JP2013032956A

JP2013032956A - ラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及びラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置

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Publication number: JP2013032956A
Application number: JP2011168843A
Authority: JP
Inventors: Kimio Miyagawa; 公雄宮川
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: JP5691079B2

Abstract

【課題】ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することができるラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及び評価装置を提供する。
【解決手段】岩盤内部の所定区域と岩盤外部との間で、容量が異なる水を循環させて岩盤１内部の第１孔通路２と第２孔通路７の間の間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の幅ｗｎを求め、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２により間隙の表面積Ｓ（＝２πｒ^２）を評価する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラドンを用いて岩盤の間隙状況（間隙の表面積、広がりの状態）を評価するラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及び間隙状況の評価装置に関する。

放射性廃棄物を地中に隔離処理する場合や二酸化炭素（ＣＯ_２）を地中貯留する場合、地表下の岩石の層や岩石でできている地盤（岩盤）の崩落や崩壊等を検証する場合、更に、岩盤に溜まる天然資源の状況を検証する場合等において、岩盤における間隙状況（間隙の表面積や多きさ等）を検証することは重要な事項となっている。

岩盤の間隙を検証するため、地中空間に超音波測定器を挿入し、挿入深度が異なる箇所で超音波速度を測定し、超音波速度の違いから亀裂の大きさを測定することが従来から行われている（例えば、特許文献１参照）。しかし、亀裂（岩盤の間隙）の表面積や広がりの状態を検出することはできず、岩盤の間隙状況を的確に評価することができないのが現状である。

ところで、岩盤の岩石中には微量のウランが含まれ、岩石からは壊変生成物としてのラドンが放出されている。ラドンは所定の半減期で放射線を出して鉛に至る元素である。岩石には間隙があり、ラドンは岩石の流動間隙の表面から放出される。このため、ラドンの放出量を測定することで、岩盤の間隙の表面積を含めた間隙状況を評価することができると考えられる。

特開平１０−３１８９９６号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することができるラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及びラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法は、岩盤内部の所定区域と岩盤外部との間で、岩盤外部の容量が異なる流体の第１循環経路及び流体の第２循環経路を構築し、岩盤のラドンフラックスの理論値Ｆｎを求め、第１所定期間にわたり第１循環経路に流体を循環させた後に流体に放出された第１のラドン濃度［Ｒｎ１］を求め、第１のラドン濃度［Ｒｎ１］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況に基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める一方、第２所定期間にわたり第２循環経路に流体を循環させた後に流体に放出された第２のラドン濃度［Ｒｎ２］を求め、第２のラドン濃度［Ｒｎ２］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況に基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の広がりの第２半径ｒ２を求め、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２を求めた後、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の所定区域の間隙の幅ｗｎを求めることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、第１循環経路に流体を循環させた時の第１のラドン濃度［Ｒｎ１］と、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況とにより第１半径ｒ１を求める一方、第２循環経路に流体を循環させた時の第２のラドン濃度［Ｒｎ２］と、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況とにより第２半径ｒ２を求め、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の所定区域の間隙の幅ｗｎを求めるので、幅ｗｎに基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の状況を評価することができ、第１循環経路と第２循環経路で構築される経路の間隙の広がりに応じて間隙の状況を的確に評価することができる。従って、自然状態における初期のラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、即ち、ボーリング掘削等の影響によりラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、確実に放射平衡状態のラドン濃度を第１のラドン濃度［Ｒｎ１］として適用することができる。

このため、所定の区域の岩盤の間隙の広がりにおける表面の凹凸が加味された状態で間隙の幅ｗｎを求めて間隙の状況（表面積）を評価することができ、所定の区域の岩盤の間隙の広がりや間隙の表面状態を含めて間隙の状況を的確に評価することが可能になる。

この結果、ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法は、請求項１に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法において、循環させる前記流体は水であることを特徴とする。また、請求項３に係る本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法は、請求項２に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法において、第１循環経路及び第２循環経路は水が貯留される容器を含み、第１循環経路の状況は、容器の体積Ｖ１、容器の表面積Ｓ１、及び、容器のラドンフラックスＦ１を含み、第２循環経路の状況は、容器の体積Ｖ２、容器の表面積Ｓ２、及び、容器のラドンフラックスＦ２を含むことを特徴とする。

請求項２、請求項３に係る本発明では、水に放出されたラドンを用いることで、所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することができる。請求項３に係る本発明では、容器の体積Ｖ、容器の表面積Ｓ、及び、容器のラドンフラックスＦを用いて間隙の広がりの半径ｒを求め、間隙の状況を評価することができる。

上記目的を達成するための請求項４に係る本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置は、岩盤外部から岩盤内部にわたり形成され、岩盤外部から水が供給されることにより岩盤内部に水を放出する第１孔通路と、岩盤外部から岩盤内部にわたり形成され、第１孔通路から放出された水が岩盤内部で回収されて岩盤外部に送られる第２孔通路と、第１孔通路と第２孔通路との間、及び、岩盤外部の第１の外部経路の間で水を循環させる第１循環経路と、第１孔通路と第２孔通路との間、及び、岩盤外部の、第１の外部経路とは容量が異なる第２の外部経路の間で水を循環させる第２循環経路と、第１循環経路及び第２循環経路により循環する水を採水して第１孔通路と第２孔通路との間における岩盤の間隙の表面積を評価する評価手段とを備え、評価手段は、岩盤のラドンフラックスの理論値Ｆｎを求める機能と、第１の所定期間にわたり第１循環経路に水を循環させた後に第１循環経路に放出された第１のラドンの濃度［Ｒｎ１］を求める機能と、第１のラドン濃度［Ｒｎ１］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める機能と、第２の所定期間にわたり第２循環経路に水を循環させた後に第２循環経路に放出された第２のラドンの濃度［Ｒｎ２］を求める機能と、第２のラドン濃度［Ｒｎ２］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第２半径ｒ２を求める機能と、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の第１孔通路と第２孔通路の間の間隙の幅ｗｎを求める機能とを備えていることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、第１循環経路に流体を循環させた時の第１のラドン濃度［Ｒｎ１］と、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況とにより第１半径ｒ１を求める一方、第２循環経路に流体を循環させた時の第２のラドン濃度［Ｒｎ２］と、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況とにより第２半径ｒ２を求め、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の所定区域の間隙の幅ｗｎを求めるので、幅ｗｎに基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の状況を評価することができ、第１循環経路と第２循環経路で構築される経路の間隙の広がりに応じて間隙の状況（例えば、表面積）を的確に評価することができる。従って、自然状態における初期のラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、即ち、ボーリング掘削等の影響によりラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、確実に放射平衡状態のラドン濃度を第１のラドン濃度［Ｒｎ１］として適用して、間隙の状況（例えば、表面積）を的確に評価することができる。

そして、請求項５に係る本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置は、請求項４に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置において、第１の外部経路は、岩盤外部で水を貯留する第１の容器と、第１の容器に貯留された水を第１孔通路に圧送する圧送経路と、第２孔通路から送られた水を第１容器に循環させる収容経路とを備え、第２の外部経路は、岩盤外部で水を貯留する第２の容器と、第２の容器に貯留された水を第２孔通路に圧送する圧送経路と、第２孔通路から送られた水を第２の容器に循環させる収容経路とを備え、評価手段における間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める機能の第１の循環経路の状況は、第１の容器の体積Ｖ１、第１の容器の表面積Ｓ１、及び、第１の容器のラドンフラックスＦ１を含み、評価手段における間隙の広がりの第２半径ｒ２を求める機能の第２の循環経路の状況は、第２の容器の体積Ｖ２、第２の容器の表面積Ｓ２、及び、第２の容器のラドンフラックスＦ２を含むことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、水に放出されたラドンを用い、容器の体積Ｖ、容器の表面積Ｓ、及び、容器のラドンフラックスＦを用いて間隙の広がりの半径ｒを求め、間隙の状況を評価することができる。

本発明のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及び装置は、ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の広がりや表面積を含めた状況を的確に評価することが可能になる。

本発明の一実施形態例に係るラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置の全体構成図である。間隙の状況評価を説明する概念図である。処理フローチャートである。ラドン濃度の経時変化を表すグラフである。

図１には本発明の一実施形態例に係るラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置の全体概念構成、図２には間隙の幅をディスクモデルで評価した際の概念、図３には本発明の一実施形態例に係るラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法の処理フロー、図４にはラドン濃度の経時変化を示してある。

図１に基づいてラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置を説明する。

図に示すように、岩盤１には外部から流体としての水が供給されることにより岩盤１の内部に水を放出する第１孔通路２が設けられている。第１孔通路２の先端部にはパッカー３で区画された放出空間４が形成され、第１孔通路２の孔口はパッカー６で塞がれている。放出空間４には第１ロッド５を介して岩盤１の外部（パッカー６で塞がれた部分の外側）から水が圧送される。

尚、本実施例では、地下水が存在する岩盤１を想定して外部から流体として水を供給する例を挙げて説明したが、地下水が存在しない岩盤に適用する場合には、流体として空気や不活性ガスを用いることも可能である。

一方、岩盤１には第２孔通路７が設けられ、第２孔通路７の先端部にはパッカー８で区画された流入空間９が形成され、第２孔通路７の孔口はパッカー１０で塞がれている。第１孔通路２の放出空間４から岩盤１に放出された水は岩盤１の間隙ができている部位（割れ目の広がりの領域：図中点線で示してある）を流れて流入空間９に送られ、流入空間９に送られた水は第２ロッド２１から岩盤１の外部（パッカー１０で塞がれた部分の外側）に送られる。

岩盤１の外部には第１孔通路２と第２孔通路７との間で水を循環させる循環路１１が備えられている。循環路１１には、岩盤１の外部で水を貯留する第１容器１２及び第２容器２２が備えられている。そして、第１容器１２に貯留された水を第１孔通路２にそのまま送る第１経路２５、及び、第１容器１２に貯留された水と第２容器２２に貯留された水を合わせて送る第２経路２６が備えられ、第１経路２５と第２経路２６は図示しない切換え機構により切り換えられるようになっている。

第１経路２５と第２経路２６の合流部の後流にはポンプ１３が接続され、圧送管１４（圧送経路）を介して水が第１孔通路２に圧送される。また、第２孔通路７から送られた水を容器１２に循環させる収容管１５（収容経路）が備えられている。即ち、第１経路２５を経由する経路が第１の容器（第１容器１２）を備えた第１循環経路（第１の外部経路：ポンプ１３、圧送管１４、収容管１５）とされ、第２経路２６を経由する経路が第２の容器（第１容器１２及び第２容器２２）を備えた第２循環経路（第２の外部経路：ポンプ１３、圧送管１４、収容管１５）とされている。

尚、第１の容器及び第２の容器として、第１容器１２の容量を可変に構成することも可能である。また、第１の容器及び第２の容器として、容量が異なる第１容器１２及び第２容器２２を並列に接続することも可能である。

循環路１１、第１孔通路２、第２孔通路７を循環する水は、第１循環経路を循環した後、及び、第２循環経路を循環した後に採水され、水に放出されたウランの濃度や岩盤の岩石のウランフラックスの理論値Ｆｎ等に基づいて、評価手段１６で間隙の状況が評価される。即ち、第１孔通路２の放出空間４と第２孔通路７流入空間９との間で区画された所定の区域における岩盤１の間隙の状況（割れ目の広がり、割れ目の幅、割れ目の表面積）が評価手段１６で評価される。

評価手段１６は、岩盤のラドンフラックスの理論値Ｆｎを求める機能（予め求められた理論値Ｆｎを記憶する機能）と、第１の所定期間（例えば１年間）にわたり第１循環経路（第１経路２５を経由する経路）に水を循環させた後に第１循環経路に放出された第１のラドンの濃度［Ｒｎ１］を求める機能と、第１のラドン濃度［Ｒｎ１］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める機能を備えている。

また、評価手段１６は、第２の所定期間（例えば、第１の所定期間が終了した後の一定時間経過後から１年間）にわたり第２循環経路（第２経路２６を経由する経路）に水を循環させた後に第２循環経路に放出された第２のラドンの濃度［Ｒｎ２］を求める機能と、第２のラドン濃度［Ｒｎ２］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第２半径ｒ２を求める機能を備えている。

そして、評価手段１６では、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の第１孔通路２と第２孔通路７の間の間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の幅ｗｎを求め、幅ｗｎに基づいた間隙の状況が評価される。

図２に基づいて、割れ目の幅ｗの導出について説明する。岩盤Ｒ１と岩盤Ｒ２との間に幅ｗｎの割れ目ｃが存在しているとし、幅ｗｎの割れ目ｃを半径ｒのディスクモデルの範囲に広がっているものとする。このような岩盤Ｒ１、岩盤Ｒ２の表面から割れ目ｃにラドンが放出されるが、放出されたラドンと割れ目ｃの大きさとには次のような関係がある。

Ａ_ｅは平衡に達したラドン原子の数、Ａ_ｔは時刻ｔにおけるラドン原子の数、λはラドンの壊変定数、Ｆは割れ目表面におけるラドンフラックスである。ここで、ｔが半減期（^２２２Ｒは３．８日）より十分に大きければ（例えば、半減期の１０倍程度）ラドンは平衡に達するので、次式の関係が成り立つ。

したがって、数１と数２とから、割れ目の幅ｗは次式のように表せる。

つまり、ラドンフラックスと、岩盤Ｒ１、Ｒ２から割れ目に放出されたラドンの濃度から割れ目の幅ｗが推定できる。なお、ラドンフラックスは、岩盤Ｒ１、Ｒ２から取得した試料に基づいて理論上の値を求めることができる。また、放出されたラドンの濃度は、例えば、割れ目内のラドンを含む水を採取し、固体放射線センサ等を用いてラドンの量（放射線のトラック数）を計測することにより行うことができる。

評価手段１６では、第１循環経路（第１経路２５を経由する経路）に水を循環させた後（第１循環後）に水を採水し、第１循環経路に放出されたラドンの濃度［Ｒｎ１］を求め、数式３に説明した計算により、ラドンの濃度［Ｒｎ１］とラドンフラックスの理論値Ｆｎとから岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎ１（理論値）を導出する。

そして、このラドン濃度［Ｒｎ１］、割れ目（間隙）の幅ｗｎ１及び第１経路２５の状況に基づいて間隙の広がりの第１半径ｒ１を求めるようになっている。第１半径ｒ１を求める際の第１経路２５の状況は、第１容器１２の体積Ｖ１、第１容器１２の表面積Ｓ１、及び、第１容器１２のラドンフラックスＦ１を含んでいる。

また、評価手段１６では、第２の所定期間にわたり第２循環経路（第２経路２６を経由する経路）に水を循環させた後（第２循環後）に水を採取し、第２循環経路に放出されたラドンの濃度［Ｒｎ２］を求め、数式３に説明した計算により、ラドンの濃度［Ｒｎ２］とラドンフラックスの理論値Ｆｎとから岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎ２（理論値）を導出する。

そして、このラドン濃度［Ｒｎ２］、割れ目（間隙）の幅ｗｎ２及び第２経路２６の状況に基づいて間隙の広がりの第２半径ｒ２を求めるようになっている。つまり、容量が異なる循環経路に水を循環させて間隙の広がりの第２半径ｒ２を求めている。第２半径ｒ２を求める際の第２経路２６の状況は、第１容器１２と第２容器２２を加えた状態の容器の体積Ｖ２、第１容器１２と第２容器２２を加えた状態の容器の表面積Ｓ２、及び、第１容器１２と第２容器２２のラドンフラックスＦ２を含んでいる。

そして、評価手段１６では、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとし、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２を求める式（後述する）に基づいて岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎが求められる。つまり、理論値としての幅ｗｎ１、幅ｗｎ２に基づいて第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２を求めた後、各経路での容器の体積、表面積、ラドンフラックスの情報を加味し、岩盤内部の第１孔通路２と第２孔通路７の間の間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の幅ｗｎが求められるようになっている。求められたｗｎに基づいて間隙の状況が評価される。

第１循環により間隙の広がりの第１半径ｒ１を求め、循環する水の容量が異なる第２循環により同じ間隙での広がりの第２半径ｒ２を求め、第１半径ｒ１と第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の第１孔通路２と第２孔通路７の間の間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の幅ｗｎを求めている。このため、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２により間隙の表面積Ｓ（＝２πｒ^２）を評価することができ、所定の区域の岩盤の間隙の幅ｗｎを的確に求めることができる。

従って、自然状態における初期のラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、即ち、ボーリング掘削等の影響によりラドン濃度が放射平衡状態になっていない場合であっても、確実に放射平衡状態のラドン濃度を第１のラドン濃度［Ｒｎ１］として適用し、間隙の状況（例えば、表面積）を的確に評価することができる。このため、自然状態における初期のラドン濃度に拘わらず、間隙面に凹凸があっても、表面の凹凸が加味された状態で表面積Ｓを的確に評価することができると共に、所定の区域の岩盤の間隙の幅ｗｎを求めることができ、所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することが可能になる。

図３、図４に基づいて上述したラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置により間隙（割れ目）の状況を評価する方法を具体的に説明する。

ステップＳ１で岩盤１の岩石のラドンフラックスを室内で測定し、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ（Ｂｑ/ｍ^２）とする。

第１経路２５により水の循環を開始する（第１循環）。所定量の水をポンプ１３により第１ロッド５から第１孔通路２の放出空間４に圧送し、岩盤１に通水して第２孔通路７の流入空間９に流入させる。流入空間９に流入した水を第１容器１２に収容すると共に、ポンプ１３により第１容器１２内の水を第１孔通路２に循環させる。第１孔通路２、第２孔通路７、循環路１１（第１経路２５）の経路に対して、例えば、１年間水を循環させる。

図４に示すように、自然状態のラドン濃度［Ｒｎｎ］（Ｂｑ/ｍ^３）に対し（□印）、水の循環を開始すると、ラドンの放出がない循環路１１（第１容器１２だけを流通する流路）の容積により、ラドン濃度は時間の経過と共に低下する。所定期間（例えば、１年間）にわたり循環路１１（第１経路２５）に水を循環させた後、ラドン濃度は［Ｒｎ１］（Ｂｑ/ｍ^３）となる（○印：［Ｒｎｎ］＞［Ｒｎ１］）。循環を終了すると、ラドン濃度が徐々に高くなり自然状態のラドン濃度［Ｒｎｎ］（Ｂｑ/ｍ^３）になる（■印）。

第１循環の後に水を注水し、図３のステップＳ２に示すように、ラドン濃度［Ｒｎ１］（Ｂｑ/ｍ^３）及びラドンフラックスの理論値Ｆｎにより間隙幅ｗｎ１（理論値）を求める（数式３）。ステップＳ３で間隙（割れ目）の第１半径ｒ１を算出する。割れ目の第１半径ｒ１（ｍ）は、注水した循環後の水のラドン濃度［Ｒｎ１］（Ｂｑ/ｍ^３）、第１容器１２の体積Ｖ１（ｍ^３）、第１容器１２の表面積Ｓ１（ｍ^２）、及び、第１容器１２のラドンフラックスＦ１（Ｂｑ/ｍ^２）に基づいて以下の数式４により求める。

図４に示すように、第１循環が終了した後、自然状態のラドン濃度［Ｒｎｎ］（Ｂｑ/ｍ^３）になった際に（■印）、第２経路２６により第２循環を開始する。図１に示すように、所定量の水をポンプ１３により第１ロッド５から第１孔通路２の放出空間４に圧送し、岩盤１に通水して第２孔通路７の流入空間９に流入させる。流入空間９に流入した水を第１容器１２及び第２容器２２に収容すると共に、ポンプ１３により第１容器１２内及び第２容器２２内の水を第１孔通路２に循環させる。第１孔通路２、第２孔通路７、循環路１１（第２経路２６）の経路に対して、例えば、１年間水を循環させる。

図４に示すように、自然状態のラドン濃度［Ｒｎｎ］（Ｂｑ/ｍ^３）に対し（■印）、水の循環を開始すると、ラドンの放出がない循環路１１（第１容器１２及び第２容器２２を流通する流路）の容積により、ラドン濃度は時間の経過と共に低下する。所定期間（例えば、１年間）にわたり循環路１１（第２経路２６）に水を循環させた後、ラドン濃度は［Ｒｎ２］（Ｂｑ/ｍ^３）となる（●印：［Ｒｎ１］＞［Ｒｎ２］）。

第２循環の後に水を注水し、図３のステップＳ４に示すように、ラドン濃度［Ｒｎ２］（Ｂｑ/ｍ^３）及びラドンフラックスの理論値Ｆｎにより間隙幅ｗｎ２（理論値）を求める（数式３）。ステップＳ５で間隙（割れ目）の第２半径ｒ２を算出する。割れ目の第２半径ｒ２（ｍ）は、注水した循環後の水のラドン濃度［Ｒｎ２］（Ｂｑ/ｍ^３）、第１容器１２及び第２容器２２の合計の体積Ｖ２（ｍ^３）、第１容器１２及び第２容器２２の合計の表面積Ｓ２（ｍ^２）、及び、第１容器１２及び第２容器２２のラドンフラックスＦ２（Ｂｑ/ｍ^２）に基づいて以下の数式５により求める。

割れ目の第１半径ｒ１（ｍ）、第２半径ｒ２（ｍ）が算出されることで、第１半径ｒ１（ｍ）、第２半径ｒ２（ｍ）に基づいて（割れ目の広がりに応じた）表面積Ｓ（ｍ^２）がＳ＝２πｒ^２により算出される。

第１半径ｒ１（ｍ）、第２半径ｒ２（ｍ）が算出された後、図３のステップＳ６に示すように、第１半径ｒ１（ｍ）及び第２半径ｒ２（ｍ）が等しいとされ、各経路での容器の体積、表面積、ラドンフラックスの情報が加味されて、岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎ（評価値）が求められる。この場合、間隙幅ｗｎ１及び間隙幅ｗｎ２も等しいとされ、経路の状況が反映された岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎが求められる。

即ち、経路の状況が反映された岩盤１の間隙（割れ目）の幅ｗｎは、以下の数式６により求める。

上述したように、容量が異なる水を循環させて岩盤内部の第１孔通路２と第２孔通路７の間の間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の幅ｗｎを求めているので、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２により間隙の表面積Ｓ（＝２πｒ^２）を評価することができ、自然状態における初期のラドン濃度に拘わらず、所定の区域の岩盤の間隙の幅ｗｎを的確に求めることができる。このため、間隙の広がりにおける表面の凹凸が加味された状態で割れ目の表面積Ｓを評価することができ、所定の区域の岩盤の間隙の表面状態を含めて間隙の表面積を評価することができ、ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の状況を的確に評価することが可能になる。

尚、上述した実施例では、第１経路２５の状態として、第１容器１２の体積Ｖ１、第１容器１２の表面積Ｓ１、及び、第１容器１２のラドンフラックスＦ１に基づいて演算し、第２経路２６の状況は、第１容器１２と第２容器２２を加えた状態の容器の体積Ｖ２、第１容器１２と第２容器２２を加えた状態の容器の表面積Ｓ２、及び、第１容器１２と第２容器２２のラドンフラックスＦ２に基づいて演算しているが、実際に体積・表面積、フラックスを評価する際には、例えば、間隙（所定の区域の岩盤の間隙）以外の、配管やポンプ１３、パッカーで区切った区間の第１孔通路２、第２孔通路７の体積・表面積、フラックスを含める必要があることも考えられる。これらの分は、便宜上、間隙（所定の区域の岩盤の間隙）の体積・表面積、フラックスに比べて微々たる値として０とみなすことができる。実際に求める場合、タンクと配管等の状況により、実際の体積・表面積、フラックスを加味して演算を行うことも可能である。

本発明は、ラドンを用いて所定の区域の岩盤の間隙の状況（幅、表面積）を評価するラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法及び評価装置の産業分野で利用することができる。

１岩盤
２第１孔通路
３、６、８、１０パッカー
４放出空間
５第１ロッド
７第２孔通路
９流入空間
１１循環路
１２第１容器
１３ポンプ
１４圧送管
１５収容管
１６評価手段
２１第２ロッド
２２第２容器
２５第１経路
２６第２経路

Claims

岩盤内部の所定区域と岩盤外部との間で、岩盤外部の容量が異なる流体の第１循環経路及び流体の第２循環経路を構築し、
岩盤のラドンフラックスの理論値Ｆｎを求め、
第１所定期間にわたり第１循環経路に流体を循環させた後に流体に放出された第１のラドン濃度［Ｒｎ１］を求め、
第１のラドン濃度［Ｒｎ１］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況に基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める一方、
第２所定期間にわたり第２循環経路に流体を循環させた後に流体に放出された第２のラドン濃度［Ｒｎ２］を求め、
第２のラドン濃度［Ｒｎ２］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況に基づいて岩盤内部の所定区域の間隙の広がりの第２半径ｒ２を求め、
第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２を求めた後、第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の所定区域の間隙の幅ｗｎを求める
ことを特徴とするラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法。
請求項１に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法において、
循環させる前記流体は水である
ことを特徴とするラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法。
請求項２に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法において、
第１循環経路及び第２循環経路は水が貯留される容器を含み、
第１循環経路の状況は、容器の体積Ｖ１、容器の表面積Ｓ１、及び、容器のラドンフラックスＦ１を含み、
第２循環経路の状況は、容器の体積Ｖ２、容器の表面積Ｓ２、及び、容器のラドンフラックスＦ２を含む
ことを特徴とするラドンによる岩盤の間隙状況の評価方法。
岩盤外部から岩盤内部にわたり形成され、岩盤外部から水が供給されることにより岩盤内部に水を放出する第１孔通路と、
岩盤外部から岩盤内部にわたり形成され、第１孔通路から放出された水が岩盤内部で回収されて岩盤外部に送られる第２孔通路と、
第１孔通路と第２孔通路との間、及び、岩盤外部の第１の外部経路の間で水を循環させる第１循環経路と、
第１孔通路と第２孔通路との間、及び、岩盤外部の、第１の外部経路とは容量が異なる第２の外部経路の間で水を循環させる第２循環経路と、
第１循環経路及び第２循環経路により循環する水を採水して第１孔通路と第２孔通路との間における岩盤の間隙の表面積を評価する評価手段とを備え、
評価手段は、
岩盤のラドンフラックスの理論値Ｆｎを求める機能と、
第１の所定期間にわたり第１循環経路に水を循環させた後に第１循環経路に放出された第１のラドンの濃度［Ｒｎ１］を求める機能と、
第１のラドン濃度［Ｒｎ１］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第１循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める機能と、
第２の所定期間にわたり第２循環経路に水を循環させた後に第２循環経路に放出された第２のラドンの濃度［Ｒｎ２］を求める機能と、
第２のラドン濃度［Ｒｎ２］、ラドンフラックスの理論値Ｆｎ及び第２循環経路の状況に基づいて間隙の広がりの第２半径ｒ２を求める機能と、
第１半径ｒ１及び第２半径ｒ２が等しいとして岩盤内部の第１孔通路と第２孔通路の間の間隙の幅ｗｎを求める機能とを備えている
ことを特徴とするラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置。
請求項４に記載のラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置において、
第１の外部経路は、
岩盤外部で水を貯留する第１の容器と、
第１の容器に貯留された水を第１孔通路に圧送する圧送経路と、
第２孔通路から送られた水を第１の容器に循環させる収容経路とを備え、
第２の外部経路は、
岩盤外部で水を貯留する第２の容器と、
第２の容器に貯留された水を第２孔通路に圧送する圧送経路と、
第２孔通路から送られた水を第２の容器に循環させる収容経路とを備え、
評価手段における間隙の広がりの第１半径ｒ１を求める機能の第１の循環経路の状況は、
第１の容器の体積Ｖ１、第１の容器の表面積Ｓ１、及び、第１の容器のラドンフラックスＦ１を含み、
評価手段における間隙の広がりの第２半径ｒ２を求める機能の第２の循環経路の状況は、
第２の容器の体積Ｖ２、第２の容器の表面積Ｓ２、及び、第２の容器のラドンフラックスＦ２を含む
ことを特徴とするラドンによる岩盤の間隙状況の評価装置。