報告書番号

SS21011

タイトル（和文）

地球統計学を活用したベントナイト層の合理的な性能確認方法の提案－相関長・測定点数・マクロ透水係数の関係性の評価－

タイトル（英文）

Proposal of reasonable verification method for bentonite layer using Geostatistics - Evaluation of the relationship between correlation length, number of measurement points, and macro permeability coefficient -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背景
　放射性廃棄物処分施設の人工バリアには、核種の移行抑制機能が要求される。そのため、人工バリアとして施工されるベントナイト層には低透水性が必要となる。この指標には「マクロ透水係数」が提案されている。マクロ透水係数は、乾燥密度を指標として地球統計学的に評価できるが、乾燥密度は施工方法によって空間的なばらつき（平均値・分散と相関長）に違いが生じる。空間的なばらつきの違いがマクロ透水係数の推定精度に及ぼす影響を定量的に把握可能で、かつ性能確認に必要な測定点数を設定可能なベントナイト層の性能確認方法が望まれる。

目的
　異なる相関長を有する3次元場を対象に測定点数の違いがマクロ透水係数の推定精度に及ぼす影響を定量的に把握し、地球統計学を活用したベントナイト層の合理的な性能確認方法を提案する。

主な成果
1. 相関長・測定点数・マクロ透水係数の関係性の把握
　乾燥密度の平均値・分散は同じだが異なる相関長を有する乾燥密度の3次元場を地球統計学的に2つ生成し、それらを対象に、測定点数がマクロ透水係数の推定値に及ぼす影響を解析的に評価した。地球統計学手法としては逐次ガウスシミュレーションを用いた。その結果、相関長が短いほどベントナイト層（真の場）のマクロ透水係数が小さくなること、測定点数の増加に伴いマクロ透水係数の推定値のばらつきが低減し、真の場のマクロ透水係数に近づくことが示された。地球統計学を活用することで、これらの情報を定量的かつ合理的に評価可能である見込みが得られた。

2. ベントナイト層の合理的な性能確認方法の提案
　解析的検討を通して得られた知見に基づき、ベントナイト層の施工における事前検討、試験施工、本施工と段階的な場面を想定した、地球統計学を活用したベントナイト層の合理的な性能確認手法を提案した。本手法を活用することで、マクロ透水係数が基準値を遵守するために必要なベントナイト層の施工方法（撒き出し厚等）と性能確認に必要となる測定点数の予察的な検討から、本施工時のベントナイト層の性能確認までの一連のプロセスを工学的かつ経済的な合理性をもって計画、実施することができる。

今後の展開
　乾燥密度の平均値・分散の違いが測定点数とマクロ透水係数の推定精度の関係性に及ぼす影響を把握し、実務への適用に向けて実験的に本提案方法の検証を試みる。

概要 （英文）

The macro-permeability coefficient can be used as an index to verify the performance of low permeability of bentonite layers in a radioactive waste disposal facility. The macro-permeability coefficient can be reasonably evaluated by geostatistical analysis using measured dry density in bentonite layers as input values, but the concept of setting the number of measurement points required for the analysis has not been defined. The purpose of this study is to quantitatively understand the effect of the difference in the number of measurement points on the accuracy of analytical estimation of macro-permeability coefficient for 3-dimensional fields with different correlation lengths of dry density and to propose a reasonable performance verification method for bentonite layers using Geostatistics, including the setting of the number of measurement points. Through analytical study, we proposed a reasonable performance verification method for bentonite layers, assuming step-by-step situations in the construction of bentonite layers. By utilizing this method, a series of processes can be carried out with engineering and economic reasonableness, from a preliminary study of the construction method of the bentonite layer and the number of measurements points required to verify the performance of the bentonite layer, which are necessary to comply with the standard value of the macro-permeability coefficient, to the performance verification of the bentonite layer after this construction.

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