JP4939011B2 - Bentonite material - Google Patents
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Description
本発明は、乾式吹付け工法に用いられるベントナイト系材料に係り、特に、放射性廃棄物などの廃棄物を処理する廃棄物処理施設の造成に用いて好適なベントナイト系材料に関する。 The present invention relates to a bentonite material used in a dry spraying method, and more particularly to a bentonite material suitable for use in the construction of a waste treatment facility for treating waste such as radioactive waste.
放射性廃棄物を廃棄するにあたり、たとえば放射性廃棄物をガラス質の素材に溶け込ませ、これを鉄鋼製の容器に鋳込んで地層内に埋め込む放射性廃棄物地層処分（以下「地層処分」という）が行われることがある。この地層処分においては、放射性廃棄物を確実に隔離するために、粘土質材料による人工バリア（止水層）が構築される。
人工バリアの構築を行う方法としては、ベントナイトブロックを積み上げる方式や、現場での締固めによる方式が知られている。このうち、ベントナイトブロックを積み上げる方式は、工場などで作製したベントナイトブロックを現場に搬入し、吸引把持し、またはクレーンで吊り上げるなどして定置するものである。一方の現場での締固めによる方式は、振動ローラ、コンクリートはつり機を改良した空圧式打撃ハンマ、重錘落下式自動締固め機械などでの転圧をそれぞれ施すものである。このような放射性廃棄物を廃棄するための方法として、たとえば特許第３０５４７２８号公報（特許文献１）に開示された廃棄物処理施設、特開２０００−１９３７９６号公報（特許文献２）に開示された埋め戻し方法およびそれに使用するブロックの製造方法がある。
For disposal of radioactive waste, for example, radioactive waste is dissolved in a glassy material, cast into a steel container, and embedded in the formation (hereinafter referred to as “geological disposal”). May be. In this geological disposal, an artificial barrier (water-stopping layer) made of clayey material is constructed in order to reliably isolate radioactive waste.
As a method for constructing an artificial barrier, a method of stacking bentonite blocks and a method of compaction in the field are known. Among them, the bentonite block stacking method is a method in which bentonite blocks manufactured at a factory or the like are carried into the site, sucked and held, or lifted by a crane and placed. On the other hand, the compaction method on site involves rolling by a vibration roller, a pneumatic hammer that improves the suspension machine, and a weight drop automatic compaction machine. As a method for disposing of such radioactive waste, for example, a waste treatment facility disclosed in Japanese Patent No. 3054728 (Patent Document 1), disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19396 (Patent Document 2). There is a backfilling method and a block manufacturing method used for it.
また、粘土質材料としては、ベントナイトを主体とし、ベントナイトまたはベントナイトに砂など含有させたベントナイト混合土からなるベントナイト系材料が一般的に用いられている。このベントナイト系材料は、通常、ベントナイト粉体を主体とする原料に所定の含水比となるまで加水したものが使用される。 In addition, bentonite-based materials composed of bentonite or bentonite-mixed soil containing bentonite or sand are generally used as clayey materials. As this bentonite-based material, a material obtained by adding water to a raw material mainly composed of bentonite powder until a predetermined water content ratio is used.
ところが、ベントナイトブロックを積み上げる方式では、大型のジャッキなどを備えた大掛かりなプラントが必要となる。また、現場での締固めによる方式では、大型の振動ローラや転圧装置を用いる必要があり、やはり大掛かりなものとなってしまうという問題がある。また、これらの方式では、狭隘な部分に人工バリアを構築するのが困難であるという問題もある。 However, the method of stacking bentonite blocks requires a large plant with large jacks. In addition, in the on-site compaction method, it is necessary to use a large vibration roller or a rolling device, and there is a problem that it becomes too large. These methods also have a problem that it is difficult to construct an artificial barrier in a narrow portion.
これらの問題に対して、ベントナイト系材料を用いた吹付け工法が検討されている。この吹付け工法では、ベントナイト系材料をトンネルなどの内面に吹き付けて、人工バリア（止水層）を構築しようというものである。従来における吹付け工法では、主に法面の遮水性を向上させることを目的としており、たとえば特開２００１−８１７６１号公報（特許文献３）、特許第３４９４３９７号公報（特許文献４）に開示されたものがある。これらの吹付け工法においては、大型のジャッキや振動ローラなどの装置を用いる必要がないので、容易に人工バリアを構築することができる。しかも、狭隘な部位についても容易に人工バリアを構築することができる。
ところで、地層処分において構築される人工バリア（止水層）には、高い遮水性が要求されることから、高い乾燥密度、たとえば１．６Ｍｇ／ｍ３程度の非常に高い乾燥密度が要求される。吹付け工法には、いわゆる湿式吹付け工法と乾式吹付け工法とがあり、このように、高い遮水性を要求される場合には、主に乾式吹付け工法が採用される。ここで、湿式吹付け工法とは、材料と水とを予め混練して得られた混練物を、ホースを介して圧送し、ホースの先端に設けられたノズルから施工面に吹き付けて止水層を形成する工法である。一方、乾式吹付け工法とは、水を含ませることなく空練りした材料を、ホースを介して圧送し、ホースの先端に設けられたノズルから施工面に吹き付ける際に、水を混合させることにより、材料と水の混合体を施工面に吹き付けて止水層を形成する工法である。 By the way, since an artificial barrier (water-stopping layer) constructed in geological disposal requires a high water barrier, a high dry density, for example, a very high dry density of about 1.6 Mg / m 3 is required. . As the spraying method, there are a so-called wet spraying method and a dry spraying method, and when a high water barrier is required in this way, the dry spraying method is mainly adopted. Here, the wet spraying method means that a kneaded material obtained by kneading materials and water in advance is pumped through a hose, and sprayed onto a construction surface from a nozzle provided at the tip of the hose, so that a water stop layer Is a method of forming On the other hand, the dry-type spraying method is a method of pumping a material kneaded without containing water through a hose and mixing the water when spraying it from the nozzle provided at the tip of the hose to the construction surface. In this method, a water-stopping layer is formed by spraying a mixture of material and water on the construction surface.
しかし、上記従来の吹付け工法において、上記特許文献３，４に開示されたベントナイト系材料を用いる場合、乾燥密度を高めるためには、含水比を低くする必要が生じるが、この場合、付着に対するロス率が高くなってしまう。このため、人工バリア（止水層）に要求されるほどの高い乾燥密度を得るのは困難であるという問題があった。このように、吹付け工法を用いることによって、高い乾燥密度の止水層を形成できることが望まれていた。
However, when the bentonite material disclosed in
そこで、本発明の課題は、吹付け工法を用いて高い乾燥密度の止水層を形成することができるベントナイト系材料を提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the bentonite-type material which can form the water-stopping layer of a high dry density using a spraying construction method.
上記課題を解決した本発明に係るベントナイト系材料は、セメント系材料によって坑道が形成された放射性産業廃棄物処理施設内で止水層を形成するためのベントナイト系材料であって、ベントナイトを含む主材料と、ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含有する層間陽イオン含有水と、を含んで構成され、層間陽イオンがナトリウムであり、層間陽イオン含有水が炭酸イオン含有水または重炭酸イオン含有水であり、主材料に層間陽イオン含有水を添加して主材料と層間陽イオン含有水とを含む混合体を生成し、混合体を止水層形成位置に吹き付けることによって、止水層を形成することを特徴とするものである。
The bentonite-based material according to the present invention that has solved the above-mentioned problems is a bentonite-based material for forming a water-stopping layer in a radioactive industrial waste treatment facility in which a tunnel is formed by a cement-based material, and mainly contains bentonite. And an interlayer cation-containing water containing a cation similar to the interlayer cation of bentonite, wherein the interlayer cation is sodium and the interlayer cation-containing water is carbonate ion-containing water or bicarbonate. Ion-containing water , by adding interlayer cation-containing water to the main material to produce a mixture containing the main material and interlayer cation-containing water, and spraying the mixture on the water-stop layer forming position, A layer is formed.
本発明に係るベントナイト系材料においては、ベントナイトを含む主材料と、ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含有する層間陽イオン含有水とを含んで構成されている。たとえば、廃棄物処理施設を造成するにあたり、ベントナイト系材料と水を吹き付けると、その乾燥密度を高めることが困難となる。これに対して、本実施形態に係るベントナイト系材料は、ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含有する層間陽イオン含有水を含んで構成されている。このため、ベントナイトの層間陽イオンと、層間陽イオン含有水に含有される陽イオンとが同種であるので、高い付着性を発揮させることができる。したがって、含水比が低い状態であっても吹付けの際における付着率に対するロス率の低減を図ることができる。 The bentonite material according to the present invention includes a main material containing bentonite and interlayer cation-containing water containing the same kind of cation as the interlayer cation of bentonite. For example, when a waste treatment facility is created, if a bentonite material and water are sprayed, it is difficult to increase the drying density. In contrast, the bentonite-based material according to the present embodiment is configured to include interlayer cation-containing water containing the same kind of cation as the interlayer cation of bentonite. For this reason, since the interlayer cation of bentonite and the cation contained in the interlayer cation-containing water are of the same type, high adhesion can be exhibited. Therefore, even if it is a state with a low water content ratio, the reduction of the loss rate with respect to the adhesion rate in the case of spraying can be aimed at.
なお、ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンとしては、具体的には、Ｎａイオン、Ｃａイオンを例示することができる。 In addition, as a cation of the same kind as the interlayer cation of bentonite, specifically, Na ion and Ca ion can be exemplified.
ここで、層間陽イオン含有水が、炭酸イオン含有水である態様とすることができる。 Here, an embodiment in which the interlayer cation-containing water is carbonate ion-containing water can be employed.
層間陽イオン含有水が炭酸イオン含有水であることにより、ベントナイト系材料に含まれるベントナイトの過剰な膨潤が抑制され、ベントナイトの表面がベントナイトペーストによってコーティングされた状態となる。このため、吹付けを行う際にベントナイト系材料の付着性をより高めることができる。 When the interlayer cation-containing water is carbonate ion-containing water, excessive swelling of bentonite contained in the bentonite-based material is suppressed, and the bentonite surface is coated with bentonite paste. For this reason, when spraying, the adhesiveness of a bentonite-type material can be improved more.
また、炭酸イオン含有水が、炭酸塩水溶液および重炭酸塩水溶液のうちの少なくとも一方である態様とすることもできる。 Moreover, it can also be set as the aspect whose carbonate ion containing water is at least one of carbonate aqueous solution and bicarbonate aqueous solution.
このように、炭酸イオン含有水が炭酸塩水溶液および重炭酸塩水溶液の少なくとも一方であることにより、無機材料を用いていることになるので、有機材料を用いた場合のような変質のおそれを無くすことができる。また、廃棄物処理施設が閉鎖された後、地下水によって希釈されるので、高い遮水性を発揮するものとなる。 As described above, since the carbonate ion-containing water is at least one of the carbonate aqueous solution and the bicarbonate aqueous solution, an inorganic material is used, so that there is no risk of alteration as in the case of using an organic material. be able to. In addition, after the waste treatment facility is closed, it is diluted with groundwater, and thus exhibits high water shielding.
さらに、炭酸塩水溶液が、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、および炭酸鉄水溶液のうちの少なくとも１つであり、重炭酸塩水溶液が、重炭酸ナトリウム水溶液、重炭酸カリウム水溶液、および重炭酸鉄水溶液のうちの少なくとも１つである態様とすることもできる。炭酸塩水溶液および重炭酸塩水溶液としては、上記の飽和濃度水溶液を好適に用いることができる。 Further, the aqueous carbonate solution is at least one of an aqueous sodium carbonate solution, an aqueous potassium carbonate solution, and an aqueous iron carbonate solution, and the aqueous bicarbonate solution is an aqueous sodium bicarbonate solution, an aqueous potassium bicarbonate solution, and an aqueous iron bicarbonate solution. It can also be set as the aspect which is at least 1 of them. As the carbonate aqueous solution and the bicarbonate aqueous solution, the above saturated concentration aqueous solution can be suitably used.
また、ベントナイトの乾燥密度が１．８Ｍｇ／ｍ３〜１．９Ｍｇ／ｍ３である態様とすることができる。 Further, it is possible to dry density of bentonite and embodiments are 1.8Mg / m 3 ~1.9Mg / m 3 .
このように、ベントナイトの乾燥密度が上記の範囲とすることにより、止水層の乾燥密度を１．６Ｍｇ／ｍ３程度としながら、ベントナイト系材料の付着率をより高くすることができる。 Thus, by making the dry density of bentonite within the above range, the adhesion rate of bentonite-based material can be further increased while the dry density of the water-stopping layer is about 1.6 Mg / m 3 .
さらに、ベントナイトが粗粒ベントナイトであり、粗粒ベントナイトの粒径が１０ｍｍ以下とされている態様とすることもできる。 Furthermore, it can also be set as the aspect by which bentonite is coarse-grained bentonite and the particle size of coarse-grained bentonite shall be 10 mm or less.
このように、ベントナイトが粗粒ベントナイトであり、その粒径が１０ｍｍ以下とされていることにより、さらに乾燥密度を高めながら付着率の向上を図ることができる。 Thus, bentonite is coarse-grained bentonite and the particle size is 10 mm or less, so that the adhesion rate can be improved while further increasing the dry density.
そして、主材料に対する層間陽イオン含有水の含水比が１５〜３０％の間に調整されている態様とすることもできる。 And it can also be set as the aspect by which the water content ratio of the interlayer cation containing water with respect to the main material is adjusted between 15 to 30%.
このように、主材料に対する層間陽イオン含有水の含水比が１５〜３０％の間に調整されていることにより、さらに乾燥密度を高めながら付着率の向上を図ることができる。ベントナイト系材料の含水比が１５〜３０％の範囲としたのは、含水比が１５％未満では、付着率の低下が大きくなり、逆に含水比が３０％を超えると、乾燥密度の向上を十分に発揮できない可能性が大きくなるからである。 Thus, by adjusting the water content ratio of the interlayer cation-containing water to the main material between 15 to 30%, the adhesion rate can be improved while further increasing the dry density. The moisture content of the bentonite-based material is in the range of 15 to 30% because when the moisture content is less than 15%, the adhesion rate decreases greatly. Conversely, when the moisture content exceeds 30%, the dry density is improved. This is because there is a greater possibility that it cannot be fully demonstrated.
また、構造物は、地中における廃棄物処理施設である態様とすることができる。 Moreover, a structure can be made into the aspect which is a waste disposal facility in the ground.
構造物が廃棄物処理施設であっても、廃棄物処理施設を造成する際に求められる程度の非常に高い乾燥密度の止水層を形成することができるので、廃棄物処理施設造成用ベントナイト系材料として好適に用いることができる。 Even if the structure is a waste treatment facility, it is possible to form a water-stopping layer with a very high dry density that is required when creating a waste treatment facility. It can be suitably used as a material.
本発明に係るベントナイト系材料によれば、吹付け工法を用いて高い乾燥密度の止水層を形成することができる。 According to the bentonite material according to the present invention, it is possible to form a water-stopping layer having a high dry density by using a spraying method.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るベントナイト系材料は、ベントナイト原鉱石と炭酸イオン含有水を有している。ベントナイト原鉱石は、粉体ベントナイトの製造過程で生じる粗粒ベントナイトのうちから、粒径１０ｍｍ以下のものを選別して用いられている。また、粗粒ベントナイトの乾燥密度は、１．８〜１．９Ｍｇ／ｍ３程度である。１０ｍｍ以下の粗粒ベントナイトは、粗砕きしたベントナイト原鉱石を目の粗さが１０ｍｍのふるい分けによって選別して得たものである。 The bentonite-based material according to this embodiment has bentonite raw ore and carbonate ion-containing water. The bentonite ore is selected from coarse bentonite produced in the process of producing powdered bentonite and having a particle size of 10 mm or less. Moreover, the dry density of coarse-grained bentonite is about 1.8-1.9 Mg / m < 3 >. Coarse bentonite of 10 mm or less is obtained by screening coarsely ground bentonite ore by sieving with a coarseness of 10 mm.
また、炭酸イオン含有水としては、重炭酸ナトリウム水溶液（以下、「重曹水」という）が用いられている。ただし、炭酸イオン含有水としては、重曹水のほか、ＣＯ３ ２−、ＨＣＯ３ ２−などを供給可能な水溶液を適宜用いることができる。その例として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸鉄などの炭酸塩の水溶液や、重炭酸カリウム、重炭酸鉄などの重炭酸塩の水溶液などを挙げることができる。 Further, as the carbonate ion-containing water, an aqueous sodium bicarbonate solution (hereinafter referred to as “sodium bicarbonate water”) is used. However, as the carbonate ion-containing water, an aqueous solution capable of supplying CO 3 2− , HCO 3 2−, etc. in addition to sodium bicarbonate water can be used as appropriate. Examples thereof include aqueous solutions of carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate and iron carbonate, and aqueous solutions of bicarbonates such as potassium bicarbonate and iron bicarbonate.
さらに、ベントナイト系材料における炭酸イオン含有水の含水比は、１５〜３０％の範囲に調整されている。ベントナイトと炭酸イオン含有水との混合は、ベントナイトを圧縮空気で圧送し、止水層形成位置に吹き付ける直前に行うことができる。この場合、止水層形成位置でベントナイトと炭酸イオン含有水との混合体が生成され、この混合体が止水層形成位置に吹き付けられる。あるいは、ベントナイトと炭酸イオン含有水とを予め混合して混合体を生成しておき、この混合体を圧縮空気によって圧送して、止水層形成位置に吹き付けることもできる。 Furthermore, the water content ratio of carbonate ion-containing water in the bentonite-based material is adjusted to a range of 15 to 30%. The mixing of bentonite and carbonate ion-containing water can be performed immediately before the bentonite is pumped with compressed air and sprayed to the water blocking layer forming position. In this case, a mixture of bentonite and carbonate ion-containing water is generated at the water stop layer forming position, and this mixture is sprayed onto the water stop layer forming position. Alternatively, bentonite and carbonate ion-containing water can be mixed in advance to produce a mixture, and this mixture can be pumped with compressed air and sprayed to the water stop layer forming position.
次に、本実施形態に係るベントナイト系材料を用いた吹付け工法が行われる廃棄物処理施設の造成方法について説明する。本実施形態では、放射性廃棄物を処理する放射性廃棄物処理施設を造成し、放射性廃棄物の地層処分を行う。図１は、放射性廃棄物処理施設の正断面図である。図１に示すように、放射性廃棄物処理施設１０は、坑道１を有しており、坑道１内に放射性廃棄物２が埋められて廃棄される。坑道１は、たとえばコンクリートによって形成されている。また、放射性廃棄物２は、ガラス質の素材に溶け込まされ、鉄鋼製の容器に鋳込まれている。放射性廃棄物２を埋める際に、その周囲にベントナイト系材料を吹き付けて、止水層３を形成する。この止水層３により、放射性廃棄物２に対する地下水の流通を防止する。
Next, a method for creating a waste treatment facility in which the spraying method using the bentonite material according to this embodiment is performed will be described. In this embodiment, a radioactive waste processing facility for processing radioactive waste is created, and geological disposal of the radioactive waste is performed. FIG. 1 is a front sectional view of a radioactive waste treatment facility. As shown in FIG. 1, the radioactive
放射性廃棄物を廃棄するにあたっては、まず、図２に示すように、坑道１内に放射性廃棄物２を載置する。放射性廃棄物２を載置したら、吹付け工法を行うことによって、ベントナイト系材料を吹付け、止水層３を形成する。ベントナイト系材料を吹き付ける際には、ノズル４が用いられる。ノズル４には、ホース５を介して図示しないコンプレッサに接続されており、ノズル４からは圧縮空気が噴出される。止水層３を形成するにあたっては、まず、坑道１における放射性廃棄物２が載置されている位置の周囲に上方からノズル４を用いて圧縮空気によってベントナイト系材料を吹き付ける。
In disposing of radioactive waste, first, as shown in FIG. 2, the
また、ノズル４には、図示しない別個の液体搬送手段が接続されており、この液体搬送手段によって、ノズル４に対して炭酸イオン含有水が供給される。ベントナイト系材料の吹付けを行うにあたり、ノズル４に対して別個に供給されたベントナイトと炭酸イオン含有水とは、ノズル４の位置で混合される。具体的には、炭酸イオン含有水などの液体が添加されていないベントナイトを圧縮空気によってノズル４の位置まで搬送し、ノズル４の先端開口から対象面に対して吹き付ける。この吹付けが行われる際に、圧送路内のベントナイトの流れに向かって、独立して圧送された炭酸イオン含有水の水流を合流させる。それから、ノズル４でベントナイトと炭酸イオン含有水とを混合した混合体を生成し、放射性廃棄物２が載置されている位置の周囲に圧縮空気によって吹き付ける。
In addition, a separate liquid transport unit (not shown) is connected to the nozzle 4, and carbonate ion-containing water is supplied to the nozzle 4 by the liquid transport unit. When spraying the bentonite-based material, the bentonite and carbonate ion-containing water separately supplied to the nozzle 4 are mixed at the position of the nozzle 4. Specifically, bentonite to which a liquid such as carbonate ion-containing water is not added is conveyed to the position of the nozzle 4 by compressed air, and is sprayed from the tip opening of the nozzle 4 to the target surface. When this spraying is performed, the flow of carbonate ion-containing water that is independently pumped is merged toward the flow of bentonite in the pumping path. Then, a mixture in which bentonite and carbonate ion-containing water are mixed is generated by the nozzle 4 and sprayed by compressed air around the position where the
こうして、ベントナイト系材料の吹き付けが進み、図３に示すように、坑道１の下方における広い範囲に止水層３が形成されたら、坑道１の上方にも止水層を形成する。この場合には、図３に示すように、ノズル４を坑道１の内面に直接向けるなどしてベントナイト系材料を吹き付けて、止水層を形成する。その後、図１に示すように、坑道１がベントナイト系材料で埋め尽くされて、坑道１の内部全域に止水層３が形成され、放射性廃棄物２に対する坑道１の周囲の地下水が流通することを防止する。
Thus, when the bentonite-based material is sprayed and the water-stopping
このように、本実施形態に係るベントナイト系材料を用いることにより、吹付け工法によって、放射性廃棄物２を廃棄するための廃棄物処理施設１０に求められる程度の高い乾燥密度の止水層３を形成することができる。したがって、大型のクレーンや転圧ローラなどの大掛かりなプラントや装置を用いることなく、簡易に廃棄物処理施設１０を造成できるようになる。しかも、吹付け工法によって止水層３を形成するので、狭隘な部分に対しても容易に止水層３を形成することができる。
Thus, by using the bentonite-based material according to the present embodiment, the water-stopping
また、本実施形態に係るベントナイト系材料は、ベントナイトと同種の陽イオンが含有する層間陽イオン含有水である炭酸イオン含有水を有している。従来の吹付け工法では、水が用いられており、含水比を低くすると、十分な付着性を得ることができず、逆に含水比を高くすると、乾燥密度が低くなり、十分な遮水性を発揮することができなくなってしまう。 Moreover, the bentonite-type material which concerns on this embodiment has carbonate ion containing water which is the interlayer cation containing water which the cation of the same kind as bentonite contains. In the conventional spraying method, water is used, and if the water content ratio is lowered, sufficient adhesion cannot be obtained. Conversely, if the water content ratio is increased, the dry density is lowered and sufficient water shielding is achieved. You will not be able to demonstrate it.
これに対して、本実施形態に係るベントナイト系材料では、炭酸イオン含有水の作用により、ベントナイトの過剰な膨潤が抑制されるので、ベントナイトの表面がベントナイトペーストによってコーティングされた状態となる。このため、吹付けを行う際に、止水層形成位置やベントナイト同士が付着しやすくなる。したがって、低い含水比であっても高い接着能力が発揮されるので、吹付け材料の含水比を低くしても十分な付着性および遮水性を得ることができる。 In contrast, in the bentonite-based material according to the present embodiment, excessive swelling of bentonite is suppressed by the action of carbonate ion-containing water, so that the surface of bentonite is coated with bentonite paste. For this reason, when spraying, a water stop layer formation position and bentonite become easy to adhere. Therefore, even if it is a low water content ratio, a high adhesive ability is exhibited, so that sufficient adhesion and water shielding can be obtained even if the water content ratio of the spray material is low.
また、ベントナイト系材料における層間陽イオン含有水は、ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含むので、環境負荷を小さなものとすることができる。さらに、炭酸イオン含有水は、無機材料であるので、アルコールなどの有機材料のような変質のおそれがない。このため、放射性廃棄物処理施設１０が完成して坑道１が閉鎖された後に、地下水によって希釈されるので、最終的には、たとえばベントナイトブロックを積み上げるなどの従来の工法と同様の遮水性などの性能を発揮することができる。
Moreover, since the interlayer cation-containing water in the bentonite-based material contains the same kind of cation as the interlayer cation of bentonite, the environmental load can be reduced. Furthermore, since carbonate ion-containing water is an inorganic material, there is no risk of alteration as in organic materials such as alcohol. For this reason, after the radioactive
他方、本実施形態に係る廃棄物処理施設１０は、坑道１の表面がセメント系のコンクリートで形成されているので、炭酸イオン（含有水）がコンクリートの表層部を緻密化させる効果を発揮することができる。
On the other hand, in the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、乾式吹付け工法によって止水層を形成しているが、いわゆる湿式吹付け工法のように、ベントナイトに層間陽イオン含有水を混合して混合体を生成してから、止水層形成位置に混合体を吹き付ける態様とすることもできる。この場合、本発明では液体として層間陽イオン含有水を用いており、その含水比を低く設定していることにより、従来の湿式吹付け工法のように、混合体が液状となることはなく、スラリー状よりやや硬い状態の混合体となる。したがって、従来の湿式吹付け工法と比較して、ホースやノズル中に混合体が残存する割合を低くすることができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the water-stopping layer is formed by a dry spraying method, but after a mixture is formed by mixing interlayer cation-containing water with bentonite as in the so-called wet spraying method. Further, it is possible to adopt a mode in which the mixture is sprayed on the water stop layer forming position. In this case, the present invention uses interlayer cation-containing water as the liquid, and by setting the water content ratio low, the mixture does not become liquid like the conventional wet spraying method, The mixture is slightly harder than the slurry. Therefore, the proportion of the mixture remaining in the hose or nozzle can be reduced as compared with the conventional wet spraying method.
また、上記実施形態では、坑道１と放射性廃棄物２との間のすべてにベントナイト系材料を吹き付けるようにしているが、たとえば、坑道１と放射性廃棄物２との間に、できる限りベントナイトブロックを敷き詰めて、残りの狭隘部分にのみ本発明のベントナイト系材料を吹き付ける態様とすることもできる。さらに、上記実施形態では、主材料としてベントナイトを単体で用いているが、たとえばベントナイトとセメントの混合物を用いることもできる。さらには、ベントナイトに土砂や繊維などを混合したものを主材料として用いることもできる。もちろん、セメント、土砂、繊維などをすべて含むものやその一部を含むものを主材料として用いることもできる。
Moreover, in the said embodiment, although bentonite-type material is sprayed to all between the mine 1 and the
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明例として、ベントナイトに炭酸イオン含有水（重曹水）を混合して得られたベントナイト系材料を製造した。ベントナイトは、粗粒ベントナイトであり、その粒径が１０ｍｍ以下のものである。また、重曹水は飽和濃度である。一方、比較例として、粒状ベントナイトに水を混合して得られたベントナイト系材料を製造した。そして、本発明例に係るベントナイト系材料の含水比を２０％に設定し、比較例に係るベントナイト系材料の含水比を２５％に設定して、それぞれのベントナイト系材料をコンプレッサから供給された圧縮空気によって対象面に吹き付けて乾燥密度を計測した。その結果を図４に示す。 As an example of the present invention, a bentonite-based material obtained by mixing bentonite with carbonate ion-containing water (sodium bicarbonate water) was produced. Bentonite is coarse-grained bentonite and has a particle size of 10 mm or less. Moreover, sodium bicarbonate water has a saturated concentration. On the other hand, as a comparative example, a bentonite material obtained by mixing water with granular bentonite was produced. Then, the moisture content of the bentonite material according to the present invention is set to 20%, the moisture content of the bentonite material according to the comparative example is set to 25%, and each bentonite material is compressed by being supplied from the compressor. The dry density was measured by spraying on the target surface with air. The result is shown in FIG.
図４から分かるように、本発明例に係るベントナイト系材料では、乾燥密度が１．６５Ｍｇ／ｍ３と大きな値になったのに対して、比較例では、１．４Ｍｇ／ｍ３と小さな値となった。したがって、本発明例では、高い乾燥密度を実現することができた。なお、比較例の含水比を２０％に設定した場合には、ベントナイト系材料が対象面に付着せず、乾燥密度を計測することができなかった。 As can be seen from FIG. 4, in the bentonite material according to the present invention, the dry density was a large value of 1.65 Mg / m 3 , whereas in the comparative example, a small value of 1.4 Mg / m 3 was obtained. It became. Therefore, in the example of the present invention, a high dry density could be realized. In addition, when the water content ratio of the comparative example was set to 20%, the bentonite material did not adhere to the target surface, and the dry density could not be measured.
以上の結果より、本発明に係るベントナイト系材料は、低い含水比で高い乾燥密度を実現することができ、地層処分における止水層に必要とされる要求性能（１．６Ｍｇ／ｍ３）を満足することが分かった。 From the above results, the bentonite-based material according to the present invention can achieve a high dry density with a low water content ratio, and has the required performance (1.6 Mg / m 3 ) required for the water-stopping layer in geological disposal. I was satisfied.
１…坑道
２…放射性廃棄物
３…止水層
４…ノズル
５…ホース
１０…放射性廃棄物処理施設
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
ベントナイトを含む主材料と、
ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含有する層間陽イオン含有水と、を含んで構成され、
前記層間陽イオンがナトリウムであり、
前記層間陽イオン含有水が炭酸イオン含有水または重炭酸イオン含有水であり、
前記主材料に前記層間陽イオン含有水を添加して前記主材料と前記層間陽イオン含有水とを含む混合体を生成し、前記混合体を止水層形成位置に吹き付けることによって、前記止水層を形成することを特徴とするベントナイト系材料。 A bentonite-based material for forming a water stop layer in a radioactive industrial waste treatment facility in which a tunnel is formed by a cement-based material,
Main materials including bentonite;
An interlayer cation-containing water containing the same kind of cation as the interlayer cation of bentonite,
The interlayer cation is sodium;
The interlayer cation-containing water is carbonate ion-containing water or bicarbonate ion-containing water ,
By adding the interlayer cation-containing water to the main material to produce a mixture containing the main material and the interlayer cation-containing water, and spraying the mixture on the water stop layer forming position, A bentonite-based material characterized by forming a layer.
前記粗粒ベントナイトの粒径が１０ｍｍ以下とされている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のベントナイト系材料。 The bentonite is coarse-grained bentonite,
The bentonite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the coarse-grained bentonite has a particle size of 10 mm or less.
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