JP2014106053A

JP2014106053A - 放射性廃棄物収容容器

Info

Publication number: JP2014106053A
Application number: JP2012257921A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tsuji; 正哲辻; Shigeru Yokoyama; 滋横山; Masayuki Kobayashi; 征之小林
Original assignee: Taiheiyo Precast Concrete Industry Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Precast Concrete Industry Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】放射性廃棄物の有する放射能の強弱に応じて、放射線遮蔽能力を加減することのできる放射性廃棄物収容容器を提供する。
【解決手段】底板部２ａ及び円筒状の側壁部２ｂを有する外枠体２と、放射性廃棄物４を収容するための円筒状の内枠体３を含む放射性廃棄物収容容器。外枠体２は、高強度のモルタル成形体の中に補強筋６、７を配設してなる。内枠体３は、発泡スチロール、段ボール、硬質紙等によって形成されるものであり、外枠体２の内周面との距離を変えることができるように用意された大きさ（外径）の異なる２種以上の内枠体の中から選択して配設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質を含む放射性廃棄物を収容するための放射性廃棄物収容容器に関する。

従来より、放射性廃棄物を収容するための種々の容器が知られている。
例えば、特許文献１に、特定の材料からなる放射線遮蔽用コンクリート組成物製であって、放射性廃棄物を収容する内缶と、前記内缶が装填されて密閉される金属製の外缶とを有することを特徴とする放射性廃棄物収容器が記載されている。
この放射性廃棄物収容器の内缶の材料である放射線遮蔽用コンクリート組成物は、セメントと、前記セメントに対して重量比が１〜４の範囲で添加され平均粒径１００〜２５０μｍの粉末状ないし球状の小鋼球群と、前記セメントに対して重量比が１〜４の範囲で添加され平均粒径６００〜８５０μｍの粉末状ないし球状の大鋼球群とを含み、硬化後の密度が４．０ｇ／ｃｍ³以上のものである。

特開２００９−２７６１９４号公報

放射性廃棄物の中には、強い放射能を有するものや、弱い放射能を有するものがある。
特許文献１に記載されている放射性廃棄物収容器は、高い放射線遮蔽能力を均一に発揮することができる反面、放射性廃棄物の有する放射能の強弱に応じて、放射線遮蔽能力を加減しうるものではない。
本発明は、放射性廃棄物の有する放射能の強弱に応じて、放射線遮蔽能力を加減することのできる放射性廃棄物収容容器を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、上方に開口した外枠体と、この外枠体の内方に載置される、上方に開口した、放射性廃棄物を収容するための内枠体を含み、かつ、この内枠体が、大きさの異なる２種以上の内枠体の中から選択されるものである放射性廃棄物収容容器によれば、上記課題を達成しうることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］底板部及び該底板部の周縁から上方に延びる周壁部からなる、上方に開口した外枠体と、該外枠体の内方でかつ該外枠体の底板部の上に載置して配設される、上方に開口した、放射性廃棄物を収容するための内枠体を含む放射性廃棄物収容容器であって、上記内枠体は、上記外枠体の周壁部の内周面との距離を変えることができるように用意された大きさの異なる２種以上の内枠体の中から選択して配設されるものであることを特徴とする放射性廃棄物収容容器。
［２］上記外枠体は、上記底板部が、凸状に湾曲した略円盤状の板体からなり、かつ、上記側壁部が、円筒状の板体からなるものである、上記［１］に記載の放射性廃棄物収容容器。
［３］上記外枠体は、セメント組成物によって形成されている、上記［１］又は［２］に記載の放射性廃棄物収容容器。
［４］上記外枠体は、上記底板部と上記側壁部との接続部分の中に円環状の補強筋を配設してなるセメント組成物の成形体である、上記［３］に記載の放射性廃棄物収容容器。
［５］上記セメント組成物が、８Ｎ／ｍｍ²以上の曲げ強度を有する、上記［３］又は［４］に記載の放射性廃棄物収容容器。
［６］上記内枠体は、合成樹脂、紙、木材、金属またはセメント組成物によって形成されている、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の放射性廃棄物収容容器。
［７］上記放射性廃棄物収容容器は、８００ｋｇ以下の質量を有し、かつ、放射性廃棄物の最大収容可能量が１ｍ³以上のものである、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の放射性廃棄物収容容器。

本発明の放射性廃棄物収容容器（以下、本発明の容器ともいう。）によれば、大きさの異なる２種以上の内枠体を用意しているので、強い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合には、小さな内枠体を用いて、外枠体と内枠体の間の空間を大きくして、この大きな空間の中に、放射線の遮蔽効果を有する物（以下、放射線遮蔽物ともいう。）を充填して、放射線の遮蔽効果を大きくすることができ、逆に、弱い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合には、大きな内枠体を用いて、外枠体と内枠体の間の空間を小さくして、この小さな空間の中に、放射線遮蔽物を充填して、放射線の遮蔽効果を小さくすることができる。
これによって、強い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合と、弱い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合のいずれであっても、放射性廃棄物収容容器から放出される放射線量を、例えば、特定の値以下に抑えるように調整することができる。

これまでは、放射性廃棄物のレベルに応じて遮蔽効果を調整できなかったため、遮蔽性能が過剰となることもあった。遮蔽性能は、容器の質量とほぼ比例関係にあることから、余分な質量が付加されてしまうことになっていた。この余分な質量は、容器を高価にするだけでなく、作業効率の低下に伴う経済性の低下を招いていた。例えば、一般に、除染・運搬作業には、４トンのユニック車を使用するが、過剰な遮蔽性能を有する質量の大きい容器であると、収容する放射性廃棄物の量を少なくするか、別途クレーンまたはレッカー車を用意する必要が生じるほか、１台のトラックで運搬できる量も少なくなる。この点、本発明によると、容器自体の質量を、放射性廃棄物の放射線レベルに応じて適切に調整できるため、除染・運搬作業の効率化が図れ、経済的となる。

また、弱い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合には、強い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合に比べて、本発明の容器内に収容される放射性廃棄物の量を増やすことができるので、強い放射能を有する放射性廃棄物を収容する場合を基準にして、放射性廃棄物を収容する量を一律に定める必要がなく、放射性廃棄物を収容する量を、放射性廃棄物の放射能の強さに応じて、可能な限り、最大化することができる。

本発明の放射性廃棄物収容容器の一例を示す断面図である。図１に示す例において内枠体を小径のものに交換した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の放射性廃棄物収容容器の実施形態例を説明する。
図１は、放射性廃棄物等を収容した状態で略円柱状の全体形状を有する本発明の放射性廃棄物収容容器１を、その軸線を通る面で鉛直方向に切断した状態を示す断面図である。
図１中、本発明の放射性廃棄物収容容器１は、下端が底板部２ａで閉じられかつ円筒状の周壁部２ｂを有する、上方が開口した外枠体２と、円筒状の内枠体３とからなる。
内枠体３には、放射性廃棄物４が収容されている。また、外枠体２の内周面と内枠体３の外周面の間の空間には、放射線遮蔽物５が収容されている。
放射性廃棄物３から放出される放射線は、主に、放射線遮蔽物５及び外枠体２によって遮蔽される。なお、放射線は、内枠体３によっても遮蔽されることがある。

外枠体２は、底板部２ａ、及び、底板部２ａの周縁から上方に延びる周壁部２ｂからなる、上方に開口したものとして形成されている。
ここで、上方に開口した部分は、内枠体３、放射性廃棄物４及び放射線遮蔽物５を収容する作業のために設けたものである。本発明の容器１を上下に積み重ねた場合における最上段の容器１や、上下に積み重ねずに保管される容器１については、上方に開口した外枠体２の上に、蓋体（図示せず）を配設してもよい。この場合、蓋体は、外枠体２に対して回動可能に取り付けてもよい。
外枠体２は、底板部２ａが、凸状に湾曲した略円盤状の板体（換言すると、中央が高くなるように形成された円形ドーム状の板体）からなり、かつ、側壁部２ｂが、円筒状の板体からなるものとして形成することが好ましい。

外枠体２は、好ましくは、セメント組成物（例えば、モルタル、コンクリート等）によって形成される。
セメント組成物としては、「ＪＩＳＲ５２０１（セメント物理試験方法）」による測定値として、８Ｎ／ｍｍ²以上の曲げ強度を有するモルタルまたはコンクリートが好ましく用いられる。該曲げ強度は、好ましくは１２Ｎ／ｍｍ²以上、より好ましくは１６Ｎ／ｍｍ²以上、特に好ましくは２０Ｎ／ｍｍ²以上である。この場合、外枠体２を構成する底板部２ａ及び側壁部２ｂの厚みを小さくすることができる。底板部２ａ及び側壁部２ｂの厚みは、例えば、１０〜３０ｍｍである。
このような高強度のモルタルまたはコンクリートの材料の一例としては、セメント、ポゾラン質微粉末、該ポゾラン質微粉末よりも大きな粒径を有する無機粉末（ただし、セメントを除く。）、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状又は薄片状の粒子、骨材（モルタルの場合：細骨材、コンクリートの場合：細骨材及び粗骨材）、繊維（金属繊維と有機繊維のいずれか一方または両方）、減水剤、及び、水を含むセメント組成物が挙げられる。

セメントとしては、普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント等が挙げられる。
ポゾラン質微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ等が挙げられる。ポゾラン質微粉末のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５〜２５ｍ²／ｇである。ポゾラン質微粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部である。

ポゾラン質微粉末よりも大きな粒径を有する無機粉末（ただし、セメントを除く。）としては、スラグ、石灰石粉末、石英粉末等が挙げられる。該無機粉末のブレーン比表面積は、好ましくは４，５００〜２０，０００ｃｍ²／ｇである。該無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部である。
平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子または薄片状粒子としては、ウォラストナイト（繊維状粒子）、マイカフレーク（薄片状粒子）等が挙げられる。なお、粒子の粒度とは、粒子の最大寸法の大きさ（繊維状粒子の場合、粒子の長さ）である。該繊維状粒子または薄片状粒子の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜３５質量部である。

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂又はこれらの混合物等が挙げられる。細骨材の最大粒径は、好ましくは２ｍｍ以下である。細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部である。
粗骨材としては、砂利、砕石又はこれらの混合物等が挙げられる。
粗骨材の配合量は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは２０〜４０％である。

金属繊維としては、鋼繊維等が挙げられる。金属繊維の寸法は、好ましくは、直径が０．１〜１ｍｍで、長さが１０〜５０ｍｍである。また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは５０〜１２０である。金属繊維の配合量は、混練物（セメント組成物）中の体積百分率で、好ましくは０．５〜５％である。
有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。有機繊維の寸法は、好ましくは、直径が０．１〜０．４ｍｍで、長さが１０〜２０ｍｍである。有機繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは４０〜１００である。有機繊維の配合量は、混練物中の体積百分率で、好ましくは０．５〜５％である。

減水剤としては、リグニン系、オキシカルボン酸系等の減水剤もしくはＡＥ減水剤や、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の高性能減水剤もしくは高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で好ましくは０．００１〜５質量部である。
水量は、セメント及び他の粉体（上述のポゾラン質微粉末、ポゾラン質微粉末よりも大きな粒径を有する無機粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状又は薄片状の粒子）の合計量１００質量部に対して、好ましくは１０〜３８質量部である。

以上説明した高強度のモルタルまたはコンクリートの具体的な配合例としては、例えば、低熱ポルトランドセメント（ブレーン比表面積：３，２００ｃｍ²／ｇ）１００質量部、シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：１１ｍ²／ｇ）２５質量部、石英粉末（ブレーン比表面積：８，０００ｃｍ²／ｇ）２５質量部、ウォラストナイト（平均長さ：０．３ｍｍ、長さ／直径の比：４）２０質量部、鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１３ｍｍ）２体積％、ポリカルボン酸系高性能減水剤１質量部（固形分換算）、珪砂（最大粒径：０．６ｍｍ）１２０質量部、及び水２５質量部からなるものが挙げられる。この場合、モルタルの曲げ強度は、４０Ｎ／ｍｍ²程度である。

セメント組成物（例えば、高強度のモルタルまたはコンクリート）を型枠内に投入して成形し、養生することによって、外枠体２を得ることができる。養生方法としては、気中養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生（例えば、蒸気養生、オートクレーブ養生）等が挙げられる。

外枠体２がセメント組成物（例えば、高強度のモルタルまたはコンクリート）によって形成される場合、底板部２ａと側壁部２ｂとの接続部分２ｃの中に、円環状の補強筋（金属製の棒状体を円形に変形させたもの）６を配設することが好ましい。補強筋６としては、例えば、直径が６〜２５ｍｍの鋼棒が挙げられる。補強筋６を配設することによって、底板部２ａ及び側壁部２ｂの各厚みが１０〜３０ｍｍと薄くても、外枠体２の全体の強度を、放射性廃棄物４、放射線遮蔽物５及び上方に積み上げた他の外枠体２の重量または圧力に十分に耐え得るものにすることができ、また、万が一、外枠体２が割れるなど破損した場合でも、外枠体２の破片がばらばらになるのを抑制することができる。

また、側壁部２ｂの上端に、水平方向に外方に延びるリブ２ｄを設けて、リブ２ｄの中に円環状の補強筋７を配設することもできる。補強筋７としては、補強筋６と同様のものを用いることができる。補強筋７を配設することによって、上方に積み上げた他の外枠体２の重量に十分に耐え得るものにすることができる。また、補強筋７を配設することによって、本発明の容器１を土中に埋設する場合であっても、上方からの土圧による容器１の破損を防ぐことができる。

内枠体３は、上方に開口した、放射性廃棄物を収容するためのものである。
内枠体３は、下方が閉じていてもよいし（図示せず）、下方が開口していてもよい。
内枠体３の好ましい一例として、図１に示すような、上方及び下方が開口した、円筒状の板体からなるものが挙げられる。この場合、上面が球面状（より具体的には、球面上の一点から特定の距離の範囲内の表面領域である球面の一部、またはそれに類する形状）である底板部２ａの上に、内枠体３を安定して載置することができる。
内枠体３は、好ましくは、合成樹脂、紙、木材、金属またはセメント組成物（例えば、モルタル、コンクリート等）によって形成される。
合成樹脂としては、発泡スチロール、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。紙としては、段ボール、硬質紙等が挙げられる。金属としては、鋼、ステンレス等が挙げられる。

内枠体３の材料であるセメント組成物としては、上述の外枠体２の材料としての高強度（例えば、８Ｎ／ｍｍ²以上の曲げ強度）のモルタルまたはコンクリートの他、通常の強度（例えば、８Ｎ／ｍｍ²未満の曲げ強度）を有する汎用のモルタルまたはコンクリートも用いることができる。
内枠体３を構成する円筒状の側壁の厚みは、内枠体３の内方に収容される放射性廃棄物４からの圧力に耐え得るものであればよく、例えば、発泡スチロールの場合、２０〜８０ｍｍである。

本発明において、内枠体３は、大きさ（図１に示す例では、外径）の異なる２種以上の内枠体が用意される。内枠体３の種類の数の上限は、数が多すぎると、内枠体３の製作に手間がかかる観点から、好ましくは５種、より好ましくは４種である。
外枠体２の内周面と内枠体３の外周面の距離は、例えば、最も大きな外径を有する内枠体で、３０〜５０ｍｍ、２番目に大きな直径を有する内枠体で、７５〜２００ｍｍである。
内枠体３の種類は、放射性廃棄物４の放射能の大きさに応じて、定められる。具体的には、例えば、容器１内に放射性廃棄物４及び放射線遮蔽物５を収容した状態で、外枠体２の外表面から１５ｃｍ隔てた地点における放射線線量率が、要求される値以下になるように、内枠体３の種類が定められる。要求される線量率は、放射性廃棄物４を容器に詰めて処分場以外の場所で保管するといった厳しい条件下では、０．２３μＳｖ／ｈ以下であり、中間置き場や最終処分場への移動・設置などの作業環境下では、作業員の年間被曝線量を５０ｍＳｖとした場合に２５μＳｖ／ｈ以下、作業員の５年間被曝線量を１００ｍＳｖとした場合に１０μＳｖ／ｈ以下が想定される。

図１に示す容器１において、外径の大きな内枠体３を外径の小さな内枠体１１に変更した容器１０を、図２に示す。図２では、放射性廃棄物１２として、図１の放射性廃棄物４よりも大きな放射能を有するものを収容している。なお、図２中の符号２、５〜７は、図１中の対応する各部と同じ各部を示すため、図１と同一の符号を用いている。
本発明の容器１の質量は、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは７００ｋｇ以下である。該質量の下限は、外枠体２の強度の確保等の観点から、２００ｋｇである。本発明の容器１は、高強度のモルタル等を用いることによって、従来より用いられているコンクリート製の容器（質量：約１，０００ｋｇ）よりも質量を小さくすることができる。
特に、本発明の容器１の質量が８００ｋｇ以下であると、放射性廃棄物の封入後であっても、ユニック車（クレーンを装備したトラック）によって、容器１を吊り下げることが容易になる。

放射性廃棄物４としては、放射能の高いものと放射能の低いもののいずれも収容可能である。放射性廃棄物４としては、例えば、放射性物質で汚染された土壌等が挙げられる。
放射線遮蔽物５としては、鉛ガラスのカレット（鉛ガラス砕砂）、廃散弾、劣化ウラン等が挙げられる。
本発明の容器１を用いると、放射線遮蔽物５として、鉛ガラスのカレットを用いた場合であっても、外枠体２が設けられているために、外部に鉛成分が溶出することはない。この点、従来より検討されている鉛ガラスのカレットを配合したコンクリートからなる容器の場合、外部に鉛成分が溶出する可能性があり、収容されている放射性廃棄物の放射線量が低下した場合であっても、管理型として扱う必要がある。

１，１０放射性廃棄物収容容器
２外枠体
２ａ底板部
２ｂ側壁部
２ｃ接続部分
２ｄリブ
３，１１内枠体
４，１２放射性廃棄物
５放射線遮蔽物
６，７補強筋

Claims

底板部及び該底板部の周縁から上方に延びる周壁部からなる、上方に開口した外枠体と、該外枠体の内方でかつ該外枠体の底板部の上に載置して配設される、上方に開口した、放射性廃棄物を収容するための内枠体を含む放射性廃棄物収容容器であって、
上記内枠体は、上記外枠体の周壁部の内周面との距離を変えることができるように用意された大きさの異なる２種以上の内枠体の中から選択して配設されるものであることを特徴とする放射性廃棄物収容容器。
上記外枠体は、上記底板部が、凸状に湾曲した略円盤状の板体からなり、かつ、上記側壁部が、円筒状の板体からなるものである請求項１に記載の放射性廃棄物収容容器。
上記外枠体は、セメント組成物によって形成されている請求項１又は２に記載の放射性廃棄物収容容器。
上記外枠体は、上記底板部と上記側壁部との接続部分の中に円環状の補強筋を配設してなるセメント組成物の成形体である請求項３に記載の放射性廃棄物収容容器。
上記セメント組成物が、８Ｎ／ｍｍ²以上の曲げ強度を有する請求項３又は４に記載の放射性廃棄物収容容器。
上記内枠体は、合成樹脂、紙、木材、金属またはセメント組成物によって形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射性廃棄物収容容器。
上記放射性廃棄物収容容器は、８００ｋｇ以下の質量を有し、かつ、放射性廃棄物の最大収容可能量が１ｍ³以上のものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性廃棄物収容容器。