JP3177556B2 - 放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体及びその成形方法 - Google Patents

放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体及びその成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放射能汚染物地層処分
用緩衝材成形体及びその成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高・中・低放射能レベルの放射能汚染物
(放射性廃液、放射性廃棄物、使用済燃料等)は、放射
能レベル(高・中・低)毎に分類して、それらに該当す
る専用の密封容器に収納して、保管・貯蔵・地層処分す
るようにしている。
【0003】放射能汚染物を深地層内に収納処分して生
活圏から隔離するための関連技術として、特開平2−
236500号「放射性廃棄物処分用緩衝材の製造方
法」や 特開平5−150097号「放射性物質収納体の地層
処分方法及び地層処分体」が提案されている。
【0004】前者の技術は、ベントナイト等からなる粉
末を、冷間等方圧プレス等により高密度状態に圧縮固化
してブロック状の成形体とし、地層処分場所に搬入し
て、ガラス固化状態としたもの等の固化体(放射能汚染
物収納体)の回りを、ブロック状緩衝材で囲むように埋
設するものである。また、後者の技術は、図6に示すよ
うに、岩盤( 母岩 )1を掘削して処分孔2を明けておい
て、冷間等方圧プレス等により放射性物質収納体(放射
能汚染物収納体)Aの回りに高密度緩衝層5Hを成形し
た地層処分体Cを製作しておいて、該地層処分体Cを処
分孔2の中に装填して、間隙Gに細粒状のベントナイト
等の緩衝材を充填する等の処理して埋設し、さらに処分
孔2の上を蓋6で覆うとともに、該蓋6を岩盤1にアン
カーボルト7で固定するようにしている。なお、図中符
号8はトンネルである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の技術で
あると、緩衝材がブロック状をなしているため、工場等
において大量に製造しておいて、処分現場まで搬入する
ことにより、比較的簡単に地層処分作業を実施すること
ができるという長所を有しているが、ブロック状緩衝材
を放射能汚染物収納体の回りに複数積層する必要がある
ために、積層部分に間隙が形成され易く、ブロック化し
た数だけ透水性が損なわれる箇所が生じるため、地下水
の透過を阻止する上で不利となる。また、後者の技術で
あると、透水性を低くして放射能汚染物収納体Aへの水
の侵入を阻止する上で好適なものとなるが、高密度緩衝
層5Hの脆さ、地層処分体Cの大重量化等により、放射
能汚染物収納体Aを高密度緩衝層5Hで覆った状態の地
層処分体Cを、地上からトンネル8及び処分孔2まで搬
入及び装填する際に、高密度緩衝層5Hが破損し易くな
るとともに、取り扱い性が悪く作業性が低下し易くな
る。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、製作性、設置作業性を生かしながら、放射能汚染物
収納体及び緩衝材の搬送性、放射能汚染物収納体処分作
業時における省力化、水の侵入阻止性の確保等を達成す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】放射能汚染物収納体を緩
衝材によって密封状態に埋設するための放射能汚染物地
層処分用緩衝材成形体として、ベントナイト等の粉末を
冷間等方圧プレス等により高密度状態に圧縮固化して有
底円筒体状に成形され、放射能汚染物収納体を装填する
収納穴と、該収納穴の開口部の周囲端面に配され平滑状
態の円環状接合面とを有する構成を採用する。ベントナ
イト等の粉末を、冷間等方圧プレス等により高密度状態
に圧縮固化して成形される成形体として、有底円筒体状
に成形され放射能汚染物収納体を装填する収納穴を有す
る本体と、該本体に組み合わせられその収納穴を閉塞す
る蓋体とを具備し、本体及び蓋体の接合面が平滑状態に
形成されている構成を採用する。放射能汚染物収納体を
密封状態に埋設する際に使用される緩衝材の成形体の成
形方法として、地層処分される放射能汚染物収納体より
若干大きな形状の成形用円柱部を有するマンドレルに、
ベントナイト等の粉末被成形緩衝材を配し、冷間等方圧
プレス等の一体成形によって成形用円柱部の表面に向か
って圧縮し高密度状態の成形体を成形した後、該成形体
とマンドレルとを分離する構成を採用する。
【0008】
【作用】放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体は、地上
で製作して地層処分場所まで搬送する等により必要箇所
に設置され、成形体の収納穴に放射能汚染物収納体が装
填される。収納穴は平滑状態の円環状接合面に同質の成
形体または蓋体を接合することにより遮蔽される。成形
体を遮蔽状態にすると、接合面の相互の平滑性に基づ
き、シール性が確保され、また、成形体の壁が高密度状
態に圧縮固化された状態となっていることにより遮水性
が得られ、放射能汚染物収納体が隔離される。成形体の
成形工程において、マンドレルの成形用円柱部の表面に
向けて、粉末被成形緩衝材を圧縮することにより、成形
用円柱部の形状に倣った高密度状態の圧縮固化層が成形
され、マンドレルとの接触面は、その仕上げ精度に準じ
て平滑状態となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係る放射能汚染物地層処分用
緩衝材成形体及びその成形方法の実施例について、図1
ないし図5に基づいて説明する。これら各図において、
符号10は放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体(成形
体)、11は本体、11aは収納穴、12は蓋体、12
aは円盤部、12bは係合突起、11b,12cは接合
面である。
【0010】前記成形体10は、例えば図1に示すよう
に、本体11と蓋体12とを組み合わせたものとされ、
これらは、いずれも、ベントナイト等の粉末を冷間等方
圧プレス等により高密度状態に圧縮固化して成形され
る。
【0011】前記本体11は、有底円筒体状に成形さ
れ、地層処分される最終形状の放射能汚染物収納体Aよ
り若干大きな形状の円筒状をなす収納穴11aと、該収
納穴11aの開口部の周囲端面に配され平滑状態の円環
状接合面11bとを有するものとされる。
【0012】前記蓋体12は、円盤部12aと、該円盤
円盤部12aの中心に配され収納穴11aにおける上部
開口部に挿入される係合突起12bと、該係合突起12
bの周囲に配され平滑状態の円環状接合面12cとを有
するものとされる。
【0013】成形体10における本体11の成形方法を
代表させて説明すると、図2に示す冷間等方圧プレス2
0が適用され、かつ図4に示す成形工程順に実施され
る。
【0014】該冷間等方圧プレス20は、密閉構造の圧
力容器21と、その内部に組み合わせ状態に配されるマ
ンドレル22A及びゴム膜等からなる弾性型23Aと、
加圧液発生源24と、加圧液体(液体)Rを供給するた
めの液供給管25と、該液供給管25に接続状態の液排
出管26と、該液排出管26に接続状態の貯液タンク2
7と、液供給管25及び液排出管26の途中に介在状態
に配される制御弁28とによって構成される。なお、図
2例のマンドレル22Aにあっては、成形用円盤部22
aと、該成形用円盤部22aに一体でかつ地層処分され
る最終形状の放射能汚染物収納体Aより若干大きな形状
の成形用円柱部22bとが配される。そして、図3のマ
ンドレル22Bにあっては、成形用円盤部22cと、該
成形用円盤部22cの中心を窪ませた状態の成形用凹部
22dとが配される。
【0015】「S1,S2」冷間等方圧プレス20によ
る成形体10の本体11の成形は、マンドレル22Aと
弾性型23Aとの間に形成される空間にベントナイト等
の粉末被成形緩衝材を配する。 「S3」マンドレル22Aと弾性型23Aとの間を密封
しておく。 「S4」これらを図2に示すように圧力容器21の中に
投入する。 「S5」次いで、加圧液発生源24で発生させた加圧液
体Rを液供給管25を経由して圧力容器21の内部に供
給し、圧力容器21の内部圧力を高め、弾性型23Aの
壁を弾性変形させて粉末被成形緩衝材を圧縮する。 「S6」加圧成形後、制御弁28の切り替えにより、加
圧流体Rを液排出管26を経由して貯液タンク27に排
出して圧力を開放し、圧力容器21からマンドレル22
A及び弾性型23Aを取り出す。 「S7」マンドレル22A及び弾性型23Aを解体す
る。 「S8」本体11がマンドレル22Aから分離して取り
出される。 これらの成形工程の際に、成形用円盤部22aの表面に
形成される接合面11bにあっては、成形用円盤部22
aの仕上げ精度に準じて平滑状態に形成され、また、収
納穴11aの内周面も平滑状態となる。
【0016】一方、成形体10の蓋体12の成形は、図
3及び図4に示すように、マンドレル22Bと弾性型2
3Bとの間の空間に粉末被成形緩衝材を配しておいて、
液体Rの圧力を高め、弾性型23Bの壁を弾性変形させ
て粉末被成形緩衝材を圧縮することにより行なわれる。
この際には、マンドレル22Bの形状に倣った高密度状
態の蓋体12が成形される。
【0017】図4の成形工程によって成形体10を成形
する場合の条件について説明すると、含水比10%、ケ
イ砂の混合率0%であるベントナイトの粉末被成形緩衝
材を使用し、成形圧力を30MPaないし300MPa
の範囲で変化させた場合における成形体密度で評価する
と、100MPa以上の成形圧力で成形体密度が2.2
g/cm3 以上となり、飽和する現象が認められ、か
つ、100MPa以下で成形体密度が低下する現象が認
められた。さらに、含水比15%,20%、ケイ砂の混
合率を10%,20%としたものについても検討した結
果、ケイ砂の混合により成形体密度が上昇する傾向が確
認された。
【0018】図5は、図2及び図3例の成形体10(本
体11及び蓋体12)の中に、放射能汚染物収納体Aを
収納した状況を示している。なお、実際の地層処分作業
では、図6例に示したように、処分孔の中に本体11を
装填しておいて、本体11の収納穴11aに放射能汚染
物収納体Aを収納し、蓋体12を被せて密閉状態とする
ことにより行なわれるが、収納穴11aと放射能汚染物
収納体Aとの間の間隙には、従来技術に準じて粉末のベ
ントナイトを充填する等の処理をすることが検討されて
いる。なお、本体11及び蓋体12の両接合面11b,
12cは、それぞれが平滑状態に形成されていることに
基づいてシール性が確保される。
【0019】したがって、地層処分後において、地下水
が処分孔の中に侵入した際には、成形体10が高密度状
態に圧縮固化して成形されて遮水性が優れていること
と、両接合面11b,12cにシール性が付与されてい
ることと、水に接触した部分の膨潤による圧力上昇との
相互作用に基づき、地下水が成形体10の壁に侵入する
ことを妨げるが、この際に、成形体10が冷間等方圧プ
レスにより圧縮固化されて成形体密度が均一になってい
ることにより、水の侵入むらの発生を抑制する効果が期
待される。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る放射能汚染物地層処分用緩
衝材成形体及びその成形方法によれば、以下の効果を奏
する。 (1) 緩衝材を冷間等方圧プレス等により高密度状態
に圧縮固化することにより、成形体の製作性を高め、成
形体と放射能汚染物収納体とを別々に地層処分場所まで
搬送することにより、相互の干渉をなくして、成形体及
び放射能汚染物収納体の搬送性や設置作業性を向上させ
ることができる。 (2) 成形体に収納穴を形成して放射能汚染物収納体
を装填することにより収納作業が簡素化され、放射能汚
染物収納体処分作業時における省力化を図ることができ
る。 (3) 放射能汚染物収納体の回りに高密度状態の緩衝
材を配することにより、遮水性を高めて水の侵入阻止性
を確保することができる。 (4) 成形体における本体と蓋体との接合面が平滑状
態に形成されていることにより、接合面相互の平滑性に
基づき、シール性を確保することができるとともに、水
の侵入による緩衝材の膨潤時に、接合面を速やかに閉塞
状態として、放射能汚染物収納体の隔離状態を保持する
ことができる。 (5) 成形体の成形工程においてマンドレルの表面の
平滑性を利用することにより、成形体の表面精度を容易
に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放射能汚染物地層処分用緩衝材成
形体の一実施例を示す分離状態の斜視図である。
【図2】本発明に係る放射能汚染物地層処分用緩衝材の
成形方法にあって、冷間等方圧プレスを適用して成形体
の本体部分を成形する例を示す正断面図である。
【図3】本発明に係る放射能汚染物地層処分用緩衝材の
成形方法にあって、冷間等方圧プレスを適用して成形体
の蓋体部分を成形する例を示す正断面図である。
【図4】本発明に係る放射能汚染物地層処分用緩衝材の
成形方法による成形工程例を示すフローチャートであ
る。
【図5】本発明に係る成形体による地層処分例を示す正
断面図である。
【図6】地層処分の従来例を示す正断面図である。
【符号の説明】
A 放射能汚染物収納体(放射性物質収納体) R 液体 10 放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体(成形体) 11 本体 11a 収納穴 12 蓋体 12a 円盤部 12b 係合突起 11b,12c 円環状接合面(接合面) 20 冷間等方圧プレス 21 圧力容器 22A,22B マンドレル 22a 成形用円盤部 22b 成形用円柱部 22c 成形用円盤部 22d 成形用凹部 23A,23B 弾性型 24 加圧液発生源 25 液供給管 26 液排出管 27 貯液タンク 28 制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−145998(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21F 9/36 G21F 9/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射能汚染物収納体を密封状態に埋設す
    る際に使用される緩衝材であって、ベントナイト等の粉
    末を冷間等方圧プレス等により高密度状態に圧縮固化し
    て有底円筒体状に成形され、放射能汚染物収納体を装填
    する収納穴と、該収納穴の開口部の周囲端面に配され平
    滑状態の円環状接合面とを有することを特徴とする放射
    能汚染物地層処分用緩衝材成形体。
  2. 【請求項2】 放射能汚染物収納体を密封状態に埋設す
    る際に使用されるベントナイト等の粉末を、冷間等方圧
    プレス等により高密度状態に圧縮固化して成形される成
    形体であって、有底円筒体状に成形され放射能汚染物収
    納体を装填する収納穴を有する本体と、該本体に組み合
    わせられその収納穴を閉塞する蓋体とを具備し、本体及
    び蓋体の接合面が平滑状態に形成されていることを特徴
    とする放射能汚染物地層処分用緩衝材成形体。
  3. 【請求項3】 放射能汚染物収納体を密封状態に埋設す
    る際に使用される緩衝材の成形体の成形方法であって、
    地層処分される放射能汚染物収納体より若干大きな形状
    の成形用円柱部を有するマンドレルに、ベントナイト等
    の粉末被成形緩衝材を配し、冷間等方圧プレス等の一体
    成形によって成形用円柱部の表面に向かって圧縮し高密
    度状態の成形体を成形した後、該成形体とマンドレルと
    を分離することを特徴とする放射能汚染物地層処分用緩
    衝材の成形方法。
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