JP2006214788A - 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処分坑道施設において、掘削土量を低減できる廃棄体の処分坑道横置き方式であっても、処分坑道の上部の埋め戻しを容易かつ確実に行うことができ、廃棄体定置後の埋め戻しの技術的信頼性を確保できるようにする。
【解決手段】廃棄物地層処分場の地下の地盤中に建設され、放射性廃棄物等が埋設処分される処分坑道１を水平に対して傾斜する斜坑とし、この斜坑１内に廃棄物Ｃを斜坑長手方向に間隔をおいて水平または略水平の横置き方式で配置し、斜坑１内の空間を埋め戻し材（ベントナイト等の緩衝材）Ｂで埋め戻し、坑道を傾斜させ、横置き方式とすることにより、掘削土量を低減した上で、埋め戻し材を坑道天端部にも隙間なく充填する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原子力発電から生じる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坑道形状に関するものである。

原子力発電から生じる放射性廃棄物のうち高レベル放射性廃棄物は、使用済核燃料の再処理工程で分離された液体廃棄物であり、放射能レベルが高いばかりでなく、長期間にわたって放射能を持ち続ける長寿命の放射性核種が数多く含まれている。そのため、このような高レベル放射性廃棄物は、ガラス原料と共にステンレス鋼製のキャニスターに溶かし込みガラス固化体として安定化処理し、冷却のため数１０年間貯蔵した後、ガラス固化体が収納されたキャニスターを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するなどして廃棄体とし、この廃棄体を地下３００ｍ（法律により決定）より深い安定した地層中に埋設処分するようにしている。

この地層処分では、現在、地下深部にトンネル（処分坑道）を掘削し、廃棄体を埋設した後、その周囲（処分坑道内）をベントナイトなどで埋め戻すことにより埋設処分することが考えられている。この地層処分での安全性を示すためには、放射性廃棄物に含まれる核種が地下水に乗って人間が住んでいる世界に届かないように、岩盤自体の低透水性に期待すると共に、人間が掘削した処分坑道を確実に埋め戻し、核種の卓越した移行経路となる水みちを作らないことが要求されている。

従来考えられている施設形状は、施工性、安全性、経済性の観点から、トンネルを同じ深度で並行に多数掘削し、一枚のパネルのような形状とするものである。図４、図５に示すように、高レベル放射性廃棄物の地層処分施設５０は、地上施設５１と地下施設５２とから構成されている。地下施設５２は、地上と地下を結ぶ立坑や斜坑等のアクセス坑道５３、地下深部に複数並列して水平に掘削形成された処分坑道５４、これら処分坑道に接続される主要坑道５５等から構成されている。処分坑道５４は区画されて独立した水平な処分パネルに分割されており、処分サイトの地質環境条件等に応じて、分散配置や多層配置等の柔軟なパネルレイアウトが可能とされ、また建設・操業・閉鎖の主要な作業を独立・並行して実施できるようにされている。

また、処分坑道５４における廃棄体の定置方式には、種々の方式が考えられているが、例えば、図６（ａ）に示すような処分孔竪置き方式、図６（ｂ）に示すような処分坑道横置き方式がある。図６（ａ）では、天然バリアとしての岩盤Ａ中に掘削形成された処分坑道５４の底盤部から下に向って処分孔５６を鉛直に掘削形成し、トンネル軸方向には所定の間隔をおいて多数形成し、この処分孔５６内に人工バリアとして地下水や岩盤圧の影響を低減する緩衝材（ベントナイト等) Ｂを敷き詰めると共に、この緩衝材Ｂ中に竪にした廃棄体Ｃを埋設定置している。処分坑道５４は埋め戻される。図６（ｂ）では、処分坑道５４内に緩衝材Ｂを敷き詰めると共に、この緩衝材Ｂ中に横にした廃棄体Ｃをトンネル軸方向に所定の間隔をおいて埋設定置している。

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の発明は、低レベル放射性廃棄物をトンネル内に埋設処分する方法である。特許文献２の発明は、廃棄体と緩衝材とを処分孔や処分坑道に定置埋設する方法である。特許文献３の発明は、処分坑道を主要坑道から直角に分岐させて廃棄体を搬送定置するものである。特許文献４の発明は、空気搬送システムによる処分坑道等の建設方法および地層処分方法である。特許文献５の発明は、低レベル放射性廃棄物のトンネル型処分施設の処分方法である。特許文献６の発明は、高レベル放射性廃棄物の処分坑道に定置するための定置構造である。特許文献７の発明は、低レベル放射性廃棄物のトンネル型処分施設における定置方法である。特許文献８、９の発明は、放射性廃棄物を搬送用立坑や搬送用斜坑から収納用斜坑に特別な形状の緩衝体を介して交互に貯蔵処分するものである。
特開２００４−２９８８２２号公報 特開２００４−２８６４５１号公報 特開２００３−２１５２９７号公報 特開２００３−１４８０９７号公報 特開２００２−３４１０９３号公報 特開２００２−４８９００号公報 特開２００２−１０７４９３号公報 特開平１１−２２３６９９号公報 特開平１１−１５３６９９号公報

現在考えられている廃棄体の設置方法である竪置き方式と横置き方式には、次のような課題がある。

(1) 竪置き方式（横置き方式と比較して）
竪置き方式では、パネル状に展開した処分坑道から下向きに廃棄体設置用の処分孔を掘削する必要がある。また、廃棄体設置用の処分孔の上で、定置設備を用いて廃棄体の定置や緩衝材の埋め戻しを行うため、広めのスペースが必要となり、坑道径を大きくする必要がある。これらの条件から、竪置き方式では、掘削土量が多くなるため、工期が長くなり、工費も高くなる。また、地上においては、掘削土量が多くなるため、より広い仮置きヤードが必要となる。

(2) 横置き方式（竪置き方式と比較して）
横置き方式では、処分坑道内に廃棄体を定置後、その周囲、特に上部の埋め戻しが困難であり、技術的信頼性に課題が残されている。図７に示すように、ブロック方式、中央孔方式、圧縮方式、ペレット方式など種々考えられているが、廃棄体の上部が充填しづらいため、天端部に隙間が生じてしまう可能性が否定できず、竪置き方式と比較して、技術的信頼性が低い。

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処分坑道施設において、掘削土量を低減できる廃棄体の処分坑道横置き方式であっても、処分坑道の上部の埋め戻しを容易かつ確実に行うことができ、廃棄体定置後の埋め戻しの技術的信頼性を確保することができる廃棄物地層処分場の処分坑道施設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、処分坑道を水平に対して傾斜する斜坑とし、この斜坑内に廃棄物を斜坑長手方向に間隔をおいて水平または略水平の横置き方式で配置し、斜坑内の空間を埋め戻し材（ベントナイト等の緩衝材など）で埋め戻してな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。本発明は、掘削土量を減らせる廃棄体の処分坑道横置き方式を基本に、廃棄体定置後の埋め戻しの技術的信頼性を確保できる程度まで、処分坑道を傾斜させたものである。従って、この斜坑の傾斜角は、処分坑道の天端部に埋め戻し材の充填を容易に行え、天端部に隙間が生じないような傾斜角とすればよい。

また、請求項１に係る発明では、斜坑の底盤が傾斜しているため、この底盤の上に埋め戻し材で水平な設置面を有する設置台を形成し、この上に廃棄体を設置する。その後、廃棄体の周囲に埋め戻し材を配置し、空間部を埋め戻す。斜坑の天端は傾斜しているため、緩衝材を天端部に容易に充填することができ、天端部に隙間が生じることがなく、埋め戻しの技術的信頼性が確保される。

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、処分坑道を水平に対して傾斜する斜坑とし、この斜坑の底盤部に斜坑長手方向の階段を形成し、この階段の水平段部の上に廃棄物を水平または略水平の横置き方式で配置し、斜坑内の空間を埋め戻し材（ベントナイト等の緩衝材など）で埋め戻してな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。

この請求項２に係る発明は、廃棄体定置後の廃棄体の安定性維持のため、斜坑の底盤を階段状に施工する場合である。斜坑の底盤に階段を一段あるいは斜坑長手方向に連続して複数段形成し、この階段の水平な段部に埋め戻し材で水平な設置面を有する設置台を形成し、この上に廃棄体を設置する。その後、廃棄体の周囲に埋め戻し材を配置し、空間部を埋め戻す。斜坑の天端は傾斜しているため、緩衝材を天端部に容易に充填することができ、天端部に隙間が生じることがなく、埋め戻しの技術的信頼性が確保される。

斜坑は、鉛直方向と水平方向に所定の距離をおいて平行に掘削形成された上下の主要坑道間に複数並列して掘削形成される。主要坑道から水平部分を掘削形成し、上下の水平部分を斜坑部分で連結するのが好ましい。

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）横置き方式の斜坑であるため、従来の竪置き方式と比較し、掘削土量を減らすことができ、工期の短縮及びコストの低減が図られる。
（2）従来の竪置き方式と比較し、掘削土量が減るため、掘削土の仮置きヤードを狭くすることができる。その結果、狭い土地でも地層処分が可能となる。
（3）従来の横置き方式と比較し、廃棄体定置後の天端部の埋め戻しが容易になり、処分坑道の天端部に隙間が生じることがなく、技術的信頼性が向上する。

以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の処分坑道に適用した例である。図１は本発明に係る処分坑道の一例を示す鉛直断面図であり、傾斜角の異なる２つの場合を示している。図２は、本発明に係る処分坑道の他の例を示す鉛直断面図であり、傾斜角の異なる２つの場合を示している。図３は、本発明に係る処分坑道の全体のイメージを示す斜視図である。

図１の実施形態においては、廃棄体Ｃが埋設定置される処分坑道１を水平に対して傾斜角θで傾斜させて掘削形成し、斜坑とする。この斜坑１に廃棄体（オーバーパック）Ｃを坑道の長手方向に所定のピッチで水平または略水平の横置き方式で配置し、この斜坑１内の空間部を埋め戻し材としての緩衝材（ベントナイト等) Ｂで埋め戻す。

斜坑１の底盤１ａは傾斜しているため、この底盤１ａの上に緩衝材Ｂで水平な設置面を有する設置台を形成し、この上に廃棄体Ｃを設置する。その後、廃棄体Ｃの周囲に緩衝材Ｂを配置し、空間部を埋め戻す。斜坑１の天端１ｂは傾斜しているため、緩衝材Ｂを天端部に容易に充填することができ、天端１ｂに隙間が生じることがなく、埋め戻しの技術的信頼性が確保される。

傾斜角θは、斜坑１の天端１ｂに隙間が生じることなく、埋め戻しの技術的信頼性が確保できる範囲で、任意に設定することができる。

図２の実施形態においては、斜坑１の底盤に坑道の長手方向に連続する階段２を形成し、各段２ａに廃棄物Ｃを水平または略水平の横置き方式で配置し、廃棄体Ｃの下方の支持面を水平とすることで、廃棄体定置後の廃棄体Ｃの安定性の維持を図る。階段２の水平段部２ａ上に緩衝材Ｂを設置し、その上に廃棄体Ｃを設置する。なお、階段は一段でもよい。

図１と同様に、空間部を緩衝材Ｂで埋め戻す。図１と同様に、天端１ｂに隙間が生じることがなく、埋め戻しの技術的信頼性が確保される。

図３に示すように、斜坑による処分坑道１は、従来のパネル方式と同様に、主要坑道３、４間に複数並列して掘削形成される。主要坑道３、４は、鉛直方向と水平方向に所定の距離をおいて平行に掘削形成され、上下の主要坑道３、４が斜坑による処分坑道１により連結される。上下の主要坑道３、４から水平部分１１ａ、１１ｂを突出させ、この水平部分１１ａ、１１ｂの間に斜坑部分１１ｃを設けるのが好ましい。

なお、以上は放射性廃棄物の地層処分場に適用した場合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。

本発明に係る処分坑道の一例を示す鉛直断面図であり、傾斜角の異なる２つの場合を示している。 本発明に係る処分坑道の他の例を示す鉛直断面図であり、傾斜角の異なる２つの場合を示している。 本発明に係る処分坑道の全体のイメージを示す斜視図である。 高レベル放射性廃棄物の地層処分施設を示す部分断面斜視図である。 従来の処分坑道による処分パネルを示す平面図である。 廃棄体の定置方法を断面にして示す斜視図であり、（ａ）は処分孔竪置き方式、（ｂ）は処分坑道横置き方式である。 横置き時の廃棄体周辺への埋め戻しの困難さを竪置き時と比較して示す鉛直断面図である。

符号の説明

１…斜坑（処分坑道）
１ａ…底盤
１ｂ…天端
２…階段
２ａ…各段（水平段部）
３…上部の主要坑道
４…下部の主要坑道
１１ａ…水平部分
１１ｂ…水平部分
１１ｃ…斜坑部分
Ａ…岩盤
Ｂ…緩衝材
Ｃ…廃棄体

Claims (2)

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、
   処分坑道を水平に対して傾斜する斜坑とし、この斜坑内に廃棄物を斜坑長手方向に間隔をおいて水平または略水平の横置き方式で配置し、斜坑内の空間を埋め戻し材で埋め戻してな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、
   処分坑道を水平に対して傾斜する斜坑とし、この斜坑の底盤部に斜坑長手方向の階段を形成し、この階段の水平段部の上に廃棄物を水平または略水平の横置き方式で配置し、斜坑内の空間を埋め戻し材で埋め戻してなることを特徴とする廃棄物地層処分場の処分坑道施設。
   

Images