JP2006046925A

JP2006046925A - 放射性廃棄物処分施設およびその築造方法

Info

Publication number: JP2006046925A
Application number: JP2004223989A
Authority: JP
Inventors: Jun Nobuto; 遵延藤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP4329076B2

Abstract

【課題】坑道内に充填されるベントナイトまたはベントナイト混合土に悪影響を与えることなく、止水が可能な放射性廃棄物処分施設およびその築造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る放射性廃棄物処分施設は、放射性廃棄物５を貯蔵するために地盤Ｇ内に形成された断面視円形の坑道３と、坑道３の周壁として形成されたベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層２と、第一改良層２の外周部に形成されたセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層１とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性廃棄物処分施設およびその築造方法に関する。

高レベル放射性廃棄物の処分については、高レベル放射性廃棄物をガラスと混ぜて固化したガラス固化体を炭素鋼等からなるオーバーパックで密閉した後、３００ｍを超える地下深部の安定した岩盤に形成された坑道に、ベントナイトで被覆して封じ込めることが計画されている。
しかし、岩盤等の地盤には破砕帯等の割れ目が存在するため、掘削時に多量の湧水が発生することが予想され、円滑な施工のためには、ある程度止水しながら掘削していく必要がある。また、坑道周辺の地下水を低下させることは、地表面付近の酸化性地下水の流入を招き、オーバーパックの腐食を促進するおそれがあり、この点からも坑道内への湧水を低減する必要がある。
トンネル工事で一般に用いられている岩盤止水工法としては、セメント系材料によるグラウト工法があるが、セメント系グラウト材は、放射性廃棄物処分において重要なバリアとなるベントナイトに悪影響を与え、その性能を劣化させることが知られている。そのため、ベントナイトを注入材料とするグラウト工法について研究が進められている。
他方、特許文献１には、沿岸海底下の地層中に放射性廃棄物を埋蔵処分した場合でも、地下水流動による放射性汚染を防止することができる放射性廃棄物処分場の発明が開示されている。
特開平５−２０３７９７号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、ベントナイトグラウトは十分な強度を有していないため、深部トンネル工事のように高水圧下における掘削工事では、坑道内へ湧水が流入し、打設したベントナイトグラウト材料が坑道内へ押し返されることが懸念される。
また、特許文献１に記載されたような、沿岸海底下の地層中に放射性廃棄物を埋蔵処分する方法は、海洋投棄との関係や具体性の点から現段階では困難とされており、地下深部に放射性廃棄物を埋蔵処分する方法が最も有効だと考えられている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、坑道内に充填されるベントナイトまたはベントナイト混合土に悪影響を与えることなく、止水が可能な放射性廃棄物処分施設およびその築造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る放射性廃棄物処分施設では、放射性廃棄物を貯蔵するために地盤内に形成された坑道と、当該坑道の周壁として形成されたベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層と、当該第一改良層の外周部に形成されたセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層とを備えることを特徴とする。
本発明では、坑道の周壁としてベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層を形成するので、坑道内に充填されるベントナイトまたはベントナイト混合土に悪影響を与えることなく、止水することができる。また、第一改良層の外周部にはセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる強度の高い第二改良層を形成しているので、高水圧下においても、湧水が坑道内へ流入することがない。

また、本発明に係る放射性廃棄物処分施設の築造方法では、切羽より前方の掘削領域を囲繞する前記第二改良層を形成し、次いで前記第二改良層の内方に前記第一改良層を形成した後、前記掘削領域を掘削することを特徴とする。
本発明では、切羽より前方の掘削領域を囲繞する、セメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層を形成し、さらに当該第二改良層の内方にベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層を形成した後、坑道を掘削するので、高水圧下においても、坑道内への湧水の流入を防止し、円滑に工事を進めることができる。

本発明によれば、坑道の周壁としてベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層を形成し、さらにその外周部にセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層を形成するので、坑道内に充填されるベントナイトまたはベントナイト混合土に悪影響を与えることなく、止水が可能な放射性廃棄物処分施設を実現することができる。
また、本発明によれば、切羽より前方の掘削領域を囲繞する、セメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層を形成し、さらに当該第二改良層の内方にベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層を形成した後、坑道を掘削するので、高水圧下においても、坑道内への湧水の流入を防止し、円滑に工事を進めることができる。

以下、本発明に係る放射性廃棄物処分施設について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る放射性廃棄物処分施設の一例を示す側断面図およびＡ−Ａ矢視断面図である。
図１に示すように、本発明に係る放射性廃棄物処分施設は、放射性廃棄物５を貯蔵するために地盤Ｇ内に形成された断面視円形の坑道３と、坑道３の周壁として形成されたベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層２と、第一改良層２の外周部に形成されたセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層１とから構成される。
ここで、第一改良層２は、止水を主目的とし、透水係数１０^−５〜１０^−６ｃｍ／ｓ程度かそれ以下の値が得られるようにするのが好ましい。一方、第二改良層１は、ある程度の止水とともに強度も兼ね備えることを目的としており、透水係数は１０^−３〜１０^−５ｃｍ／ｓ程度のいわゆる難透水としての機能を有するものが考えられる。

坑道３内はベントナイト４で満たされており、ベントナイト４中に、炭素鋼等からなるオーバーパックで密閉された放射性廃棄物５が貯蔵される。ここで、ベントナイト４は、地盤Ｇからの圧力を和らげるための緩衝材の役目をしている。また、オーバーパックが破損した場合には、ベントナイト４の透水性が低いため、放射性廃棄物５の移行が遅延し、さらにイオン交換性によって放射性廃棄物５がベントナイト４に吸着される。

セメント系グラウトまたはシリカ系グラウトは高い強度を有しており、高水圧下でも機能することができる。セメント系グラウトは、セメント量が多くなると、ベントナイトに悪影響を及ぼすため、セメント量が少ないものが望ましい。また、シリカ系グラウトは、ベントナイトに悪影響を与えにくい中性に近いもの、例えば、シリカヒュームとグラウト用石灰を混合し、強度を確保しながらｐＨ値を弱アルカリに抑えたグラウト材が考えられる。

一方、ベントナイトグラウトは、ベントナイトに水を加えたものであり、粘性を抑えるためにエタノールや塩水により希釈してもよく、クニゲルＶ１（登録商標）、クニゲルＶ０（登録商標）、ボルクレイ（登録商標）等のベントナイトが好適である。また、粘土グラウトは、一般の粘土に水を加えたものであり、細粒で、粘性が小さく、沈降・沈積後の安定性の大きい粘土が望ましい。

本実施形態による放射性廃棄物処分施設では、坑道３の周壁としてベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層２を形成するので、坑道３内に充填されるベントナイト４に悪影響を与えることなく、止水することができる。また、第一改良層２の外周部にセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる強度の高い第二改良層１を形成しているので、高水圧下においても、坑道３内へ湧水が流入することがない。

次に、本発明に係る放射性廃棄物処分施設の築造方法について説明する。以下、掘削方向を「前」とし、逆方向を「後」とする。
図２は、本発明に係る放射性廃棄物処分施設の築造方法を示す側断面図である。
先ず、既に形成された坑道３前端の切羽６から前方の掘削領域Ｒ（２０〜３０ｍ程度）に向けて放射状に複数の鋼管７…を打設する。そして、鋼管７…から地盤にセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトを注入し、掘削領域Ｒの周囲に円筒状の第二改良層１ａを形成する。また、掘削領域Ｒの前端部には、第二改良層１ａとの間に第一改良層２の厚み分の間隙８を設けた状態で、円盤状の第二改良層１ｂを形成する（図２（ａ）参照）。
次いで、鋼管７…を引抜き、新たに、切羽６から前方の掘削領域Ｒに向けて放射状に複数の鋼管７’…を打設する。そして、鋼管７’…から地盤にベントナイトグラウトまたは粘土グラウトを注入し、第二改良層１ａの内側に円筒状の第一改良層２ａを形成する。この際、第二改良層１ｂと第二改良層１ａ間の間隙８にも第一改良層２ａを形成する（図２（ｂ）参照）。
その後、鋼管７’…を引抜き、切羽６から前方に向けて坑道３を掘削する（図２（ｃ）参照）。この際、第二改良層１ｂまで掘削せず、第二改良層１ｂの後方に地山Ｇ’を部分的に残しておく。これにより、第二改良層１ｂを透過した湧水が坑道３内に侵入するのを防止することができる。
以下、２０〜３０ｍ程度の所定ピッチで上記作業を繰返すことにより、放射性廃棄物処分施設を築造する。

なお、図２（ｄ）に示すように、坑道３の端部では、端部周縁と周壁の間に間隙を設けずに第二改良層１ｃを形成するとともに、第二改良層１ｃの内側全面にわたって第一改良層２ｃを形成する。
このようにして、放射性廃棄物処分施設が築造されるが、完成後は図１に示したように、炭素鋼等からなるオーバーパックで密閉された放射性廃棄物５を坑道３内に搬入し、放射性廃棄物５と坑道３の周壁との空間にベントナイト４を充填する。この結果、放射性廃棄物５は半永久的に貯蔵即ち処分されることになる。

本実施形態による放射性廃棄物処分施設の築造方法では、切羽６より前方の掘削領域Ｒを囲繞する、セメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層１ａ、１ｂを形成し、さらに第二改良層１ａの内側にベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層２ａを形成した後、坑道３を掘削するので、高水圧下においても、坑道３内への湧水の流入を防止し、円滑に工事を進めることができる。

以上、本発明に係る放射性廃棄物処分施設の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、放射性廃棄物処分施設の断面は円形としているが、矩形など他の形状でもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明に係る放射性廃棄物処分施設の一例を示し、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。本発明に係る放射性廃棄物処分施設の築造方法を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）は中間部の側断面図、（ｄ）は端部の側断面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ第二改良層
２、２ａ、２ｃ第一改良層
３坑道
４ベントナイト
５放射性廃棄物
６切羽
７、７’ 鋼管
Ｇ地盤

Claims

放射性廃棄物を貯蔵するために地盤内に形成された坑道と、当該坑道の周壁として形成されたベントナイトグラウトまたは粘土グラウトからなる第一改良層と、当該第一改良層の外周部に形成されたセメント系グラウトまたはシリカ系グラウトからなる第二改良層とを備えることを特徴とする放射性廃棄物処分施設。
請求項１に記載の放射性廃棄物処分施設の築造方法であって、
切羽より前方の掘削領域を囲繞する前記第二改良層を形成し、次いで前記第二改良層の内方に前記第一改良層を形成した後、前記掘削領域を掘削することを特徴とする放射性廃棄物処分施設の築造方法。