JP2007278838A - 地層移行挙動の評価方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプルを岩盤から切り出すことなく、ボーリング孔にマイクロリアクタを押し当て、ボーリング孔内にてマイクロモックアップ法を実行することができる地層移行挙動の評価方法及び装置を提供する。
【解決手段】地層移行挙動評価装置１０は、ボーリング孔Ｈ内に挿入される膨張体としてのパッカ１２と、該パッカ１２の外面に設けられたマイクロリアクタ２０を備えている。パッカ１２内に水が供給されることにより、パッカ１２が膨張し、マイクロリアクタ２０がボーリング孔Ｈの内周面に押し付けられる。マイクロリアクタ２０の流路２２にトレーサ溶液を供給し、該流路２２通過後のトレーサ濃度の経時変化を測定することにより、地層におけるトレーサの拡散速度が求められる。
【選択図】図２

Description

本発明は、水などに溶解した各種物質（無機化合物、有機化合物、イオン等）などの地層への移行挙動を評価するための方法及び装置に係り、特にマイクロモックアップ法に基づいた地層移行挙動の評価方法及び装置に関する。

放射性核種の地層への移行挙動を評価する方法として、マイクロモックアップ法が提案されている（下記非特許文献）。

以下に、この非特許文献に記載のマイクロモックアップ法について図面を参照して説明する。

このマイクロモックアップ法は、岩盤試料の表面に微細流路を作成し、トレーサ溶液の入出力応答によって、岩盤亀裂面での核種移行遅延現象を直接評価する手法である。

第４図にマイクロモックアップの一例を示す。岩盤切り出しサンプルＳの表面に、マイクロリアクタ１を押し当てる。このマイクロリアクタ１は、基板２と、この基板の板面に重ねられたスペーサ３とを有する。スペーサ３には通液用のスリットが設けられ、該スリット内が厚み１００μｍ程度の流路４となっている。基板２にはこの流路４に通液するための通液孔５，６が設けられている。放射性核種を含んだトレーサ溶液を一方の通液孔５から該流路４の一端に供給し、流路４の他端から通液孔６を介して、トレーサ溶液を流出させる。トレーサ溶液は、流路４内を流れる間にサンプルＳと接触し、放射性核種がサンプルＳ中に拡散する。

通液孔６から流出したトレーサ溶液のトレーサ濃度の経時変化を測定することによりこの拡散の速度が求められる。
日本原子力学会２００３年秋の年会要旨集，登録番号０００３２（区分・IV分類Ｎｏ．４１０）

上記非特許文献１に記載の手法は、サンプルを岩盤から切り出してマイクロモックアップ法に供試するものである。

本発明は、サンプルを岩盤から切り出すことなく、ボーリング孔にマイクロリアクタを押し当て、ボーリング孔内にてマイクロモックアップ法を実行することができる地層移行挙動の評価方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１の地層移行挙動の評価方法は、外面にマイクロリアクタが装着されていると共に、内部に流体が供給されることにより膨張する膨張体をボーリング孔内に挿入し、該膨張体内に流体を供給して該膨張体を膨張させ、ボーリング孔の内周面に前記マイクロリアクタを押し付け、マイクロモックアップ法によってボーリング孔内からの地層への移行性の評価を行うことを特徴とするものである。

請求項２の地層移行挙動の評価方法は、請求項１において、マイクロリアクタは、ボーリング孔の内周面に押し付けられる板面を有した基板と、該基板の該板面に設けられた流路とを備えており、前記マイクロモックアップ法は、該マイクロリアクタの該流路にトレーサの溶液を通液させ、該マイクロリアクタ通過前のトレーサ溶液のトレーサ濃度と通過後のトレーサ濃度との差からトレーサの地層への拡散による移行性を評価する方法であることを特徴とするものである。

請求項３の地層移行挙動の評価装置は、ボーリング孔内に挿入されるパイプと、該パイプの外周面を取り巻いており、内部に流体が供給されることにより膨張する膨張体と、該膨張体内に該流体を供給する流体供給手段と、該膨張体の外周面に設けられたマイクロリアクタと、該マイクロリアクタにトレーサ溶液を通液させる通液手段とを備えてなるものである。

請求項４の地層移行挙動の評価装置は、請求項３において、前記通液手段は、前記パイプ内部を引き通され、前記膨張体の近傍においてパイプ外周面に引き出され、膨張体の外面に沿って前記マイクロリアクタにまで引き回されたチューブを有することを特徴とするものである。

請求項５の地層移行挙動の評価装置は、請求項４において、前記膨張体の外面に前記チューブを引き回すための溝が設けられており、前記チューブは該溝内を前記マイクロリアクタまで引き回されていることを特徴とするものである。

請求項６の地層移行挙動の評価装置は、請求項３ないし５のいずれか１項において、前記マイクロリアクタは、ボーリング孔の内周面に押し付けられる板面を有した基板と、該基板の該板面に設けられた流路とを備えており、前記通液手段は該流路に通液するように設けられていることを特徴とするものである。

請求項７の地層移行挙動の評価装置は、請求項３ないし６のいずれか１項において、前記膨張体はパッカであることを特徴とするものである。

本発明の地層移行挙動の評価方法及び装置によると、マイクロリアクタをボーリング孔の内周面に押し当ててマイクロモックアップ法による地層移行挙動評価を行うことができる。

本発明は、放射性物質あるいは非放射性物質の地層への移行評価に好適である。そのような物質としては、各種の無機化合物、有機化合物、イオンなどが挙げられるが、特に限定されない。

このマイクロリアクタとしては、ボーリング孔内周面に押し当てられる板面に流路が設けられたものが好適である。膨張体としてはパッカが好適である。

マイクロリアクタにトレーサ溶液を通液するためのチューブを、このパッカ等の外面に沿って引き回すことにより、パッカにチューブを貫通させることが不要となる。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

第１図は、実施の形態に係る地層移行挙動の評価装置及びこの評価装置を用いた地層移行挙動の評価方法を概略的に示す、地層の縦断面図である。第２図（ａ）はこの評価装置のパッカ部分の斜視図であり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。第３図（ａ）はこの評価装置のマイクロリアクタの拡大斜視図であり、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

この実施の形態の地層移行挙動評価装置（以下、単に評価装置と略すことがある。）１０は、ボーリング孔Ｈ内に挿入される金属製のパイプ１１と、該パイプ１１の先端側（第１図における下端側）に設けられた膨張体としてのパッカ１２と、該パッカ１２の外周面に設けられたマイクロリアクタ２０等を備えている。

詳しい図示は省略するが、該パイプ１１は、パッカ１２が設けられたメインパイプに継手パイプを必要数連結して長尺物としたものである。

パッカ１２は、このパイプ１１（メインパイプ）の外周にゴム製の外筒体１３を配置し、該外筒体１３の両端側をそれぞれ締付バンド１４で該パイプ１１の外周に緊縛してなる。

パイプ１１には、このパッカ１２内（外筒体１３とパイプ１１との間）に連通する注水孔１５ａが設けられており、該パイプ１１の内側からこの注水孔１５ａに注水ノズル１５が接続されている。この注水ノズル１５は、パイプ１１の後端（第１図における上端）から該パイプ１１外に引き出され、パッカ１２内に流体を供給する流体供給手段としての注水ポンプ（図示略）に接続されている。

この注水ポンプから注水ノズル１５及び注水孔１５ａを介してパッカ１２内に水が供給されることにより、パッカ１２が膨張し、その外周面がボーリング孔Ｈの内周面に密着するようになる。

なお、この実施の形態では、パッカ１２内に供給される流体として水が用いられているが、この流体としては、水以外の液体（例えば油）や、空気等の気体が用いられてもよい。

マイクロリアクタ２０は、パッカ１２（外筒体１３）の外周面に取り付けられた基板２１と、該基板２１の外側の板面（パッカ１２の外周面に取り付けられた面とは反対側の面であって、パッカ１２がボーリング孔Ｈ内に配置されたときに該ボーリング孔Ｈの内周面と対面する面。）に形成されたトレーサ溶液の流路２２と、該流路２２の一端側に連通した流入側通液孔２３と、該流路の他端側に連通した流出側通液孔２４と、基板２１の外側の板面に重ね合わされたパッキン２５とを有している。

第２図（ａ），（ｂ）に示すように、基板２１は、パッカ１２の長手方向の中間付近に配置されている。この基板２１の形状や材質に特に制限はないが、ボーリング孔Ｈの内周面への基板２１の追従性を高めるために、第３図（ａ）の如く少なくとも該基板２１の外側の板面をパッカ１２の周方向に湾曲した形状としたり、基板２１自体を、ボーリング孔Ｈの内周面に沿って湾曲しうる軟質な材料にて構成することが好ましい。

第３図（ａ），（ｂ）に示すように、流路２２は基板２１の外側の板面に形成された凹溝よりなる。この実施の形態では、該流路２２はパッカ１２の長手方向に延在しており、その上端側に流入側通液孔２３が連通し、下端側に流出側通液孔２４が連通している。

パッキン２５は、基板２１の外側の板面に沿ってこの流路２２を取り囲むように設けられている。

なお、流路２２の幅は４ｍｍ程度、深さは０．２ｍｍ程度、長さは２０ｍｍ程度が好適である。

この実施の形態では、マイクロリアクタ２０へのトレーサ溶液の通液手段として、トレーサ溶液流入用及びトレーサ溶液流出用の１対のチューブ２６，２７が設けられている。各チューブ２６，２７は、第２図に示すように、パイプ１１内を引き通され、パッカ１２の上端近傍に設けられた引出口１６から該パイプ１１外に引き出され、該パッカ１２の外面に沿ってマイクロリアクタ２０にまで引き回されている。

第３図の通り、トレーサ溶液流入用チューブ２６は基板２１の流入側通液孔２３に接続され、トレーサ溶液流出用チューブ２７は、流出側通液孔２４に接続されている。

かかる構成の地層移行挙動の評価装置１０を用いて地層移行挙動評価を行うに当っては、まず、移行挙動評価の対象となる地層にボーリング孔Ｈを穿孔し、このボーリング孔Ｈ内にパイプ１１を挿入する。次いで、注水ポンプでパッカ１２内に水を供給する。これにより、パッカ１２が膨張してその外周面がボーリング孔Ｈの内周面に密着し、マイクロリアクタ２０が該ボーリング孔Ｈの内周面に押し付けられる。

その後、流入用チューブ２６を介してマイクロリアクタ２０の流路２２にトレーサ（地層移行挙動評価対象物質）を含んだトレーサ溶液を供給し、流出用チューブ２７から流出させる。トレーサ溶液は、流路２２内を流れる間にボーリング孔Ｈの内周面即ち地層と接触し、放射性核種が該地層中に拡散する。従って、流出用チューブ２７から流出したトレーサ溶液のトレーサ濃度の経時変化を測定することにより、この地層におけるトレーサの拡散速度が求められる。

測定終了後、パッカ１２内から水を抜いてパッカ１２を萎ませ、パイプ１１をボーリング孔Ｈ内から引き出す。

このように、本発明の地層移行挙動の評価装置１０にあっては、サンプルを地層から切り出すことなく、現地のボーリング孔Ｈ内にて地層移行挙動評価を実行することができる。そのため、地層移行挙動評価をより簡単且つ迅速に行うことが可能となる。

上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、トレーサ溶液供給用チューブ２６，２７はパッカ１２の外面に沿ってマイクロリアクタ２０にまで引き回されているが、パッカ１２（外筒体１３）の外面に、チューブ２６，２７を引き回すための溝を設け、この溝内にチューブ２６，２７を配置するようにしてもよい。このように構成することにより、パッカ１２が膨張したときに該パッカ１２とボーリング孔Ｈの内周面との間で該チューブ２６，２７が圧迫されることが防止される。

なお、この溝は、外筒体１３の外面に直接設けられてもよく、該外筒体の外面にさらにゴムシートが貼り付けられ、このゴムシートに溝が設けられてもよい。

実施の形態に係る地層移行挙動の評価装置及びこの評価装置を用いた地層移行挙動の評価方法を概略的に示す、地層の縦断面図である。 図１の評価装置のパッカ部分の斜視図及び縦断面図である。 図１の評価装置のマイクロリアクタの拡大斜視図及び断面図である。 従来例に係る地層移行挙動の評価方法を示す断面図である。

符号の説明

１０ 地層移行挙動評価装置
１１ パイプ
１２ パッカ
１５ 注水ノズル
２０ マイクロリアクタ
２１ 基板
２２ 流路
２３，２４ 通液孔
２６，２７ チューブ

Claims (7)

1. 外面にマイクロリアクタが装着されていると共に、内部に流体が供給されることにより膨張する膨張体をボーリング孔内に挿入し、
   該膨張体内に流体を供給して該膨張体を膨張させ、ボーリング孔の内周面に前記マイクロリアクタを押し付け、マイクロモックアップ法によってボーリング孔内からの地層への移行性の評価を行うことを特徴とする地層移行挙動の評価方法。
2. 請求項１において、マイクロリアクタは、ボーリング孔の内周面に押し付けられる板面を有した基板と、該基板の該板面に設けられた流路とを備えており、
   前記マイクロモックアップ法は、該マイクロリアクタの該流路にトレーサの溶液を通液させ、
   該マイクロリアクタ通過前のトレーサ溶液のトレーサ濃度と通過後のトレーサ濃度との差からトレーサの地層への拡散による移行性を評価する方法であることを特徴とする地層移行挙動の評価方法。
3. ボーリング孔内に挿入されるパイプと、
   該パイプの外周面を取り巻いており、内部に流体が供給されることにより膨張する膨張体と、
   該膨張体内に該流体を供給する流体供給手段と、
   該膨張体の外周面に設けられたマイクロリアクタと、
   該マイクロリアクタにトレーサ溶液を通液させる通液手段と
   を備えてなる地層移行挙動の評価装置。
4. 請求項３において、前記通液手段は、前記パイプ内部を引き通され、前記膨張体の近傍においてパイプ外周面に引き出され、膨張体の外面に沿って前記マイクロリアクタにまで引き回されたチューブを有することを特徴とする地層移行挙動の評価装置。
5. 請求項４において、前記膨張体の外面に前記チューブを引き回すための溝が設けられており、前記チューブは該溝内を前記マイクロリアクタまで引き回されていることを特徴とする地層移行挙動の評価装置。
6. 請求項３ないし５のいずれか１項において、前記マイクロリアクタは、ボーリング孔の内周面に押し付けられる板面を有した基板と、該基板の該板面に設けられた流路とを備えており、
   前記通液手段は該流路に通液するように設けられていることを特徴とする地層移行挙動の評価装置。
7. 請求項３ないし６のいずれか１項において、前記膨張体はパッカであることを特徴とする地層移行挙動の評価装置。

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