JP2014006209A - 埋設工法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺環境に放射線被爆等の悪影響を与えること無く放射性物質を含有する材料を処理することができる埋設工法の提供。
【解決手段】凹部（２０）の底部（３）に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｂ）及び／又は遮水性を有する材料から成る層（５Ｂ）を形成する工程と、当該層の上方に粒体（６）を充填する工程を有し、前記粒体（６）は、放射性物質を含有する材料を造粒して形成されており、且つ、放射線を遮断するバリウム化合物或いは鉄化合物により被覆されており、地表面近傍の領域に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）を形成する工程と、地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）の上方に、遮水性を有する材料から成る層（５Ｔ）を形成する工程を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射性物質を含有する材料、例えば放射性物質で汚染された土壌や建造物の瓦礫等の埋設処理に関する。より詳細には、本発明は、放射性物質を含有する材料（廃材や瓦礫等を含む）を埋設しても、周辺環境に放射線被爆等の悪影響を防止できる埋設処理技術に関する。

例えば放射性物質で汚染された土壌や建造物の瓦礫等、すなわち放射性物質を含有する材料の処理は、大きな社会的な課題となっている。
ここで、土壌や瓦礫等の処理で通常行なわれる埋設処理を、放射性物質を含有する材料の処理に適用した場合には、埋設処理現場周辺環境に対して、放射線被爆等の悪影響を及ぼしてしまう。

また、放射性物質を含有する材料の処理については、処理後の放射線量について厳格な基準が定められており、処理後の放射線量が当該基準よりも低くなければ、放射性物質を含有する材料の処理は認められない。
そして、従来の埋設工法により放射性物質を含有する材料の処理した場合に、埋設後の放射線量が当該基準を下回るレベルにすることが、非常に困難であった。

その他の従来技術として、例えば、放射線物質専用の貯蔵用容器（特許文献１参照）に放射性物質を含有する材料を収容し、当該容器を地中に埋設することが考えられる。
しかし、放射線物質専用の貯蔵用容器は製造コストが高く、しかも、容量が限られているため、その様な容器を使用して放射性物質を含有する材料を処理する場合には、その処理コストが莫大なものとなってしまう。

特開２００９−１０９４８７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、周辺環境に放射線被爆等の悪影響を与えること無く放射性物質を含有する材料を処理することが出来て、しかも、専用容器を使用する場合に比較して遥かに低コストで処理することが出来る埋設工法の提供を目的としている。

本発明の埋設工法は、
凹部（２０）の底部（３）に、バリウム化合物（例えば、バライト）或いは鉄化合物から成る層（４Ｂ）及び／又は遮水性を有する材料から成る層（５Ｂ）を形成する工程と、
当該層の上方に粒体（６）を充填する工程を有し、
前記粒体（６）は、放射性物質を含有する材料を造粒して形成されており、且つ、放射線を遮断するバリウム化合物或いは鉄化合物により被覆されており、
地表面近傍の領域に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）を形成する工程と、
地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）の上方に、遮水性を有する材料から成る層（５Ｔ）を形成する工程、
を有することを特徴としている。

ここで、「バリウム化合物」なる文言は、バリウム単体（Ｂａ）をも包含する意味で用いられている。また、「鉄化合物」なる文言は、鉄単体（Ｆｅ）をも包含する意味で用いられている。
そして本明細書において、「凹部」なる文言は、掘削穴（例えば、いわゆる「壷堀」された孔）や、護岸壁近傍や擁壁近傍、その他の構造物近傍の空間をも包含する意味で使用されている。
また本明細書において、「凹部の底部」という文言は、底部に遮水性を有する材料から成る層を形成した場合は、当該層（遮水性を有する材料から成る層）の直上に積層された領域をも含む文言として定義する。

本発明において、凹部（２０）の底部（３）に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｂ）と地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）の間の領域で、バリウム化合物或いは鉄化合物で被覆された粒体から成る層（６）と、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｃ）を、交互に積層することが好ましい。
或いは、凹部（２０）の底部（３）に形成されたバリウム化合物から成る層（４Ｂ）と地表面近傍に形成されたバリウム化合物から成る層（４Ｔ）の間の領域を、バリウム化合物で被覆された粒体（６）のみから構成することも好ましい。

また、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｂ）を凹部（２０）の底部（３）に形成するのに加えて、凹部表面（２：凹部の側面及び底面を含む）に遮水材料（例えば、コンクリート、ベントナイト、遮水シート等）を被覆することが好ましい。

本発明において、前記凹部（２０）は、掘削穴（例えば、地面を掘削した孔、いわゆる「壷堀」された孔）や、護岸壁近傍の空間、擁壁近傍の空間をも包含する意味で使用されている。

上述する構成を具備する本発明によれば、凹部（２０）内に充填される粒体（６）は、放射線を遮断するバリウム化合物或いは鉄化合物により被覆されている。そのため、凹部（２０）内に充填される粒体（６）が放射性物質を含有する材料を造粒して形成されていても、当該粒体（６）からの放射線は、当該粒体（６）を被覆しているバリウム化合物或いは鉄化合物により遮断される。
仮に、当該粒体（６）を被覆しているバリウム化合物或いは鉄化合物を放射線が透過したとしても、透過した放射線は凹部（２０）の上方、凹部（２０）の底部（３）に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ、４Ｂ）により、完全に遮断される。
そのため、前記凹部（２０）周辺環境に放射線被爆等の悪影響を与えること無く、放射性物質を含有する材料を処理することが出来る。

また、本発明によれば、特別な容器を使用する必要がない。
そして、容積が大きい凹部を形成すれば、放射性物質を含有する材料が大量に存在したとしても、十分に埋設することが可能である。
さらに、放射線の遮断に用いられるバリウム化合物或いは鉄化合物は、専用の容器を製造するコストに比較すると遥かに安価に調達することが出来る。
そのため、本発明の埋設工法によれば、処理コストを高騰させること無く、好適に放射性物質を含有する材料を埋設処理することが出来る。

これに加えて本発明によれば、地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層（４Ｔ）の上方に遮水性を有する材料から成る層（５Ｔ）が形成されているので、埋設処理された現場に降雨、降雪があっても、放射線を発生する汚染水が周辺土壌に浸入してしまう恐れがない。
そして、掘削機械で本格的な掘削作業を行わない限りは、埋設された放射性物質を含有する材料が、大気中に露出してしまうことはない。

さらに本発明において、凹部（２０）の底部（３）に遮水性を有する材料から成る層（５Ｂ）を形成し、そして、壁面（２）に遮水材料（例えば、コンクリート、ベントナイト、遮水シート等）を被覆したならば、仮に地下水が凹部（２０）の周辺に存在しても、凹部底面には遮水層（５Ｂ）が形成され、凹部壁面（例えば傾斜面２、２）には遮水層（５Ｃ）が形成されているので、地下水は凹部に充填されたペレット（６）と接触することはなく、地下水の流れにより放射性物質が拡散することが防止される。

バリウム化合物で被覆されたペレットを作成する手順を示すフローチャートである。 第１実施形態で凹部の底部にバライトを敷設した状態を示す工程図である。 第１実施形態で凹部の側壁に遮水材料を塗付した状態を示す工程図である。 第１実施形態を施工した状態を示す説明図である。 第１実施形態の変形例を施工した状態を示す説明図である。 第１実施形態の第２変形例を施工した状態を示す説明図である。 第１実施形態の第３変形例を施工した状態を示す説明図である。 第２実施形態において、凹部の底部にバライトを敷設した状態を示す工程図である。 第２実施形態において、図８のバライトを敷設した層上方に、ペレットの層を形成し、さらにその上方をバライトで被覆した状態を示す工程図である。 第２実施形態を施工した状態を示す説明図である。 第２実施形態の変形例を施工した状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１を参照して、バリウム化合物で被覆されたペレットを作成する手順について、説明する。
図１において、第１の工程Ｓ１では、埋設するべき対象物（例えば、瓦礫）を専用の焼却炉で焼却する。図示の実施形態では、埋設するべき対象物である瓦礫は、例えば、放射性物質で汚染されている瓦礫である。
第２の工程Ｓ２では、焼却後に発生する焼却灰を、焼却炉から回収する。上述した様に、図示の実施形態では、埋設するべき対象物である瓦礫は放射性物質で汚染されているため、焼却後に発生する焼却灰は、放射性物質を含有している。

第３の工程Ｓ３では、放射性物質を含有した焼却灰を造粒する。
そして工程Ｓ４では、放射性物質を含有する粒体を、バリウム化合物或いは鉄化合物により被覆してペレットを作成する。
ここで、「バリウム化合物」なる文言は、バリウム単体（Ｂａ）をも包含する意味で用いられている。また、「鉄化合物」なる文言は、鉄単体（Ｆｅ）をも包含する意味で用いられている。
ここで、Ｂａ或いはＦｅは原子番号が大きく、電子の数が多い。そのため、放射性物質から放射された放射線は、電子に衝突する可能性が高く、透過することが困難である。原子番号が大きい物質はその他にも多種存在するが、購入コスト、環境に与える影響等を考慮すると、バリウム化合物或いは鉄化合物が最適である。

次に、図１で説明した手順によりバリウム化合物或いは鉄化合物で被覆したペレットを埋設する埋設工法の実施形態について説明する。
最初に、図２〜図４を参照して、埋設工法の第１実施形態を説明する。
図２に示す工程では、先ず、地盤１に凹部２０を造成する。ここで凹部２０は、対向する傾斜面２、２と水平な底部３を有している。そして、凹部２０の底部３に、被覆層４Ｂを形成する。この被覆層４Ｂは、バリウム化合物（例えば、「バライト」）或いは鉄化合物から構成されている。

次いで、図３に示す工程では、対向する傾斜面２、２に遮水層５Ｃを形成する。
遮水層５Ｃは、例えば、コンクリート、ベントナイト、遮水シート等の遮水材料で構成されている。そして、コンクリート、ベントナイトを傾斜面２に塗付することにより、或いは、遮水シートを傾斜面２に敷設することにより、遮水層５Ｃが形成される。
ここで、本明細書においては、遮水シートを傾斜面２に敷設することも、「遮水材料の塗布」と表現されている。

図４で示す工程では、前記バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層４Ｂの上方に、粒体（以下、「ペレット」と言う）６を充填する。ここで、図１に関連して説明した通り、ペレット６は、放射性物質を含有する材料（放射性物質で汚染された瓦礫の焼却灰）を造粒した粒体を、バリウム化合物或いは鉄化合物（放射線を遮断する機能を発揮する物質）によって被覆されている。
そして、ペレット６を凹部２０の上縁近傍まで充填したら、その上面をバリウム化合物（例えば、バライト）或いは鉄化合物の層４Ｔで被覆して、さらにその上方を遮水層５Ｔで覆う。
遮水層５Ｔは遮水層５Ｃと同様に、遮水材料（コンクリート、ベントナイト、遮水シート）で構成されている。

図２〜図４で示す第１実施形態によれば、凹部２０の底部３と最上方の領域に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層４Ｂ、４Ｔが形成されており、凹部２０内に充填されるペレット６は、放射線を遮断するバリウム化合物或いは鉄化合物により被覆されている。そのため、凹部２０内に充填されるペレット６が放射性物質を含有する材料を造粒して形成されていても、当該粒体からの放射線は、ペレット６を被覆しているバリウム化合物或いは鉄化合物により遮断される。
仮に、当該放射線がペレット６を被覆しているバリウム化合物或いは鉄化合物を透過したとしても、遮水層４Ｂ、４Ｔにより、完全に遮断される。
そのため、前記凹部２０周辺環境に放射線被爆等の悪影響を与えること無く、放射性物質を含有する材料を処理することが出来る。

また、仮に地下水が凹部２０の周辺に存在しても、凹部２０の傾斜面２、２には遮水層５Ｃが形成されているので、地下水は凹部２０に充填されたペレット６と接触することはなく、地下水の流れにより放射性物質が拡散してしまう事態が防止される。

さらに、第１実施形態では特別な容器を用意する必要がない。
そして、掘削された凹部２０は容積が大きいので、放射性物質を含有する材料が大量に存在したとしても、十分に埋設することが可能である。
さらに、放射線の遮断に用いられるバリウム化合物或いは鉄化合物は、専用の容器を製造するコストに比較すると遥かに安価に調達することが出来る。
そのため、第１実施形態によれば、処理コストを高騰させること無く、好適に放射性物質を含有する材料を埋設処理することが出来る。

図５は、第１実施形態に係る埋設工法の変形例を示している。
図２〜図４で示す第１実施形態では、凹部２０の底部３に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂから、凹部２０の最上方近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｔまでに領域には、放射性物質を含有する材料を造粒してバリウム化合物或いは鉄化合物によって被覆したペレット６のみである。換言すれば、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層４Ｂ〜層４Ｔの間は、ペレット６の層のみから（単層にて）構成されている。

それに対して、図５で示す第１実施形態の変形例は、凹部２０の底部３に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂから、凹部２０の最上方近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｔまでの間の領域は、複数のペレット層６（図５の例では、４層）と、複数のバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｃ（図５の例では３層）を交互に積層している。

図５の変形例では、凹部２０の底部３に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂから、凹部２０の最上方近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｔまでの間の領域部２０の上方（開口側）に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｔまでの間に、複数のバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層４Ｃを形成したことによって、図２〜図４の第１実施形態よりも放射線が良好に遮断され、放射線の地上側への影響がさらに少なくなっている。
図５で示す変形例における上記以外の構成及び作用効果に関しては、図２〜図４の第１実施形態と同様である。

図６は、第１実施形態の第２変形例を示している。
図２〜図５では、凹部２０の底部３にバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂが形成されているのに対して、図６の第２変形例では、凹部２０の底部３には遮水性を有する材料から成る層５Ｂが形成されている。そのため、凹部２０の底面及び側面が遮水性を有する材料から成る層５Ｂ、５Ｃにより包囲され、仮に地下水が凹部２０の周辺に存在しても、凹部底面の遮水層５Ｂと傾斜面２、２の遮水層５Ｃにより、地下水はペレット６と接触しない。そのため、地下水の流れにより放射性物質が拡散することが防止される。
遮水層５Ｂも、遮水層５Ｃ、５Ｔと同様に、遮水材料（コンクリート、ベントナイト、遮水シート）で構成されている。
図６の第２変形例における上記以外の構成及び作用効果に関しては、図２〜図５と同様である。

図７は第１実施形態の第３変形例を示している。
図７では、凹部２０の底部３には遮水性を有する材料から成る層５Ｂが形成されており、その直上にバリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂが形成されている。そのため、地下水とペレット６が接触しない様になっているのに加えて、放射線がペレット６を被覆しているバリウム化合物或いは鉄化合物を透過して下方に放射されたとしても、バリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂにより、完全に遮断される。
図７の第３変形例における上記以外の構成及び作用効果に関しては、図２〜図６と同様である。

図１〜図７では、凹部２０の傾斜面２の全域に遮水層５Ｃを形成した後に（図３参照）、遮水層５Ｂ、バリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂ、ペレット６を積層している。これに対して、図示は省略するが、遮水層５Ｃを傾斜面２に断続的に形成することも可能である。
すなわち、傾斜面２の一部に遮水層５Ｃを形成し、その後、遮水層５Ｂ、バリウム化合物或いは鉄化合物の層４Ｂ、ペレット６の何れかが遮水層５Ｂのレベルまで積層されたならば、より上方まで遮水層５Ｃを形成する、という工程を繰り返して、遮水層５Ｃを傾斜面２に形成することが可能である。

次に、図８〜図１０を参照して、埋設工法の第２実施形態を説明する。
図８〜図１０で示す第２実施形態は、例えば、護岸近傍の領域に放射性物質を包含する材料を埋設している。
図８において、海洋８に面した地盤１に、護岸壁７を築造し、護岸壁７から離隔する側（図８〜図１０では左側）において、埋め立て用溝２０Ｌを掘削する。ここで、埋め立て用溝２０Ｌは、護岸壁７の海洋８側とは反対側の面（図６〜図１０では左側の面）における斜面７２と、護岸壁７から離隔する側の斜面２及び底部３で包囲されている。
図８〜図１０における符号９は、沿岸に設置された護岸ブロック（例えば、テトラポット）を示す。

図８で示すように、埋め立て用溝２０Ｌにおける底部３と斜面２に、遮水層５Ｃが形成されている。遮水層５Ｃも、第１実施形態における遮水層５Ｃと同様に、遮水材料（コンクリート、ベントナイト、遮水シート）で構成されている。
そして、底部３に形成した遮水層５Ｃの直上に、バリウム化合物（例えば、バライト）或いは鉄化合物の層４を形成する。

そして図９の工程では、図８の工程で形成したバリウム化合物或いは鉄化合物の層４の上方に、ペレット６の層を積層する。このペレット６も、第１実施形態と同様に、放射性物質を含有する材料を造粒して、バリウム化合物或いは鉄化合物によって被覆されている。
図９で示すように、ペレット６を充填した層の上に、さらに、バリウム化合物或いは鉄化合物の層４が積層される。そして、ペレット６の層と、バリウム化合物或いは鉄化合物の層４を、交互に積層する。

図１０で示す工程では、最上方に位置するバリウム化合物或いは鉄化合物の層４のさらに上方に、遮水層５Ｔを形成する。遮水層５Ｔも、遮水層５Ｃと同様に、遮水材料（コンクリート、ベントナイト、遮水シート）で構成されている。
図８〜図１０では、護岸壁７の上面７１と地盤表面（地表）１ｆとは面一（同一のレベル）であるが、護岸壁７の上面７１のレベルを地盤表面（地表）１ｆに対して、高く設定することが可能である。また図６〜図１０では、遮水層５Ｔと地盤表面（地表）１ｆとは面一（同一のレベル）であるが、遮水層５Ｔ（あるいは、第２実施形態において埋設された領域）が周囲の地盤表面（地表）１ｆに対して高くなる様に（突出する様に）形成することも可能である。
図８〜図１０の第２実施形態では、放射性物質を包含する材料製のペレット６はバリウム化合物或いは鉄化合物で被覆されているのみならず、ペレット６を充填した各層はバリウム化合物或いは鉄化合物の層４で被覆されており、さらに、遮水層５Ｔで被覆されている。そのため、外部に放射線が漏れ出てしまうことが防止される。そのため、明確には図示されていないが、遮水層５Ｔの上方に、建造物を建築して、人を常駐させることも可能である。

図８〜図１０の第２実施形態によれば、護岸壁７の水中に接していない側に凹部として埋め立て用溝２０Ｌを掘削して、放射性物質を包含する材料を埋め立てることが可能である。
図８〜図１０の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図５で示した第１実施形態及びその変形例と同様である。

図１１は、第２実施形態の変形例を示している。
図８〜図１０では、底部３の遮水層５Ｃから、最上部の遮水層５Ｔの間の空間を、複数のバリウム化合物或いは鉄化合物の４Ｃと、複数のペレット６の層を交互に積層している。
それに対して、図１１の変形例では、底部３に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物の層４から、最上部近傍のバリウム化合物或いは鉄化合物の層４の間の領域は、ペレット６が充填された単一の層で構成されている。

図１１の第２実施形態の変形例によれば、埋立作業が簡略化され、作業の労力、コストを低減して、工期を短縮することが可能である。
図１１の第２実施形態の変形例におけるその他の構成及び作用効果は、図８〜図１０の第２実施形態と同様である。

図８〜図１１の第２実施形態（変形例を含む）は、護岸壁７に隣接する領域に埋め立て用溝２０Ｌを掘削しているが、護岸壁７の近傍に施工が限定される訳ではない。
図示はされていないが、傾斜地の法面に擁壁或いは土留め壁（図示せず）を築造して、当該土留め壁と法面との間の凹部に対して、放射性物質を包含する材料を充填することも可能である。ここで、土留め壁は護岸壁に比較して厚さ寸法が小さく、遮水性が劣る場合があるので、土留め壁の壁面にも遮水材料（コンクリート、ベントナイト、遮水シート）で構成された遮水層を形成することが好ましい。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・地盤
２・・・傾斜面
３・・・底部
４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｔ・・・バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層
５Ｃ、５Ｔ・・・遮水層
６・・・粒体／ペレット
７・・・護岸壁
８・・・海洋
１０・・・建造物

Claims (3)

1. 凹部の底部に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層及び／又は遮水性を有する材料から成る層を形成する工程と、
   当該層の上方に粒体を充填する工程を有し、
   前記粒体は、放射性物質を含有する材料を造粒して形成されており、且つ、放射線を遮断するバリウム化合物或いは鉄化合物により被覆されており、
   地表面近傍の領域に、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層を形成する工程と、
   地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層の上方に、遮水性を有する材料から成る層を形成する工程、
   を有することを特徴とする埋設工法。
2. 凹部の底部に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層と地表面近傍に形成されたバリウム化合物或いは鉄化合物から成る層の間の領域で、バリウム化合物或いは鉄化合物で被覆された粒体から成る層と、バリウム化合物或いは鉄化合物から成る層を、交互に積層する請求項１の埋設工法。
3. 凹部表面に遮水材料を被覆させる請求項１、２の何れかの埋設工法。

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