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データを用いて累乗近似(m
S_BASE
= αt
β
)した。
係数αは、試験開始から1日経過した時点の総
流出量を表しており、初期流量との相関性が確認
できる。係数βは、経過時間 t あたりの総流出量
の変化を示しており、初期流量に関わらず一定の
値を示す。係数αには初期流量を引数とした関数
(α=0.015Q+0.30, Q は初期流量(mL/min))を、係
数βには平均値(β=1.5)から設定した。
以上から、T1期間の総流出量を式(3)で表現する。
T2 期間の総流出量の定式化についても、累乗近似
(m
S_BASE
= γt
δ
)での表現を試みた。T1 期間と T2
期間の不連続部のずれを解消する必要がある。すな
わち、変曲点 T
a
(日)における総流出量(係数γ′)
の値について、T1 期間と T2 期間における各式で得
られる値を連続的に整合させる必要がある。
係数γ′の値を式(4)で t=T
a
とした時の値とすれ
ば、試験開始から1日経過した時点の総流出量γと
係数γ′の間には、γ '= γT
a
δ
の関係が成り立つこ
とから、定式化に必要となるγは式(5)を用いて決
定することができる。
T2 期間における係数δは、総流出量と経過時間の
傾きを表しており、図9に示す T2 期間のデータを
用いて累乗近似で取得した。係数δと初期流量との
関係は、初期流量に関わらず一定の傾きを示す。
したがって、係数γは式(5)で求めることとし、
係数δには平均値(δ=0.13)を設定した。以上から、
T2 期間の総流出量を式(6)で表現する。
なお、全試験ケースで取得された変曲点 T
a
の発
現タイミングは、図9に示すようにばらついており、
緩衝材表面の不均一な膨潤挙動などが要因と考えら
れる。今回の試験ケース数では、流量との関係性が
明瞭化できていないため、ここでは全試験ケースで
取得された T
a
の平均値(T
a
=11.5)を設定した。
さらに、ベースモデルから原位置流出試験スケー
ルへの拡張を試みた。スケールについては、緩衝材
と孔壁が接触する面積(以下、接触面積という)の
比率でアップスケーリングさせる。すなわち、ベー
スモデルにおける接触面積 4.0 × 10
-3
m
2
に対する
原位置流出試験のスケールにおける接触面積 9.1 ×
10
-1
m
2
の面積比 228 倍を、ベースモデルで推定した
総流出量 m
S_BASE
に乗ずることで表現する。
なお、水質及び縦横の違いによる影響(要素試験
はイオン交換水、横向き)については、試験の再現
性や信頼性を得るための試験点数が確保されていな
いため、本検討では、水質及び縦横の違いによる効
果(影響)は、ベースモデルの拡張に反映していない。
2. 10 緩衝材の流出量評価モデルの適用性確認
前章で構築した流出量評価モデルと原位置流出試
験結果を比較し、モデルの適用性を確認した。
図10 に原位置流出試験結果ならびに流出量評価
モデルと Erosion model による評価結果を示す。評
価期間 t は、NUMO-SC に示される新第三紀堆積岩
類において想定されている284日と設定した。なお、
原位置流出試験の試験期間は 125 日であるが、40
日以降、流出が停止しているため、125 日以降もこ
の状態が持続するものと仮定した。流出量評価モ
デルによる総流出量は、試験開始から4日までは、
原位置流出試験と同じ軌跡を示すが、4日から 10
日程度まで立ちあがり、その後、漸増する挙動を示
す。Erosion model の総流出量も同様に試験開始か
ら 10 日程度までは、原位置流出試験と同じ軌跡を
示すが、それ以降も上昇傾向を示す。評価期間 284
日後における総流出量は、原位置流出試験が 2,453g
に 対 し て、 流 出 量 評 価 モ デ ル は 5,054g、Erosion
model は 263,697g となった。以上の結果から、定
水位条件による要素試験に基づいて緩衝材の流出
量評価モデルを開発したことで、定流量条件による
要素試験に基づく Erosion model と比較して原位置
流出試験による総流出量の経時変化の傾向がより
再現できる様になった。また、Erosion model は原
図9 要素試験結果の例(初期流量:20mL/min)
m
S_BASE
= (0.015Q+0.30)t
1.5
…………………………(3)
γ' = (0.015Q+0.30)Ta
1.5
………………………………(4)
γ = γ'/T
a
δ
………………………………………………(5)
m
S_BASE
=(0.015Q+0.30)T
a
1.37
t
0.13
……………………(6)