の4箇所で採取した地下水の同位体分析の結果からは，地下に浸透して数十年程度未満の若い地下水や，地下に浸透してから少なくとも数万年程度経過した地下水が認められ，その水質分析結果に基づく地下水水質の一般的な分類による検討等から，これらの地下水は地層形成時の海水を起源とする可能性が示唆された。
4. おわりに
神流川発電所周辺における先新第三紀付加体堆積岩類の岩盤を対象に実施したボーリング試験及び地下水の採取・分析によって，品質が保証された地質環境特性データを同一の地質環境から取得し，先新第三紀堆積岩類の地質環境特性データを拡充することができた。また，既存技術を組合せることで先新第三紀付加体堆積岩類の岩盤から地質構造，熱環境，水理場，力学場，化学場が相互に関連付けられて考察可能なデータを取得可能であることを確認した。
文献
1）原子力発電環境整備機構（2021）：包括的技術報告：わが国における安全な地層処分の実現－適切なサイトの選定に向けたセーフティケースの構築－本編および付属書，NUMO-TR-20-03.（https://www.numo.or.jp/technology/technical_report/tr180203.html）
わが国においては、「特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律」が2000年6月に公布され、高レベル放射性廃棄物等は地下300m以深の安定な地層中に処分されることが定められた。原子力発電環境整備機構（以下，NUMOという）は安全な地層処分の実現に向け，どのように対象となるサイト（調査の対象となる区域や処分場の建設地として選定される区域）の適性を調査・評価してサイトを選定し，そのサイトの特徴を考慮して処分場を設計して安全に建設・操業・閉鎖を行うとともに閉鎖後の長期間にわたる安全性を確保しようとしているのかについて，これまでに蓄積されてきた科学的知見や技術を統合し，サイトを特定しない一般的なセーフティケースとして説明した包括的技術報告書1）を公表した。その中で，処分場の設計及び安全評価の観点から重要となる物質の閉じ込め，水みちの構造，力学強度等の地質学的特徴に着目してわが国の多様な地質環境の類型化を行い，深成岩類（新第三紀以前），新第三紀堆積岩類，先新第三紀堆積岩類を対象に地質環境モデルを構築し，それに基づき設計した処分場に対する安全評価を実施した。これらのうち，地下300m以深に広く分布している先新第三紀堆積岩類は，既存情報から取得できる品質が保証された地質環境データが限られていることが課題の1つとして挙げられた。そこで，包括的技術報告書の技術的信頼性をより確かなものとするために必要となる先新第三紀堆積岩類の地質環境特性データの取得・拡充を目的として，東京電力リニューアブルパワー株式会社神流川発電所の地下トンネル内において，ボーリング試験及び地下水の採取・分析を行った。
2. 実施内容
神流川発電所の地下トンネル内では，ボーリング孔（孔長25m，鉛直下向き，取得コア径92mm）を2孔掘削し，それを用いた物理検層（キャリパー，BTV，PS），流体検層，水理試験を実施した。また，取得したコア試料を用いて，コア観察，薄片観察，XRD，XRF，熱伝導率試験，比熱試験，密度試験，有効間隙率試験，超音波伝播速度試験，一軸圧縮試験，圧裂引張試験，三軸圧縮試験（CU，CD），透過拡散試験を実施した。さらに，地下トンネル内の湧水箇所（4箇所）から地下水を採取し，水質分析（一般水質分析，同位体分析），有機物分析，コロイド分析を実施した。
3. 結果
今回取得した地質環境特性データから，当地点の先新第三紀付加体堆積岩類は，泥岩・凝灰質泥岩・細粒砂岩・中粒砂岩・チャート・石灰岩・凝灰岩の混在岩からなり，非常に緻密で堅固（真密度2.7g/cm3程度，有効間隙率1.3%程度）であることが判明した。また，岩盤の透水係数としては，10-11m/sから10-14m/sオーダーの値が得られ，包括的技術報告書における先新第三紀堆積岩類の透水係数（統計値：中央値6.7×10-7m/s，対数平均値：4.7×10-7m/s）と比較すると4～7オーダー低い値であることが示された。一方で，包括的技術報告書では先新第三紀堆積岩類の岩石を用いた室内試験で得られた透水係数（統計値：中央値1.8×10-10m/s，対数平均値5.4×10-10m/s）も示されており，前述の岩盤の透水係数と比較して，今回取得した透水係数データとは整合的な値であった。これは，今回の水理試験が，流体検層等で顕著な水みちが認められなかった区間で実施されたことに起因すると推察される。
地下トンネル内の4箇所で採取した地下水の同位体分析の結果からは，地下に浸透して数十年程度未満の若い地下水や，地下に浸透してから少なくとも数万年程度経過した地下水が認められ，その水質分析結果に基づく地下水水質の一般的な分類による検討等から，これらの地下水は地層形成時の海水を起源とする可能性が示唆された。
4. おわりに
神流川発電所周辺における先新第三紀付加体堆積岩類の岩盤を対象に実施したボーリング試験及び地下水の採取・分析によって，品質が保証された地質環境特性データを同一の地質環境から取得し，先新第三紀堆積岩類の地質環境特性データを拡充することができた。また，既存技術を組合せることで先新第三紀付加体堆積岩類の岩盤から地質構造，熱環境，水理場，力学場，化学場が相互に関連付けられて考察可能なデータを取得可能であることを確認した。
文献
1）原子力発電環境整備機構（2021）：包括的技術報告：わが国における安全な地層処分の実現－適切なサイトの選定に向けたセーフティケースの構築－本編および付属書，NUMO-TR-20-03.（https://www.numo.or.jp/technology/technical_report/tr180203.html）