JP3769721B2 - Waste disposal method and underground disposal facility - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低レベル放射性廃棄物などを地下に隔離処分するに際し、比較的強度の低い地山中にもコストを抑えながら処分することのできる廃棄物の地下処分方法及び地下処分施設に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射性廃棄物の処分に関しては、必要十分な安全対策を施した上で、地下施設に埋設することが考えられている。我が国には硬岩から軟岩まで幅広い地質が分布していることから、比較的強度の低い軟岩に対しても、処分施設を建設することが考えられている。
【0003】
低レベル放射性廃棄物の中で放射性核種濃度が比較的高いものは、浅層処分ではなく、やや深い地下(50〜100m以深)に大断面の空洞を建設して処分することが検討されている。
【0004】
その場合、深度の大きな地下における比較的強度の低い地盤に対して大断面の空洞を建設することから、地山の安定確保が非常に難しいことが予想される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、そのような条件の場所に廃棄物を処分するには、大規模な支保工を構築することが必要になり、建設コストが大幅に高騰するおそれがある。
【0006】
本発明は、上記事情を考慮し、深度の大きな地下における比較的強度の低い地盤中に、コストを抑えながら廃棄物を処分することのできる地下処分方法及び地下処分施設を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の地下処分方法は、建設中に内圧導入手段により内圧を作用させつつ、地盤内に廃棄物の貯蔵空間を形成すると共に、この貯蔵空間の内壁に気密保持のためのライニング材を張り付けて、前記内圧導入手段により該貯蔵空間に内圧を作用させることで貯蔵空間の周辺地盤を支保し、かつ前記内圧導入手段により前記貯蔵空間に内圧を作用させつつ該貯蔵空間の内部に、エアロック機能を有する通路を介して廃棄物を搬入し、廃棄物の搬入完了後に前記貯蔵空間内に、該貯蔵空間内部の空隙を埋める埋め戻し材を導入した上で、該貯蔵空間を閉鎖することを特徴としている。
【0008】
低レベル放射性廃棄物などの廃棄物を地下に隔離処分する場合、最終的には、廃棄物を貯蔵空間内に搬入した後で埋め戻し材を充填して貯蔵空間を閉鎖する。従って、貯蔵空間を建設中の段階から閉鎖するまでの段階(操業中)において、地山の安定を確保すれば足りる。そこで、請求項1の発明では、建設中及び操業中に内圧導入手段により貯蔵空間に内圧を作用させることで周辺地盤を支保するようにし、それにより、大規模な支保工を構築しないでも、地山の安定性を確保するようにしている。
【0009】
請求項2の発明の地下処分方法は、請求項1において、前記ライニング材の外側に裏込め材を打設することを特徴としている。
【0010】
請求項3の発明の地下処分方法は、請求項1において、前記ライニング材の外側に地盤内の地下水を排水する排水手段を設けることを特徴としている。
【0011】
請求項4の発明の地下処分方法は、請求項1において、前記ライニング材の外側に裏込め材を打設すると共に、裏込め材と地盤との境界部分に地盤内の地下水を排水する排水手段を設けることを特徴としている。
【0012】
請求項5の発明の地下処分方法は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記貯蔵空間の内部に廃棄物を搬入するとき、貯蔵空間内を換気することを特徴としている。
【0013】
請求項6の発明の地下処分方法は、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記貯蔵空間を閉鎖した後に、貯蔵空間の内圧を管理することを特徴としている。
【0014】
請求項7の発明の地下処分施設は、地盤内に形成された廃棄物の貯蔵空間と、該貯蔵空間の内壁に気密保持のために張り付けられたライニング材と、前記貯蔵空間の建設中および該貯蔵空間内に廃棄物を搬入し終わるまでの操業中に前記貯蔵空間に内圧を作用させることで貯蔵空間の周辺地盤を支保する内圧導入手段と、前記貯蔵空間の内部に廃棄物を搬入するためのエアロック機能を有した通路と、を具備することを特徴としている。
【0015】
請求項8の発明の地下処分施設は、請求項7において、前記ライニング材の外側に裏込め材を打設したことを特徴としている。
【0016】
請求項9の発明の地下処分施設は、請求項7において、前記ライニング材の外側に地盤内の地下水を排水する排水手段を設けたことを特徴としている。
【0017】
請求項10の発明の地下処分施設は、請求項7において、前記ライニング材の外側に裏込め材を打設すると共に、裏込め材と地盤との境界部分に地盤内の地下水を排水する排水手段を設けたことを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は地下処分施設の概略構成図、図2は貯蔵空間の内壁2の構成図である。この施設は、地盤E内に形成された廃棄物の貯蔵空間1と、貯蔵空間1の内壁2に気密保持のために張り付けられたライニング材2Aと、ライニング材2Aの外側に打設された裏込めコンクリート(裏込め材)2Bと、裏込めコンクリート2Bと地盤Eとの境界部分に配設された排水パイプ(排水手段)2Cと、貯蔵空間1の建設中およびその操業中において貯蔵空間1に内圧Pを作用させることで貯蔵空間1の周辺地盤を支保する図示しない内圧導入手段と、貯蔵空間1の内部に廃棄物を搬入するためのエアロック機能を有したアクセス坑道(通路)8とを具備している。
【0019】
エアロック機能を有したアクセス坑道8には、二重の扉(プラグ)6B、6Cと、それらの扉6B、6C間に挟まれた圧力調整室9が設けられている。このアクセス坑道8は、建設時のアクセスに利用すると共に、建設及び操業の際の換気用、また廃棄物を搬送する通路としても利用する。また、貯蔵空間1の下部にも別の扉(プラグ)6A付きのアクセス坑道5が設けられている。
【0020】
廃棄物を地下に隔離処分するに当たっては、まず、地盤E内に廃棄物の貯蔵空間1を形成すると共に、この貯蔵空間1の内壁2に気密保持のためのライニング材2Aを張り付ける。その際、工程に合わせてライニング材2Aの裏側に排水パイプ2Cを設けると共に、ライニング材2Aの裏側に裏込めコンクリート2Bを打設する。なお、排水パイプ2Cは裏込めコンクリート2Bと地盤Eとの境界部分に位置させる。
【0021】
そして、貯蔵空間1の建設中及び破棄物を搬入し終わるまでの操業中に、内圧導入手段によって貯蔵空間1の内部に内圧Pを作用させることで貯蔵空間1の周辺地盤を支保し、その状態で、貯蔵空間1の内部に、エアロック機能を有するアクセス坑道8を介して廃棄物を搬入し、廃棄物の搬入完了後に貯蔵空間1内に、該貯蔵空間1内部の空隙を埋める埋め戻し材(図示略)を導入した上で、貯蔵空間1を閉鎖する。
【0022】
なお、建設中や操業中に貯蔵空間1内の廃棄物からガスが発生する場合には、アクセス坑道5、8を介して換気を行って安全を図る。また、貯蔵空間1を閉鎖した後に、貯蔵空間1にガス圧(貯蔵圧)が発生する場合には、過度に内圧が上昇しないように内圧の管理を行う。このようにすることで、建設中、操業中、貯蔵中のいずれの期間においても、貯蔵空間1の安定を維持することができる。
【0023】
ここで、ライニング材2Aは、貯蔵空間1外への貯蔵物の漏れの防止を図る機能も果たす。ライニング材2Aの材質としては、高温下での熱水などの影響を考慮すると、カーボンスチールやステンレススチールを採用するのが好ましい。
【0024】
また、排水パイプ2Cは、建設時や貯蔵空間1の減圧時に、地下水圧が過度にライニング材2Aに作用することを防止する機能を果たす。また、水に接することによりガスが発生するような廃棄物を貯蔵する場合には、操業中のガスの発生防止にも役立つ。
【0025】
また、裏込めコンクリート2Bは、貯蔵空間1の内圧(建設時や操業時にかける内圧の他に貯蔵圧も含む)を地盤Eに滑らかに伝達し、ライニング材2Aに局所的な変形を生じさせないようにする機能を果たす。また、貯蔵時に排水パイプ2Cに高圧(貯蔵圧)が作用することから排水パイプ2Cを保護する機能も果たす。
【0026】
このように、低レベル放射性廃棄物などの廃棄物を地下に隔離処分する場合には、最終的には、廃棄物を貯蔵空間1内に搬入した後で埋め戻し材を充填して貯蔵空間1を閉鎖することになる。従って、閉鎖するまでの段階(建設中及び操業中)において、地山の安定を確保すれば足りる。そこで、上述のように建設中及び操業中には、内圧導入手段によって貯蔵空間1に内圧Pを作用させることで周辺地盤を支保するようにしているのである。このようにすることにより、大規模な支保工を構築しないでも、地山の安定性を確保しながら廃棄物の処分を行うことができる。
【0027】
例えば、直径30mのドーム型の地下処分施設を構築する場合、内圧0.5MPa、1.0MPaを作用させると、コンクリート圧縮強度6MPaとすれば、厚さがそれぞれ0.7m、1.5mの支保に相当することになり、その分だけコンクリート厚さ(支保工)を軽減できることになって、建設コストの低減が図れる。
【0028】
なお、貯蔵空間1の形状としては、図1に示すもののように、上部が半球状で周壁が円筒状のサイロ型にしたり、図3、図4に示すもののように、上部が半円状のトンネル型にしたりすることができる。図3、図4の施設の場合、貯蔵空間11の内壁に吹き付けコンクリート12を施し、その内側にライニング材としてシール材13を配設し、シール材13の背後に裏込めコンクリート14を打設した構造としている。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1、7の発明によれば、建設中および操業中には内圧導入手段により貯蔵空間に内圧をかけることで周辺地盤を支保するようにしているので、大規模な支保工を構築しないでも、地山の安定を維持することができる。従って、深度の大きい地下の比較的強度の低い地盤内であっても、コストを抑制しながら廃棄物を地下に隔離処分することができ、処分施設の適用性が広がる。また、深度の大きいところに処分できることから、隔離性、安全性が高くなる。また、貯蔵空間の内部を外部よりも高圧にするので、地下水の貯蔵空間への進入がなくなり、操業中の廃棄物が水に接触することでガスを発生するのを防止することができる。そのため、換気設備を小さくでき、経済性を高めることができる。また、貯蔵空間はライニング材によって外部と遮断されているため、廃棄物からの予想外のガスの発生に対しても対策を容易に講じられる。
【0030】
請求項2、8の発明によれば、裏込め材をライニング材の裏側に注入することにより、貯蔵空間の内圧(建設時や操業時にかける内圧の他に貯蔵圧も含む)を地盤に滑らかに伝達することができ、ライニング材に局所的な変形を生じさせないようにすることができる。
【0031】
請求項3、9の発明によれば、ライニング材の外側に排水手段を設けることにより、建設時や、内圧を減じた貯蔵時に、地下水圧が過度にライニング材に作用するのを防止することができる。また、水に接することによりガスが発生するような廃棄物を貯蔵するような場合には、操業中のガスの発生を防止することができる。
【0032】
請求項4、10の発明によれば、裏込め材をライニング材の裏側に注入することにより、貯蔵空間の内圧(建設時や操業時にかける内圧の他に貯蔵圧も含む)を地盤に滑らかに伝達することができ、ライニング材に局所的な変形を生じさせないようにすることができる。また、ライニング材の外側に排水手段を設けることにより、建設時や内圧を減じた貯蔵時に地下水圧が過度にライニング材に作用するのを防止することができる。また、水に接することによりガスが発生するような廃棄物を貯蔵するような場合には、操業中のガスの発生を防止することができる。また、裏込め材と地盤との境界部分に排水手段を設けることにより、貯蔵圧から排水手段を保護することができる。
【0033】
請求項5の発明によれば、貯蔵空間の内部に廃棄物を搬入するとき、貯蔵空間内を換気するので、廃棄物からガスが発生する場合にも安全に操業できる。
【0034】
請求項6の発明によれば、貯蔵空間を閉鎖した後に、貯蔵空間の内圧を管理するので、廃棄物がガスが発生する場合にも、ライニング材に過度の内圧がかからないようにすることができ、貯蔵空間の安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の地下処分施設の概略構成図である。
【図2】 同施設の内壁の構成図である。
【図3】 本発明の他の実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図4】 同他の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
E 地盤
1 貯蔵空間
2 内壁
2A ライニング材
2B 裏込めコンクリート(裏込め材)
2C 排水パイプ(排水手段)
8 アクセス坑道(エアロック機能を有する通路)
11 貯蔵空間
13 シール材(ライニング材)
14 裏込めコンクリート(裏込め材)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste underground disposal method and an underground disposal facility that can dispose of low-level radioactive waste or the like in a ground having a relatively low strength while being isolated and disposed underground.
[0002]
[Prior art]
Regarding the disposal of radioactive waste, it is considered to bury it in underground facilities after taking necessary and sufficient safety measures. Since Japan has a wide range of geology from hard rock to soft rock, it is considered to construct a disposal facility for soft rock with relatively low strength.
[0003]
Among low-level radioactive wastes, those with relatively high radionuclide concentrations are being considered for disposal by constructing a large-section cavity in a slightly deep underground (50-100m or deeper) rather than shallow-layer disposal. .
[0004]
In that case, it is expected that it will be very difficult to ensure the stability of the natural ground because a cavity with a large cross section will be constructed for the relatively low strength ground in the deep underground.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in order to dispose of the waste in a place with such conditions, it is necessary to construct a large-scale support work, and there is a risk that the construction cost will rise significantly.
[0006]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an underground disposal method and an underground disposal facility that can dispose of waste while suppressing costs in a relatively low-strength ground in a deep underground. To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the underground disposal method according to the first aspect of the present invention, a waste storage space is formed in the ground while applying an internal pressure by means of an internal pressure introduction means during construction, and a lining material for maintaining airtightness on the inner wall of the storage space the in affixed, the inside of the reservoir space pressure to支保the surrounding ground of the storage space by the action of the, and the internal pressure the while applying a pressure to the storage space by the introducing means the storage space by the pressure introducing means, The waste is carried in through a passage having an air lock function, and after the completion of the carry-in of the waste, a backfill material that fills a gap in the storage space is introduced into the storage space, and then the storage space is closed. It is characterized by that.
[0008]
When waste such as low-level radioactive waste is sequestered underground, finally, the waste is carried into the storage space, and then the back-up material is filled to close the storage space. Therefore, it is sufficient to ensure the stability of the natural ground in the stage from the stage where the storage space is being constructed until it is closed (during operation). Therefore, in the first aspect of the invention, the surrounding ground is supported by applying the internal pressure to the storage space by the internal pressure introducing means during construction and operation, so that even if a large-scale support is not constructed, The mountain stability is ensured.
[0009]
The underground disposal method of the invention of
[0010]
The underground disposal method of the invention of claim 3 is characterized in that, in
[0011]
The underground disposal method of the invention of claim 4 is the drainage means according to
[0012]
The underground disposal method of the invention of claim 5 is characterized in that, in any one of
[0013]
The underground disposal method of the invention of claim 6 is characterized in that, in any one of
[0014]
The underground disposal facility according to the invention of claim 7 is a waste storage space formed in the ground, a lining material affixed to the inner wall of the storage space for airtightness, during construction of the storage space and An internal pressure introducing means for supporting the surrounding ground of the storage space by applying an internal pressure to the storage space during operation until the waste is completely carried into the storage space; and for introducing the waste into the storage space And a passage having an air lock function.
[0015]
The underground disposal facility of the invention of
[0016]
The underground disposal facility of the invention of claim 9 is characterized in that, in claim 7, drainage means for draining groundwater in the ground is provided outside the lining material.
[0017]
The underground disposal facility according to the invention of claim 10 is the drainage means according to claim 7, wherein a backfilling material is placed outside the lining material, and groundwater in the ground is drained at a boundary portion between the backfilling material and the ground. It is characterized by providing.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an underground disposal facility, and FIG. 2 is a configuration diagram of an
[0019]
The
[0020]
In order to isolate and dispose of waste underground, first, a
[0021]
Then, during the construction of the
[0022]
In addition, when gas is generated from the waste in the
[0023]
Here, the
[0024]
The drain pipe 2C functions to prevent the groundwater pressure from acting on the
[0025]
In addition, the backfill concrete 2B smoothly transmits the internal pressure of the storage space 1 (including the storage pressure in addition to the internal pressure applied during construction and operation) to the ground E so as not to cause local deformation in the
[0026]
In this way, when waste such as low-level radioactive waste is isolated and disposed underground, finally, after the waste is carried into the
[0027]
For example, when constructing a dome-shaped underground disposal facility with a diameter of 30m, if an internal pressure of 0.5MPa and 1.0MPa is applied, a concrete compressive strength of 6MPa will support a thickness of 0.7m and 1.5m, respectively. Therefore, the concrete thickness (support work) can be reduced by that much, and the construction cost can be reduced.
[0028]
As shown in FIG. 1, the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the inventions of
[0030]
According to the inventions of
[0031]
According to the third and ninth aspects of the present invention, by providing drainage means outside the lining material, it is possible to prevent the groundwater pressure from acting on the lining material excessively during construction or during storage with reduced internal pressure. it can. In addition, when storing waste that generates gas when in contact with water, generation of gas during operation can be prevented.
[0032]
According to the fourth and tenth aspects of the present invention, the internal pressure of the storage space (including the internal pressure applied during construction and operation) is smoothly applied to the ground by injecting the backfill material into the back side of the lining material. It is possible to transmit and prevent local deformation of the lining material. Further, by providing the drainage means outside the lining material, it is possible to prevent the groundwater pressure from acting on the lining material excessively during construction or during storage with reduced internal pressure. In addition, when storing waste that generates gas when in contact with water, generation of gas during operation can be prevented. Moreover, the drainage means can be protected from the storage pressure by providing the drainage means at the boundary portion between the backfill material and the ground.
[0033]
According to the invention of claim 5, when the waste is carried into the storage space, the inside of the storage space is ventilated, so that it can be safely operated even when gas is generated from the waste.
[0034]
According to the invention of claim 6, since the internal pressure of the storage space is managed after the storage space is closed, it is possible to prevent an excessive internal pressure from being applied to the lining material even when waste gas is generated. , Storage space stability can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an underground disposal facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an inner wall of the facility.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment.
[Explanation of symbols]
2C Drainage pipe (drainage means)
8 Access tunnel (passage with air lock function)
14 Backfill concrete (backfill material)
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