JP2014025922A - Radioactive substance container, radioactive substance storage facility and its constructing method, and radioactive substance storage structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性物質で汚染されたコンクリートやガレキ、ガレキの焼却灰、土砂などの廃棄物を格納するための放射性物質格納容器、ならびに、この放射性物質格納容器を用いた放射性物質貯蔵施設およびその築造方法ならびに放射性物質貯蔵構造に関するものである。 The present invention relates to a radioactive substance storage container for storing waste such as concrete and debris contaminated with radioactive substances, rubble incineration ash, earth and sand, and a radioactive substance storage facility using the radioactive substance storage container and its The present invention relates to a construction method and a radioactive substance storage structure.
東日本大震災のような非常に大きな地震が発生すると、原子力発電所にも被害が生じ、放射性物質が大量に放出され、多くの地域で建物や土砂が放射能汚染されることになる。また、平時でも原子力施設からは放射性廃棄物が発生している。このような放射線を発する物質は、適切に処理をしなければ人間の生活に大きな影響を及ぼしてしまう。 When a very large earthquake such as the Great East Japan Earthquake occurs, nuclear power plants are damaged, radioactive materials are released in large quantities, and buildings and earth and sand are radioactively contaminated in many areas. In addition, radioactive waste is generated from nuclear facilities even during normal times. Such a substance that emits radiation has a great influence on human life unless it is properly treated.
特に、東日本大震災で発生した原子力発電所の事故による放射性物質の拡散は広範囲となっており、その処理が問題となっている。そのまま放置すると、長期にわたり放射線を放出することになり、適切な処理方法が求められている。 In particular, the diffusion of radioactive materials due to accidents at nuclear power plants caused by the Great East Japan Earthquake has become widespread, and its treatment is a problem. If left as it is, radiation will be emitted over a long period of time, and an appropriate treatment method is required.
放射性物質により汚染された物質を密封する技術としては、例えば特許文献1〜3に示されるような方法が提案されている。
As a technique for sealing a substance contaminated with a radioactive substance, for example, methods as disclosed in
特許文献1は、原子力施設として使用する建屋の支持杭を中空とし、該中空杭内に放射化コンクリートを中込材として充填して封じ込めることにより、該中空杭を保管容器として放射化コンクリートを保管するものである。この特許文献1によれば、格別の保管スペースを必要とすることなく多量の放射化コンクリートを安全かつ長期にわたって保管することが可能であり、しかも、その放射化コンクリートを中空杭の中込材として再利用し、きわめて合理的かつ有効であるとしている。
特許文献2は、構造物の基礎杭としての鋼管コンクリート杭であり、支持層に達するように設けられた鋼管内に廃棄物であるコンクリートガラを充填するとともにモルタルを圧入し、硬化したモルタル中に前記コンクリートガラを埋設せしめた状態で該コンクリートガラを鋼管内全体に封じ込めたものである。
この特許文献2では、産業廃棄物としてのコンクリートガラ、ひいては極低レベル放射性廃棄物としての放射化コンクリートガラの有効活用を可能とする有効な手段としている。そして、廃棄物であるコンクリートガラを中込材として有効に利用することが可能であり、また構造的に優れた基礎杭を実現するとしている。
In this
特許文献3は、先端翼を有する先端軸部を、脱着機構を介して切り離し可能に上部軸部の下端に取り付けて地盤内に回転貫入させて所定深度に到達させ、前記脱着機構で前記上部軸部を切り離して上部軸部のみを引き上げ、支持地盤位置に先行先端支持体として残置させた前記先端軸部の上部に、前記上部軸部を引き上げて形成された空孔内に設けた支持本体の下端を継いで前記先行先端支持体と支持本体とを一体基礎としたものである。 In Patent Document 3, a tip shaft portion having a tip wing is attached to a lower end of an upper shaft portion so as to be detachable via a detachment mechanism, and is rotated and penetrated into the ground to reach a predetermined depth. Of the support body provided in the hole formed by pulling up the upper shaft portion on the upper portion of the tip shaft portion, which is separated from the portion and lifted only the upper shaft portion and left as a leading tip support body at the support ground position. The lower end is joined and the preceding tip support body and the support body are integrally formed as a foundation.
この特許文献3では、先端軸部を埋設用のキャニスター(缶容器)として利用し、このキャニスター内に、対象地盤内に埋設処分可能な廃棄物、例えば固化、不溶化あるいは還元処理済みの重金属廃棄物、有機塩素系化合物、低レベル放射性廃棄物等を収容し、地盤の所定深さまで埋設させ、上部軸部を引き上げた後の空孔を埋め戻すことでキャニスターを地中埋設することができるとしている。 In this Patent Document 3, the tip shaft portion is used as a canister for burying (can container), and in this canister, waste that can be disposed of in the target ground, for example, solid metal waste that has been solidified, insolubilized or reduced. It is said that canisters can be buried underground by containing organochlorine compounds, low-level radioactive waste, etc., buried to a predetermined depth in the ground, and refilling vacancies after lifting the upper shaft. .
一方、鋼管の先端部に複数の傾斜した鋼製板(推進翼)を取り付けたねじ込み式の鋼管杭が知られている(例えば特許文献4参照)。鋼製板には鋼管杭を地中に推進させるためのねじ込み機能が持たせてあり、鋼管杭をねじ込むことで無排土で地中に埋設することができる。 On the other hand, a screw-in type steel pipe pile is known in which a plurality of inclined steel plates (propulsion blades) are attached to the tip of a steel pipe (see, for example, Patent Document 4). The steel plate is provided with a screwing function for propelling the steel pipe pile into the ground. By screwing the steel pipe pile, it can be buried in the ground without waste.
ところで、上記の特許文献1では、中空杭として鋼管やPHC杭を使用し、その先端は止水剤を添加した封止コンクリートにより閉塞して完全水密性を確保している。しかしながら、被圧を受けた地盤では施工時に管内部に水が流入してコンクリートの打設が困難となるなど、良質なコンクリートが打設できないおそれがある。また、放射性廃棄物の保存は一般に長期にわたるため、先端の封止コンクリート部が経年劣化すると地中に放射性物質が漏れ出す危険もある。また、中空杭に直接廃棄物を入れるため、放射線は杭を通過して地盤内に放出されるなど、このままでは放射線の遮蔽効果が小さいという問題もある。
By the way, in said
また、上記の特許文献2では、鋼管内の先端部に止水コンクリートを打設して先端部を封止しているが、特許文献1の場合と同様に、打設が困難である問題や、劣化により放射性物質が漏れ出す危険がある。また、廃棄物であるコンクリートガラを中込材として利用するためには、コンクリートガラを予め所定の粒径(5〜10cm程度)に揃えて粉砕しておく必要があり、手間とコストが掛かる。また、中込材としての強度を確保する必要性からコンクリートガラのみを使用でき、土砂や木屑などを混入することはできない。
Moreover, in said
なお、上記の特許文献1および2においては、保管してある放射性物質を杭中から取り出して別の場所へ移すことが示唆されているが、実際上は困難であり、いったん地中に埋設したら、その場所に永久保管するしかない構造といえる。
In addition, in said
また、上記の特許文献3では、先端軸部を埋設用のキャニスターとして利用しているが、その容量は小さく制限されたものとなる。また、いったん地中に埋設した後は地上に取り出すことは困難である。 Moreover, in said patent document 3, although the front-end | tip axis | shaft part is utilized as a canister for embedding, the capacity | capacitance becomes what was restrict | limited small. Also, once buried in the ground, it is difficult to take it out to the ground.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射線の遮蔽性能および放射性物質の密封性能に優れるとともに、設置および移設が容易な放射性物質格納容器、放射性物質貯蔵施設およびその築造方法ならびに放射性物質貯蔵構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and has a radioactive shielding container, a radioactive substance storage facility, a construction method thereof, and a radioactive substance that have excellent radiation shielding performance and radioactive substance sealing performance, and are easy to install and relocate. The object is to provide a material storage structure.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、(1)本発明に係る放射性物質格納容器は、放射性物質を格納するための内部空間を有し、地盤内に埋設可能な中空鋼管からなる放射性物質格納容器であって、前記中空鋼管の先端部を閉塞する鋼材と、前記中空鋼管の内面を被覆する放射線遮蔽材とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, (1) a radioactive substance storage container according to the present invention includes a hollow steel pipe that has an internal space for storing a radioactive substance and can be embedded in the ground. It is a radioactive substance storage container, Comprising: The steel material which obstruct | occludes the front-end | tip part of the said hollow steel pipe, and the radiation shielding material which coat | covers the inner surface of the said hollow steel pipe, It is characterized by the above-mentioned.
(2)また、本発明に係る他の放射性物質格納容器は、上述した(1)において、前記中空鋼管の先端部またはその近傍に推進翼を設けたことを特徴とする。 (2) In addition, another radioactive substance storage container according to the present invention is characterized in that, in the above-described (1), a propulsion blade is provided at or near the tip of the hollow steel pipe.
(3)また、本発明に係る他の放射性物質格納容器は、上述した(1)または(2)において、前記中空鋼管の内面と前記中空鋼管内に設けた鋼材とで前記放射線遮蔽材を挟み込んだことを特徴とする。 (3) Further, in the radioactive substance storage container according to the present invention, in the above (1) or (2), the radiation shielding material is sandwiched between the inner surface of the hollow steel tube and the steel material provided in the hollow steel tube. It is characterized by that.
(4)また、本発明に係る他の放射性物質格納容器は、上述した(3)において、前記中空鋼管の内部に先端が閉塞した管を挿入して二重管構造とし、前記中空鋼管と前記管との間に前記放射線遮蔽材を充填したことを特徴とする。 (4) Further, in the radioactive substance storage container according to the present invention, in (3) described above, a tube with a closed end is inserted into the hollow steel tube to form a double tube structure. The radiation shielding material is filled between the tubes.
(5)また、本発明に係る他の放射性物質格納容器は、上述した(1)〜(4)のいずれか一つにおいて、前記放射線遮蔽材は、砕石、土砂、スラグ、鉄鉱石、鉄粉、セメント系固化材、スラグ入りセメント系固化材、鉛、鉛化合物の少なくとも一つからなることを特徴とする。 (5) Moreover, the other radioactive substance storage container which concerns on this invention is the crushed stone, earth and sand, slag, iron ore, iron powder in any one of (1)-(4) mentioned above. It consists of at least one of cement-based solidified material, cement-based solidified material with slag, lead, and lead compound.
(6)また、本発明に係る放射性物質貯蔵施設は、上述した(1)〜(5)のいずれか一つに記載の放射性物質格納容器が地盤内に埋設されてなることを特徴とする。 (6) The radioactive substance storage facility according to the present invention is characterized in that the radioactive substance storage container according to any one of (1) to (5) described above is embedded in the ground.
(7)また、本発明に係る放射性物質貯蔵施設の築造方法は、上述した(1)〜(5)のいずれか一つに記載の放射性物質格納容器を地盤内に埋設してなる放射性物質貯蔵施設の築造方法であって、放射性物質格納容器を地盤に設置する前または後に放射性物質を前記内部空間に格納することを特徴とする。 (7) Moreover, the construction method of the radioactive substance storage facility which concerns on this invention is the radioactive substance storage which embeds the radioactive substance storage container as described in any one of (1)-(5) mentioned above in the ground. A method for constructing a facility, wherein the radioactive substance is stored in the internal space before or after the radioactive substance storage container is installed on the ground.
(8)また、本発明に係る放射性物質貯蔵構造は、上述した(1)〜(5)のいずれか一つに記載の放射性物質格納容器と、前記中空鋼管の内部空間に格納される高レベルの放射性物質と、前記高レベルの放射性物質の周囲に配置される低レベルの放射性物質とからなることを特徴とする。 (8) Moreover, the radioactive substance storage structure which concerns on this invention is a high level stored in the internal space of the radioactive substance storage container as described in any one of (1)-(5) mentioned above, and the said hollow steel pipe. And a low level radioactive material disposed around the high level radioactive material.
本発明に係る放射性物質格納容器によれば、放射性物質を格納するための内部空間を有し、地盤内に埋設可能な中空鋼管からなる放射性物質格納容器であって、前記中空鋼管の先端部を閉塞する鋼材と、前記中空鋼管の内面を被覆する放射線遮蔽材とを備えるので、格納された放射性物質が発するガンマ線などの放射線は放射線遮蔽材により遮蔽され、中空鋼管外部への放出が抑制される。このように、放射線の遮蔽性能および放射性物質の密封性能に優れることから、放射性物質格納容器を地盤内に埋設した場合に周囲地盤を放射能汚染することがない。 According to the radioactive substance storage container according to the present invention, the radioactive substance storage container includes a hollow steel pipe having an internal space for storing the radioactive substance and embeddable in the ground. Since it comprises a steel material that closes and a radiation shielding material that covers the inner surface of the hollow steel pipe, radiation such as gamma rays emitted from the stored radioactive material is shielded by the radiation shielding material, and emission to the outside of the hollow steel pipe is suppressed. . Thus, since it is excellent in the radiation shielding performance and the sealing performance of the radioactive substance, when the radioactive substance storage container is embedded in the ground, the surrounding ground is not radioactively contaminated.
以下に、本発明に係る放射性物質格納容器および放射性物質貯蔵施設の築造方法ならびに放射性物質貯蔵構造の実施の形態(実施の形態1〜7)を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
Embodiments (
[実施の形態1]
図1に示すように、本発明の実施の形態1の放射性物質格納容器10は、放射性物質で汚染されたコンクリートやガレキ、ガレキの焼却灰、土砂などの廃棄物(以下、これらを放射性物質と総称する。)を格納するための内部空間12を有した中空鋼管14からなり、中空鋼管14の上下端部14a、14b(先端部)をそれぞれ閉塞する板状の天蓋16aおよび底蓋16b(鋼材)と、中空鋼管14の内面14cを被覆する放射線遮蔽材18とを備えている。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the radioactive
中空鋼管14は、建物の支持杭として地盤内に埋設される鋼管杭用の単管を用いることができ、例えばJIS A 5525(鋼管ぐい)に適合する単管を使用可能である。
As the
底蓋16bは、溶接により下端部14bに固定される鋼材である。ここで、底蓋16bをコンクリート製とすると、ひび等が入ることで中空鋼管14内部に投入した放射性物質が外部に漏れ出すおそれがあるので、本発明では確実に密閉ができる鋼材で底蓋16bを溶接するようにしている。底蓋16bの上面は、放射線遮蔽材18によって被覆されていてもよい。また、天蓋16aの下面は放射線遮蔽材18と同じコンクリート等からなる放射線遮蔽材(不図示)によって被覆されており、鋼材部分の溶接により上端部14aに固定される。
The
放射性物質が放出する放射線にはアルファ線、ベータ線、ガンマ線があり、アルファ線とベータ線は紙やアルミニウム板などで遮蔽できるが、ガンマ線は透過力が非常に高く、コンクリートや鉛など密度の大きい物質があると減衰するという特性がある。よって、本発明では、中空鋼管14内部に放射性物質を直接格納するのではなく、中空鋼管14の内面を被覆するコンクリートや鉛など密度の大きい物質からなる放射線遮蔽材18を介して放射性物質を格納する。こうすることで、内部に格納された放射性物質が発するガンマ線などの放射線は放射線遮蔽材18により遮蔽され、中空鋼管14外部への放出が抑制される。
Radiation emitted by radioactive materials includes alpha rays, beta rays, and gamma rays. Although alpha rays and beta rays can be shielded with paper or aluminum plate, gamma rays have very high penetrating power and are dense with concrete and lead. It has the property of decaying when there is a substance. Therefore, in the present invention, the radioactive substance is not stored directly in the
このように本発明は、放射線の遮蔽性能および放射性物質の密封性能に優れることから、放射性物質格納容器10を地盤内に埋設した場合に周囲地盤を放射能汚染することがない。
Thus, since this invention is excellent in the radiation shielding performance and the sealing performance of a radioactive substance, when the radioactive
ここで、本発明の放射線遮蔽材18としては、コンクリートや鉛などの密度が大きくガンマ線を効果的に遮蔽できる物質であればいかなる材料で構成しても構わないが、例えば、砕石、土砂、スラグ、鉄鉱石、鉄粉、コンクリートやモルタルなどのセメント系固化材、スラグ入りセメント系固化材、鉛、鉛化合物、バリウム、バリウム化合物の少なくとも一つを含むように構成することができる。ただし、本実施の形態1では、セメント系固化材またはスラグ入りセメント系固化材を用いる場合について説明する。
Here, the
この場合には、普通コンクリートや普通モルタルはもちろんのこと、鉄鋼スラグを骨材として利用したコンクリートやモルタルを使用することができる。特に、製鋼スラグは鉄成分を多く含んでいるので、比重の増大に寄与し、遮蔽性能の向上に有効である。また、これ以外にも、鉄鉱石を骨材として利用したコンクリートやモルタルを使用してもよい。 In this case, not only ordinary concrete and ordinary mortar, but also concrete and mortar using steel slag as an aggregate can be used. In particular, since steelmaking slag contains a large amount of iron components, it contributes to an increase in specific gravity and is effective in improving shielding performance. In addition, concrete or mortar using iron ore as an aggregate may be used.
なお、遠心力によりセメント系固化材をライニングする場合には地盤内に設置する前に施しておく。型枠等を用いて鋼管14内面にセメント系固化材を打設する場合には、地盤内に設置する前あるいは後であっても構わない。また、中空鋼管14の管厚や放射線遮蔽材18の被覆厚さについては、あらかじめ実験等で厚さと放射線遮蔽性能との関係を把握しておき、これに基づいて適宜設定すればよい。
In addition, when lining a cement-type solidification material with a centrifugal force, it is given before installing in the ground. When the cement-based solidified material is placed on the inner surface of the
次に、放射性物質格納容器10を地盤内に埋設してなる本発明の放射性物質貯蔵施設の築造方法について図2を参照しながら説明する。
Next, a method for constructing the radioactive substance storage facility of the present invention in which the radioactive
図2(a)に示すように、中空鋼管14内面を放射線遮蔽材18で被覆した放射性物質格納容器10を地盤G内に埋設する。ここで、中空鋼管14の下端部14bは底蓋16bが溶接されて密閉しており、未だ天蓋16aを設けてない上端部14aは開口している。続いて、図2(b)に示すように、内部空間12に放射性物質1を投入した後、天蓋16aを溶接などにより上端部14aに固定して完全に遮蔽する。
As shown in FIG. 2A, the radioactive
このように、放射性物質格納容器10を地盤に設置した後で放射性物質1を内部空間12に格納することで、地盤内に放射性物質貯蔵施設を築造することができる。またこれとは逆に、中空鋼管14内部にあらかじめ放射性物質1を投入し、上端部14aを天蓋16aで密閉しておいた後で放射性物質格納容器10を地盤内に埋設するようにしてもよい。なお、本実施の形態では1本の放射性物質格納容器10を地盤内に埋設する場合を示したが、複数本の放射性物質格納容器10を近接埋設して放射性物質貯蔵施設を築造しても構わない。
Thus, the radioactive substance storage facility can be built in the ground by storing the
ここで、放射性物質格納容器10を地盤内に埋設する方法としては、打撃工法、プレボーリング工法、回転工法などがあるが、地盤条件等に応じて適宜選定することが好ましい。
Here, as a method for embedding the radioactive
このように、地中に放射性物質格納容器を埋設して放射性物質の貯蔵施設を建設するほうが、地上に放射性物質格納容器を配置した場合に比べて耐震性が向上し、かつ、大気中への放射線の放出のおそれがないため比較的安全である。 In this way, it is better to bury the radioactive substance storage container in the ground and construct the radioactive substance storage facility, compared to the case where the radioactive substance storage container is placed on the ground, and to improve the earthquake resistance. It is relatively safe because there is no risk of radiation emission.
また、中空鋼管14は、建物を支える支持杭として用いるものではないため、必ずしもN値の大きな支持層に設置する必要はなく、中間の軟らかい層で打ち止めることができるので、施工が容易となる。中空鋼管14の長さは、埋設する地盤の状況や、埋設前後の運搬・移動の容易性を考慮して適宜設定することが好ましいが、例えば3m以上50m以下程度の長さのものを用いることができる。
Moreover, since the
ただし、中空鋼管14を複数の鋼管を継ぎ足すことで形成する場合、鋼管部分は溶接で接続できるが、内面のコンクリートライニング部分(放射線遮蔽材18)は継ぎ目ができて不連続となるため、継ぎ足した後で中空鋼管14内面全体にわたりコンクリートを打設するなどの工夫が必要である。よって、密閉性を確保する観点からは、中空鋼管14は溶接部などの継ぎ目のない単管で用いるほうが好ましい。
However, when the
また、本発明の放射性物質格納容器は、運搬可能に構成できることが利点の一つであるから、中空鋼管14の長さはトレーラー等で運搬容易な長さに設定するのが望ましい。トレーラー等による陸上輸送等の利便性を考慮した場合、中空鋼管の単管長は13〜20m程度のものが好適であるが、これ以外の単管長であってももちろん構わない。なお、15m以下の長さの中空鋼管に関しては、地盤から引き抜いて、運搬・移動が容易である。
Moreover, since it is one of the advantages that the radioactive substance storage container of this invention can be comprised so that conveyance is possible, it is desirable to set the length of the
[実施の形態2]
図3−1に示すように、本発明の実施の形態2の放射性物質格納容器20は、放射性物質を格納するための内部空間12を有した翼付き鋼管22(中空鋼管)からなり、翼付き鋼管22の内面22cを被覆する放射線遮蔽材18を備えている。翼付き鋼管22の下端部22b(先端部またはその近傍)には地盤貫入用の推進翼24が設けてある。推進翼24は、周方向に2分割された半円状または扇状の鋼材からなり、翼付き鋼管22の延在方向に対して傾斜して取り付けてある。なお、翼付き鋼管22の上端部には上記の実施の形態1と同様の天蓋が設けられるが、図3−1では図示を省略している。また、放射線遮蔽材18については上記の実施の形態1と同一のものであることから詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
As illustrated in FIG. 3A, the radioactive
翼付き鋼管22は推進翼24を利用して、木ねじの要領で無排土施工が可能である。翼径は鋼管径の1.5〜3倍程度とすることができる。翼径が小さいと推進力を得る効果が小さく、翼径が大きいと施工に必要なトルクが大きくなる。おおよそ2倍翼がトルクと推進力のバランスが良い構造とされている。
The
この翼付き鋼管22は、一般的な回転貫入鋼管杭とは違って基礎杭として構造物を支えないので、推進翼24の板厚は厚くする必要はなく、埋設施工時の推進力を得るのに必要な薄い板厚で十分である。図3−1に示すように下端部22bを閉塞するように推進翼24を取り付けた場合には、上記の実施の形態1と同様の底蓋16b(図1を参照)の役目も果たすことができる。
Unlike the general rotary penetration steel pipe pile, this
また、推進翼24は周方向に複数枚に分割してあってもよいし、鋼管22の延在方向に複数段配置してもよい。また、螺旋状に連続的に配置してもよいし、あるいは、1段翼のように不連続的に配置してもよい。この推進翼24の配置形態は、地盤条件や施工性を考慮して適宜選定することが好ましい。また、翼自体の形状についても平板翼や曲げ加工した螺旋翼などを利用することができる。
Further, the
本実施の形態においては、推進翼として、翼付き鋼管22の下端部22bを閉塞するように取り付けられ、底蓋16b(図1を参照)の役目も兼ねる構成のもの(閉塞端タイプ)を用いて説明したが、本発明の推進翼はこれに限るものではなく、例えば、図3−2に示すように、翼付き鋼管54の下端部54bを閉塞しないように取り付けられた構成のもの(開放端タイプ)を用いてもよい。ただし、地盤に回転貫入した際に、開口した下端部54bから土砂が侵入するのを防ぐため、下端部54bの上方の鋼管54内部に底蓋54cを設置することが必要である。この底蓋54cは、先端から5D(Dは鋼管54の外径を示す。)までの範囲内に設置する。底蓋設置位置が5Dを超えると、鋼管の内部空間容積が少なくなるので、5Dまでの範囲が望ましい。この実施の形態の場合、先端から5Dまでの範囲を先端部とみなす。
In the present embodiment, as the propulsion blade, a propulsion blade that is attached so as to close the
ここで、翼付き鋼管54は、その先端部に、内角の総和が270°以上450°以下になる2枚の扇形状平板(鋼板)56a、56bによって形成された略螺旋状の推進翼56が取り付けられ、鋼管54に回転力を与えることにより地中に貫入して埋設されるねじ込み式杭として構成される。ここで、最初に地中に貫入する側の扇形状平板56aを下側翼56a、他方の扇形状平板56bを上側翼56bと呼ぶことにすると、略螺旋状の推進翼56では、下側翼56aと上側翼56bとの連結位置56cが鋼管54の外側にあるとともに、鋼管54の管軸方向に対する下側翼56aの傾斜角度と上側翼56bの傾斜角度とがほぼ等しくなっている。
Here, the
なお、この開放端タイプの推進翼としては上記以外の形状のものも適用可能である。図3−3は、図3−2に示した推進翼のバリエーションの一例を示す概略底面図および側面図である。図3−3(a)が上記の推進翼56のものに対応する。図3−3(b)に示される翼付き鋼管54は、略螺旋状の推進翼58を取り付けたものである。図3−3(c)に示される翼付き鋼管54は、扇形状平板60a、60bを鋼管中心で交差させて取り付けたものである。
In addition, as an open end type propulsion blade, one having a shape other than the above is applicable. FIG. 3C is a schematic bottom view and a side view showing an example of a variation of the propulsion blade shown in FIG. 3-2. 3A corresponds to that of the
次に、放射性物質格納容器20を地盤内に埋設してなる本発明の放射性物質貯蔵施設の築造方法について図4を参照しながら説明する。
Next, a method for constructing the radioactive substance storage facility of the present invention in which the radioactive
図4(a)および(b)に示すように、内面を放射線遮蔽材18で被覆した翼付き鋼管22に回転力を付与して地盤G内にねじ込む。ここで、未だ天蓋16aを設けてない上端部22aは開口している。続いて、図4(c)に示すように、内部空間12に放射性物質1を投入した後、天蓋16aを溶接などにより上端部22aに固定して完全に遮蔽する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, a rotational force is applied to the
このように、放射性物質格納容器20を地盤に設置した後で放射性物質1を内部空間12に格納することで、地盤内に放射性物質貯蔵施設を築造することができる。またこれとは逆に、鋼管22内部にあらかじめ放射性物質1を投入し、上端部を天蓋16aで密閉しておいた後で放射性物質格納容器20を地盤内に埋設するようにしてもよい。なお、本実施の形態では1本の放射性物質格納容器20を地盤内に埋設する場合を示したが、複数本の放射性物質格納容器20を近接埋設して放射性物質貯蔵施設を築造しても構わない。
Thus, the radioactive substance storage facility can be built in the ground by storing the
そして特に、本実施の形態によれば、下端部22bに推進翼24が取り付けられた翼付き鋼管22を回転してねじ込むことで、無排土で容易に地盤内に埋設することができる。また、いったん地盤に埋設した翼付き鋼管22は逆回転することで容易に引き抜ける。このため、仮に、格納された放射性物質1を他の場所へ移設したい場合には、放射性物質1を内部空間12から取り出さずに、翼付き鋼管22に格納した状態のまま移送することができ、取り出し作業の手間とコストを省くことができる。そして、移送先で再度回転貫入施工をすれば、地盤中に再設置することができる。
In particular, according to the present embodiment, the
[実施の形態3]
本発明の実施の形態3の放射性物質格納容器は、上記の実施の形態1(図1を参照)と同様に、放射性物質を格納するための内部空間12を有した中空鋼管14からなり、中空鋼管14の上下端部14a、14b(先端部)をそれぞれ閉塞する板状の天蓋16aおよび底蓋16b(鋼材)と、中空鋼管14の内面14cを被覆する放射線遮蔽材18とを備えている。
[Embodiment 3]
The radioactive substance storage container according to the third embodiment of the present invention comprises a
ここで、本実施の形態では、放射線遮蔽材18として鉛または鉛化合物を用いる。鉛または鉛化合物は比重が比較的大きく安価な材料であるため、被覆厚さを薄くでき、放射性物質を格納するための容量を稼ぐことができる。
Here, in the present embodiment, lead or a lead compound is used as the
[実施の形態4]
図5に示すように、本発明の実施の形態4の放射性物質格納容器40は、放射性物質を格納するための内部空間12を有した中空鋼管14からなり、中空鋼管14の上下端部14a、14b(先端部)をそれぞれ閉塞する板状の天蓋16aおよび底蓋16b(鋼材)と、中空鋼管14の内面14cを被覆する放射線遮蔽材18とを備えている。
[Embodiment 4]
As shown in FIG. 5, the radioactive
ここで、放射線遮蔽材18は、中空鋼管14の内面14cと中空鋼管14内に設けた鋼材42とによりサンドイッチ状に挟み込まれている。鋼材42としては両端が開口した鋼管を用いることができる。また、放射線遮蔽材18については上記の実施の形態1または3と同様に、砕石、土砂、スラグ、鉄鉱石、鉄粉、セメント系固化材、スラグ入りセメント系固化材、鉛、鉛化合物などを用いることができる。
Here, the
[実施の形態5]
図6に示すように、本発明の実施の形態5の放射性物質格納容器50は、上記の実施の形態1の構成において、中空鋼管14の内部空間12に先端が閉塞した鋼管52(管)を挿入して二重管構造とし、中空鋼管14と鋼管52との間に放射線遮蔽材18を充填したものである。こうすることで、放射線遮蔽材18は、中空鋼管14の内面14cと鋼管52とによりサンドイッチ状に挟み込まれる。鋼管52は、放射線遮蔽材18を充填するための型枠代わりでもあるので、ポリエチレン管など鋼管でない材料でも代用可能である。
[Embodiment 5]
As shown in FIG. 6, the radioactive
放射線遮蔽材18としては、上記の実施の形態4と同様に、砕石、土砂、スラグ、鉄鉱石、鉄粉、セメント系固化材、スラグ入りセメント系固化材、鉛、鉛化合物などを用いることができるが、施工性の観点からセメント系固化材、スラグ入りセメント系固化材がより好適である。
As the
放射性物質格納容器50を用いた放射性物質貯蔵施設の築造方法としては、サンドイッチ構造とした中空鋼管14を地盤に設置した後で、内部空間12に放射性物質1を投入してもよいし、あらかじめ放射性物質1を内部空間12内に投入して天蓋16aをしてから地盤内に埋設してもよい。
As a method for constructing a radioactive substance storage facility using the radioactive
[実施の形態6−1]
本発明の実施の形態6−1の放射性物質貯蔵施設の築造方法は、上記の実施の形態5の放射性物質格納容器50を用いる。図7(a)に示すように、中空鋼管14を先行して地盤G内に埋設した後、中空鋼管14の内部空間12に先端が閉塞した鋼管52を挿入して二重管構造とする。続いて、図7(b)に示すように、中空鋼管14と鋼管52との間に砕石、土砂、スラグ、鉄鉱石、鉄粉、コンクリートやモルタル等のセメント系固化材、あるいはスラグ入りセメント系固化材(放射線遮蔽材18)を充填する。このようにすることで、鋼管52を固化材18の型枠代わりとすることができる。充填した固化材18が硬化した後、図7(c)に示すように、放射性物質1を投入し、天蓋16aで上端部を密閉する。
[Embodiment 6-1]
The method for constructing the radioactive substance storage facility according to Embodiment 6-1 of the present invention uses the radioactive
[実施の形態6−2]
本発明の実施の形態6−2の放射性物質貯蔵施設の築造方法は、上記の実施の形態6−1の変形例である。図8(a)に示すように、翼付き鋼管22を先行して地盤G内にねじ込んで埋設した後、翼付き鋼管22の内部空間12に先端が閉塞した鋼管52を挿入して二重管構造とする。続いて、図8(b)に示すように、翼付き鋼管22と鋼管52との間にコンクリートやモルタル等のセメント系固化材、あるいはスラグ入りセメント系固化材(放射線遮蔽材18)を充填する。このようにすることで、上記の実施の形態6−1と同様に、鋼管52を固化材18の型枠代わりとすることができる。充填した固化材18が硬化した後、図8(c)に示すように、放射性物質1を投入し、天蓋16aで上端部を密閉する。
[Embodiment 6-2]
The construction method of the radioactive substance storage facility of Embodiment 6-2 of this invention is a modification of said Embodiment 6-1. As shown in FIG. 8 (a), the
上記の実施の形態6−1、あるいは、6−2のようにすることで、地盤内に放射性物質貯蔵施設を築造することができる。なお、本実施の形態では1本の放射性物質格納容器を地盤内に埋設する場合を示したが、複数本の放射性物質格納容器を近接埋設して放射性物質貯蔵施設を築造しても構わない。 By carrying out like said Embodiment 6-1 or 6-2, a radioactive substance storage facility can be built in the ground. In this embodiment, the case where one radioactive substance storage container is embedded in the ground is shown. However, a radioactive substance storage facility may be constructed by burying a plurality of radioactive substance storage containers close to each other.
上記の実施の形態において、中空鋼管14や翼付き鋼管22の径寸法としては、径200〜2500mm程度のものを使用でき、より好適には径1600mm程度のものが好ましい。鋼管径は大径であるほど格納容積が稼げる半面、施工難度が高くなるといった問題があるので、地盤条件等を考慮して適宜設定するのが望ましい。また、二重管構造をなすための鋼管14、22と内部の鋼管52の径の組み合わせとしては、例えば、軟弱地盤に打設する場合、中空鋼管は鋼管径1600mm、板厚16mm程度に対して、内部の鋼管は鋼管径1400mm、板厚14mm程度といった組み合わせが挙げられる。地盤が硬い場合には、回転トルクで鋼管が破壊しないように、外側の中空鋼管の板厚は鋼管径の1%以上が望ましく、より好適には1.3%以上とする方がより望ましい。内側の鋼管に板厚制限は無いが、一般的には鋼管径の1%程度でよい。鋼管の板厚は、遮蔽性能のレベルに応じて適宜変更することができる。
In said embodiment, as a diameter dimension of the
[実施の形態7]
本発明の実施の形態7の放射性物質貯蔵構造は、上記の実施の形態6−2と類似した構造であり、例えば図9(e)に示すように、放射性物質格納容器の中空鋼管14と、中空鋼管14の内部空間12に格納される高レベルの放射性物質A1と、この高レベルの放射性物質A1を囲繞するようにその外側周囲に配置される低レベルの放射性物質A2とからなる。
[Embodiment 7]
The radioactive substance storage structure according to the seventh embodiment of the present invention has a structure similar to that of the above-described embodiment 6-2. For example, as shown in FIG. 9 (e), the
この放射性物質貯蔵構造の築造方法の一例を図9を参照しながら説明する。図9(a)に示すように、まず、推進翼24を備えた中空鋼管14からなる翼付き鋼管を先行して地盤G内にねじ込んで埋設した後、図9(b)に示すように、中空鋼管14の内部空間12に先端が閉塞した鋼管52を挿入して二重管構造とする。ここで中空鋼管14と鋼管52は同軸状に配置することが好ましい。続いて、図9(c)に示すように、中空鋼管14と鋼管52との間にコンクリートやモルタル等のセメント系固化材、あるいはスラグ入りセメント系固化材(放射線遮蔽材18)を充填する。このようにすることで、上記の実施の形態6−2と同様に、鋼管52を固化材18の型枠代わりとすることができる。充填した固化材18が硬化した後、図9(d)に示すように、鋼管52の内部空間に先端が閉塞した鋼管68を挿入して三重管構造とする。ここで鋼管68と鋼管52は同軸状に配置することが好ましい。最後に、図9(e)に示すように、鋼管68内に高レベルの放射性物質A1を投入するとともに、その外側の鋼管52と鋼管68との間の隙間に低レベルの放射性物質A2を投入し、図示しない天蓋で上端部を密閉する。
An example of the construction method of this radioactive substance storage structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9 (a), first, after a winged steel pipe made of a
このように、放射線を多く出す物質(高レベルの放射性物質A1)を内側に配置し、その外側に比較的低いレベルの放射性物質(低レベルの放射性物質A2)を設置すれば、内側の物質A1による放射線は、その周りの外側の物質A2でも遮蔽効果があるので、本実施の形態の放射性物質貯蔵構造は放射線の遮蔽を効率的に行うのに有効である。 In this way, if a substance that emits a lot of radiation (high-level radioactive substance A1) is arranged on the inside and a relatively low-level radioactive substance (low-level radioactive substance A2) is installed on the outside, the inside substance A1 Therefore, the radioactive substance storage structure of the present embodiment is effective for efficiently shielding the radiation.
なお、本実施の形態において、三重管を構成するものとして鋼管68を例にとり説明したが、これに限るものではなく、放射性物質を入れられる構造のものであれば、いかなる材質・形態のものでもよい。例えば、鋼管68の代わりにポリエチレン管を用いてもよいし、袋状あるいは容器状のものを用いてもよい。また、本発明は三重管に限るものではなく、これ以上の多重管で構成してもよい。そして、最も内側の管から外側の管に行くに従って次第に低レベルの放射性物質が位置するように配置してもよい。
In the present embodiment, the
[本発明によるガンマ線遮蔽効果の検証]
次に、本発明によるガンマ線(γ線)遮蔽効果の検証について説明する。
まず、基礎実験として、厚さ9mmの鋼板、密度2.56g/cm3の普通コンクリートブロック、密度2.59g/cm3の転炉スラグ入りコンクリートブロックに対する60Co(1.733MeV、1.333MeV)からのガンマ線の透過率を測定した。そして、下記の参考文献1に基づき、60Coでの透過率を用いて遮へい体のコンクリート相当厚みを求め、その厚みからエネルギー0.662MeVの137Csからのガンマ線に対する線減弱係数をそれぞれ換算して求め、透過率1/10となる鋼板厚みおよびコンクリート厚み(1/10減衰厚み)を計算によって求めた。この結果を表1に示す。なお、表1においては、透過率1/2となる厚み(1/2減衰厚み)についても示している。
[Verification of gamma ray shielding effect according to the present invention]
Next, verification of the gamma ray (γ ray) shielding effect according to the present invention will be described.
First, as basic experiment, steel plate having a thickness of 9 mm, plain concrete blocks density 2.56 g / cm 3, 60 for converter slag containing concrete blocks density 2.59g / cm 3 Co (1.733MeV, 1.333MeV) The transmittance of gamma rays from was measured. And based on the following
[参考文献1] 独立行政法人日本原子力研究開発機構「実効線量評価のための光子・中性子・ベータ線制動輻射線に対する遮へい計算定数」、P.65、P.84、2001年1月 [Reference 1] Japan Atomic Energy Agency, “Constant calculation for shielding against photon, neutron, and beta bremsstrahlung for effective dose evaluation”, P.65, P.84, January 2001
この表により、透過率1/10とするためには、鋼板では約4.5cm、普通コンクリートでは約13cmの厚み、転炉スラグ入りコンクリートでは約11cmの厚みが必要であることがわかる。 From this table, it can be seen that in order to obtain a transmittance of 1/10, a steel plate needs to have a thickness of about 4.5 cm, ordinary concrete needs a thickness of about 13 cm, and converter slag-containing concrete needs a thickness of about 11 cm.
この基礎実験結果に基づき、本発明の放射性物質格納容器として図10(a)の側断面図の単管のモデルと、図10(b)の側断面図に示すような二重管のモデルを想定した。なお、図10(c)は図10(b)の斜視図である。また、いずれのモデルも図10(d)に示すように、上下端部は蓋16a、16bにより完全に遮蔽され地盤Gに埋設されることを前提としている。ここで、単管のモデルは、図10(a)に示すように、鋼管62の内側を上記の転炉スラグ入りコンクリート66でライニングする方式であり、二重管のモデルは、図10(b)〜(d)に示すように、外鋼管62と内鋼管64の間に上記の転炉スラグ入りコンクリート66を充填する方式であり、いずれもその内部に放射性物質1が充填されている。
Based on the results of this basic experiment, a single tube model of the side sectional view of FIG. 10A and a double tube model as shown in the side sectional view of FIG. Assumed. FIG. 10C is a perspective view of FIG. Further, in any model, it is assumed that the upper and lower end portions are completely shielded by the
図10(a)の単管のモデルでは、転炉スラグ入りコンクリート66の厚みと外鋼管62のみによる遮蔽効果を考慮すればよい。なお、図示しない底蓋および天蓋は十分な遮蔽効果のある例えば60mm以上の鋼板を用いることができる。単管のモデルにおける遮蔽効果の試算結果を表2に示す。
In the single pipe model of FIG. 10A, the thickness of the converter slag-containing
表2に示すように、鋼管の厚みとライニングした転炉スラグ入りコンクリートの厚みによって、管内部に充填した放射性廃棄物1からの137Csのガンマ線は減衰するが、鋼管の厚みや、ライニング厚みが不十分である場合は、十分な減衰率が得られない。例えば、初期強度の1/20(=0.05)まで減衰することを環境上安全な指標として考えた場合には、番号2−3、2−4、2−9の試算ケースは鋼管の厚みや、ライニング厚みが不十分であるので減衰率1/20に至らないことがわかる。放射性物質を大量に格納できる大径鋼管では、強度確保のため20mm程度の板厚は必要であるため、ライニングする転炉スラグ入りコンクリートの厚みdは100mm前後あれば十分な減衰が可能である。
As shown in Table 2, 137 Cs gamma rays from the
次に、図10(b)の二重管のモデルにおける遮蔽効果の試算結果を表3に示す。この表は、二重管のモデルに対応する代表的な翼杭のサイズを想定して、鋼板厚み、転炉スラグ入りコンクリートの厚みを考慮した場合の137Csのガンマ線に対する遮蔽効果を試算したものである。 Next, Table 3 shows a trial calculation result of the shielding effect in the double pipe model of FIG. This table is a trial calculation of the shielding effect against 137 Cs gamma rays when considering the thickness of the steel plate thickness and the concrete containing the converter slag, assuming the typical blade pile size corresponding to the double pipe model. It is.
表3に示すように、ほとんどの鋼板サイズにおいて、内鋼管の厚みと転炉スラグ入りコンクリートの厚みdおよび外鋼管の厚みにより、内鋼管に充填される放射性物質のガンマ線の透過率は、1/20(=0.05)以下の減衰率に減衰可能であることから、安全性は全く問題なく確保できる。なお、番号3−3、3−4、3−10、3−13の試算ケースは鋼管の厚みや、ライニング厚みが不十分であるので減衰率1/20に至っていない。また、減衰率1/20を実現する条件として、内鋼管と外鋼管の間隙を転炉スラグ入りコンクリートで全て充填しなくても、一定の線減弱係数が得られる施工が実現すればよい。 As shown in Table 3, in most steel sheet sizes, the gamma ray transmittance of the radioactive material filled in the inner steel pipe is 1/2 depending on the thickness of the inner steel pipe, the thickness d of the concrete containing the converter slag and the thickness of the outer steel pipe. Since it can be attenuated to an attenuation factor of 20 (= 0.05) or less, safety can be ensured without any problem. In addition, the trial calculation cases of numbers 3-3, 3-4, 3-10, and 3-13 do not reach the attenuation factor of 1/20 because the thickness of the steel pipe and the lining thickness are insufficient. In addition, as a condition for realizing the attenuation factor of 1/20, it is only necessary to realize a construction in which a constant linear attenuation coefficient is obtained even if the gap between the inner steel pipe and the outer steel pipe is not filled with the converter slag-containing concrete.
以上説明したように、本発明に係る放射性物質格納容器によれば、放射性物質を格納するための内部空間を有し、地盤内に埋設可能な中空鋼管からなる放射性物質格納容器であって、前記中空鋼管の先端部を閉塞する鋼材と、前記中空鋼管の内面を被覆する放射線遮蔽材とを備えるので、格納された放射性物質が発するガンマ線などの放射線は放射線遮蔽材により遮蔽され、中空鋼管外部への放出が抑制される。このように、放射線の遮蔽性能および放射性物質の密封性能に優れることから、放射性物質格納容器を地盤内に埋設した場合に周囲地盤を放射能汚染することがない。 As described above, the radioactive substance storage container according to the present invention is a radioactive substance storage container comprising a hollow steel pipe having an internal space for storing a radioactive substance and embeddable in the ground, Since it has a steel material that closes the tip of the hollow steel pipe and a radiation shielding material that covers the inner surface of the hollow steel pipe, radiation such as gamma rays emitted from the stored radioactive material is shielded by the radiation shielding material, and the outside of the hollow steel pipe Release is suppressed. Thus, since it is excellent in the radiation shielding performance and the sealing performance of the radioactive substance, when the radioactive substance storage container is embedded in the ground, the surrounding ground is not radioactively contaminated.
また、上記構成に加えて中空鋼管の先端部またはその近傍に推進翼を設けた場合には、中空鋼管を回転してねじ込むことで無排土で容易に地盤内に埋設することができる。また、いったん地盤に埋設した中空鋼管は逆回転することで容易に引き抜ける。このため、格納された放射性物質を他の場所へ移設する場合には、内部から取り出さずに、中空鋼管に格納した状態のまま移送することができる。 Moreover, when a propulsion blade is provided at or near the tip of the hollow steel pipe in addition to the above configuration, the hollow steel pipe can be easily embedded in the ground without any soil by rotating and screwing the hollow steel pipe. Moreover, the hollow steel pipe once buried in the ground is easily pulled out by rotating in the reverse direction. For this reason, when moving the stored radioactive substance to another place, it can be transferred as it is stored in the hollow steel pipe without being taken out from the inside.
以上のように、本発明に係る放射性物質格納容器、放射性物質貯蔵施設およびその築造方法ならびに放射性物質貯蔵構造は、放射性物質で汚染されたコンクリートやガレキ、ガレキの焼却灰、土砂などの廃棄物の格納および貯蔵に有用であり、特に、放射線の遮蔽性能および放射性物質の密封性能を向上するのに適している。 As described above, the radioactive substance storage container, the radioactive substance storage facility and the construction method thereof, and the radioactive substance storage structure according to the present invention include concrete, rubble, rubble incineration ash, earth and sand, etc. contaminated with radioactive substances. It is useful for storage and storage, and is particularly suitable for improving radiation shielding performance and radioactive material sealing performance.
10,20,40,50 放射性物質格納容器
12 内部空間
14 中空鋼管
14a,22a 上端部(先端部)
14b,22b,54b 下端部(先端部)
14c,22c 内面
16a 天蓋(鋼材)
16b,54c 底蓋(鋼材)
18 放射線遮蔽材または固化材
22,54 翼付き鋼管(中空鋼管)
24,56,58 推進翼
42 鋼材
52,68 鋼管(管)
56a,56b,60a,60b 扇形状平板(鋼板)
56c 連結位置
1 放射性物質
G 地盤
10, 20, 40, 50 Radioactive
14b, 22b, 54b Lower end (tip)
14c, 22c
16b, 54c Bottom cover (steel)
18 Radiation shielding material or
24, 56, 58
56a, 56b, 60a, 60b Fan-shaped flat plate (steel plate)
Claims (8)
前記中空鋼管の先端部を閉塞する鋼材と、前記中空鋼管の内面を被覆する放射線遮蔽材とを備えることを特徴とする放射性物質格納容器。 A radioactive substance storage container comprising a hollow steel pipe having an internal space for storing radioactive substances and embeddable in the ground,
A radioactive substance storage container comprising: a steel material that closes a distal end portion of the hollow steel pipe; and a radiation shielding material that covers an inner surface of the hollow steel pipe.
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160614 |