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福島第一原発の地下水:下部透水層でもトリチウムの汚染を確認!

 
昨日(6/24)、東京電力は原子力規制庁(および福島県政記者会)で記者レクを開催し、そこで下部透水層に関しての情報を発表しました。いつものようにツイッターで2時間前に形だけの告知を行っています。

そこで発表された内容は、これまで地下水は水圧のために下部には移行しないという説明をしてきたのですが、それが通用しなくなって、下部透水層も汚染されているということを認めたという内容でした。

この問題、下部透水層とか被圧地下水といってもわからない人も多いと思いますので、今回は少しそのあたりの説明からしたいと思います。2013年12月に書いた「福島第一原発の地下水:下部透水層も汚染されている?」もぜひ参考にして下さい。

1.下部透水層、被圧地下水など用語の説明

福島第一原発付近には、地下水が何層にも流れています。下の図で水色の層が透水層といって、砂岩などでできていて水を通しやすい層です。一方、ピンク色の層は難透水層といって、泥岩でできており、比較的水を通しにくい層です。

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(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

原子炉建屋は、この泥岩層まで掘り下げて、そこに直接基礎工事を行っています。この泥岩層より上は、この図では上部透水層と書いてありますが、中粒砂岩層という地層です。ここでは省略されていますが、護岸付近のO.P.4mのスクリーン付近(通称4m盤または4円盤)は、一度工事のために掘り返して、埋め戻しています。それを埋め戻し層というのですが、そこも中粒砂岩層と同等あるいはそれ以上に水を通しやすい層になっています。この水の通しやすさについては、透水係数というもので表されますが、中粒砂岩層は3×10-3cm/sec程度、泥岩層は1×10-6cm/sec程度です。この数字は小さいほど水を通しやすい事を示します。つまり、泥岩層は中粒砂岩層よりも3000倍近く水を通しにくい計算になります。

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(2013年8/23 第5回汚染水処理対策委員会 資料3 5ページより)

そして、上部透水層は圧力がかかっていないので不圧地下水というのですが、泥岩層よりも下の互層部と呼ばれる透水層や、さらにその下に2層ほど存在する細粒砂岩層と呼ばれる透水層には圧力がかかっていて、被圧地下水と言います。

温泉を掘るためにボーリングをしていって、温泉がビューっと噴き出てくるというのは、これは被圧地下水で圧力がかかっているために上から孔を開けてやると圧力が解放されて水(お湯)が地上まで出てくるということなのです。

0625-3
(2013年8/23 第5回汚染水処理対策委員会 資料3 10ページより)

今回、下部透水層と呼ばれているのは互層部の透水層の事ですが、その水位は上の図のような形で下部透水層までボーリングをすれば測定することができます。

昨年8月の段階では、スクリーン近くの4m盤、および建屋付近の10m盤では、被圧地下水の水位の方が不圧地下水の水位よりも高いというデータになっていました。これはつまり、もし二つの層がつながることがあれば、圧力の関係で下の層から上の層に水が流れる可能性が高い、ということを示しています

0625-4
(2013年8/23 第5回汚染水処理対策委員会 資料3 12ページより)

2.海側遮水壁及び凍土壁の工事の深さ

以上が簡単な基礎知識です。これらを頭に入れた上で再度最初に示した図を見てみましょう。この図には模式図ですが、上部透水層(中粒砂岩層)の地下水のだいたいの水位分布と、互層部(下部透水層)の被圧地下水の水位分布を示してあります。

0625-1
(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

これまでの予想では、上の図のように下部透水層の水位の方が高いはずだったので、上部透水層の地下水がトリチウム(H-3)やSr-90などで汚染されていたとしてもそれが下部透水層に流れ出す可能性は低いはず、というのが東電の説明でした。事実、昨年までのデータではそのようなデータはなかったと思います。

さて、ここで海側遮水壁と陸側遮水壁(凍土壁)の深さを見ておきましょう。海側遮水壁はこの上の図にあるように、互層部、つまり下部透水層まで鋼管矢板を打ち込んでいます。深さにして23m前後です。海側遮水壁の透水係数は1×10-6cm/sec程度の計算ですので、全く通さないわけではないですが、難透水層と同じくらい水を通さないはずです。ただし、海側遮水壁は互層部のさらに下の細粒砂岩層にまでは達していないため、細粒砂岩層が汚染されてしまったらその汚染は海側遮水壁を超えて海にまで流出してしまいます。

一方、凍土壁は、どこまで打ち込むか、ということについて昨年議論があったようですが、最終的には互層部(下部透水層)よりもさらに下の2層ある細粒砂岩層にまで凍結管を打ち込んでそこまでを凍らせるという予定になっています。こちらは深さにして約30m前後です。

ですから、凍土壁の工事で間違って互層部の下の細粒砂岩層を汚染してしまったら、海側遮水壁は何の役にも立たないので、汚染は海に流れていってしまいます。ですが、互層部の汚染であれば、海側遮水壁が完成すれば(現在はまだ完成していません)、原理的には海側遮水壁で食い止められることになります。ただ、実際の地層がこのような図の通りになっているかどうかはわかりませんので、モニタリングは必要と思います。

3.海水配管トレンチの深さ

福島第一原発にはいろんな構造物がありますから、それらの深さを頭の中でイメージしていくことは大切です。次に海水配管トレンチを見ておきましょう。

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(2013年8/21 第3回汚染水WG 資料2 41ページより)

つい最近、凍らせようとしたが一部が凍っていないという報道があったのはこの海水配管トレンチです。海水配管トレンチとタービン建屋の間の汚染水の行き来を止めるために凍土壁と似たような形で凍らせる計画を実施していたのですね。つまり、2号機の海水配管トレンチには高濃度の汚染水がまだ(漏れ出していなければ)大量にたまっているはずです。このトレンチはこのようにO.P.-12mもの深さにまで掘られています。これを地層で見るとどのようになっているか、ということなのですが、実は下の図のように、海水配管トレンチは互層部(下図では緑色の部分)、つまり下部透水層にどっぷりと浸かっていたのですね。

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(2013年7/29 第14回監視評価検討会 資料1-1 21ページより)

つまり、海水配管トレンチから汚染水がしみ出すことがあれば、それはすぐに互層部(下部透水層)の汚染になるわけです。このような状況を知った上で、昨日(6/24)にまとめて発表されたデータを見ていきましょう。

4. 6/24に発表された情報

前置が長くなりました。長くなったついでに、もう一つ。興味のある方はぜひ今年の3月に書いた「護岸エリアの中粒砂岩層(透水層)は海とどうつながっているのか?」も読んでみて下さい。地下水がどのように海に流れていっているのか、ということについてよくわかると思います。

6/24に発表された新しいデータは、H25J7という4号機のタービン建屋付近の下部透水層のデータです。具体的な場所はこの下の図でご確認下さい。これは凍土壁が予定されているエリアの内側に位置します。

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(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

今回のデータは、H25J7でH-3が120Bq/Lあるいは140Bq/L検出されたというものでした。このデータだけならば今までにもこの地点では何回か測定を行っていて、検出されたりされなかったりしていますのであまり大きな問題にはなりませんでした。

しかし、今回はこれまでにすでに発表している(6/46/13など)他の地点のデータもまとめて再度公表しています。

0625-8
(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

これを見ると、Fz-5と呼ばれる、1,2号機間のタービン建屋付近の観測孔から、6/4に汲み上げた互層部の水から4700Bq/Lと比較的高いH-3が観測されていることがわかります。

なお、このFz-5のすぐ近くにはNo.1のサブドレンがあり、ここは以前から高い時には1100000Bq/LといったH-3が検出されていた事もある場所ですので、この地下水のH-3汚染との関連が気になります。

そして、これまで復習してきた地下水位の話がやっとここで出てくるのですが、下のグラフにあるように、タービン建屋付近、すなわち10m盤においては、互層部のH25J7やH25J4の被圧地下水の水位(O.P.3.5m前後)の方が中粒砂岩層のSD59やSD32といったサブドレンよりの水位(O.P.4.5m前後)よりも1m近く低いということが判明したのです。

0625-9
(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

つまり、これはどういうことかというと、Fz-5のある10m盤では、1,2号機の水位データはありませんでしたが、被圧地下水の水位の方が不圧地下水の水位よりも低くなっていることが判明したということなのです。ということは、昨年までのデータから考えられていたのとは逆に、もし両者が混ざることがあるとすれば上から下へと水が移行するということです。これはすなわち汚染された地下水が互層部に流れ込んで下部透水層の地下水が汚染される可能性が高いということを意味しています

このような重要な情報が、定例記者会見ではなく、なぜか2時間前にツイッターでしか告知されない規制庁の記者レクという形で発表されたのです。

この日発表されたデータでは、スクリーン近くの4m盤でも約30cmですが、地下水位の逆転が起こっていることが示されていました。

0625-10
(6/24 福島第一原子力発電所タービン建屋東側(海側)下部透水層の水質調査状況について より)

しかもこの4m盤のデータにはおまけがあって、これは日曜日(6/22)に書いた「福島第一原発の護岸エリア地下水 その後の動き(1)」へのよっちゃんさんのコメントを読んでいただければわかりますが、規制庁の第22回監視検討会の資料とデータが違っているということが判明したのです。

この点については、おしどりマコさんにお願いして本日(6/25)の記者会見でも追求していただいています。おそらく結論としては、検討会の資料が間違っているだろうということだと思いますが、おしどりマコさんが記者会見で言っていたように、規制庁に対して間違ったデータを出したというのは問題だと思います。


話を戻しますが、今回明らかになった事は、下部透水層の地下水もすでに一部は汚染されているということがハッキリしたということです。このため、6/24の報道にもあったように、凍土壁の工法も互層の部分についてマルチステップと呼ばれる工法を取り入れる必要が出てきたということが昨日の記者レクで説明があったようです。マルチステップについては6/8に書いた「6/6の第23回監視評価検討会 凍土壁をめぐる議論はもうヤマを超えたか?」にも出てきましたので興味のある方はご参照下さい。

0608-5
(6/6 際23回検討会 資料1 凍土方式遮水壁の設置工事における地下埋設物等への考慮について(1/4)  16ページ より)

6/27追記:コメントにあったように、これはマルチステップ工法ではなく、スタンドパイプと呼ばれるものを凍結管の外側に設置する対応をするようです。訂正します。6/25の記者会見でもスタンドパイプと説明がありました。
0627-1
(6/13 陸側遮水壁タスクフォース(第10回) 資料2-3 より)
6/27追記ここまで


ただ、互層(下部透水層)の汚染がすでに護岸付近まで到達しているか、というと、6/24の資料にもあったように、護岸付近のNo.2-4の下部透水層のデータでは、H-3はNDでしたので、まだ海側遮水壁が完成していないとはいえ、汚染が護岸付近にまでは達していない可能性があります。ですから、海側遮水壁が完成すれば、この下部透水層の汚染は海にまで行かずにすむ可能性もあります。

しかしながら、東電がこれまで大丈夫、と言ってきたことがまたもやそうではないということがデータによって明らかにされたことは覚えておく必要があると思います。

今日はこの辺にします。
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コメント

誤字訂正

凍結管15,000本→千五百本

活性性シリカコロイド→活性シリカコロイド

のタイプミスです。失礼。

ついでに活性シリカコロイドの性能説明はココが分かりやすかったです。
http://www.jckk.jp/kokyu.php

Re: Re: グラウト分類表

あはは、つい調べすぎてしまいました。私が心配しているのは、凍結管15,000本の【不良品発生率】です。7回目の陸側遮水壁タスクフォースでも、底部の止水の仕方について議論され、止水パッカーの不良品があった事が報告されています。これ、結構な確率だと思うんですよね、FSで埋めた本数からすると。
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/140225/140225_01d.pdf

その後、パッカーや止水材の変更の検討がなされていますが、人類未踏の本数で、地盤も様々違っている場所で、おまけに埋設物や互層の汚染まで意識しないといけない。トレンチの止水で「やっぱり凍りませんでした。」とかいってる東電では、たぶん運転しても、あっちが壊れ、こっちが壊れ、とやるんじゃないでしょうか?

だからこそ、今の内検討できる事は、物性レベルでやっておいた方が賢いと思います。

Re: グラウト分類表

よっちゃんさん

> 分類表だと、こちらのほうが見やすいかな?
> http://www.raito.co.jp/project/doboku/grout/groutzai/index.html
>

情報ありがとうございます。

ここまで来ると、もう素人にはお腹いっぱい、という感じですね。こういう細かい知識が必要にならずに済むことを願っています。グラウトの選択を間違ったから凍結がうまくいかなかった、とかなったらこの辺も調べないといけないですからね。

グラウト分類表

分類表だと、こちらのほうが見やすいかな?
http://www.raito.co.jp/project/doboku/grout/groutzai/index.html

恒久性のある水ガラスとしては、IRIDで大成建設と清水建設から「活性性シリカコロイド(グラウト)」が提案されていますね。
http://irid.or.jp/cw/public/227.pdf
http://irid.or.jp/cw/public/600.pdf

Re: Re: マルチステップ工法とスタンドパイプは同じか?

>CB(セメントベントナイト)と水ガラスの違いですが、第7回の陸側遮水壁タスクフォースの資料2-1
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/140225/140225_01d.pdf
の4ページには、水ガラスの分類が書いてあります。今回「水ガラス」としか書いていないのは、細かいところはまだ検討中という意味なのでしょうかね?

その資料の分類表、一度チラ見して、あれどこだったかな?と探していました。厳密にいうなら、

■CB=セメント+ベントナイト+水
■急桔CB=セメント+ベントナイト+水+水ガラス
■セメントミルク=セメント+水
■セメント系急桔材=セメント+水+水ガラス

という事だと思います。【マルチステップ内側】に入れる充填材も、資料によってCBと書かれていたり、セメントミルクと書かれていたりしますね。
面談資料に、固化材(セメントミルク)の凍害に対する性能が出てました。(p.13)
http://www.nsr.go.jp/disclosure/meeting/FAM/data/20140620_02_shiryo.pdf

【スタンドパイプの外部】に使う水ガラスがどういうものか、注入と掘削の手順も含めて、設計から上がってくるのはこれからでしょうね。

Re: マルチステップ工法とスタンドパイプは同じか?

よっちゃんさん

> 分りやすい!このblog英訳して世界中の人に見て欲しいです。

ありがとうございます!でも、英訳はちょっと手間がかかるので、いずれ、ということで。


> さて、ここまでの国と東電の説明で疑問に思った事があります。それは、埋設物に対応するマルチステップ工法と、今回、下部透水層の汚染対策で説明されたスタンドパイプの設置案が、イコールなのか?ということです。

スタンドパイプとマルチステップは感覚的には似ていますが、どうも違うようですね。私はあまり気にしていませんでしたが、スタンドパイプはものの名前で、マルチステップは一段でなくて複数回にわける、という意味ですから表しているものが違いますよね。でも、マルチステップの説明ではケーシングという言葉で説明しており、スタンドパイプという名前が出てきませんので、違うと思いました。

CB(セメントベントナイト)と水ガラスの違いですが、第7回の陸側遮水壁タスクフォースの資料2-1
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/140225/140225_01d.pdf
の4ページには、水ガラスの分類が書いてあります。今回「水ガラス」としか書いていないのは、細かいところはまだ検討中という意味なのでしょうかね?


マルチステップ工法とスタンドパイプは同じか?

分りやすい!このblog英訳して世界中の人に見て欲しいです。

さて、ここまでの国と東電の説明で疑問に思った事があります。それは、埋設物に対応するマルチステップ工法と、今回、下部透水層の汚染対策で説明されたスタンドパイプの設置案が、イコールなのか?ということです。

スタンドパイプについて、私たちが知っている資料は、陸側遮水壁タスクフォース(第10回)の
①スタンドパイプの設置に関する検討(p.1)
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/140613/140613_02g.pdf
②2.大規模実証事業に関わる検討事項(p.4)
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/140613/140613_02d.pdf
の2つです。

私も最初①を見たとき「そうか~、互層もトレンチみたいなもんだから3重構造でやればいいんだよな。」と思い込み、②を見た時、ハタと考え込んでしまいました。「あれあれ?水位差の話と互層の汚染の話がごっちゃになってない?これだと工期中に、とにかく汚染を拡散させなきゃいいって構造なのでは?」と思ったのです。

よくよく見ると、マルチステップ工法で使うグラウトは、セメントベントナイトなどですが、スタンドパイプは水ガラスとなっています。

そこで連想したのは、HTI連絡トレンチの止水工事で起きた水漏れです。
http://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/pdf/0529/140529_01_018.pdf
これも水ガラスを注入した後に、ケーシングを入れるという工事でしたが、注入孔とトレンチ躯体の隙間から地下水が流入したケースです。

もしかしたらですが、スタンドパイプも水ガラスを注入した後に、掘削するんじゃないでしょうか?そのほうが理論上は、汚染は上にも下にも広がらないですよね。

●水ガラスの恒久性
最近、汚染水を食い止めた救世主、水ガラスについて調べていました。歴史は十数年と浅く、もともと長期耐久性に欠点があったため改良が重ねられて、多様な製品が生まれたようです。

1Fに納入実績があるのは、初期の護岸で即効性を発揮した、東曹産業と
http://www.tokyo-np.co.jp/feature/kigyou/news/110616.html
菱晃のニトックス
http://www.kkryoko.co.jp/civil/
ですが、この2社の製品は、いずれもケイ酸ソーダに炭酸水などの硬化剤を加えるものです。

セメント系のグラウトと比較すると、浸透性に優れています。水ガラス最高~♪と味をしめたのか、東電はよくこれを使ってますね。しかし、使いどころは、護岸の一時的な止水工事が多いです。

水ガラスの弱点は、長く水の中に浸けると、反応し切れなかったアルカリ(シリカ)が溶脱し、穴が開く事です。しかもその水のphが中性だったら問題ないのですが、1Fのようなアルカリイオンが多いと思われる土壌(核種の多くはアルカリ)で、どこまでもつかは、誰にもわかりません。まして、先日のALPSで起こったテフロンが放射線に弱いというような研究実績もないのです。

ですから、鹿島もこれはよくよく考えて、グラウト剤を選定したほうがいいと思いますよ。何らかの理由で凍結が解除された時、水ガラスも溶解して、汚染が広がる、なんて状況は考えたくもありませんから。

プロフィール

TSOKDBA

Author:TSOKDBA
twitterは@tsokdbaです。
3.11では、停電・断水のため、一晩避難所で過ごし、震災後の情報収集をきっかけにブログを始めました。
これまで約4年間、原発事故関係のニュースを中心に独自の視点で発信してきました。その中でわかったことは情報の受け手も出し手も意識改革が必要だということです。従って、このブログの大きなテーマは情報の扱い方です。原発事故は一つのツールに過ぎません。

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