JP2023004603A - Gap filler drilling device and method for drilling gap filler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法に関する。 The present invention relates to a gap filler excavating device and a gap filler excavating method.
高レベル放射性廃棄物(以下、放射性廃棄物という)は、ガラス原料とともに溶解されてガラス固化体とされ、ガラス固化体は鋼製のオーバーパックに収容され、オーバーパックはPEM(Prefabricated Engineered Barrier System Module)と呼ばれる中空円柱状で鋼製の収容容器の内部を満たす緩衝材の内部に収容され、最終処分場を構成する地下深層(例えば地下300m以深)にある地下坑道(処分坑道)にPEMが定置されることにより、地層処理されることが検討されている。オーバーパックは、ガラス固化体に対する地下水の接触を抑制し、外圧からガラス固化体を保護する作用を有している。一方、緩衝材は、ベントナイトと珪砂の混合物を所定の密度に圧縮成形したものであり、ガラス固化体から地中へ放射性物質が溶出することを抑制し、地層変位の際には自身の物理的緩衝機能と化学的緩衝機能とによりガラス固化体を保護する作用を有している。
最終処分場では、地上から地下深層に延設する立坑が施工され、立坑から例えば水平方向に延設する複数の地下坑道が施工される。PEMが定置される地下坑道は、例えば岩盤を掘削することにより造成された天然バリアとして機能する。一方、オーバーパック、緩衝材及びPEMは人工バリアとして機能し、これら天然バリアと人工バリアの多重バリアの内部に放射性廃棄物が封入され、格納されることになる。
地下坑道におけるPEMの定置に関しては、主として、横置き方式を前提に検討が進められている。ここで、横置き方式とは、地下坑道にコンクリート製の台座を置き、各台座の上にそれぞれ複数のPEMを寝かせた状態で定置する定置方式である。
一方、オーバーパックの定置に関しては、主として、竪置き方式を前提に検討が進められている。ここで、竪置き方式は、例えば水平方向に数百m以上に亘って延設する地下坑道の長手方向において、間隔を置いて複数の竪孔(処分孔)を造成し、各処分孔にオーバーパック及びブロック状に成形した緩衝材を収容する定置方式として検討が進められている。
竪置きと横置きのいずれの定置方式であっても、例えば地下水が人工バリアに流入することを抑制して定置後の人工バリアの品質を確保し、安定的なPEM及びオーバーパックの定置姿勢を確保するべく、地下坑道(や処分孔)の孔壁とPEM及びオーバーパックとの間にある隙間は、充填材(もしくは埋め戻し材)により閉塞されることが検討されている。この充填材には、粒状ベントナイトや球体状ベントナイト等のペレット状のベントナイト(ベントナイトの単体、ベントナイトを主成分とした混合材)に代表される粘土系材料が一般に適用される計画として、検討が進められている。
High-level radioactive waste (hereinafter referred to as radioactive waste) is melted together with frit to form a vitrified body. The vitrified body is housed in a steel overpack. ), the PEM is placed inside a cushioning material that fills the inside of a hollow cylindrical steel containment container, and is emplaced in an underground tunnel (disposal tunnel) in a deep underground layer (e.g., 300m or deeper) that constitutes the final disposal site. It is considered to be treated in the stratum by being The overpack has the effect of suppressing groundwater contact with the vitrified material and protecting the vitrified material from external pressure. On the other hand, the buffer material is a mixture of bentonite and silica sand that is compression-molded to a specified density. It has the effect of protecting the vitrified material by its buffering function and chemical buffering function.
At the final disposal site, a vertical shaft extending from the surface to a deep underground layer is constructed, and a plurality of underground tunnels extending horizontally, for example, are constructed from the vertical shaft. Subterranean tunnels in which PEMs are emplaced act as natural barriers created, for example, by excavating rock mass. On the other hand, the overpack, buffer and PEM act as engineered barriers within which the radioactive waste will be encapsulated and stored within multiple barriers of these natural and engineered barriers.
Regarding the emplacement of PEMs in underground tunnels, studies are being conducted mainly on the premise of horizontal installation. Here, the horizontal placement method is a stationary method in which concrete pedestals are placed in an underground tunnel, and a plurality of PEMs are laid down on each pedestal and fixed.
On the other hand, regarding the stationary overpack, studies are being conducted mainly on the premise of a vertical placement method. In the vertical installation method, for example, a plurality of vertical holes (disposal holes) are created at intervals in the longitudinal direction of an underground tunnel that extends horizontally for several hundred meters or more, and each disposal hole is overlaid. It is being studied as a stationary method for storing packs and block-shaped cushioning materials.
Regardless of whether the installation method is vertical or horizontal, for example, the inflow of groundwater into the engineered barrier is suppressed to ensure the quality of the engineered barrier after it is set up, and to ensure the stable PEM and overpack placement posture. To ensure this, it is being considered to close the gaps between the tunnel walls (or disposal holes) and the PEM and overpack with a filler (or backfill). Clay-based materials such as granular bentonite, spherical bentonite, and other pellet-shaped bentonites (single bentonite, mixed material with bentonite as the main component) will generally be used for this filler. It is
PEM及びオーバーパックが最終処分場において地層処理された後は、合理的な安全管理を継続する観点から、最終処分場の閉鎖までの間における放射性廃棄物を含むPEMとオーバーパックの回収確保も国の方針として義務付けられている。従って、放射性廃棄物の地層処理においては、地下坑道にPEM等を定置して孔壁とPEM等の間の隙間を充填材により閉塞するステージと、地下坑道内に充填された充填材を掘削除去して充填材の内部にあるPEMを回収するステージがあることから、双方のステージに対応した隙間閉塞技術と隙間充填材除去技術の開発が必要になる。 After the PEMs and overpacks have been geologically treated at the final disposal site, from the perspective of continuing rational safety management, the government will ensure the recovery of the PEMs and overpacks containing radioactive waste until the final disposal site is closed. policy mandated. Therefore, in the geological treatment of radioactive waste, there are two stages: placing PEM, etc. in an underground tunnel and closing the gap between the hole wall and the PEM, etc. with filler; Since there is a stage for recovering the PEM inside the filler, it is necessary to develop techniques for closing the gap and removing the gap filler corresponding to both stages.
ところで、上記するPEMの定置方式のうち、横置きの定置方式は、竪置きの定置方式のように地下坑道とは別の処分孔の造成を不要にできることから、より効率的な地層処理の実現を可能にする。また、地下坑道に充填されている充填材の掘削除去においても、竪置きの定置方式の場合は、竪孔(処分孔)ごとに充填材を順次掘削する必要があることから、横置きの定置方式に比べて充填材の掘削除去効率は低くならざるを得ない。
従って、竪置きに比べて横置きの定置方式の方が、地下坑道の隙間を充填材により閉塞するステージと、充填材を掘削除去して充填材の内部にあるPEMを回収するステージのいずれにおいても効率的な作業を実現することができる。
しかしながら、横置きの定置方式を適用した場合でも、延長が数百m以上に亘る地下坑道に対して、一基のPEMの周囲の隙間を閉塞している充填材の掘削除去と、周囲の充填材が掘削除去されたPEMの回収を一つの施工ユニットとして、この施工ユニットを地下坑道の孔口側(立坑との連結口側)から切羽側(奥側)に向かって順次繰り返す方法では、充填材の掘削除去のための設備と、PEMの搬出のための設備の入れ替えを都度行う必要があることを含めて、作業効率の低下が課題となる。
そこで、地下坑道の孔口側から複数のPEM(放射性廃棄物を収容した収容容器)の周囲の隙間を閉塞する充填材を連続的に掘削し、周囲の充填材が掘削除去された複数のPEMを連続的に搬出する作業が考えられるが、この作業では、既に複数のPEMが横置きされている状態の中で、複数のPEMの周囲の隙間を閉塞している充填材を連続的に掘削する必要があるものの、このような技術は未だ確立していない。
従って、地下坑道に複数のPEMが横置きされた状態において、複数のPEMと孔壁の間の隙間を閉塞している充填材を効率的に掘削できる技術が望まれる。
By the way, among the above-described PEM emplacement methods, the horizontal emplacement method can eliminate the need to create a disposal pit separate from the underground tunnel unlike the vertical emplacement method, so more efficient geological treatment can be realized. enable Also, when excavating and removing the filling material filled in the underground tunnel, in the case of the vertical emplacement method, it is necessary to excavate the filling material sequentially for each vertical hole (disposal hole). The excavation and removal efficiency of the filling material is inevitably lower than that of the method.
Therefore, compared to the vertical installation, the horizontal installation method is better in either the stage of closing the gap in the underground tunnel with the filling material or the stage of excavating and removing the filling material to recover the PEM inside the filling material. can also work efficiently.
However, even when the horizontal emplacement method is applied, it is difficult to excavate and remove the filling material that blocks the gap around one PEM and fill the surrounding space for underground tunnels with a length of several hundred meters or more. In a method in which the recovery of the PEM from which the material has been excavated and removed is regarded as one construction unit, and this construction unit is sequentially repeated from the opening side of the underground tunnel (connection side with the vertical shaft) toward the face side (back side), filling The reduction in work efficiency is a problem, including the need to replace the equipment for excavating and removing the material and the equipment for carrying out the PEM each time.
Therefore, from the hole mouth side of the underground tunnel, the filling material that closes the gap around the plurality of PEMs (containers containing radioactive waste) is continuously excavated, and the surrounding filling material is excavated and removed. In this work, in a state in which multiple PEMs have already been placed horizontally, the filling material blocking the gaps around the multiple PEMs is continuously excavated. However, such technology has not yet been established.
Therefore, in a state in which a plurality of PEMs are horizontally placed in an underground tunnel, there is a demand for a technique that can efficiently excavate the filling material blocking the gaps between the plurality of PEMs and the hole walls.
ここで、特許文献1には、放射性廃棄物が封入されている廃棄体を緩衝材から取り出す、廃棄体の回収方法が提案されている。具体的には、円錐台状に形成したオーバーパックに放射性廃棄物が封入されている廃棄体を、緩衝材に埋設する形で定置した人工バリア構造から廃棄体を回収する方法において、オーバーパックの大径側端面を覆う緩衝材を大径側端面が露出するように除去した後、廃棄体の材軸回りに沿ったトルクを廃棄体に作用させることによりオーバーパックの周面とその周囲に拡がる緩衝材との付着を切り、その後に廃棄体を引き抜く廃棄体の回収方法である。 Here, Patent Literature 1 proposes a method for recovering a waste body in which a waste body in which radioactive waste is enclosed is taken out from a cushioning material. Specifically, in the method of recovering radioactive waste in an overpack formed in the shape of a truncated cone from an engineered barrier structure in which the waste is embedded in cushioning material, the overpack After removing the cushioning material covering the large-diameter side end face so that the large-diameter side end face is exposed, a torque along the material axis of the waste body is applied to the waste body, and spreads to the peripheral surface of the overpack and its surroundings. This is a method of recovering the waste body by cutting off the adhesion to the cushioning material and then pulling out the waste body.
特許文献1に記載の廃棄体の回収方法によれば、放射性廃棄物が封入されている廃棄体を、あらたな放射性廃棄物を発生させることなく、しかも安全かつ短時間に緩衝材から取り出すことができるとしている。
しかしながら、特許文献1に記載の廃棄体は上記する竪置きの定置方式により地層処理されていることから、上記するように本来的に横置きの定置方式に比べて充填材の掘削除去効率が低いことに加えて、上記する課題、すなわち、地下坑道に複数のPEMが横置きされた状態において、複数のPEMと孔壁の間の隙間を閉塞している充填材を効率的に掘削できる技術を提案するものではない。
According to the waste collection method described in Patent Document 1, the waste containing radioactive waste can be safely and quickly removed from the cushioning material without generating new radioactive waste. They say they can.
However, since the waste body described in Patent Document 1 is subjected to stratum treatment by the above-described vertical placement method, the excavation and removal efficiency of the filler is inherently lower than that of the horizontal placement method as described above. In addition to the above-mentioned problem, that is, in a state in which a plurality of PEMs are horizontally placed in an underground tunnel, a technique that can efficiently excavate the filling material that blocks the gap between the plurality of PEMs and the hole wall. It is not a proposal.
本発明は、放射性廃棄物を収容した複数の収容容器が地下坑道に横置きされた状態において、複数の収容容器と孔壁の間の隙間を閉塞している充填材を効率的に掘削することのできる、隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法を提供することを目的としている。 The present invention efficiently excavates a filling material blocking a gap between a plurality of storage containers containing radioactive waste and a hole wall in a state in which a plurality of storage containers containing radioactive waste are horizontally placed in an underground tunnel. It is an object of the present invention to provide a gap filler excavating device and a gap filler excavating method capable of
前記目的を達成すべく、本発明による隙間充填材掘削装置の一態様は、
放射性廃棄物を収容した複数の収容容器が、地下坑道の軸方向に間欠的もしくは連続的に横置きされ、該複数の収容容器の周囲と該地下坑道との間にある隙間に充填されている充填材を掘削する、隙間充填材掘削装置であって、
前記地下坑道に横置きされている前記収容容器を跨いで走行する、ベースマシンと、
前記ベースマシンに装着されて、前記充填材を掘削する掘削手段とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the gap filler excavator according to the present invention is
A plurality of storage containers containing radioactive waste are placed intermittently or continuously in the axial direction of the underground tunnel, and the gap between the periphery of the plurality of storage containers and the underground tunnel is filled. A gap filler excavator for excavating a filler, comprising:
a base machine that runs across the container horizontally placed in the underground tunnel;
and excavating means attached to the base machine for excavating the filling material.
本態様によれば、地下坑道に横置きされている放射性廃棄物を収容した複数の収容容器(PEM)を跨いで走行するベースマシンに対して、充填材を掘削する掘削手段が装備されていることにより、複数の収容容器を跨いでベースマシンが走行しながら、それらの周囲の隙間を閉塞する充填材を連続的かつ効率的に掘削することができる。
ここで、「複数の収容容器が、地下坑道の軸方向に間欠的もしくは連続的に横置きされている」とは、複数の収容容器をベースマシンが跨いで走行できるように、軸直交方向の断面(横断面)の横方向の例えば中央位置や略中央位置に複数の収容容器が位置決めされた状態で、地下坑道の軸方向に隙間なく連続的に横置きされている形態と、地下坑道の軸方向に間隔を置いて間欠的に横置きされている形態の双方を含んでいる。地下坑道の断面形状には、例えば円形や楕円形、異形断面の一例である馬蹄形等が含まれる。
掘削手段には様々な形態があり、好適な形態の掘削手段が選定され、例えばベースマシンの走行方向前方に装着される。掘削手段の具体的な形態は、地下坑道の断面形状や断面寸法、収容容器の断面寸法や収容容器を載置する架台(各収容容器に固有の架台や、地下坑道の軸方向に延設する連続したレール架台)等に応じてその選定が行われる。掘削手段の一例としては、カッタビットやディスクカッタ、水平ボーリングマシン、振動式破砕機、油圧破砕機等を挙げることができる。
According to this aspect, the excavating means for excavating the filling material is equipped with respect to the base machine that travels across a plurality of containment vessels (PEMs) containing radioactive waste placed horizontally in the underground tunnel. As a result, while the base machine travels over a plurality of containers, it is possible to continuously and efficiently excavate the filling material that closes the gaps around them.
Here, "a plurality of containment vessels are intermittently or continuously laid horizontally in the axial direction of the underground tunnel" means that the base machine can travel across the plurality of containment vessels in the direction perpendicular to the axis. A form in which a plurality of storage containers are positioned in the horizontal direction of the cross section (cross section), for example, at the center position or approximately the center position, and are continuously placed horizontally without gaps in the axial direction of the underground tunnel. It includes both axially spaced and intermittent transverse configurations. The cross-sectional shape of the underground tunnel includes, for example, a circular shape, an elliptical shape, and a horseshoe shape, which is an example of an irregular cross-section.
There are various forms of the excavating means, and a suitable form of excavating means is selected and mounted, for example, in front of the base machine in the running direction. The specific form of the excavation means is the cross-sectional shape and cross-sectional dimensions of the underground tunnel, the cross-sectional dimensions of the container, and the frame on which the container is placed (a unique frame for each container, or a frame extending in the axial direction of the underground tunnel). The selection is made according to the continuous rail mount) and the like. Examples of excavating means include cutter bits, disk cutters, horizontal boring machines, vibratory crushers, hydraulic crushers, and the like.
また、掘削手段にて掘削された充填材は、クローラダンプ等に積み込まれて搬出される形態、バキューム搬送や泥水輸送搬送等により搬出される形態、ベルトコンベアにて搬出される形態等、様々な搬出形態にて地下坑道から立坑に搬出され、立坑を介して地上に搬出される。 In addition, the filler excavated by the excavating means can be loaded into a crawler dump, etc., carried out, carried out by vacuum transportation, mud transportation, etc., carried out by a belt conveyor, etc. It is carried out from the underground tunnel to the vertical shaft in the carrying-out mode, and is carried out to the ground via the vertical shaft.
また、本発明による隙間充填材掘削装置の他の態様において、
前記掘削手段は、前記ベースマシンに上下左右に旋回自在に装着されている、スイングブームと、該スイングブームの先端において、該スイングブームの軸方向の回転軸もしくは軸直交方向の回転軸に対して回転自在に装着されているカッタヘッドと、を有することを特徴とする。
In another aspect of the gap filler excavator according to the present invention,
The excavation means includes a swing boom mounted on the base machine so as to be capable of turning vertically and horizontally, and a tip of the swing boom, which rotates about the axis of rotation of the swing boom or the axis of rotation perpendicular to the axis. and a rotatably mounted cutter head.
本態様によれば、スイングブームと、スイングブームの先端に回転自在に装着されているカッタヘッドとを備えたロードヘッダが掘削手段として適用されることにより、収容容器や架台との干渉を回避しながら、収容容器の周囲にある充填材のみを効率的に掘削することができる。ここで、ロードヘッダには、スイングブームの先端において、スイングブームの軸方向の回転軸に対して回転するカッタヘッドと、スイングブームの軸直交方向の回転軸に対して回転するカッタヘッドがあるが、そのいずれが適用されてもよい。また、カッタヘッドを二つ備えたツインカッタヘッド(ツインヘッダ)が適用されてもよい。 According to this aspect, the load header having the swing boom and the cutter head rotatably attached to the tip of the swing boom is applied as the excavating means, thereby avoiding interference with the container and the frame. However, only the filling material around the container can be efficiently excavated. Here, at the tip of the swing boom, the load header has a cutter head that rotates about the axis of rotation of the swing boom and a cutter head that rotates about the axis of rotation perpendicular to the axis of the swing boom. , either of which may be applied. Also, a twin cutter head (twin header) having two cutter heads may be applied.
また、本発明による隙間充填材掘削装置の他の態様において、
前記掘削手段は、前記ベースマシンに回転自在に装着されている、正面視ドーナツ状のカッタヘッドを有することを特徴とする。
In another aspect of the gap filler excavator according to the present invention,
The excavating means has a doughnut-shaped cutter head in a front view, which is rotatably mounted on the base machine.
本態様によれば、例えば断面円形の収容容器の外径と同程度の内径を備えた、正面視ドーナツ状のカッタヘッドを適用して、このカッタヘッドを回転させながら充填材を掘削することにより、特別な制御や操作を一切不要にしながら、収容容器の周囲の充填材を効率的に掘削することができる。
また、この形態では、ドーナツ状のカッタヘッドの中空の後方(坑口側)にベルトコンベア等を装備しておくことにより、回転するカッタヘッドにて掘削された充填材を連続的にカッタヘッドの中空から後方へ延びるベルトコンベア等の上に落とし、立坑へ搬出することが可能になる。さらに、収容容器の周囲の充填材を掘削し、搬出するとともに、カッタヘッドの中空から後方へ延びるベルトコンベア等にて収容容器も搬出(回収)することが可能であることから、充填材の掘削及び搬出から収容容器の搬出までの連続的な作業を実現することができる。
また、ドーナツ状のカッタヘッドを回転させて収容容器の周囲の充填材を掘削する過程において、収容容器を支持する架台も掘削されることになるため、架台はカッタヘッドにて掘削可能な材料(例えば、グラスファイバーや炭素繊維を含む繊維強化プラスチック材料等)にて形成されているのが望ましい。上記するように、架台が掘削されても、カッタヘッドの中央の中空から坑口側へ延設するベルトコンベア等に収容容器が載置されて搬出されることから、架台が掘削される前に別途の把持設備等にて収容容器を把持する必要もなく、掘削された充填材の搬出とこれに続く収容容器の搬出が可能になる。
According to this aspect, for example, a donut-shaped cutter head in a front view having an inner diameter approximately equal to the outer diameter of the container having a circular cross section is applied, and the filling material is excavated while rotating this cutter head. , the filling material around the containment vessel can be efficiently excavated without the need for any special controls or manipulations.
In addition, in this embodiment, a belt conveyor or the like is provided behind the hollow of the doughnut-shaped cutter head (pit side) so that the filling material excavated by the rotating cutter head is continuously fed into the hollow of the cutter head. It is possible to drop it on a belt conveyor or the like that extends backward from the bottom and carry it out to the vertical shaft. Furthermore, since it is possible to excavate and carry out the filling material around the container, and to carry out (recover) the containing container by a belt conveyor or the like extending backward from the hollow of the cutter head, excavation of the filling material And continuous work from carrying out to carrying out of the storage container can be realized.
In addition, in the process of rotating the doughnut-shaped cutter head to excavate the filling material around the container, the frame supporting the container is also excavated. For example, it is desirable to be formed of a fiber-reinforced plastic material containing glass fiber or carbon fiber. As described above, even if the pedestal is excavated, the storage container is placed on a belt conveyor or the like that extends from the hollow in the center of the cutter head to the wellhead side and is transported out. It is possible to carry out the excavated filling material and the subsequent carrying out of the container without the need to grip the container with a holding device or the like.
また、本発明による隙間充填材掘削装置の他の態様において、
前記地下坑道の坑壁に反力を取るグリッパをさらに備え、
前記グリッパにて前記坑壁に反力を取りながら、前記カッタヘッドにて前記充填材を掘削することを特徴とする。
In another aspect of the gap filler excavator according to the present invention,
further comprising a gripper that takes a reaction force on the tunnel wall of the underground tunnel;
The filling material is excavated by the cutter head while applying a reaction force to the hole wall by the gripper.
本態様によれば、正面視ドーナツ状のカッタヘッドにて充填材を掘削するに当たり、グリッパにて地下坑道の坑壁に反力を取ることにより、カッタヘッドによる良好な掘削性が担保される。 According to this aspect, when the filler is excavated by the donut-shaped cutter head when viewed from the front, the gripper exerts a reaction force on the tunnel wall of the underground tunnel, thereby ensuring good excavation performance by the cutter head.
また、本発明による隙間充填材掘削装置の他の態様において、
前記掘削手段は、相互に併設された複数のカッタヘッドを有し、それぞれの該カッタヘッドが固有の回転軸を中心に回転することを特徴とする。
In another aspect of the gap filler excavator according to the present invention,
The excavating means is characterized in that it has a plurality of mutually juxtaposed cutter heads, each of which rotates about its own axis of rotation.
本態様によれば、相互に併設されて固有の回転軸を中心に回転する複数のカッタヘッド(多軸自転式カッタヘッド)にて充填材を掘削することにより、例えば、収容容器を支持する架台に干渉(掘削)することなく、特別な制御や操作を一切不要にしながら、収容容器の周囲の充填材を効率的に掘削することができる。例えば、収容容器と地下坑道の孔壁の間の離間を直径とする小断面の複数のカッタヘッドが併設された形態を挙げることができる。またその他、平行リンク機構にて面内において小断面の複数のカッタヘッドが移動する形態(多軸自公転式カッタヘッド)であってもよい。このように、多軸自転式カッタヘッドや多軸自公転式カッタヘッドによれば、様々な異形断面の地下坑道の掘削が可能になる。 According to this aspect, by excavating the filling material with a plurality of cutter heads (multi-axis rotating cutter heads) that are arranged side by side and rotate around their own rotation axes, for example, a pedestal that supports the container Without interfering with (drilling) the filling material around the containment vessel can be efficiently drilled without the need for any special controls or manipulations. For example, a configuration in which a plurality of cutter heads with a small cross section having a diameter equal to the distance between the container and the hole wall of the underground tunnel is installed side by side can be mentioned. Alternatively, a parallel link mechanism may be used to move a plurality of cutter heads each having a small cross-section within a plane (multi-axis rotary-revolution cutter head). In this way, the multi-axis rotary cutter head and the multi-axis rotary/revolution cutter head enable excavation of underground tunnels with various irregular cross-sections.
また、本発明による隙間充填材掘削方法の一態様は、
放射性廃棄物を収容した複数の収容容器が、地下坑道の軸方向に間欠的もしくは連続的に横置きされ、該複数の収容容器の周囲と該地下坑道との間にある隙間に充填されている充填材を掘削する、隙間充填材掘削方法であって、
前記地下坑道に横置きされている前記収容容器を跨いで走行する、ベースマシンと、該ベースマシンに装着されて、前記充填材を掘削する掘削手段とを有する、隙間充填材掘削装置を前記収容容器を跨いた姿勢で走行させながら該掘削手段にて前記充填材を掘削することを特徴とする。
In addition, one aspect of the gap filler excavation method according to the present invention is
A plurality of storage containers containing radioactive waste are placed intermittently or continuously in the axial direction of the underground tunnel, and the gap between the periphery of the plurality of storage containers and the underground tunnel is filled. A gap filler excavating method for excavating a filler,
The gap filling material excavating device includes a base machine that runs across the container placed horizontally in the underground tunnel, and excavating means that is attached to the base machine and excavates the filling material. The filling material is excavated by the excavating means while traveling in a posture straddling the container.
本態様によれば、隙間充填材掘削装置が、地下坑道に横置きされている放射性廃棄物を収容した複数の収容容器を跨いで走行しながらその周囲の充填材を掘削することにより、複数の収容容器の周囲の隙間を閉塞する充填材を連続的かつ効率的に掘削し、除去することができる。 According to this aspect, the gap filling material excavating device travels across a plurality of containers containing radioactive waste placed horizontally in an underground tunnel and excavates the surrounding filling material, thereby excavating a plurality of containers. It is possible to continuously and efficiently excavate and remove the filling material closing the gap around the container.
本発明の隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法によれば、放射性廃棄物を収容した複数の収容容器が地下坑道に横置きされた状態において、複数の収容容器と孔壁の間の隙間を閉塞している充填材を効率的に掘削することができる。 According to the gap filler excavating apparatus and the gap filler excavating method of the present invention, in a state in which a plurality of containers containing radioactive waste are placed horizontally in an underground tunnel, the gaps between the plurality of containers and the hole walls are removed. It is possible to efficiently excavate the filling material blocking the .
以下、各実施形態に係る隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 A gap filler excavating device and a gap filler excavating method according to each embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in the present specification and drawings, substantially the same components may be denoted by the same reference numerals, thereby omitting duplicate descriptions.
[第1実施形態に係る隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法]
はじめに、図1を参照して、実施形態に係る隙間充填材掘削装置により充填材が掘削される、地下坑道の内部構成について説明し、図2及び図3を参照して、第1実施形態に係る隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る隙間充填材掘削装置が適用される、最終処分場を構成する地下坑道の内部に、複数の収容容器が横置きされ、地下坑道の孔壁と収容容器の間の隙間に充填材が充填されている状態を示す図である。また、図2は、第1実施形態に係る隙間充填材掘削装置の一例が、地下坑道の内部において複数の収容容器を跨いで走行しながら、充填材を掘削している状態を示す側面図であって、隙間充填材掘削方法の一例をともに説明する図であり、図3は、図2のIII-III矢視図であって、隙間充填材掘削装置を地下坑道の奥側から見た正面図である。
[Gap Filler Excavating Device and Gap Filler Excavating Method According to First Embodiment]
First, referring to FIG. 1, the internal structure of an underground tunnel in which a filler is excavated by a gap filler excavating apparatus according to an embodiment will be described. An example of the gap filler excavating device and the gap filler excavating method will be described. Here, FIG. 1 shows a structure in which a plurality of storage containers are horizontally placed inside an underground tunnel that constitutes a final disposal site to which the gap filler excavating device according to the embodiment is applied. It is a figure which shows the state by which the filler is filled in the clearance gap between. FIG. 2 is a side view showing a state in which an example of the gap filler excavating apparatus according to the first embodiment excavates the filler while running across a plurality of containers inside the underground tunnel. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for excavating a gap filler, and FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. It is a diagram.
図1に示すように、最終処分場においては、地下深層の岩盤層Gに通じる複数の立坑10(図1ではそのうちの一基を図示)が造成され、立坑10を起点として、地下深層の岩盤層Gには例えば水平方向に延設する延長が数百mにも及ぶ地下坑道20が施工される。この地下坑道20は、岩盤Gを掘削して造成された孔壁に対して吹付けコンクリートが施工され、必要に応じて不図示の鋼製支保工やロックボルトを施工することにより構築される。
As shown in FIG. 1, at the final disposal site, a plurality of vertical shafts 10 (one of which is shown in FIG. 1) leading to a deep underground bedrock layer G are constructed. In the layer G, for example, an
図示例の地下坑道20は、その軸方向に直交する軸直交方向の断面形状が馬蹄形を呈しており、下方には鉄筋コンクリート製のインバート22が施工されている。ここで、地下坑道の断面形状は、図示例以外にも、円形や楕円形、矩形等、様々な形状が適用できる。
The
インバート22の上には、複数の収容容器30が、地下坑道20の軸直交方向の断面において横方向の中央位置もしくは略中央位置に位置決めされ、地下坑道20の軸方向に間隔Tを置いて間欠的に横置きされる。ここで、各収容容器30が間隔Tを置くことなく、連続的に横置きされてもよい。
Above the
この収容容器30は放射性廃棄物を収容したPEMであり、複数のPEMが横置き方式にて地層処理される処理形態である。中空円柱状で鋼製のPEM30の内部には、緩衝材31が充填されており、放射性廃棄物がガラス原料とともに溶解されてできたガラス固化体33を封入する鋼製のオーバーパック32が、緩衝材31の内部に収容されている。
This
インバート22の上には、軸直交方向に延設する複数(図示例は二基)の架台25が載置され、複数の架台25の上に収容容器30が横置きされる。ここで、架台は、複数の鉄骨を枠状に組み付けたフレーム架台であってもよいし、地下坑道20の軸方向に連続的に延設する例えば二条のレールであってもよく、レール形式の架台を適用する場合は、各収容容器30の下方に車輪を設けておき、各収容容器30をレール架台に沿って地下坑道20の所定位置まで搬送することが可能になる。
A plurality of (two in the illustrated example) pedestals 25 are placed on the
このように地下坑道20の断面中央位置に収容容器30を横置きすることにより、隙間充填材掘削装置60(図2及び図3参照)を構成するベースマシン40が収容容器30を跨いだ状態で移動する際に、収容容器30の左右において走行手段43が移動するためのスペースを確保することができる。
By placing the
図1に示すように、地下坑道20の内部に間隔Tを置いて間欠的に横置きされている複数の収容容器30と、地下坑道20の孔壁との間には、間隔Tを含めて隙間Sが存在しており、この隙間Sに対して充填材Jが充填されることにより、隙間Sが閉塞されている。
As shown in FIG. 1, the space between the plurality of
適用される充填材Jは、粒状ベントナイトや球体状ベントナイト等のペレット状のベントナイトに代表される粘土系材料である。図1に示すように、地下坑道20と収容容器30の間にある隙間Sが充填材Jにより閉塞されることで、例えば地下水が地下坑道20により形成される人工バリアに流入することを抑制して、横置き後の人工バリアである収容容器30の品質を確保することができ、安定的な収容容器30の定置姿勢を確保することができる。
The filler J to be applied is a clay-based material typified by pellet-shaped bentonite such as granular bentonite and spherical bentonite. As shown in FIG. 1, the gap S between the
次に、地下坑道20の隙間Sに充填されている充填材Jを掘削する、隙間充填材掘削装置60Aとこの隙間充填材掘削装置60Aを適用した隙間充填材掘削方法の一例について説明する。
Next, an example of a gap
図2及び図3に示すように、隙間充填材掘削装置60Aは、地下坑道20に横置きされている複数の収容容器30を跨いで走行するベースマシン40と、ベースマシン40に装着されているロードヘッダ50A(掘削手段の一例)とを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ベースマシン40は、オペレータキャビン41と、オペレータキャビン41の下方に固定されている正面視門型の複数(図示例は二基)の跨線脚42と、跨線脚42の下端に装備されているクローラ43(走行手段の一例)とを有する。
The
地下坑道20における充填材Jの掘削は、地下坑道20の坑口側から奥側へ向かってベースマシン40がX1方向に走行する過程で、ロードヘッダ50Aを駆動させることにより行われる。ベースマシン40の走行方向前方には、ロードヘッダ50Aを構成するスイングブーム51が、上下方向であるY1方向への旋回と、左右方向であるY2方向への旋回を自在とした姿勢で取り付けられている。
Excavation of the filling material J in the
スイングブーム51の先端には、スイングブーム51の軸方向(図2のL方向)に直交する方向に延設する回転軸52が装着され、回転軸52にはY3方向に回転自在なカッタヘッド53が装着されている。図3に示すように、図示例のカッタヘッド53は、ツインヘッダである。ここで、スイングブームの軸方向に延設する回転軸に対して、カッタヘッドが装着されている形態の掘削手段であってもよい。
A rotating
オペレータキャビン41に搭乗しているオペレータは、ベースマシン40を収容容器30を跨いだ姿勢で移動させ、所定位置に停止させた後、カッタヘッド53を駆動させてスイングブーム51を所望に旋回制御することにより、収容容器30と孔壁の間を閉塞している充填材Jを順次掘削する。
An operator riding in the
図2において、隙間充填材掘削装置60Aの右側の領域における充填材Jは既に掘削されており、左側の領域にある充填材Jがロードヘッダ50Aにて掘削されている。図示を省略するが、複数の収容容器30の周囲の充填材Jを隙間充填材掘削装置60Aにて連続的に掘削した後、掘削された充填材Jは、クローラダンプ等に積み込んで搬出してもよいし、バキューム搬送や泥水輸送搬送等により搬出してもよいし、隙間充填材掘削装置60の後方に設置されたベルトコンベアにて搬出してもよい。
In FIG. 2, the filler material J in the right area of the
例えば、10基程度の収容容器30の周囲の充填材Jを隙間充填材掘削装置60Aにて連続的に掘削し、掘削された充填材Jを順次坑口側へ搬出し、充填材Jが取り除かれて露出した10基程度の収容容器30をクローラダンプやベルトコンベア等を利用して連続的に坑口側へ搬出する。
For example, the filling material J around ten
隙間充填材掘削装置60Aとこの装置を適用した隙間充填材掘削方法によれば、地下坑道20に横置きされている放射性廃棄物を収容した複数の収容容器30を跨いで走行するベースマシン40に対して、充填材Jを掘削する掘削手段50Aが装着されていることにより、複数の収容容器30を跨いでベースマシン40が走行しながら、それらの周囲の隙間Sを閉塞する充填材Jを連続的かつ効率的に掘削することができる。
According to the gap
[第2実施形態に係る隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法]
次に、図4及び図5を参照して、第2実施形態に係る隙間充填材掘削装置と隙間充填材掘削方法の一例について説明する。ここで、図4は、第2実施形態に係る隙間充填材掘削装置の一例が、地下坑道の内部において複数の収容容器を跨いで走行しながら、充填材を掘削している状態を示す側面図であって、隙間充填材掘削方法の他の例をともに説明する図であり、図5は、図4のV-V矢視図であって、隙間充填材掘削装置を地下坑道の奥側から見た正面図である。
[Gap Filler Excavating Device and Gap Filler Excavating Method According to Second Embodiment]
Next, an example of a gap filler excavating device and a gap filler excavating method according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. Here, FIG. 4 is a side view showing a state in which an example of the gap filler excavating device according to the second embodiment is excavating the filler while traveling across a plurality of containers inside the underground tunnel. FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the gap filler excavating method, and FIG. 5 is a view taken along line VV in FIG. It is the front view seen.
隙間充填材掘削装置60Bは、隙間充填材掘削装置60Aと同様のベースマシン40の走行方向前方において、馬蹄形の異形断面掘削機を形成する多軸自転式のカッタヘッド50B、50Cを掘削手段として有している。平面寸法の異なる各カッタヘッド50B、50Cは固有の回転軸55を備え、各カッタヘッド50B、50Cが時計方向もしくは半時計方向であるY4方向に回転することにより、収容容器30及び架台25と孔壁との間の充填材Jが掘削される。
The
図示例のように多軸自転式の複数のカッタヘッド50B、50Cを、収容容器30及び架台25と孔壁との間の隙間S(を閉塞する充填材J)をカバーするように配置することにより、全てのカッタヘッド50B、50Cを駆動させながらベースマシン40を走行させる過程で充填材Jを効率的に掘削することができる。すなわち、図示例の馬蹄形をはじめとする様々な異形断面の充填材Jの掘削に際して、オペレータによる熟練された操作は一切不要になる。
As shown in the figure, a plurality of multi-rotating cutter heads 50B and 50C are arranged so as to cover the gap S between the
図示を省略するが、平行リンク機構にて面内において複数のカッタヘッドが自転しながら移動する、多軸自公転式のカッタヘッドが適用されてもよく、この形態では、各カッタヘッドが水平移動することから、カッタヘッドの基数を低減しながら異形断面の充填材Jの掘削が可能になる。 Although illustration is omitted, a multi-axis rotation-revolution type cutter head may be applied in which a plurality of cutter heads move while rotating in the plane by a parallel link mechanism. In this form, each cutter head moves horizontally. Therefore, it is possible to excavate the filler J having an irregular cross section while reducing the number of cutter heads.
ここでも、複数の収容容器30の周囲の充填材Jを隙間充填材掘削装置60Bにて連続的に掘削した後、掘削された充填材Jは、クローラダンプやベルトコンベア等にて搬出し、充填材Jが取り除かれて露出した収容容器30を同様にクローラダンプ等を利用して坑口側へ搬出する。
Also here, after the filler J around the plurality of
[その他の実施形態に係る隙間充填材掘削装置]
図示を省略するが、第1実施形態と第2実施形態に係る隙間充填材掘削装置とは異なる形態の掘削装置であってもよい。例えば、ベースマシンに正面視ドーナツ状のカッタヘッドが回転自在に装着されるとともにグリッパが装着され、グリッパにて坑壁に反力を取りながら、回転するカッタヘッドにて充填材を掘削する形態を挙げることができる。
[Gap filler excavator according to other embodiments]
Although illustration is omitted, an excavating apparatus having a form different from that of the gap filler excavating apparatus according to the first embodiment and the second embodiment may be used. For example, a doughnut-shaped cutter head in front view is rotatably attached to the base machine, and a gripper is attached. can be mentioned.
ドーナツ状のカッタヘッドの中空の後方(坑口側)にベルトコンベアを装備しておくことにより、回転するカッタヘッドにて掘削された充填材を連続的にカッタヘッドの中空から後方へ延びるベルトコンベアの上に落とし、立坑へ搬出することが可能になる。さらに、収容容器の周囲の充填材を掘削し、搬出するとともに、カッタヘッドの中空から後方へ延びるベルトコンベアにて収容容器も搬出することが可能であることから、充填材の掘削及び搬出から収容容器の搬出までの連続的な作業を実現することができる。 By equipping a belt conveyor behind the hollow of the doughnut-shaped cutter head (pit side), the filling material excavated by the rotating cutter head is continuously extended rearward from the hollow of the cutter head. It will be possible to drop it on top and carry it out to the shaft. Furthermore, since it is possible to excavate and carry out the filler around the storage container and carry out the storage container by a belt conveyor extending backward from the hollow of the cutter head, It is possible to realize continuous work up to carrying out of the container.
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that other embodiments may be possible in which other components are combined with the configurations described in the above embodiments, and the present invention is not limited to the configurations shown here. Regarding this point, it is possible to change without departing from the gist of the present invention, and it can be determined appropriately according to the application form.
10:立坑
20:地下坑道
22:インバート
25:架台
30:収容容器(PEM)
31:緩衝材
32:オーバーパック
33:ガラス固化体
40:ベースマシン
41:オペレータキャビン
42:跨線脚
43:走行手段(クローラ)
50:掘削手段
50A:ロードヘッダ
50B,50C:カッタヘッド
51:スイングブーム
52:回転軸
53:カッタヘッド(ツインヘッダ)
55:回転軸
60,60A,60B:隙間充填材掘削装置
G:岩盤層(岩盤)
S:隙間
T:間隔
J:充填材
10: Vertical Shaft 20: Underground Tunnel 22: Invert 25: Frame 30: Container (PEM)
31: Cushioning material 32: Overpack 33: Vitrified body 40: Base machine 41: Operator cabin 42: Crossover leg 43: Travel means (crawler)
50: Excavating means 50A:
55: Rotating
S: Gap T: Gap J: Filler
Claims (6)
前記地下坑道に横置きされている前記収容容器を跨いで走行する、ベースマシンと、
前記ベースマシンに装着されて、前記充填材を掘削する掘削手段とを有することを特徴とする、隙間充填材掘削装置。 A plurality of storage containers containing radioactive waste are placed intermittently or continuously in the axial direction of the underground tunnel, and the gap between the periphery of the plurality of storage containers and the underground tunnel is filled. A gap filler excavator for excavating a filler, comprising:
a base machine that runs across the container horizontally placed in the underground tunnel;
and excavating means attached to the base machine for excavating the filler.
前記グリッパにて前記坑壁に反力を取りながら、前記カッタヘッドにて前記充填材を掘削することを特徴とする、請求項3に記載の隙間充填材掘削装置。 further comprising a gripper that takes a reaction force on the tunnel wall of the underground tunnel;
4. The gap filling material excavating apparatus according to claim 3, wherein the filler is excavated by the cutter head while the gripper exerts a reaction force on the hole wall.
前記地下坑道に横置きされている前記収容容器を跨いで走行する、ベースマシンと、該ベースマシンに装着されて、前記充填材を掘削する掘削手段とを有する、隙間充填材掘削装置を前記収容容器を跨いた姿勢で走行させながら該掘削手段にて前記充填材を掘削することを特徴とする、隙間充填材掘削方法。 A plurality of storage containers containing radioactive waste are placed intermittently or continuously in the axial direction of the underground tunnel, and the gap between the periphery of the plurality of storage containers and the underground tunnel is filled. A gap filler drilling method for removing filler, comprising:
The gap filling material excavating device includes a base machine that runs across the container placed horizontally in the underground tunnel, and excavating means that is attached to the base machine and excavates the filling material. A method for excavating a gap filling material, characterized in that the excavating means excavates the filling material while traveling in a posture straddling a container.
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