JP2007319732A - 隙間充填材及び遮水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出る懸念を無くすべく、廃棄物を埋設処理した際に形成される隙間を確実に埋めて止水する隙間充填材と、この隙間充填材を用いた遮水方法を提供する。
【解決手段】廃棄物を埋設処理した際に廃棄物の埋設場所に形成される隙間に隙間充填材を充填し、埋設場所の遮水処理を行う遮水方法である。廃棄物を埋設場所に配し、廃棄物を埋設材１５で覆う工程と、埋設材１５で埋設処理された埋設場所に形成された隙間Ｓ２に、ベントナイト系高密度固状体１７を充填する工程と、ベントナイト系高密度固状体１７の相互間に形成された空隙に、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリー１８、、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを充填する工程と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、廃棄物を埋設処理した際に形成される隙間に配されて、該隙間を埋める隙間充填材と、この隙間充填材を用いた遮水方法に関する。

近年、社会産業の発展における結果として、産業廃棄物や一般廃棄物、さらには原子力発電所からの放射性廃棄物等が益々多く排出されるに至っている。したがって、これら廃棄物の処理が、人間の生活環境を考えるうえで大きなテーマとなっている。特に、放射性廃棄物に関しては、環境に悪影響を及ぼす懸念が例えば数百年もの長期に亘って続くことから、その処理がより重大な問題となっている。

放射性廃棄物の廃棄処理としては、従来、例えば図６に示すような処分埋設施設１での処理が知られている。この処分埋設施設１は、地下深くに形成された地下坑道２と、この地下坑道２内の床下部分をさらに掘削して形成された廃棄孔３とを有したもので、放射性廃棄物を堅固な金属容器に収納した廃棄体パッケージ４を廃棄孔３内に定置し、該廃棄体パッケージ４を覆って廃棄孔３を埋め戻し、さらに地下坑道２内をも埋め戻すようにしたものである。なお、廃棄孔３を形成することなく、地下坑道２内に直接廃棄体パッケージ４を定置し、その後地下坑道２内を埋め戻すようにした施設も知られている。

ところで、このように放射性廃棄物（廃棄体パッケージ４）を地中に埋設した場合、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出る懸念があり、したがってこれを防止する必要がある。このような廃棄物中の物質の漏れ出しを防止する方法としては、放射性廃棄物（廃棄体パッケージ４）を地下坑道２内あるいは廃棄孔３内に定置した後、単に埋め戻すのでなく、放射性廃棄物（廃棄体パッケージ４）と岩盤あるいは施設壁面等の構造物６との間に難透水性の材料を充填しておくことが考えられる。

従来、このような難透水性の材料として、ベントナイトを主剤とした材料が提案されている。この材料としては、透水性が十分に低いことが望ましく、これを実現するため高密度化することが考えられており、このように高密度化した材料として、工場でプレス成形されたブロック状の材料が提供されている。

しかしながら、ブロック状の難透水性材料を放射性廃棄物（廃棄体パッケージ４）と岩盤あるいは構造物６との間に配設しても、この難透水性材料と岩盤あるいは構造物６との間に隙間が形成されてしまい、この隙間に地下水が流入することを防ぐことが困難であった。すなわち、このような隙間に、難透水性材料として例えば高密度のベントナイト系材料を充填する方法は知られていなかった。
その後、近年においては、ペレット状に成形されたベントナイト系材料（ベントナイト系高密度固状体）を投入し、前記隙間などの空間を充填する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８２１９６号公報

しかし、前記のペレット状に成形されたベントナイト系材料は、その粒径が例えば数ミリから数十ミリと大きいため、ペレット相互間に形成される隙間が懸念事項となっている。すなわち、難透水性材料の相互間等の隙間にペレット状のベントナイト系材料を充填しても、充填されたペレットは、そのかさ体積に対してペレット相互間の空隙（隙間）が３〜５割を占めてしまう。つまり、ペレットの平均的な充填密度は、ペレットの粒子密度（例えば１．７〜２．３ｔ／ｍ^３）に比べて格段に小さく、したがって、このようにペレットを充填しただけでは、前記のブロック状難透水性材料と岩盤との間などに形成される隙間を、十分に埋めることはできないのである。

また、前記のベントナイト系材料からなるペレットは、その相互間の空隙（隙間）に地下水が流入すると、この地下水を吸収して膨潤し、止水性（遮水性）を発揮するようになる。ところが、ベントナイト系材料は前記したように難透水性の材料であるため、地下水と接触してもその初期段階では表面しか吸水・膨潤せず、したがって初期段階ではペレット相互間の空隙（隙間）がある程度残ってしまう。そのため、止水性が十分には発揮されず、これにより廃棄物中の物質の漏れ出しが起こる懸念が、確実には無くならないのである。

また、前記処分埋設施設１にあっては、放射性廃棄物（廃棄体パッケージ４）の定置が終了した後、図６に示したように、前記ブロック状難透水性材料等の遮水性材料からなる埋め戻し材５等によって地下坑道２内をすべて埋め戻し、これによって廃棄物中の物質（例えば放射性物質）の漏洩を抑止している。しかし、地下坑道２を埋め戻す際においても、埋め戻し材５と構造物６（あるいは岩盤）との間には隙間が発生する。例えば、図６に示すように地下坑道２の天井付近の、埋め戻し材５が充填されにくい部位に隙間７が形成されたり、あるいは、排水用の排水管、排水用の床面側溝、岩盤の改良のために実施したグラウト注入用のボーリング孔、地質調査のために実施されたボーリング孔等に、隙間が形成されてしまうのである。
そして、これらの隙間を、前記したようにペレットなどの高密度のベントナイト系材料で充填しようとしても、前述した課題と同じ課題が生じてしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出る懸念を無くすべく、廃棄物を埋設処理した際に形成される隙間を確実に埋めて止水する隙間充填材と、この隙間充填材を用いた遮水方法を提供することにある。

本発明の隙間充填材は、廃棄物を埋設処理した際に前記廃棄物の埋設場所に形成される隙間に配されて該隙間を埋める隙間充填材であって、前記隙間に充填されるベントナイト系高密度固状体と、充填された前記ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙に充填される、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリー、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーと、を有してなることを特徴としている。

この隙間充填材によれば、例えばブロック状難透水性材料等からなる埋め戻し材で廃棄物を埋設した際に、その埋設場所に形成される隙間にベントナイト系高密度固状体が充填され、さらに該ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙にベントナイトスラリーが充填されるので、前記隙間を、これらベントナイト系高密度固状体とベントナイトスラリーとによって空隙を形成することなく確実に埋め込み、塞ぐことが可能になる。また、ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙にベントナイトスラリーが充填されるので、充填後直ちにベントナイト系高密度固状体が吸水し膨潤し始め、これによりある程度の時間を経過した後にはこれらベントナイト系高密度固状体とベントナイトスラリーとの間での密度差が小さくなる。したがって、この隙間充填材は、充填された後、ある程度の時間が経過することで、全体がほぼ均一な密度を有するようになり、さらに地下水が流入してきた際にこれを吸水することで、均一な密度になって良好な止水性（遮水性）を発揮するようになる。

また、前記隙間充填材においては、前記ベントナイトスラリーが、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなり、その親水性有機溶剤として、エタノールを有しているのが好ましい。
このようにすれば、ベントナイトスラリーの粘度調整が容易になり、ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙へのベントナイトスラリーの充填が容易になる。また、エタノールは拡散し易く、地下水などと接触するとこれと容易に置換するので、ベントナイト系高密度固状体の吸水・膨潤を妨げることなく、逆にこれを促進するようになる。
また、前記隙間充填材においては、前記ベントナイトスラリーが、無機塩類と水とベントナイトとを含有してなり、その無機塩類として、塩化ナトリウムを有していてもよい。このようにしても、無機塩類としての塩化ナトリウムが、前記エタノールと同様に作用する。

本発明の遮水方法は、廃棄物を埋設処理した際に該廃棄物の埋設場所に形成される隙間に隙間充填材を充填し、埋設場所の遮水処理を行う遮水方法であって、廃棄物を埋設場所に配し、該廃棄物を埋設材で覆う工程と、前記埋設材で埋設処理された埋設場所に形成された隙間に、ベントナイト系高密度固状体を充填する工程と、前記ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙に、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリー、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを充填する工程と、を備えたことを特徴としている。

この遮水方法によれば、例えばブロック状難透水性材料等からなる埋設材（埋め戻し材）で廃棄物を埋設した際に、その埋設場所に形成される隙間にベントナイト系高密度固状体を充填し、さらに該ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙にベントナイトスラリーを充填するので、前記隙間を、これらベントナイト系高密度固状体とベントナイトスラリーとによって空隙を形成することなく確実に埋め込み、塞ぐことが可能になる。また、ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙にベントナイトスラリーを充填するので、充填後直ちにベントナイト系高密度固状体が吸水し膨潤し始め、これによりある程度の時間を経過した後にはこれらベントナイト系高密度固状体とベントナイトスラリーとの間での密度差が小さくなる。したがって、この遮水方法によれば、ベントナイト系高密度固状体とベントナイトスラリーとからなる隙間充填材を充填した後、ある程度の時間を経過させることで、該隙間充填材全体をほぼ均一な密度にし、さらに地下水が流入してきた際にこれを吸水させることで、均一な密度にして良好な止水性（遮水性）を発揮させることが可能になる。

また、前記遮水方法においては、前記ベントナイトスラリーとして、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを用い、その親水性有機溶剤として、エタノールを用いるのが好ましい。
このようにすれば、ベントナイトスラリーの粘度調整が容易になり、ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙へのベントナイトスラリーの充填が容易になる。また、エタノールは拡散し易く、地下水などと接触するとこれと容易に置換するので、ベントナイト系高密度固状体の吸水・膨潤を妨げることなく、逆にこれを促進するようになる。
また、前記遮水方法においては、前記ベントナイトスラリーとして、無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを用い、その無機塩類として塩化ナトリウムを用いてもよい。このようにしても、無機塩類としての塩化ナトリウムが、前記エタノールと同様に作用する。

また、前記遮水方法においては、前記ベントナイト系高密度固状体の充填を、該ベントナイト系高密度固状体を加圧空気に同伴させることで前記隙間に吹き込む、エアー吹き込み法で行ってもよい。
このようにすれば、廃棄物の埋設場所に形成された隙間が奥深くにまで通じていても、加圧空気に同伴させてベントナイト系高密度固状体を強制的に吹き込むことにより、埋設場所全体にベントナイト系高密度固状体を充填することができ、特に狭隘部などにもより良好に充填することができる。

本発明の隙間充填材にあっては、埋め戻し材と岩盤との間や埋め戻し材の相互間等に形成される隙間を、空隙を形成することなく確実に埋め込み、塞ぐことができ、さらに、このように隙間を塞いだ状態で、特に地下水が流入してきた際に均一な止水性（遮水性）を発揮するので、長期に亘っても、埋め戻し材と岩盤との間等に形成される隙間に地下水が浸透するのを良好に防止することができ、これにより、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出るのを確実に防止することができる。
また、本発明の遮水方法にあっては、前記の隙間充填材を用いてこれを廃棄物の埋設場所に形成される隙間に充填し、遮水処理するので、埋設場所をより良好に遮水することができ、これにより、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出るのを確実に防止することができる。
さらに、ペレット状に成形されたベントナイト系材料（ベントナイト系高密度固状体）のみを充填する場合に比べ、ペレット相互間に形成される隙間をもベントナイト系材料であるスラリーによって満たすので、より高密度で遮水性に優れた隙間の充填を可能ならしめる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１、図２は、本発明の遮水方法を、放射廃棄物の処分埋設施設の遮水に適用した場合の一実施形態を示す図であり、これらの図において符号１０は処分埋設施設である。この処分埋設施設１０は、図６に示した処分埋設施設１と同様に、地下深くに形成された地下坑道１１と、この地下坑道１１内の床下部分をさらに掘削して形成された廃棄孔１２とを有したものである。なお、このような処分埋設施設１０全体、すなわち廃棄孔１２やさらには地下坑道１１を含めて、本発明では、廃棄物の埋設場所としている。

廃棄孔１２には、必要に応じてその内壁面や底面、すなわちその周囲の岩盤１４の露出面に、モルタル等によって構造壁や構造床を形成してもよい。もちろん、廃棄孔１２の周囲が強固な岩盤である場合などでは、このような構造壁や構造床の施工は省略される。ただし、このように周囲が強固な岩盤であっても、微細な亀裂等を通って地下水が流れ込むことはある。また、構造壁や構造床を施工しても、長期的には地震等によって亀裂等が形成され、やはり地下水が流れ込んでしまうことがある。

放射性廃棄物は、図１に示したように堅固な金属容器に収納されて廃棄体パッケージ１３とされ、廃棄孔１２内に定置される。そして、この廃棄体パッケージ１３を覆って廃棄孔１２内に埋設材（埋め戻し材）１５が埋められ、これによって廃棄孔１２内が埋め戻される。埋設材１５としては、遮水性、すなわち難透水性の材料からなるものが好適に用いられ、本実施形態では、前記したようにベントナイトを主剤としたブロック状の難透水性材料、すなわち工場等でブロック状にプレス成形された遮水材が用いられる。

このようなブロック状の埋設材（遮水材）１５は、予めその大きさを適宜に形成しておくことにより、極端に大きな隙間を形成することなく、廃棄孔１２内をより良好に埋め戻すことができる。しかし、特に埋設材１５と岩盤１４あるいは構造壁との間には例えば開口幅が１０ｍｍ程度以上の比較的大きな隙間Ｓ１が形成されてしまう。

そこで、本発明の遮水方法では、このような隙間Ｓ１を埋めて遮水（止水）すべく、本発明の隙間充填材を前記した隙間Ｓ１に充填する。
本発明の隙間充填材は、前記隙間Ｓ１に充填されるベントナイト系高密度固状体と、充填された前記ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙に充填される、ベントナイトスラリーと、を有してなるものである。

ベントナイト系高密度固状体としては、ベントナイト粉体が高密度に圧縮（プレス）され、その後、各種形状に成形されたもので、例えばペレット状（略円柱状）、球状、円柱状等に形成されたものなどが好適に使用される。また、高密度に圧縮（プレス）された後、適宜に破砕処理されたものや、ベントナイトの原鉱石が破砕処理されたものなどで、必要に応じて粒度が調整されたものなども使用可能である。

このベントナイト系高密度固状体の乾燥密度としては、１．７〜２．３Ｍｇ／ｍ^３（ｔ／ｍ^３）程度のものが好適とされる。また、大きさ（粒径）についても、特に限定されることなく、前記した廃棄孔１２内の隙間の程度（大きさ）に応じて適宜に選択され、使用される。例えば、直径が３〜５ｍｍ程度の略円柱状のペレットや、直径が約２０ｍｍ、高さが約２０ｍｍの円柱形状のもの、さらには直径が１８ｍｍ程度の球状のものなど種々のものが使用可能である。

このようなベントナイト系高密度固状体にあっては、高密度に圧縮（プレス）され、成形されていることから、粒径が少なくとも数ｍｍ以上と、ある程度の大きさを有するものとなる。したがって、このベントナイト系高密度固状体の相互間において、地下水が容易に通り抜けるような空隙が形成されてしまう。

ベントナイトスラリーは、このような高密度固状体の相互間の空隙を充填するために用いられるもので、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有して調製されるもの、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有して調製されるものである。ベントナイトは、高い陽イオン交換性による水分吸着性と、膨潤性による止水性（遮水性）とを有したものである。したがって、後述するように前記高密度固状体の相互間の空隙を充填することにより、該空隙を塞いで止水性を発揮するものとなる。なお、このようなベントナイトとしては、微粒子状または粉末状に調整されたものが用いられ、親水性有機溶剤と水とからなる液相に添加されてスラリーに調製される。同様に、無機塩類と水とからなる液相（例えば塩化ナトリウムの水溶液）にベントナイトを添加することにより、流動性に優れたスラリーに調製することができる。

ベントナイトスラリーに配合される水は、ベントナイトにある程度の流動性を付与するとともに、後述するように前記ベントナイト系高密度固状体の相互間の空隙に充填された際、ベントナイト系高密度固状体に吸収されることでこれを膨潤させ、止水性（遮水性）を発揮させるように作用するものである。なお、ベントナイトを単に水に添加し混練しただけでは、前記したベントナイトの吸水・膨潤作用などにより、十分な流動性を有するスラリーにはならない。

親水性有機溶剤としては、水や有機化合物に可溶な性質を有し、常温常圧で蒸発し易い液体が用いられ、例えばエタノールやメタノール、またはその混合物などが用いられる。本実施形態ではエタノールが用いられる。このエタノール（親水性有機溶剤）は、ベントナイトスラリーの粘度を調整する機能を有し、これによって得られるエタノール・ベントナイトスラリーの流動性を、所望の良好な流動性となるように調整するものである。
また、無機塩類としては、塩化ナトリウムやピロりん酸ナトリウム等が用いられる。以下、このような無機塩類を用いたベントナイトスラリーを、塩水ベントナイトスラリーと称する。

一般に、液体としての扱いが可能なスラリーの粘度の上限は、１５００〜２０００ｍＰａ・ｓ程度であり、このようなスラリーの粘度を得るためには、前記エタノール・ベントナイトスラリーの場合、水とエタノールとからなる液相中のエタノール分が、例えば５０％以上であるのが好ましい。液相をこのような成分比に調整すれば、例えば得られたエタノール・ベントナイトスラリーを、ポンプによって加圧注入することが可能になる。

なお、ベントナイトを単に水に添加し混練した場合、ベントナイト濃度が０．１Ｍｇ／ｍ^３以上になると、スラリーとしての流動性が確保されなくなってしまう。これに対し、水にエタノールを加えて液相を２成分で形成すると、例えば液相中のエタノール濃度を５８％とした場合に、ベントナイト濃度が０．６８Ｍｇ／ｍ^３になっても、良好な流動性が得られることが確認されている。

また、これらの性状を考慮すると、固相にベントナイト、液相に水及びエタノールを用いてなるエタノール・ベントナイトスラリーとしては、例えば単位ベントナイト（固相）量が３００〜１０００ｋｇ／ｍ^３、単位液相量が、８８０〜６００ｋｇ／ｍ^３であり、液相の組成として前記したようにエタノールが５０％以上のものが好適に用いられる。ただし、配合量はこれに限ることなく、例えば前記ベントナイト系高密度固状体の大きさ等に応じて適宜変更可能である。

このような構成からなる隙間充填材は、まず、そのベントナイト系高密度固状体が、図１に示した廃棄孔１２内の隙間Ｓ１に充填される。
図３（ａ）〜（ｄ）は、廃棄孔１２内に形成された隙間Ｓ１が円孔状であるものとして模式的に示す図であり、図３（ａ）〜（ｄ）中符号Ｓ１は、前記埋設材１５と岩盤１４あるいは構造壁との間に形成された隙間とする。

このような隙間Ｓ１にベントナイト系高密度固状体を充填するには、例えば、これに先立って廃棄孔１２の開口部側から隙間Ｓ１に細い注入パイプ１６を挿入し、廃棄孔１２の底側にまで通しておく。そして、その状態で、図３（ｂ）に示すように注入パイプ１６を囲む隙間Ｓ１内に、ベントナイト系高密度固状体１７を充填する。ここでは、ベントナイト系高密度固状体１７として、球状のものを用いている。（他の形状のものも使用可能なのは、もちろんである。）

ベントナイト系高密度固状体１７の充填方法としては、例えば図４に示すように、エアー吹き込み機２０を用いたエアー吹き込み法が好適に採用される。エアー吹き込み機２０は、ベントナイト系高密度固状体１７を貯留する貯留部２１と、この貯留部２１の底部に連通する配管２２と、この配管２２の一方側に接続されるフレキシブル配管２３とを備えたもので、配管２２の他方側にコンプレッサーや送気ポンプ等が接続されて構成されるものである。

このような構成のエアー吹き込み機２０によってベントナイト系高密度固状体１７を前記隙間Ｓ１に充填するには、コンプレッサー等を作動させて圧縮空気（加圧空気）を貯留部２１の底部に供給する。すると、圧縮空気（加圧空気）は貯留部２１から配管２２に落下したベントナイト系高密度固状体１７を同伴し、フレキシブル配管２３側に流れる。したがって、フレキシブル配管２３の開口側を前記隙間Ｓ１に向け、あるいは隙間Ｓ１内に挿入することにより、ベントナイト系高密度固状体１７を圧縮空気（加圧空気）に同伴させて隙間Ｓ１内に強制的に吹き込み、ここに充填することができる。

なお、ベントナイト系高密度固状体１７の充填方法としては、特に隙間Ｓ１が大きい場合などでは、前記のエアー吹き込み法に代えて、単にベントナイト系高密度固状体１７をその自重で落下させ、充填する重力落下法を用いることができる。
このようなエアー吹き込み法や重力落下法でベントナイト系高密度固状体１７を隙間Ｓ１に充填しても、隙間Ｓ１（空隙）に占めるベントナイト系高密度固状体１７の充填密度は、前記したように、ベントナイト系高密度固状体１７自体の密度に比べて格段に小さく、したがって前記隙間Ｓ１を十分に埋めるには至らない。例えば、ベントナイト系高密度固状体１７として、直径が１８ｍｍ程度の球状のものを用いた場合、その粒子密度（乾燥密度）が１．７〜２．３Ｍｇ／ｍ^３であるのに対し、充填密度は０．９Ｍｇ／ｍ^３程度にしかならない。また、直径が３ｍｍ程度の略円柱状のペレットを用いた場合にも、充填密度は１．０８Ｍｇ／ｍ^３程度にしかならない。

そこで、エアー吹き込み法等によって図３（ｂ）に示すように隙間Ｓ１内にベントナイト系高密度固状体１７を充填したら、続いて、前記ベントナイト系高密度固状体１７の相互間に形成された空隙に、図３（ｃ）に示すように前記のベントナイトスラリー（エタノール・ベントナイトスラリーもしくは塩水ベントナイトスラリー）１８を注入・充填する。
ベントナイトスラリー１８の注入方法としては、特に注入パイプ１６を用いる方法として、位置エネルギーを利用して注入する方法が採用可能である。この方法は、図３（ｃ）に示したように、前記注入パイプ１６にフレキシブル配管（図示せず）等を接続してこれを十分上方に延長したうえで、その最上部からベントナイトスラリー１８を流し込む方法である。このように十分高い位置から流し込み、したがって位置エネルギーを持って落下させることにより、前記ベントナイト系高密度固状体１７の相互間の狭隘な空隙（隙間）にも、ベントナイトスラリー１８がより良好に流れ込むようになる。また、前記注入パイプ１６を用い、ポンプによってベントナイトスラリー１８を注入することも可能である。

また、前記注入パイプ１６を利用する場合、必ずしも注入パイプ１６を上方に延長することなく、廃棄孔１２の開口部近傍からポンプを用いてベントナイトスラリー１８を圧入してもよく、さらには、単に自重によってベントナイトスラリー１８を流し入れるようにしてもよい。
また、このようにポンプを用いたり自重で流し入れる場合などでは、注入パイプ１６を用いることなく、廃棄孔１２の開口部上から直接ベントナイトスラリー１８を流し入れてもよい。

このようにして、ベントナイト系高密度固状体１７の相互間に形成された空隙にベントナイトスラリー１８を注入・充填したら、図３（ｄ）に示すように注入パイプ１６を引き抜く。

そして、このようにして廃棄孔１２内に隙間充填材を充填したら、図２（ａ）に示すように地下坑道１１内も、前記のブロック状難透水性材料（遮水材）等からなる埋設材１５（埋め戻し材）で埋め戻す。すると、この地下坑道１１を埋め戻した際にも、埋設材１５と施設構造物１９との間、さらには埋設材１５の相互間等に隙間Ｓ２が形成される。したがって、このような隙間Ｓ２に対しても、ベントナイト系高密度固状体１７とベントナイトスラリー１８とからなる本発明の隙間充填材を、図３（ａ）〜（ｄ）に示したような手順で充填・注入し、図２（ｂ）に示すように遮水処理を施す。

隙間Ｓ１、Ｓ２等にベントナイト系高密度固状体１７を充填した後、これらの相互間に形成された空隙にベントナイトスラリー１８を注入・充填すると、その初期においては、ベントナイト系高密度固状体１７とベントナイトスラリー１８とはその間に比較的大きな密度差を有している。その後、比較的短時間を経過すると、スラリー１８中の水がベントナイト系高密度固状体１７に接触していることで、そのベントナイト成分が吸水・膨潤し、ベントナイト系高密度固状体１７は軟化する。しかし、ベントナイト系高密度固状体１７はその難透水性のため、その内部までは直ぐに膨潤せず、したがって図２（ａ）中Ａに示す部位の拡大図である図５（ａ）に示すように、ベントナイト系高密度固状体１７はその形状がほとんど元の状態に保持され、これによりその密度は依然としてスラリー１８に比べ高いままとなっている。

その後、さらに時間が経過すると、ベントナイト系高密度固状体１７はその内部側まで徐々に膨潤し、これによりその密度がスラリー１８に近くなる。すなわち、ベントナイト系高密度固状体１７は、吸水して含水比が増加し、一方、周囲のベントナイトスラリー１８は、逆に水が奪われることで含水比が低下する。したがって、ベントナイト系高密度固状体１７とベントナイトスラリー１８とは、その間の密度差が徐々に小さくなる。

さらに、このような状態で経年すると、図２（ｂ）中矢印で示すように周囲の地盤（岩盤１４）中から地下水が浸み出し、地下坑道１１内や廃棄孔１２内に地下水が浸透してくる。その際、前記隙間充填材のエタノール・ベントナイトスラリー１８中のエタノール、もしくは塩水ベントナイトスラリー１８中の塩化ナトリウムが地下水と置換し、エタノールもしくは塩化ナトリウムは地下坑道１１や廃棄孔１２の外側に拡散する。このようなエタノールもしくは塩化ナトリウムと水との置換、エタノールもしくは塩化ナトリウムの拡散が徐々に起こると、地下水は結果的に隙間充填材中のベントナイト成分に吸収（吸水）され、図５（ｂ）に示すようにベントナイトを膨潤させる。

したがって、このように吸水・膨潤が進むと、特に隙間充填材中のベントナイト系高密度固状体１７は、ベントナイトスラリー１８中の水に加えて地下水をも吸収したことにより、図５（ｃ）に示すように膨潤してその密度がスラリー１８と同じになる。よって、ベントナイト系高密度固状体１７からなる相とベントナイトスラリー１８からなる相との差がほとんどなくなり、隙間充填材は全体がほぼ均質になることにより、隙間Ｓ全体を均一に塞いでその止水性（遮水性）もむらなく均質に、かつ良好に発揮するようになる。

なお、ベントナイトは難透水材料であるものの、その拡散係数は大きいため、エタノール・ベントナイトスラリー１８中のエターノールを地下水と置換させる時間は比較的短時間である。例えば、Ishii et al.(2004)"Experimental Study on the Mechanism of Ethanol/Bentonite Slurry Grouting",29th Symposium on the Scientific Basisfor Nuclear Waste Management によれば、「砂岩の隙間に充填したエタノール・ベントナイトスラリーからエタノールが拡散によって濃度低下するのに要する時間は、隙間の幅が８ｍｍの場合で１００日程度であると推定される」ことが示されている。また、塩化ナトリウムスラリーについても同様のことが生じる。

このような本発明の隙間充填材にあっては、地下坑道１１や廃棄孔１２内に形成された隙間Ｓ１、Ｓ２等を、空隙を形成することなく確実に埋め込み、塞ぐことができ、さらに、このように隙間Ｓ１、Ｓ２を塞いだ状態で、特に地下水が流入してきた際に均一な止水性（遮水性）を発揮するので、長期に亘っても、埋設材１５（埋め戻し材）と岩盤１４あるいは構造壁との間に形成された隙間Ｓ１、Ｓ２や、埋設材１５の相互間等に形成される隙間Ｓに地下水が浸透するのを良好に防止することができる。よって、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出るのを確実に防止することができる。
また、このような隙間充填材を用いてなる本発明の遮水方法にあっては、隙間充填材を地下坑道１１や廃棄孔１２内に形成される隙間Ｓ１、Ｓ２等に充填し、遮水処理するので、埋設場所をより良好に遮水することができ、これにより、廃棄物中の物質が地下水に漏出して地表に漏れ出るのを確実に防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明の遮水方法を放射廃棄物の処分埋設施設の遮水に適用した場合について示したが、本発明はこれに限定されることなく、産業廃棄物や一般廃棄物など、種々の廃棄物に対する埋設場所の遮水にも適用可能である。

本発明が適用される処分埋設施設の概要を示す断面図である。 本発明が適用される処分埋設施設の概要を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、廃棄孔内の隙間を隙間充填材で充填する方法を、工程順に示す模式図である。 エアー吹き込み法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、隙間充填材が吸水・膨潤する経過を説明するための図である。 従来の処分埋設施設の概要を示す斜視図である。

符号の説明

１０…処分埋設施設、１１…地下坑道、１２…廃棄孔、１３…廃棄体パッケージ、１４…岩盤、１５…埋設材、１６…注入パイプ、１７…ベントナイト系高密度固状体、１８…ベントナイトスラリー（エタノール・ベントナイトスラリー、塩水ベントナイトスラリー）、２０…エアー吹き込み機、Ｓ１、Ｓ２…隙間

Claims (7)

1. 廃棄物を埋設処理した際に前記廃棄物の埋設場所に形成される隙間に配されて該隙間を埋める隙間充填材であって、
   前記隙間に充填されるベントナイト系高密度固状体と、
   充填された前記ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙に充填される、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリー、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーと、を有してなることを特徴とする隙間充填材。
2. 前記ベントナイトスラリーが、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなり、その親水性有機溶剤として、エタノールを有していることを特徴とする請求項１記載の隙間充填材。
3. 前記ベントナイトスラリーが、無機塩類と水とベントナイトとを含有してなり、その無機塩類として、塩化ナトリウムを有していることを特徴とする請求項１記載の隙間充填材。
4. 廃棄物を埋設処理した際に該廃棄物の埋設場所に形成される隙間に隙間充填材を充填し、埋設場所の遮水処理を行う遮水方法であって、
   廃棄物を埋設場所に配し、該廃棄物を埋設材で覆う工程と、
   前記埋設材で埋設処理された埋設場所に形成された隙間に、ベントナイト系高密度固状体を充填する工程と、
   前記ベントナイト系高密度固状体の相互間に形成された空隙に、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリー、もしくは無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを充填する工程と、を備えたことを特徴とする遮水方法。
5. 前記ベントナイトスラリーとして、親水性有機溶剤と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを用い、その親水性有機溶剤として、エタノールを用いることを特徴とする請求項４記載の遮水方法。
6. 前記ベントナイトスラリーとして、無機塩類と水とベントナイトとを含有してなるベントナイトスラリーを用い、その無機塩類として塩化ナトリウムを用いることを特徴とする請求項４記載の遮水方法。
7. 前記ベントナイト系高密度固状体の充填を、該ベントナイト系高密度固状体を加圧空気に同伴させることで前記隙間に吹き込む、エアー吹き込み法で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の遮水方法。
   

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