JP2006170690A - 廃棄物地層処分場の処分坑道施設 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性廃棄物等の地層処分場の地下施設の建設に際し、廃棄物を埋設する処分坑道の建設開始時期を早め、処分坑道を作業効率よく建設し、建設工期の大幅な短縮を図り、ＴＢＭ等の稼働率・コスト低減率の向上を図り、建設コストの低減を図る。
【解決手段】立坑１１からＴＢＭを発進させ、短い直線状の連絡坑道１２を掘削形成した後、渦巻き状に掘進して、渦巻きの中心部において掘進最小半径で折り返し、来たルートに沿って再び掘進し、立坑１１に戻ることにより、連続した１本の渦巻き型（蚊取り線香型）の連続処分坑道１３を掘削形成する。この坑道を例えばトリプルピッチで配置し、３台のＴＢＭで同時掘進することで１３、１４、１５からなる渦巻き型の処分坑道施設１０とする。１本の渦巻きを１台のＴＢＭで連続掘削し、耐用距離が終了すると、立坑１１から解体搬出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射性廃棄物等の地層処分場の地下に建設される処分坑道施設のレイアウトに関するものである。

例えば、高レベル放射性廃棄物は、使用済核燃料から未反応のウランや新生のプルトニウムを分離した後に残る不要な核分裂生成物を硝酸に溶かし出したものであり、液体のままでは取り扱いが困難となるため、ガラス原料と共に高温で溶かし合わせてステンレス鋼製のキャニスターに流し込むことにより、ガラス固化体として安定化処理し、このガラス固化体を地上の貯蔵設備で３０〜５０年程度貯蔵して放射能の強さと発熱を低減させた後、オーバーパックと称される厚肉鋼板製の密閉容器内に密閉収納し、このオーバーパックを地下３００ｍより深い安定した地層の岩盤中に緩衝材を介して地層処分することが計画されている。

図１２は、地層処分場の一例を示したものであり、地上施設１と地下施設２を結ぶアクセス坑道（立坑、斜坑、スパイラル坑道）３と、廃棄体（オーバーパック）を定置埋設するための多数の処分坑道４と、処分坑道４を取り囲む主要坑道５と、主要坑道間を結ぶ連絡坑道６などから構成されている。図１３は、地下施設の処分パネルの一例を示したものであり、処分パネル７は、処分坑道４とそれを取り囲む主要坑道５からなる一つの区画であり、廃棄体を処分する領域をいくつかの独立したパネルに分割することで、処分サイトの地質環境条件等に応じて柔軟なレイアウトを行うことができ、各パネルで建設・操業・閉鎖などの主要作業を独立に並行して実施できるなどの利点がある。

建設段階では、地上施設と地下施設の建設が行われる。操業段階では、主な作業として、ガラス固化体の受け入れ、オーバーパックへの封入、緩衝材の製作、廃棄体と緩衝材の搬送・定置、処分坑道と主要坑道の埋め戻しが行われる。閉鎖段階では、主な作業として、連絡坑道とアクセス坑道の埋め戻し、地上施設の解体・撤去が行われる。

また、本発明に関連する先行技術文献として特許文献１〜９がある。特許文献１〜６は、放射性廃棄物の地層処分に関連する発明である。特許文献７には、廃棄物を埋設処理するトンネル構造を山間の地層内において、所定の距離間隔を有して一連の段層式ラセン状に掘削して構成することが記載されている。特許文献８には、地中空洞を構築する際に地中空洞を取り囲むスパイラルトンネルを構築することが記載されている。特許文献９には、岩盤内熱水貯蔵施設において、地表から貯槽に至る螺旋状のアクセス坑道を設けることが記載されている。
特開２００１−１６６０９３号公報 特開２００２−１０６２８９号公報 特開２００２−１０７４９１号公報 特開２００３−４８９５号公報 特開２００３−１４８０９７号公報 特開２００４−２８６４５１号公報 特開２００３−４７９２６号公報 特開２００２−１０６２９９号公報 特開２００２−１７３９４６号公報

前述のような従来の処分坑道レイアウトの場合、建設段階において、主要坑道等を掘削形成した後、トンネル掘削機（以下、ＴＢＭと記載）等を使用し、例えば一方の主要坑道から他方の主要坑道へ向けて掘進し、この一方向の掘進を繰り返すことにより多数の処分坑道を平行に掘削形成している（図１３参照）。一つの処分坑道が構築されると、出口側でＴＢＭを解体して入口側の主要坑道へ搬送し、組み立てた後、次の処分坑道の掘進を行っている。

しかし、現在、建設の工期を短縮する計画が検討されており、前述のような従来の処分坑道のレイアウトでは、主要坑道等が長いため処分坑道の建設開始が遅れ、また処分坑道の建設ではＴＢＭの移動および組立・解体に時間がかかるため作業効率が悪く、建設工期が長くかかる。また、ＴＢＭの移動および組立・解体のため、ＴＢＭの稼働率が悪く、コストも増加するなどの問題もある。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたもので、その目的は、放射性廃棄物等の地層処分場の地下施設の建設に際し、廃棄物を埋設する処分坑道の建設開始時期を早めることができると共に、処分坑道を作業効率よく建設することができ、建設工期の大幅な短縮が可能となり、さらにＴＢＭ等の稼働率およびコスト低減率の向上を図り、建設コストの低減が可能な廃棄物地層処分場の処分坑道施設レイアウトを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、立坑から出発して、互いに交わることなく連続する平面的または立体的な一筆書き状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設である。

本発明は、特に高レベル放射性廃棄物の地層処分場の処分坑道レイアウトに有効に適用されるものである。その他の廃棄物の地層処分にも適用することができる。また、本発明の連続処分坑道の建設において、立坑は、建設用立坑、操業用立坑、排土用・搬入用立坑などであり、立坑から出発して同じ立坑に戻る場合、別の立坑に戻る場合などがある。

請求項１に係る発明は、立坑から短い主要坑道（連結坑道）を介して平面的または立体的な一筆書き状（渦巻き状、螺旋状、その他の連続形状）の連続処分坑道がＴＢＭ等で掘削形成されるようにしたものである。従来の処分坑道レイアウトにおける長い主要坑道を大幅に短縮することで、処分坑道の建設開始時期を早めるものである。また、従来の処分坑道レイアウトにおける１処分坑道毎のＴＢＭの移動および組立・解体を無くし、処分坑道を連続して掘削形成することにより、処分坑道の建設工期を大幅に短縮し、またＴＢＭの稼働率向上・コスト低減を図るものである。さらに、ＴＢＭの耐用年数（耐用距離、例えば約１０ｋｍ）の終了後に立坑に戻り、立坑から解体搬出できるようにしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、立坑から出発して、渦巻き状に掘進し、折り返した後、前記渦巻きに沿って渦巻き状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の渦巻き型の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設である。

例えば、図１、図３に示すように、立坑から短い主要坑道（連結坑道）を介して渦巻き状（蚊取り線香状）の処分坑道を平面配置し、渦巻きの中心部で折り返し、来たルートに沿ってまた戻ることにより、連続した１本の渦巻き型の連続処分坑道（図１は同心円タイプ、図３は曲率変化タイプ）を建設するものである。１本の渦巻き型の連続処分坑道を１台のＴＢＭの耐用距離で掘削形成し、運転終了後に立坑から解体搬出するのが好ましい。このような１本の渦巻き型の連続処分坑道を同心で２重、３重、…に配置し、ダブルピッチ、トリプルピッチ、…とすることにより、大きな処分容量を確保することができる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の処分坑道施設において、渦巻き型の連続処分坑道の渦巻きの直径に沿って排土用と搬入用の坑道が設けられていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設である。

即ち、１本の渦巻き型の連続処分坑道は、距離が極めて長いため、処分坑道等の掘削時に発生する掘削ずりの搬出および処分坑道等の掘削時の部品、給電・給水等の供給に支障をきたすことから、例えば図２、図４、図５に示すように、渦巻き型の処分坑道施設の上下にそれぞれ排土坑道、搬入坑道を渦巻きの直径と平行に掘削形成する。これら坑道は立坑に接続し、渦巻き型の連続処分坑道の各坑道と排土坑道および搬入坑道とは、短い排土立坑、搬入立坑で連結し、掘削ずりを立坑から地上へ搬出でき、立坑から部品等を搬入できるようにする。

本発明の請求項４に係る発明は、廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、立坑から出発して、螺旋状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の螺旋型の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設である。

即ち、処分坑道を鉛直方向に渦巻き配置することにより、用地を立体的に使用し、処分場用地を縮小できるようにした螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設である。１本のスパイラル型の連続処分坑道を１台のＴＢＭの耐用距離で掘削形成し、運転終了後に立坑から解体搬出するのが基本となるが、スパイラル長さが長い場合には、１本のスパイラルを複数台のＴＢＭで掘進することになる。この場合、スパイラルに沿って設けた立坑を用いて、ＴＢＭの解体搬出、次のＴＢＭの搬入を行う。

スパイラル型の処分坑道施設には次のようなタイプが考えられる。例えば図６に示すように、平面視が長円形状や正円形状等の一重コイル式のスパイラル型の連続処分坑道を１ブロックとし、これを複数ブロック配置するスパイラル１系列複数ブロックタイプ。例えば図７に示すように、二重コイル式のスパイラル型の連続処分坑道を同心状に内側と外側に配置して１ブロックとするスパイラル２系列１ブロックタイプ。例えば図８に示すように、スパイラル２系列１ブロックタイプをラップさせて２ブロック配置するスパイラル２系列２ブロック交差タイプ。例えば図９に示すように、１ブロックのスパイラルの数を増やしラップさせて配置するスパイラル４系列４ブロック交差タイプなど。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載された処分坑道施設において、螺旋型の連続処分坑道の螺旋軸に沿って排土用と搬入用の立坑が設けられていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設である。

このスパイラル型の場合も、１本の連続処分坑道の距離が極めて長いため、処分坑道等の掘削時に発生する掘削ずりの搬出および処分坑道等の掘削時の部品、給電・給水等の供給に支障をきたすことから、例えば図１０に示すように、スパイラル型の連続処分坑道の外側等にスパイラル中心軸に平行に設けられた立坑を排土用・搬入用として用いる。この立坑とスパイラルの各段とを短い連結坑道で連結し、掘削ずりを立坑から地上へ搬出でき、立坑から部品等を搬入できるようにする。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

（1）立坑から渦巻き状や螺旋状などの平面的や立体的な一筆書き状の連続処分坑道を掘削形成するため、従来の処分坑道レイアウトにおける長い主要坑道を大幅に短縮することができ、処分坑道の建設開始時期を早めることができ、また、従来の処分坑道レイアウトにおける１処分坑道毎のＴＢＭの移動および組立・解体を無くし、所望の処分容量を有する処分坑道を連続して掘削形成することができ、処分坑道の建設工期を大幅に短縮することができる。

（2）ＴＢＭの耐用年数（耐用距離）の終了後に立坑に戻り、立坑から解体搬出することができるため、ＴＢＭの移動および組立・解体などの運転以外の非運転作業が大幅に削減され、ＴＢＭの稼働率向上・コスト低減を図ることができ、建設工期の大幅な短縮と相まって建設コストの大幅な低減が可能となる。

（3）渦巻き型の連続処分坑道の場合、コンパクトな平面配置で所望の処分容量を得ることができる。螺旋型の連続処分坑道の場合、立体的に展開することにより、さらに処分容量の増大、処分場用地の縮小を図ることができる。

以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の渦巻き型の処分坑道施設の一例を示す平面図、斜視図である。図３は、渦巻き型の他の例を示す平面図である。図４、図５は、渦巻き型の処分坑道施設における処分坑道と排土坑道等の関係を示す排土坑道等に平行な鉛直断面図、水平断面図と処分坑道に平行な鉛直断面図である。

図１、図２の実施形態において、渦巻き型の処分坑道施設１０は、地下３００ｍより深い安定した地層の岩盤中に平面的に建設され、立坑１１からＴＢＭを発進させ、短い直線状の連絡坑道（主要坑道）１２を掘削形成した後、渦巻き状に掘進して、渦巻きの中心部において掘進最小半径で折り返し、来たルートに沿って再び掘進し、立坑１１に戻ることにより、連続した１本の渦巻き型（蚊取り線香型）の連続処分坑道１３を掘削形成する。

この実施形態の渦巻き型の連続処分坑道１３は、曲率一定のまま掘進し、一周したところで曲率を変えるタイプであり、半径の異なる同心円の大径円部１３ａと小径円部１３ｂから構成される。これら大径円部１３ａと小径円部１３ｂとは、平面上で傾斜した直線状の乗り継ぎ部１３ｃで連結される。渦巻きの中心部は、廃棄体の熱的な面や配置の面等から処分坑道として使用できないため、直線部と略円形部からなる折り返し部１３ｄが配置される。ＴＢＭの掘進最小半径は、例えば３０ｍであり、折り返し部１３ｄの略円形部はこの半径で掘削形成される。

また、１台のＴＢＭの耐用年数（距離）から１本の渦巻き型の連続処分坑道１３の延べ長さを決定する。ＴＢＭの耐用距離が終了すると、立坑１１に戻り、ＴＢＭを解体搬出することになる。１本の渦巻き型の連続処分坑道１３だけでは、処分容量が足りない場合には、内側に連続処分坑道１３より小径で同形状の渦巻き型の連続処分坑道１４、１５、…を配置し、ダブルピッチ、トリプルピッチ、…とする。図示例はトリプルピッチの場合であり、３台のＴＢＭを同時掘進させて、３重の渦巻き型の連続処分坑道１３、１４、１５を掘削形成する。廃棄体の処分坑道として使用できるのは、連絡坑道・乗り継ぎ部・折り返し部を除いた、大径円部１３ａ、１４ａ、１５ａと、小径円部１３ｂ、１４ｂ、１５ｂである。また、廃棄体の定置方式としては、処分孔縦置き方式、処分坑道横置き方式（後に詳述）などがある。なお、図示例では、１本の渦巻き型の連続処分坑道１３、１４、１５が大きい２重円小さい２重円の２つの円から構成されているが、３つ以上の円から構成してもよい。

具体的な数値例を挙げると、ＴＢＭの耐用距離を約１１ｋｍとした場合、トリプルピッチの渦巻き型の処分坑道施設１０の最外周の円の直径を例えば約７２０ｍとし、１本の渦巻き型の連続処分坑道１３、１４、１５を大小４つ程度の円から構成して、最内周の円の直径を例えば約１２０ｍとすれば、処分坑道の延べ長さは約３２ｋｍとなり、３台のＴＢＭが約１１ｋｍ／１台掘削した後、立坑に戻ることができる。処分坑道の延べ長さ約３２ｋｍを３台のＴＢＭで同時施工し、ＴＢＭの平均掘進速度を３００ｍ／月とすると、掘削所要期間は約３７ヶ月となり、４００ｍ／月とすると、掘削所要期間は約２８ヶ月となる。本発明において目標とする当初の建設工期６０ヶ月を充分にクリアすることができる。なお、このような渦巻き型の処分坑道施設１０が１パネルを構成し、これを立坑の周りに花びら状に例えば８パネル配置することになる。

図３の実施形態は、曲率を連続的に変えた場合であり、立坑１１からＴＢＭを発進させ、短い直線状の連絡坑道１２を掘削形成した後、曲率を漸次減少させながら渦巻き状に掘進して、渦巻きの中心部において掘進最小半径で折り返し、来たルートに沿って再び掘進し、立坑１１に戻ることにより、連続した１本の渦巻き型（蚊取り線香型）の連続処分坑道１６を掘削形成する。この場合、一つの渦巻き部１６ａと折り返し部１６ｂから構成されることになる。連絡坑道・折り返し部を除いた渦巻き部１６ａが処分坑道として使用される。また、この場合も、必要に応じて、ダブルピッチ、トリプルピッチ、…とすることができる。

以上のような渦巻き型の処分坑道施設１０の場合、１本の連続した処分坑道の長さが極めて長くなり、掘削ずりの搬出や処分坑道掘進時等における部品の搬入等に支障が生じるため、図１、図２に示すように、処分坑道施設１０の下方に渦巻きの直径と平行な排土坑道２０を設け、上方に同様の搬入坑道２１を設ける。これら坑道２０、２１は平面視で渦巻きの直径からそれぞれ若干ずらして配置し、立坑１１から出発し、立坑１１に戻るように掘削形成する。上下方向に関しては、処分坑道との坑道中心間距離が２Ｄ（処分坑道の掘削径）を確保できるように形成する（図４参照）。処分坑道１３、１４、１５の各坑道と排土坑道２０・搬入坑道２１とをそれぞれ短い排土立坑２２、搬入立坑２３により連結する（図２、図４参照）。なお、立坑１１は、建設・閉鎖用、操業用であり、複数本設けられることもある。

図４、図５に示すように、排土坑道２０内にはベルトコンベア２４が配設されており、掘削ずりが立坑１１に向けて搬出される。立坑１１では、カプセル空気圧輸送等により地上へと搬送される。図５に示すように、処分坑道掘進時の発生ずりがＴＢＭ後続ベルトコンベア２５により排土立坑２２まで運搬され、フィーダ２６によりベルトコンベア２４上に排出される。また、処分孔縦置き方式の場合には、処分孔１７の削孔時の発生ずりが処分孔掘削機械２７の後続ベルトコンベア２８により排土立坑２２まで運搬され、フィーダ２６によりベルトコンベア２４上に排出される。

搬入坑道２１および搬入立坑２３は、処分坑道掘進時の部品、給電・給水等の供給、処分孔削孔時の部品、給電・給水等の供給に用いられる。また、操業時においては、廃棄体および緩衝材の搬入などに用いられる。

なお、工事開始と同時に調査立坑から排土坑道２０および搬入坑道２１のＴＢＭ掘進を開始する。次いで、立坑１１から渦巻き型の連続処分坑道１３、１４、１５の３台のＴＢＭによる同時掘進を開始する。処分孔縦置き方式の場合には、処分坑道掘進が一周した後に処分孔掘削を開始する。

以上のような渦巻き型の連続処分坑道の場合、連絡坑道（主要坑道）１２を従来の処分坑道レイアウトの主要坑道よりも極めて短くすることができ、処分坑道の建設開始時期を大幅に早めることができる。また、所望の処分容量を有する処分坑道を連続して掘削形成することができるため、建設工期を大幅に短縮することができる。さらに、１台のＴＢＭの耐用距離で１本の連続処分坑道の掘削を終了し、立坑から解体搬出することにより、非運転作業を極めて少なくすることができ、ＴＢＭの稼働率・コスト低減率の大幅な向上が図られる。また、所望の処分容量を有する処分坑道施設をコンパクトに平面配置することができる。

次に、図６〜図１０は、本発明の螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設の種々の例を示したものである。図６は、一重コイル式のスパイラル型の例（スパイラル１系列複数ブロック）である。図７は、二重コイル式のスパイラル型の例（スパイラル２系列１ブロック）である。図８は、二重コイル式のスパイラル型の他の例（スパイラル２系列２ブロック交差）である。図９は、二重コイル式のスパイラル型の他の例（スパイラル４系列４ブロック交差）である。図１０は、スパイラル型の連続処分坑道と排土用・搬入用の立坑の一例を示す鉛直断面図である。

このスパイラル型の処分坑道施設は、前述の渦巻き型の連続処分坑道と同様の効果が得られるほかに、連続処分坑道を鉛直方向に渦巻き配置し、用地を立体的に使用することにより、処分容量をさらに増大させ、地層処分場用地をさらに縮小することができるものである。

図６の実施形態において、一重コイル式のスパイラル型の処分坑道施設（スパイラル１系列複数ブロック）３０は、地下３００ｍより深い安定した地層の岩盤中に立体的に建設され、立坑３１からＴＢＭを発進させ、鉛直方向に上から下へ（あるいは下から上へ）スパイラル状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した１本のスパイラル型の連続処分坑道３２を掘削形成する。

この実施形態のスパイラル型の連続処分坑道３２は、直線部３２ａと半円部３２ｂからなる平面視形状が長円形であり、鉛直方向には所定のピッチＰで多数段のスパイラルとされている。また、鉛直方向に対して所定の角度θで傾斜させることにより、スパイラル高さＨが小さくても上下の処分坑道間の距離を確保できるようにしている。また、このようなスパイラル型の連続処分坑道３２を１ブロックとし、複数ブロック配置している。

また、この実施形態では、立坑３１には建設用立坑３１ａと操業用立坑３１ｂを用い、それぞれ主要坑道３３、操業用坑道３４を介してスパイラル型の連続処分坑道３２の上部・下部に接続している。また、このスパイラル型の場合も１本の連続した処分坑道の長さが極めて長くなり、掘削ずりの搬出や処分坑道掘進時等の部品の搬入等に支障が生じるため、両端の半円部３２ｂに排土用と搬入用の立坑（斜坑）３５を設ける。この立坑３５とスパイラル型の連続処分坑道３２の各段は連絡坑道（後述する図１０参照）を介して連結される。この立坑３５はＴＢＭの解体搬出、ＴＢＭの搬入にも用いられる。

具体的な数値例を挙げると、スパイラルの直線部３２ａを２５００ｍ、半円部３２ｂの直径を８０ｍ、段数を８.５段（Ｐ＝７ｍ、Ｈ＝５０ｍ）とすると、スパイラル１段の処分坑道長が約５２５０ｍとなり、１ブロックのスパイラル処分坑道延べ長さは約４５ｋｍとなる。地下施設の処分坑道総延べ長さ３６０ｋｍとすると、８ブロックに分割すればよい（図６では、４ブロック分を表示）。

ＴＢＭの耐用距離を約１１ｋｍとした場合、１ブロックの１本のスパイラル処分坑道延べ長さが約４５ｋｍであるから、１ブロックを４台のＴＢＭで掘進することになる。掘進時の発生ずりは、連絡坑道を介して立坑３５へ搬出され、立坑３５から地上へと搬出される。ＴＢＭ等への給電等も立坑３５が用いられ、立坑３５から連絡坑道を介して連続処分坑道３２内に配線等がなされる。スパイラル１ピッチ分の掘進が終了すると、配線等を盛替える。また、ＴＢＭの交換も立坑３５が用いられる。即ち、１台のＴＢＭの耐用距離が終了すると立坑３５を用いて解体搬出し、次のＴＢＭを搬入する。

ＴＢＭの平均掘進速度を４００ｍ／月とすると、１台のＴＢＭの掘削所要期間は約２８ヶ月であり、４台のＴＢＭによる１ブロック処分坑道掘削工期は約１１３ヶ月となる。操業開始可能まで６０ヶ月とした場合、掘進途中において同一処分坑道内で操業を開始する必要がある。そのため、スパイラル型の連続処分坑道３２に主要坑道３３と操業用坑道３４が接続されている。

図７の実施形態において、二重コイル式のスパイラル型の処分坑道施設（スパイラル２系列１ブロック）４０は、地下３００ｍより深い安定した地層の岩盤中に立体的に建設され、立坑４１からＴＢＭを発進させ、鉛直方向に上から下へ（あるいは下から上へ）スパイラル状に掘進し、立坑４１に戻ることにより、連続した二重コイル式でスパイラル型の連続処分坑道４２を掘削形成する。２台のＴＢＭで同時に掘進し、二重コイルを同時に掘削形成するのが好ましい。

この二重コイル式のスパイラル型の連続処分坑道４２は、平面視形状が円形であり、鉛直方向には所定のピッチＰで多数段のスパイラルとされている。このようなスパイラル型の連続処分坑道４２の内側と外側に同心円状に配置して１ブロックとし、スパイラル２系列１ブロックのスパイラル型の処分坑道施設４０としている。

また、このスパイラル型の場合も１本の連続した処分坑道の長さが極めて長くなり、掘削ずりの搬出や処分坑道掘進時等の部品の搬入等に支障が生じるため、立坑４１を内側と外側のスパイラル状の処分坑道４２の間に設け、排土用と搬入用の立坑として用いる。この立坑４１とスパイラル型の連続処分坑道４２の各段は連絡坑道４３を介して連結される。

具体的な数値例を挙げると、地下施設の必要処分坑道総延べ長さ３６０ｋｍを得るには、外側スパイラルの直径Ｄを３０００ｍ、段数を１０段（Ｐ＝９ｍ、Ｈ＝９０ｍ）とすればよい。一本のスパイラルの長さは約９０ｋｍとなるため、一本のスパイラルに８台のＴＢＭが必要となる。この場合も、掘進時の発生ずりは、連絡坑道４３を介して立坑４１へ搬出され、立坑４１から地上へと搬出される。ＴＢＭ等への給電等も立坑４１が用いられ、立坑４１から連絡坑道４３を介して処分坑道４２内に配線等がなされる。スパイラル１ピッチ分の掘進が終了すると、配線等を盛替える。ＴＢＭの交換も立坑４１が用いられる。

ＴＢＭの平均掘進速度を４００ｍ／月とすると、１台のＴＢＭの掘削所要期間は２８ヶ月程度であり、４本のスパイラルに対して４台のＴＢＭで同時に掘進すれば、１ブロック処分坑道掘削工期は約２００ヶ月となる。操業開始可能まで６０ヶ月とした場合、掘進途中において同一処分坑道内で操業を開始する必要がある。

図８の実施形態において、二重コイル式のスパイラル型の処分坑道施設（スパイラル２系列２ブロック交差）５０は、図７の実施形態と同様の二重コイル式のスパイラル型の連続処分坑道５２を２つ組み合わせたものである。投影面積を小さくするために、スパイラルを各段が干渉しないようにラップさせている。必要処分坑道総延べ長さを図７の実施形態と同一とする場合には、高さＨを半分にすることができる。この場合も、立坑５１を排土用と搬入用の立坑として用い、この立坑５１とスパイラル型の連続処分坑道５２の各段を連絡坑道５３を介して連結する。

具体的な数値例を挙げると、地下施設の必要処分坑道総延べ長さ３６０ｋｍを得るには、外側スパイラルの直径Ｄを３０００ｍ、段数を５段（Ｐ＝９ｍ、Ｈ＝４５ｍ）とすればよい。２つのスパイラルはラップさせることにより、横方向の長さＬは５０００ｍとなる。この場合、８本のスパイラルに対して８台のＴＢＭで同時に掘進する。スパイラル高さが図７の半分であるため、２ブロック処分坑道掘削工期は約１００ヶ月となる。操業開始可能まで６０ヶ月とした場合、掘進途中において同一処分坑道内で操業を開始する必要がある。

図９の実施形態において、二重コイル式のスパイラル型の処分坑道施設（スパイラル４系列４ブロック交差）６０は、小径の二重コイル式のスパイラル型の連続処分坑道６２を図８の実施形態と同様に４つ組み合わせ、１ブロックをＴＢＭの耐用距離で掘削終了できるようにしたものである。必要処分坑道総延べ長さを得るために、１ブロックに二重コイル式のスパイラルが４つ配置されるスパイラル４系列としている（図では２系列で表示されている。）。この場合も、立坑６１を排土用と搬入用として用い、この立坑６１とスパイラル型の連続処分坑道６２の各段を連絡坑道６３を介して連結する。

具体的な数値例を挙げると、１ブロックの１本のスパイラルを１台のＴＢＭの耐用距離（約１１ｋｍ）で掘削終了とするには、外側スパイラルの直径Ｄを７００ｍ、段数を５段（Ｐ＝９ｍ、Ｈ＝４５ｍ）とすればよい。横方向の長さＬは２０００ｍとなる。地下施設の必要処分坑道総延べ長さ３６０ｋｍを得るには、３２本のスパイラルで構成すればよく、スパイラル４系列４ブロックとなる。３２台のＴＢＭで同時に掘進すれば、ＴＢＭの平均掘進速度を４００ｍ／月の場合、４ブロック処分坑道掘削工期は約２８ヶ月となる。本発明において目標とする当初の建設工期６０ヶ月を充分にクリアすることができる。

次に、図１０のスパイラル型の連続処分坑道と排土用・搬入用の立坑の実施形態においては、スパイラル型の連続処分坑道７０の各段と排土用・搬入用の立坑７１とが連絡坑道７２で連結されている。下方でＴＢＭが掘進しており、その上の段で掘削ずりが後続ベルトコンベア７３により運搬されており、立坑ずり出しステーション７４からカプセル空気圧輸送システム７５により地上へと搬出される。その上の段には立坑ローディングステーション７６が設けられ、種々の作業が行われる。なお、７７はグラウト孔である。

図１１は、廃棄体の定置方式の例を示す鉛直断面図である。図１０（ａ）は、処分孔縦置き方式であり、処分坑道８０の底部に処分孔掘削機械により処分孔８１が掘削形成され、ガラス固化体Ａを収納したオーバーパックＢが廃棄体定置装置により処分孔８１内に緩衝材Ｃを介して定置埋設される。処分孔８１の上部空間は埋戻し材ブロックＤにより埋め戻され、処分坑道８０も埋戻し材Ｅにより埋め戻される。図１０（ｂ）は、処分坑道横置き方式であり、オーバーパックＢが処分坑道８０内に所定間隔をおいて配置され、緩衝材Ｃを介して定置埋設される。空間部分は埋戻し材ブロックＤにより埋め戻される。

なお、処分坑道８０の内面には、コンクリートセグメントあるいは吹き付けコンクリートが施工される。これらを施工しない場合もある。

なお、以上は渦巻き型と螺旋型の連続処分坑道について例示したが、これに限らず、その他の一筆書き状の連続処分坑道でもよい。また、放射性廃棄物について説明したが、その他の廃棄物の地層処分にも適用することができる。

本発明の渦巻き型の処分坑道施設の一例を示す平面図である。 図１の渦巻き型の処分坑道施設の一例を示す斜視図である。 本発明の渦巻き型の処分坑道施設の他の例を示す平面図である。 本発明の渦巻き型の処分坑道施設における処分坑道と排土坑道等の関係を示す排土坑道等に平行な鉛直断面図である。 図４の水平断面図と処分坑道に平行な鉛直断面図である。 本発明の螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設であり、一重コイル式のスパイラル型の例（スパイラル１系列複数ブロック）を示したものであり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は鉛直断面図である。 本発明の螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設であり、二重コイル式のスパイラル型の例（スパイラル２系列１ブロック）を示したものであり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は水平断面図である。 本発明の螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設であり、二重コイル式のスパイラル型の他の例（スパイラル２系列２ブロック交差）を示したものであり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は水平断面図、（ｃ）は鉛直断面図である。 本発明の螺旋型（スパイラル型）の処分坑道施設であり、二重コイル式のスパイラル型の他の例（スパイラル４系列４ブロック交差）を示したものであり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は水平断面図、（ｃ）は鉛直断面図である。 本発明のスパイラル型の連続処分坑道と排土用・搬入用の立坑の一例を示す鉛直断面図である。 廃棄体の定置方式であり、（ａ）は処分孔縦置き方式の鉛直断面図、（ｂ）は処分坑道横置き方式の鉛直断面図である。 従来の処分坑道を備えた放射性廃棄物地層処分場を示す斜視図である。 従来の処分坑道のレイアウトを示す平面図である。

符号の説明

１０…渦巻き型の処分坑道施設
１１…立坑
１２…連絡坑道（主要坑道）
１３、１４、１５…渦巻き型の連続処分坑道（同心円タイプ）
１６…渦巻き型の連続処分坑道（曲率変化タイプ）
１７…処分孔
２０…排土坑道
２１…搬入坑道
２２…排土立坑
２３…搬入立坑
２４…ベルトコンベア
２５…ＴＢＭ後続ベルトコンベア
２６…フィーダ
２７…処分孔掘削機械
２８…後続ベルトコンベア
３０…スパイラル型の処分坑道施設（スパイラル１系列複数ブロック）
３１…立坑
３２…スパイラル型の連続処分坑道
３３…主要坑道
３４…操業用坑道
３５…排土用・搬入用坑道
４０…スパイラル型の処分坑道施設（スパイラル２系列１ブロック）
４１…立坑
４２…スパイラル型の連続処分坑道
４３…連絡坑道
５０…螺旋型の処分坑道施設（スパイラル２系列２ブロック交差）
５１…立坑
５２…スパイラル型の連続処分坑道
５３…連絡坑道
６０…スパイラル型の処分坑道施設（スパイラル４系列４ブロック交差）
６１…立坑
６２…スパイラル型の連続処分坑道
６３…連絡坑道
７０…スパイラル型の連続処分坑道
７１…立坑
７２…連絡坑道
７３…ＴＢＭ後続ベルトコンベア
７４…立坑ずり出しステーション
７５…カプセル空気圧輸送システム
７６…立坑ローディングステーション
７７…グラウト孔
８０…処分坑道
８１…処分孔
Ａ…ガラス固化体
Ｂ…オーバーパック
Ｃ…緩衝材
Ｄ…埋戻し材ブロック
Ｅ…埋戻し材

Claims (5)

1. 廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、
   立坑から出発して、互いに交わることなく連続する平面的または立体的な一筆書き状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。
2. 廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、
   立坑から出発して、渦巻き状に掘進し、折り返した後、前記渦巻きに沿って渦巻き状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の渦巻き型の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。
3. 請求項２に記載の処分坑道施設において、渦巻き型の連続処分坑道の渦巻きの直径に沿って排土用と搬入用の坑道が設けられていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。
4. 廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、廃棄物が埋設処分される処分坑道から構成される処分坑道施設であって、
   立坑から出発して、螺旋状に掘進し、立坑に戻ることにより、連続した形状の螺旋型の連続処分坑道が形成されていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。
5. 請求項４に記載された処分坑道施設において、螺旋型の連続処分坑道の螺旋軸に沿って排土用と搬入用の立坑が設けられていることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。

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