JP2008520967A - 危険物質の監査可能な貯蔵のｒｆ対応方法 - Google Patents

Abstract

容器の系統図及び履歴を含む低周波無線タグを有するセメント系容器。開示する容器は有害廃棄物の貯蔵に使用され、有害廃棄物に接触する実質上の未水和セメント製の内層と、水和セメント製の外層とを有する。セメント系有害廃棄物用容器は、粉状の水和セメントを固体状の有害廃材及び低周波通信を使用する封入された無線タグの周囲に圧縮することによって製造されてもよい。これは、貯蔵場所への輸送中等に容器の壁を介して情報を読み取りかつ書き込むことを可能にする。貯蔵現場に置かれると、タグの定期的（１時間毎）な読取りによって系統（履歴コンテンツ、所有権の変遷、配達証明、重量）がチェック／検証され、その容器が原形を保っていて、移動されていないことを確認することができる。無線タグ上には、温度、光レベル、動作検出器及び放射能レベルのような重要なパラメータを監視するセンサもまた置かれてもよい。これらは、データリンクを介して定期的に報告し戻されてもよく、指定範囲を外れた場合の警報として使用されてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、概して、有毒廃棄物、プルトニウム等の放射性固体廃棄物を処理（例えば、仕分け及び／または積送）するための格納容器システムと方法に関する。より具体的には、本発明は、格納容器内に置かれる低周波電子無線タグを基礎とする監査のための追跡システムと方法に関する。本発明は、無線タグのメモリを使用して容器に含まれる廃棄物の履歴及び完全な系統図を保存する、有害な固形廃棄物を貯蔵するためのスマート格納容器とも呼べるものに関する。より具体的には、本発明は、兵器級核廃棄物の正確な監査及び系統図を何百年にも渡って提供することのできる低周波無線タグが埋め込まれた所定の猛毒物質及び核廃棄物を安全に長期間貯蔵することのできる、セメント系材料から製造される容器に関する。

関連出願の相互参照： 本出願は、あらゆる目的で本参照により開示に含まれる２００４年１１月１５日に出願された米国特許出願第６０／６２８，００１号及び２００５年１１月１４日に出願された米国特許出願第１１／１６４２０６号の優先権を主張するものである。関連出願は、２００４年４月８日に出願された米国特許出願第１０／８２０，３６６号であり、同じくあらゆる目的で本参照により開示に含まれる。

近年、人々は、環境及び有害／有毒廃棄物が環境生態系に与える影響にますます敏感になっている。中でも核廃棄物は、放射能が極めて長い年月に渡って残り得ることから、最も危険な有毒廃棄物に含まれる。従って、核廃棄物及び他の有害廃棄物のための効果的な長期貯蔵用容器に対して深刻なニーズが存在する。

処分を必要とする核廃棄物の多くは、核兵器工場、一般の発電所及び医療産業筋からの廃物を含む。高レベルのガンマ線を放出して減衰する使用済み燃料棒とは異なり、兵器工場からのプルトニウム廃物は、紙や衣類を貫通し得ないアルファ線によって減衰する。アルファ粒子は、２つの陽子と２つの中性子とを有するヘリウム核と等価である。その結果、兵器工場からのプルトニウム廃棄物は、密閉されたままである限りは防護服を着用せずに扱われることがあり、危険はない。しかしながら、プルトニウムは猛毒であり、寿命は極めて長い。さらに、兵器工場から出るプルトニウム含有廃棄物の６０パーセント（６０％）は工業用溶媒等の有害な化学薬品にも汚染されることが推定される。

核弾頭の製造中に放射性物質で汚染される手袋、靴、制服、工具類、床清掃屑及び汚泥は、典型的には、５５ガロンの汚染物用鋼製ドラム缶に有害廃棄物として入れられる。ニューメキシコ州カールスバッド近郊の廃棄物隔離パイロット・プラント（「ＷＩＰＰ」）サイトは、このような廃棄物の処分場として考えられるものの１つである。ＷＩＰＰサイトは、巨大な地下の塩の層に掘削されている。ＷＩＰＰサイト等の地下の塩の層は、地下層が長期的に安定していること、及び塩は透水性が低いことから、障害のない永久的な廃棄物処分場となる可能性があるものと考えられている。

低レベル核廃棄物のための、地下処分場を使用する処分計画として可能なものの１つにおいては、廃棄物用容器が地下室に満たされ、空きスペースはグラウト材による埋戻しによって可能な限り満たされる。最初の１００年のうちに、典型的には、地下貯蔵室は圧潰し、よって廃棄物容器は破壊される。

従来の５５ガロンの鋼製ドラム缶における１つの問題点は、ドラム缶は結局、貯蔵室が圧潰する時点で破壊されることにあるが、空きスペースが生じると地下水が空隙に浸透する可能性があり、これにより、鋼製ドラム缶が腐食し、有機廃棄物は分解する可能性がある。処分場は、地下貯蔵室が圧潰して全ての空所が満たされるまで完全には密閉されないことから、処分場が迅速に密閉されるように、貯蔵室は早急に圧潰することが望ましい。従来の５５ガロン鋼製ドラム缶の別の問題点は、これらが潜在的に腐食する可能性があり、これにより、特にＨ_２であるガスが発生することにある。

理想的な有害固形廃棄物容器は、下記の望ましい特徴の幾つかを満たすものであるべきである。
１．容器は、非金属材料、または本来腐食せずガスを発生しない他の材料で製造されるべきである。
２．容器は、安価であるべきである。
３．容器は不透水性であるべきであって、仮に容器に水が浸透するとしても、Ｈ_２Ｏ「吸収材」として作用すべきであり、即ち、水と化合して不溶性固体を生成すべきである。
４．容器は、ＣＯ_２「吸収材」特性を有するべきであり、即ち、ＣＯ_２と反応して固体を生成すべきである。
５．容器は、何らかの理由で水溶液が不浸透性の外層から飛び出すと膨張する材料製であるべきである。水と接触して膨張する材料は、容器の壁に生じる亀裂を全て密閉して充填し、貯蔵容器と容器の周囲で圧潰する岩塩坑の壁との間の全ての空間をも満たす。このような容器は、米国特許第５，１００，５８６号（１９９２年３月３１日にＪｅｎｎｉｎｇｓ外へ付与）及び米国特許第５，５４３，１８６号（１９９６年８月６日にＡｎｄｅｒｓｅｎ他へ付与）に開示され、記述されている。６番目の要件は下記の通りである。
６．容器は、容器の中身及び履歴に関して適正な情報を提供することのできる改竄防止システムを備えるべきである。このようなシステムは、容器を開封することなく遠隔的に、かつ理想的には容器を埋める際に読み取り得るものであるべきである。例えば、好適には無線タグまたは他の電子システムを使用して遠隔的に最低５０年間は追跡しかつトレースすることのできる安全な電子系統図が備えられれば有益であろう。

さらに他の重要な問題点は、廃棄物は、一旦ドラム缶または他の格納容器内に入れられると、ドラム缶に入った廃棄物の置き場所から強力な監査証跡によって頻繁に追跡されかつトレースされなければならないことにある。ヨーロッパまたは他の遠方のロケーションにおけるプラントで処理されることの多い兵器級核廃棄物（例えば、プルトニウム）の場合は、特にそうである。容器の履歴、その中身全体、移動の変遷（ＣＯＰ）及び配達証明（ＰＯＤ）に関するこの情報は、兵器級廃棄物が流用されていないこと、及び格納容器に貯蔵されている核廃棄物が完全に原形のままであることを証明するために格納されかつ利用できるようにされなければならない。これを、「容器系統図」と呼ぶ場合がある。

容器の外側にＩＤとして取り付けられる、１ＭＨｚを超える周波数を使用するＲＦタグまたは無線タグを用いる試みは、幾つかの理由で信頼性のないことが判明している。５５ガロンのドラム缶容器の場合、金属は反射を引き起こすことがある。非金属のセメント系容器の場合は、特に外面が湿ると、または、よくあることであるが湿った土壌に囲まれていると、セメント自体が電波を遮断して吸収することがある。

市販のＲＦタグの大部分は、搬送信号から電力を受け取るトランスポンダ・デバイスである。これらは電池を持たず、「パッシブ・タグ」として知られる。パッシブ・タグには、電池がいらないという優位点があるが、搬送電力の転送は距離と共に急速に減ることから、過酷な環境で確実に動作することができない弱い戻り信号しか供給しないという欠点がある。これに対して「アクティブ・タグ」は、タグを増幅式のトランスポンダとして動作させる電池を使用する。しかしながら、これは高い周波数を使用するため、典型的には、僅か数年の電池寿命しかない。さらに、これが１ＭＨｚを超える周波数で動作すれば、アクティブＲＦタグは、（パッシブ・タグの場合と同様に）スチールまたは土、特に水分の多い土壌を含む過酷な環境では問題を有する。

さらに、ほとんどの場合、容器系統図の任意のデータ格納に対する要件は最低５０年間から２００年間に及び、容器は地下に埋蔵される場合が多いために、情報は地表から遠い距離（３０フィート以上）から、何フィートもの塩、砂及び土を経て読み取られなければならない。

従来のアクティブ／パッシブ無線タグ（ＲＦタグまたは「ＲＦＩＤ」）のさらに他の問題点は、これらを廃棄物容器の外側に取り付けなければならないことであり、よって、取り外される、及び／または改竄されるかもしれないという重要な欠点がある。しかしながら、これらが廃棄物容器の内側に置かれるとすれば、その信号は間にある鋼製ドラム缶及び土壌によってブロックされることになり、よって、ＲＦタグから情報を読み取ることができなくなる。

最後に、アクティブ／パッシブ無線タグのほとんどは、工場でプログラムされる固定ＩＤを有する可能性がある。これは、このＩＤと共に容器に関連づけられる対応する情報を含む外部データベースを必要とする。固定ＩＤの情報に基づいて容器系統図の安全かつ高信頼性の独立した遠隔データベースを、特に何百年にも渡って維持するコストは法外であり、難事である。

本発明は、広義には、有害廃棄物アイテムを貯蔵するための容器（例えば、プルトニウムまたは他の核廃棄物が入った鋼製ドラム缶）を提供するものであり、本容器は、
ａ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、上述のデータ格納デバイスと上述のトランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、上述のトランシーバ、上述のデータ格納デバイス及び上述のマイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
ｂ）上述の廃棄物アイテム及び上述のＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体と、を備え、上述の箱構造体はセメント系の組成物を含む。

ある好適な実施形態によれば、上述の容器は、
ａ）上述の廃棄物アイテムを包囲する内層を備え、上述の内層は未水和セメント組成物を含み、
ｂ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、上述のデータ格納デバイスと上述のトランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、上述のトランシーバ、上述のデータ格納デバイス及び上述のマイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
ｃ）上述の内層及び上述のＲＦＩＤタグを包囲する外層と、を備え、上述の外層は水和セメント組成物を含む。

好適には、上述の低い無線周波数は１ＭＨｚを超えず、例えば１２８ＫＨｚであってもよい。

これまでに論じた理由により、上述のデータ格納デバイスは、上述の容器を識別するためのデータ、上述の容器に関する系統データ（例えば、履歴、ＣＯＰ、ＰＯＤデータ）及び上述の鋼製ドラム缶または他の廃棄物アイテムに関する系統データから選択される情報を格納するように動作可能であることが好適である。

上述のエネルギー源は、好適には、長寿命電池等のエネルギー蓄積デバイスを備えてもよい。

さらに、上述のエネルギー源は、ＲＦタグ内に、タグ・コイルと外部コイルとの誘導結合の結果として自らを励磁するように動作可能なタグ・コイルを備えてもよい。また、上述のエネルギー源はさらに、エネルギー蓄積デバイス（例えば、大容量電池）と、タグ・コイルに誘導されるＡＣエネルギーから上述のエネルギー蓄積デバイスを充電するように動作可能なＡＣ−ＤＣコンバータ（例えば、整流器）とを備えてもよい。

大型のループ・アンテナはより強力な信号を受信することができるため、上述のアンテナは、好適には、上述のマルチガロン鋼製ドラム缶または他の廃棄物アイテムの大型寸法に比肩し得る大きさを特徴とするループ・アンテナを備える。

化学反応及びこれに類似するものを防止するために、上述のＲＦＩＤタグは、上述の配置するステップｃ）より前に防護シェル（例えば、エポキシ及び炭素繊維のマトリクス）に入れられてもよい。

好適には、上述のＲＦＩＤタグは、上述のＲＦＩＤタグが曝される状態（例えば、温度、放射能レベル、湿度、ＧＰＳロケーション）を検出するように動作可能な状態センサを備え、上述の状態センサは、上述の状態を明確にするデータを上述のデータ格納デバイスへ格納すべく上述のマイクロプロセッサへ通信するように動作可能である。

ある好適な実施形態によれば、上述の容器はさらに、選択された限界レベルを超える上述の状態を検出すると、上述の低い無線周波数で信号を発するように動作可能なインジケータ・デバイスを備える。

また、本発明は、広義には、有害廃棄物アイテムに関する情報にその積送及び貯蔵中にアクセスするためのシステムも提供し、上述のシステムは、
１）上述の有害廃棄物アイテムを貯蔵するための容器（例えば、プルトニウムまたは他の核廃棄物が入った鋼製ドラム缶）を備え、上述の容器は、
ａ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、上述のデータ格納デバイスと上述のトランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、上述のトランシーバ、上述のデータ格納デバイス及び上述のマイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
ｂ）上述の廃棄物アイテム及び上述のＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体と、を備え、上述の箱構造体はセメント系の組成物を含み、かつ上述のシステムは、
２）上述のＲＦＩＤタグへ呼掛け信号を上述の低い無線周波数で送信しかつ前記ＲＦＩＤタグからデータ信号を上述の低周波数で受信するように動作可能なフィールド・アンテナを備える。

好適には、上述のシステムはさらにＷＯＷ（単一書込み専用）データ格納デバイス（例えば、ＰＲＯＭまたは変更不能ＣＤ）を備え、上述のＷＯＷデータ格納装置は上述のフィールド・アンテナと通信しかつ上述のＲＦＩＤタグからの上述のデータ信号を変更不能な方法で格納するように動作可能である。

また、本発明は、広義には、有害廃棄物アイテムに関する情報にその積送及び貯蔵中にアクセスするための方法も提供し、上述の方法は、
１）上述の廃棄物アイテム及びＲＦＩＤタグを容器に囲むことを含み、上述の容器は先に開示したようなセメント系組成物を含み、上述のＲＦＩＤタグは、タグアンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、上述のデータ格納デバイスと上述のトランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、上述のトランシーバ、上述のデータ格納デバイス及び上述のマイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備え、
ｂ）上述の廃棄物アイテム及び上述のＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体を備え、上述の箱構造体はセメント系の組成物を含み、
２）フィールド・アンテナ（例えば、直径５０フィートのループ・アンテナ）を上述の容器に隣接しかつ間隔をあけて（例えば、廃棄物を含む多数の鋼製ドラム缶を収容する貯蔵施設の上の地表に）配置することと、
３）上述のフィールド・アンテナにおいて上述の低い無線周波数の（例えば、上述のＲＦＩＤタグが曝される状態を表示する）データ信号を受信し、かつこれらをコンピューティング・デバイス（例えば、サーバ）へ送信することと、
４）上述のデータ信号を基礎として、情報をデータ格納装置（例えば、変更不能ＣＤ）に格納すること、を含む。

好適には、上述のＲＦＩＤタグは、上述のＲＦＩＤタグが曝される状態（例えば、温度、放射能レベル、湿度、ＧＰＳロケーション）を検出するように動作可能な状態センサを備え、上述の状態センサは、上述の状態を明確にするデータを上述のデータ格納デバイスへ格納すべく上述のマイクロプロセッサへ通信するように動作可能であり、上述の受信するステップ３）はさらに、上述のＲＦＩＤタグに上述の状態を明確にする上述のデータを表す上述のデータ信号を取得するように上述の低い無線周波数の呼掛け信号で呼び掛けるステップを含む。

好適には、本新規方法はさらに、上述のデータ格納装置を守る（例えば、上述のデータ格納装置を適切なセキュリティ・クリアランスを有する政府職員等の信頼できる安全状況管理下にある遠隔ロケーションに配置する）ステップを含む。

また、本発明は、広義には、有害廃棄物アイテムを封じ込めるための方法も提供し、上述の方法は、
ａ）粉状の水和セメントの内層を廃棄物アイテム（例えば、核廃棄物で満たされたマルチガロン鋼製ドラム缶等のバルク量の有害固形廃棄物）の周囲に配置するステップと、
ｂ）粉状の水和セメントの上述の内層を上述の廃棄物アイテムの周囲に（例えば、約１００ｐｓｉから約１００，０００ｐｓｉまでの範囲の圧力で）圧縮して圧縮内層を形成するステップと、
ｃ）上述の圧縮内層に隣接して、アンテナと、１５ＭＨｚ以下（例えば、１２８ＫＨｚ）の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、上述のデータ格納デバイスと上述のトランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、上述のトランシーバ、上述のデータ格納デバイス及び上述のマイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグを配置するステップと、
ｄ）セメント・ペーストの外層を粉状の水和セメントの上述の圧縮内層の周囲に位置づけるステップと、
ｅ）粉状の水和セメントの上述の圧縮内層を実質的に水和させることなく、セメント・ペーストの上述の外層を水和させて硬化させるステップと、を含む。

好適には、上述のＲＦＩＤタグは、上述の配置するステップｃ）より前に防護シェル（例えば、エポキシ及び炭素繊維のマトリクス）に入れられる。

ある好適な実施形態によれば、上述の配置するステップｃ）はさらに、上述の圧縮内層に隣接してループ・アンテナを配置するステップを含み、上述のループ・アンテナは上述のトランシーバと通信するように動作可能であり、上述のループ・アンテナは、好適には上述の廃棄物アイテムと実質的に比肩し得る大きさを有する。

本発明は、（本参照により開示に含まれる）米国特許第５，１００，５８６号及び第５，５４３，１８６号に記述されているものに類似する、猛毒廃棄物及び核廃棄物等の固体廃棄物を貯蔵するための、埋込み式の低周波（１ＭＨｚ）無線タグを有する新規容器に関する。好適には、本発明は、機械的強度をもたらす水和した外層と、外殻に浸透する、または封じ込められた廃棄物から漏れることのある任意の水溶液と反応する可能性がある、廃棄物に隣接した未水和圧縮内層とを有するセメント系容器を含む。無線タグは、廃棄物自体と共に未水和圧縮内層内に保持され、低周波誘導通信を使用してデータ信号を外層及び固体砂及び他の物質を介して送信する。これはまた、低周波誘導リンク（１ＭＨｚ未満）を使用して、電池切れ（１５年から３０年後）になった後もデータ送信及び無線タグへの電力供給を行い、よって、無線タグは、５０年という時間要件を超えて読み取りが可能である。

主な課題は、無線タグを安全で改竄できないものにするために、無線タグは格納容器の内部に置かれなければならず、しかも容器の密閉された壁を介して通信する能力のあるものでなければならないことである。よって、格納容器の壁を通して直に配線接続するという可能性はなくなる。従って、最適な通信及び電力にとって、データを転送しかつ外部の電力源から電力を得るためには、ＲＦタグが格納容器の外壁を介して無線式にリンクされなければならない。この要件は、タグがセメント・ベースの容器内で使用されれば、それは廃棄物が圧縮される際に３０，０００ポンド／平方インチの圧力に耐えなければならないことを意味する。またこれは、外側の物質が湿っている、または濡れているとしても、データ無線信号はセメント・シェルを貫通し得なければならないことも意味する。

従来の高周波無線信号を凌いで（１０ＫＨｚから１ＭＨｚまでの）低周波誘導通信を使用する優位点は多く存在する。エネルギーは本質的に全て近接場にある（即ち、磁性または誘導性である）ため、容易に水及び湿気を貫通することができ、かつ水は近接場の信号強度に何ら影響を与えない。鋼及び金属は近接場信号を歪めることはあるが、低周波無線タグが１００％密閉されたファラデー・ケージの内側に封じ込められていない限り、これをブロックまたは反射しない。出願人は、１２８ＫＨｚの低周波数という好適な実施形態において動作しかつループ・アンテナを使用する無線タグを考案した。近接場におけるこの低周波数では、信号強度は直接アンテナの合計面積及びループの合計巻数（合計有効断面積）に伴って上昇する。最適１／４波長アンテナを必要とする非近接場信号を基礎とするシステムでは、こうはならない（米国暫定特許出願第６０／５８９，５２４号参照）。従って、これらの格納容器は大型であってもよく（例えば、２４インチ×２４インチ）、容器内部で大型エリア・アンテナを使用することができ、これにより、著しく強化された信号対雑音比がもたらされる。

さらに、無線タグは、温度、（容器が密閉されていることを証明するための）光レベル、（容器が静止していることを証明するための）ジョグ及び／または動作及び放射能レベルを測定するために使用することのできるセンサを有してもよい。この情報は、無線タグのメモリ内のログへ書き込まれる場合もあれば、単に定期的に、無線タグをチェックする際に報告される場合もある。また、これは、任意のパラメータが指定された範囲を外れると警報をトリガするように使用されてもよく、よって無線タグは問題を指摘する信号を送信することができる（米国暫定特許出願第６０／５１５，０７４号「積送されて貯蔵される物体のイベント履歴の監査可能な認証」、及び米国暫定特許出願第６０／４６１，５６２号「貨物を追跡するためのネットワーク化されたＲＦタグ」参照）。

低周波数のさらに他の優位点は、無線回路は超低周波数でも動作することから、電力消費量が極めて少なく、電池寿命が最大化されることにある。実際のところ、動作寿命は電池の貯蔵寿命に接近している。規格Ｌｉ電池の最短貯蔵寿命は１５年であり、場合によっては最長３５年になることもある。しかしながら、（５０年を超えて読取り可能な）長寿命タグを達成するためには、容器外部に補助電源を追加する必要がある。本好適な実施形態では、容器の内側に数インチ離して位置づけられる別個の整合コイルへ電力を送ることができるように、容器の外面に二次電源が置かれてもよい。別の優位点は、無線タグを製造工程の間に容器の壁へかつその内側へ配置し、次いで、それが完全に識別されかつ単一のステップで固定されるように、即時容器を構造的に一体化させるという可能性にある。このシステムは、無線タグへ最大電力を送ることから、現時点でパッシブ・タグに使用されている遠隔搬送波の使用よりも改善されている。この外部「パワー・ポッド」は、任意選択として、タグへの情報の書込み及び読取りのためにも使用可能であって、そのドラム缶または容器に固有の表示データ（例えば、ドラム缶または容器の通し番号）を小型ディスプレイに表示することができ、かつ容器の輸送に伴って、そのソート、選択及び配置に任意選択のＬＥＤを使用することができる。パワー・ポッドが誤って、または故意に外されたとして、それが無線タグの内蔵電池が切れた後に発生したとしても、データまたは容器系統図の完全性に影響はない。これは単に、データは常に容器内部に含まれる無線タグに保持され、外部デバイスは単にその情報を読み取るだけであるためである。容器にディスプレイ及びＬＥＤを取り付けることの主たる優位点の多くは、米国暫定出願第６０／３７８，２３０号、第６０／３５９，３５０号、第６０／４６１，５６２号及び第６０／５８９，５２４号に開示されている。

最後に、無線タグは、金型内で硬化する非圧縮性材料（例えば、エポキシ）内に封入されてもよい。エポキシを炭素繊維と共に使用する材料は５０，０００ポンド／平方インチに耐えることができ、よって無線タグは、封入されると、容器内に加えられる必要のある圧縮に耐えて存続することができる。

完全な系統図を容器自体の内部に保存するというコンセプトは、遠隔の（よって長年に渡り遠隔的に維持されなければならない）外部データベースの使用を不要にしてもよい。本発明によれば、データベースは容器の一部であり、よってリーダを介して直にアクセスすることができる。系統図は遠隔的に読み取られて中央ロケーションへ送信されることから、データは、任意選択の完全な監査証跡をもたらすためにタイミング・トラックにより日付け及び時刻と共にＲＯ−ＣＤへ書き込まれてもよい。容器がその最終ロケーションに置かれると、監査証跡は不要になってもよい。

スマート格納容器の概観を示す。アイテム数字１、２、３は本明細書において引用している引例に記述されているものに類似する技術を基礎とする低周波誘導無線周波数（ＲＦ）タグを表す。前記タグは、任意選択の外部のパワー・ポッド２を使用してタグに電力を供給するために使用され得る、データを格納するために使用される実際の回路である電力ループ１と、ＲＦモデム及びプロセッサと、双方向データ通信のためのループ・アンテナ３とから成る。これら３つのコンポーネント（１，２，３）は、金型４内へ置かれてもよく、金型４は充填され、かつタグが容器の製造に必要な高圧に耐え得るように炭素繊維または他の類似物によって補強されているエポキシを使用して密閉されてもよい。タグ・アッセンブリ全体（１，２，３及び４）は、製造時に格納容器５の内部へ置かれる。「スマート」格納容器５は、有害廃棄物（プルトニウム等）に直接接触する実質的に未水和セメント製の内層と、完全水和硬化セメント製の外層とを有するセメント系貯蔵容器を基礎とする。ＲＦタグは、一旦エポキシ内及び未水和セメント内に封入されると、ループ・アンテナ３を使用して超低周波（例えば、１２８ＫＨｚ）の誘導エネルギーを介し、セメントを通して通信することができる。 アイテム数字２０１は、最終的格納容器であるアイテム数字２０５によって封入されるＲＦタグを示す。このタグは、格納容器より僅かに小さい外形寸法を有し、未水和セメント内で最大寸法を有するループ・アンテナを備える。アンテナが大きいほど、信号対雑音比は大きくなり、リーダとタグとの間の通信が改善される。 最終的なスマート格納容器の断面図である。アイテム数字３０１は水和セメント製の外部ケーシングであり、アイテム数字３０２は容器の未水和コア領域３０３内に保持される注封無線タグであり、アイテム数字３０４は放射性廃棄物である。 無線タグ４１１のブロック図である。タグは、マイクロプロセッサ４０２、メモリ及びｅ２メモリ４０３、ループ・アンテナ４０５を駆動する双方向のカスタムＲＦモデム・チップ４０４に電力を供給する固有の内蔵電池４０１を有してもよい。さらに、タグは、コアが未水和のままであることを示す湿度検出器４０６、水銀スイッチを使用してそれが直立位置にあることを示す任意選択の角度検出器４０７、温度検出器４０８及び容器が落下していないことを示す加速度計（ジョグ検出器４０９）を含む、容器ステータスを供給する幾つかの任意選択の検出器を有してもよい。無線タグ上には、任意選択の放射能検出器がセンサとして包含されてもよい。回路には、搭載電池４０１が機能しなくなった後に長期に渡り電力を供給する特別なパワー・コイル４１０が追加されてもよい。搭載電池の寿命は最大３５年であり、このバックアップ・システムを使用すれば、電池切れになった後２００年に及んで情報の読取り／書込みを行うことができる。このタグ・コイル４１０は、パワー・ポッド・コイルをスマート格納容器の外側へ置いて容器表面に接触させ、内部容器コイル４１０と外部整合コイルとの間の誘導リンクを介する電力供給を可能にする。このパワー・ポッドは、電池と整合コイルとから成る外部のスタンドアロン型デバイス（図５参照）である場合もあれば、単にコイルを駆動する直接回線から電力を供給される場合もある。 スタンドアロン型外部パワー・ポッド５０１のブロック図である。容器内の無線タグ４１１に封じ込められる電池４０１が故障すれば、または電池切れになれば（２０年から３５年後であると思われる）、パワー・ポッド５０１を使用して、直接的な接触なしにタグ４１１へ電力を供給することができる。パワー・ポッド５０１は、事実上、電力を整合コイルを介して誘導的に無線タグ４１１へ送る外部バッテリ・パックである。これは、パック内に密閉される少なくとも１つの単電池５０２と、ＤＣ−ＡＣコンバータ回路５０３と、整合コイル５０４とから成る。電池５０２は、場合によって直接配線接続に代えられてもよい。典型的なパワー・ポッドは、５年から１０年に渡って容器へ電力を供給し得るものであってもよく、容器と共に地下に埋蔵されてもよい。このブロック図には示されていないが、パワー・ポッドへのデータリンクも備えるという任意選択がある。これは、情報を選択して配置しかつ容器を扱って作業する個人へ提供するために使用することのできるパワー・ポッド上のＬＥＤ及び／またはＬＣＤディスプレイを駆動するために使用されてもよい。 スマート格納容器６０１は、手持ち式コンピュータ６０２を使用して呼掛けられかつプログラムされてもよい。 放射性廃棄物が輸送される場合、特にその廃棄物が兵器級プルトニウムである場合には、廃棄物は注意深く追跡されなければならず、セキュリティは極めて重要である。スマート容器システムは、トラック・トレーラ（アイテム７０１）の頂上または底部へ無線タグ内のループ・アンテナと同一平面に置かれるループ・アンテナ（アイテム７０２）を含む。基地局（アイテム７０３）は、各スマート容器との間で一度に１つずつ書込み及び読取りを行うことができ、定期的に（５分毎のベッド・チェック）これらが所定の位置にあり異常がないことを確認することができる。この情報は、同じくトラック上にあるサーバ（アイテム７０４）へ送信することができる。さらに、サーバは、任意選択のＧＰＳ入力（アイテム７０５）と、衛星システム７０７（例えば、Ｏｒｂｉｃｏｍ）を使用して、または携帯電話によるデジタル・メッセージングを介して通信するモデム７０６とを有してもよい。従って、格納容器のステータスは、この無線リンクを介してセントラル・サーバ（アイテム７０８）へ日付け／時刻／ＧＰＳ座標によって送信されてもよい。このデータは、系統図の保管用監査証跡を作成するために、ＣＤまたは他の永久媒体へ書き込まれてもよい。また、この同じデータは、スマート格納容器の所有権の変遷（ＣＯＰ）及び系統図の一部としてタグへ書き込まれてもよい。また、スマート格納容器は、オンデマンドで、何か異常を検出すると警報信号等の信号を基地局へ送信してもよい。これは、早急な対応のためにサーバ（アイテム７０８）へ送信されてもよい。 多くの場合、スマート格納容器（アイテム８０５）は、地下５フィートから１０フィートに埋められる（アイテム８０５及び地表面８０１参照）。埋設後は、地表にループ・アンテナ（アイテム８０２）を置くことによって、スマート格納容器を監視できるようになる。これらのループ（アイテム８０２）は、実際には約１００フィート×１００フィート（１０，０００平方フィート）になる場合があり、基地局（アイテム８０４）及びサーバ（アイテム８０３）によって制御される。ループ８０２が大きくなるにつれて、外部ソースからの雑音は確実に減り始める。しかしながら、本通信システムは、地表上のループ８０２と個々の無線タグ内の通信ループとの間が誘導性であることから、砂及び塵を最小の減衰で自由に通過することができる。従って、本システムは、ステータスを監視しかつ中央のデータ・ロケーションへステータスのあらゆる変化を報告することができる。容器（アイテム８０５）は、容器が移動されていることを検出すると基地局へオンデマンド信号を送り、警報を発することができる。容器は、ループ８０２より外側へ動かされると、警報信号としても作用することができる。 格納容器の輸送及び履歴に関する詳細情報が必要とされる期間は、５０年から２００年間になると思われる。本明細書で述べたような低周波通信システムを使用する場合の典型的なＬｉ電池の寿命は、約１５年であることが証明されているが、これは、大容量の軍用電池の使用によって２０年から３５年に延ばすことができる。最短で１５年かつ最長で３５年を経過した後、搭載電池はその機能を終えるものと思われる。図１、４及び５に示されているパワー・ポッド（アイテム９０１）は、容器の外側に置かれることによって、容器（アイテム９０２）内の無線タグへ誘導電力を提供することができる。これらのポッド（アイテム９０１）は、タグの機能を維持するために、５年から１０年に一度交換されなければならない。スタンドアロン型ポッドは固有の電池を有してもよく、任意選択として、ユニットが埋蔵されると、有線ポッド（アイテム９０１）をスマート容器（アイテム９０２）へ連続的な誘導電力を供給するワイヤ（アイテム９０３）に代えることが安価であると思われる。これらのパワー・ポッド（アイテム９０１）は、積送において使用しかつ個々の容器の選択及び配置に使用するための任意選択のディスプレイ（アイテム９０４）及びＬＥＤ（アイテム９０５）を有してもよい。 無線タグは、容器の完全な系統図を記録して保持する。また、系統図は、データベースまたは監査可能なＷＯＷ ＣＤ（図１１参照）に格納されてもよい。しかしながら、一次記録は無線タグ内に存在することになる。タグは、容器の全寿命を通じて責任を負う個人のデジタル署名及びデータ・エラーを検出しかつ修正できるようにＣＲＣ Ｘ及びＣＲＣ Ｙコードを含んでもよい。ほとんどの場合、使用されるのは２つの別々のＥ２メモリであり、正確を期すために各々が周期的に書き直される。また、同様のＣＲＣ及びデジタル署名は監査証跡において保持されてもよい。 容器内の無線タグ（アイテム１１０２及び１１０３）は、その貯蔵ロケーションへの移動に伴って低い無線周波数で無線式に読み取られかつ書き込まれてもよく、単一書込み専用ＲＯ ＣＤ（アイテム１１０５）へ書き込む遠隔サーバ（アイテム１１０４）を介して独立した監査証跡（アイテム１１０１）を作成することが可能である。この監査証跡（アイテム１１０１）はまた、日付け及び時間スタンプを容器の完全ステータス（アイテム１１０２及び１１０３）と共に含んでもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態を参照して説明したが、関連分野における業者であれば、多くの自明な変更及び変形を容易に行うことができる。従って本発明は、このような全ての変形を請求の範囲に含まれる最大限の範囲まで包含するものとして理解されるべきである。

Claims (20)

1. 有害廃棄物アイテムを貯蔵するための容器（例えば、プルトニウムまたは他の核廃棄物が入った鋼製ドラム缶）であって、
   ａ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、前記データ格納デバイスと前記トランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、前記トランシーバ、前記データ格納デバイス及び前記マイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
   ｂ）前記廃棄物アイテム及び前記ＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体と、を備え、前記箱構造体はセメント系の組成物を含む容器。
2. 有害廃棄物アイテムを貯蔵するための容器（例えば、プルトニウムまたは他の核廃棄物が入った鋼製ドラム缶）であって、
   ａ）前記廃棄物アイテムを包囲する内層を備え、前記内層は未水和セメント組成物を含み、
   ｂ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、前記データ格納デバイスと前記トランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、前記トランシーバ、前記データ格納デバイス及び前記マイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
   ｃ）前記内層及び前記ＲＦＩＤタグを包囲する外層と、を備え、前記外層は水和セメント組成物を含む容器。
3. 前記無線周波数は１ＭＨｚを超えない、請求項１記載の容器。
4. 前記データ格納デバイスは、前記容器を識別するためのデータ、前記容器に関する系統データ及び前記廃棄物アイテムに関する系統データから選択される情報を格納するように動作可能である、請求項１記載の容器。
5. 前記エネルギー源はエネルギー蓄積デバイスを備える、請求項１記載の容器。
6. 前記エネルギー源は、タグ・コイルと外部コイルとの誘導結合の結果として自らを励磁するように動作可能なタグ・コイルを備える、請求項１記載の容器。
7. 前記エネルギー源はさらに、エネルギー蓄積デバイス（例えば、大容量電池）と、タグ・コイルにおいて誘導されるＡＣエネルギーから前記エネルギー蓄積デバイスを充電するように動作可能なＡＣ−ＤＣコンバータ（例えば、整流器）とを備える、請求項６記載の容器。
8. 前記アンテナは、前記廃棄物アイテムの寸法に比肩し得る大きさを特徴とするループ・アンテナを備える、請求項１記載の容器。
9. 前記廃棄物アイテムには、プルトニウムの入ったマルチガロン鋼製ドラム缶が含まれる、請求項１記載の容器。
10. 前記ＲＦＩＤタグは、前記配置するステップｃ）より前に防護シェル（例えば、エポキシ及び炭素繊維のマトリクス）に入れられる、請求項１記載の容器。
11. 前記ＲＦＩＤタグは、前記ＲＦＩＤタグが曝される状態（例えば、温度、放射能レベル、湿度、ＧＰＳロケーション）を検出するように動作可能な状態センサを備え、前記状態センサは、前記状態を明確にするデータを前記データ格納デバイスへ格納すべく前記マイクロプロセッサへ通信するように動作可能である請求項１記載の容器。
12. 前記容器はさらに、前記状態が選択された限界レベルを超えると、前記低い無線周波数で信号を発するように動作可能なインジケータ・デバイスを備える請求項１１記載の容器。
13. 有害廃棄物アイテムに関する情報にその積送及び貯蔵中にアクセスするためのシステムであって、
    ｉ）前記有害廃棄物アイテムを貯蔵するための容器（例えば、プルトニウムまたは他の核廃棄物が入った鋼製ドラム缶）を備え、前記容器は、
    ａ）アンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、前記データ格納デバイスと前記トランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、前記トランシーバ、前記データ格納デバイス及び前記マイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグと、
    ｂ）前記廃棄物アイテム及び前記ＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体と、を備え、前記箱構造体はセメント系の組成物を含み、
    ｉｉ）前記ＲＦＩＤタグへ呼掛け信号を前記低い無線周波数で送信しかつ前記ＲＦＩＤタグからデータ信号を前記低周波数で受信するように動作可能なフィールド・アンテナを備えるシステム。
14. 前記システムはさらにＷＯＷ（単一書込み専用）データ格納デバイス（例えば、ＰＲＯＭまたは変更不能ＣＤ）を備え、前記ＷＯＷは前記フィールドと通信しかつ前記ＲＦＩＤタグからの前記データ信号を変更不能な方法で格納するように動作可能である請求項１３記載のシステム。
15. 有害廃棄物アイテムに関する情報にその積送及び貯蔵中にアクセスするための方法であって、
    ｉ）前記廃棄物アイテム及びＲＦＩＤタグを容器で囲むことを含み、前記容器はセメント系組成物を含み、前記ＲＦＩＤタグは、タグアンテナと、１５ＭＨｚ以下の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、前記データ格納デバイスと前記トランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、前記トランシーバ、前記データ格納デバイス及び前記マイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備え、かつ前記容器は、
    ｂ）前記廃棄物アイテム及び前記ＲＦＩＤタグを包囲する箱構造体を備え、前記箱構造体はセメント系の組成物を含み、
    ｉｉ）フィールド・アンテナを前記容器に隣接しかつ間隔をあけて配置することと、
    ｉｉｉ）前記フィールド・アンテナにおいて前記低い無線周波数の（例えば、前記ＲＦＩＤタグが曝される状態を表示する）データ信号を受信し、かつこれらをコンピューティング・デバイス（例えば、サーバ）へ送信することと、
    ｉｖ）前記データ信号を基礎として、情報をデータ格納装置（例えば、変更不能ＣＤ）に格納すること、を含む方法。
16. 前記ＲＦＩＤタグは、前記ＲＦＩＤタグが曝される状態（例えば、温度、放射能レベル、湿度、ＧＰＳロケーション）を検出するように動作可能な状態センサを備え、前記状態センサは、前記状態を明確にするデータを前記データ格納デバイスへ格納すべく前記マイクロプロセッサへ通信するように動作可能であり、前記受信するステップｉｉｉ）はさらに、前記ＲＦＩＤタグに前記状態を明確にする前記データを表す前記データ信号を取得するように前記低い無線周波数の呼掛け信号で呼び掛けるステップを含む請求項１５記載の方法。
17. 前記データ格納装置を守る（例えば、前記データ格納装置を信頼できる安全状況／政府職員の管理下にある遠隔ロケーションに配置する）ステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
18. 有害廃棄物アイテムを封じ込める方法であって、
    ａ）粉状の水和セメントの内層を廃棄物アイテム（例えば、バルク量の有害固形廃棄物、核廃棄物で満たされたマルチガロン鋼製ドラム缶）の周囲に配置するステップと、
    ｂ）粉状の水和セメントの前記内層を前記廃棄物アイテムの周囲に（例えば、約１００ｐｓｉから約１００，０００ｐｓｉまでの範囲の圧力で）圧縮して圧縮内層を形成するステップと、
    ｃ）前記圧縮内層に隣接して、アンテナと、１５ＭＨｚ以下（例えば、１２８ＫＨｚ）の低い無線周波数で動作可能なトランシーバと、データ格納デバイスと、前記データ格納デバイスと前記トランシーバとの間のデータ・フローを制御するように動作可能なマイクロプロセッサと、前記トランシーバ、前記データ格納デバイス及び前記マイクロプロセッサへエネルギーを供給するためのエネルギー源とを備えるＲＦＩＤタグを配置するステップと、
    ｄ）セメント・ペーストの外層を粉状の水和セメントの前記圧縮内層の周囲に位置づけるステップと、
    ｅ）粉状の水和セメントの前記圧縮内層を実質的に水和させることなく、セメント・ペーストの前記外層を水和させて硬化させるステップと、を含む方法。
19. 前記ＲＦＩＤタグは、前記配置するステップｃ）より前に防護シェル（例えば、エポキシ及び炭素繊維のマトリクス）に入れられる、請求項１８記載の方法。
20. 前記配置するステップｃ）はさらに、前記圧縮内層に隣接してループ・アンテナを配置するステップを含み、前記ループ・アンテナは前記トランシーバと通信するように動作可能であり、前記ループ・アンテナは、前記廃棄物アイテムと実質的に比肩し得る大きさを有し、前記トランシーバ、データ格納デバイス、マイクロプロセッサ及びエネルギー源は、前記配置するステップｃ）より前に防護シェル（例えば、エポキシ及び炭素繊維のマトリクス）に入れられる、請求項１８記載の方法。

Images