JP5650517B2

JP5650517B2 - 放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法

Info

Publication number: JP5650517B2
Application number: JP2010286966A
Authority: JP
Inventors: 亮山下
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012132867A

Description

本発明は、放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法に関し、特に、放射性廃棄物を地層処分した際に当該廃棄物の埋設場所に生ずる隙間を埋めるための隙間充填材の充填方法に関する。

一般に、発電プラントなどの原子炉において発生する使用済み燃料は、原子炉再処理工場に送られて再処理され、再び原子炉で燃やす燃料（ウランとプルトニウム）が分離・回収されて再利用される。一方、これら燃料が除去された核分裂生成物を含む高レベル放射性廃棄物は廃棄物管理施設に送られ、そこでガラス原料と共に高温で溶かし合わされるとともに、ステンレス製のキャニスターの中で固められて、ガラス固化体として物理的、化学的に安定化される。そして、このガラス固化体は、特にその発熱の著しい製造後数十年間は冷却されながら貯蔵され、発熱量が十分に低下した後、地下深部数百ｍの地層中に形成された処分坑道内に搬送され、その地層を形成する岩盤中に埋設されて地層処分されることになる。

このような高レベル放射性廃棄物の処分施設は地下深部に形成された地下坑道やこの地下坑道の床下（底盤）がさらに掘削されて形成された処分ピット（処分孔）などで、放射性廃棄物はこれらの坑道や処分ピットに横置き又は縦置きに定置された後、これらの坑道、処分ピットが埋戻し材により埋戻しされて埋設される。

図３に高レベル放射性廃棄物を地下坑道に横置きにして埋設するイメージを示している。この放射性廃棄物の地層処分では、地上においてガラス固化体を炭素鋼やチタンなどの金属製の円筒容器からなるオーバーパック１に収容し、このオーバーパック１をベントナイトや砂を主成分とするブロック状（円盤状又は環状板状）の加工物からなる緩衝材１０により被包した状態でＰＥＭ（Prefabricated Engineering barrier Module鋼製容器）１１内に収納した後、地下で、このＰＥＭ１１ごと、このＰＥＭ１１を坑道Ｔ内に横置きに定置して、埋設する。

図４に高レベル放射性廃棄物を地下坑道の処分ピットに縦置きにして埋設するイメージを示している。この放射性廃棄物の地層処分では、地上においてガラス固化体を既述のオーバーパック１に収容した後、地下で、このオーバーパック１を既述の緩衝材１０により包囲しながら処分ピットＰ内に縦置きに定置して、埋設する。

このように高レベル放射性廃棄物の地層処分では、天然バリアとしての安定した岩盤内に掘削された坑道Ｔや処分ピットＰにそれぞれ、ガラス固化体を包み込み、ガラス固化体に地下水が接触することを抑止し、地圧などの外圧からガラス固化体を保護するオーバーパック１と、オーバーパック１と地層の間に充填し、地下水の浸入と放射性物質の溶出・移行を抑制し、さらに地層の変位を物理的に緩衝し、地下水の水質を化学的に緩衝する働きを持つ緩衝材１０とにより、人工バリアを構築し、この天然バリアと人工バリアの多重バリア内に高レベル放射性廃棄物を封入して格納することになる。なお、このような放射性廃棄物の地層処分については特許文献１、２などに掲示されている。

ところで、このように高レベル放射性廃棄物を収容したオーバーパックをブロック状の緩衝材により包囲して地下坑道や処分ピットに埋設したり、このオーバーパックをブロック状の緩衝材を介して収納したＰＥＭを地下坑道や処分ピットに埋設したりしても、図３、また図５及び図６に示すように、ＰＥＭ１１の周辺のＰＥＭ１１と岩盤Ｗとの間、緩衝材１０の周辺の緩衝材１０と岩盤Ｗとの間、また、坑道Ｔの埋戻し上部など、放射性廃棄物の埋設場所に隙間Ｓが生じるため、定置後の緩衝材１０の品質を確保するためには、これらの隙間Ｓを埋めて地下水が流入するのを防止する必要があり、そこで、近年、この隙間Ｓを隙間充填材で埋めることが提案されている。かかる隙間充填材の充填方法が非特許文献１に記載されている。この文献によると、隙間充填材には、粒状ベントナイトや球体状ベントナイトなどのペレット状のベントナイト系材料を使用し、図７に示すように、放射性廃棄物を収容したオーバーパック１及びブロック状の緩衝材１０、又はこのオーバーパック１をブロック状の緩衝材１０を介して収納したＰＥＭ１１を地下に搬送して、これを地下坑道Ｔや処分ピットＰに設置した後、隙間充填材の充填装置やその充填材搬送管を隙間幅の比較的大きな天端部分に配置して、隙間充填材２をこの充填装置により隙間Ｓに圧送し、隙間充填材２の重力落下により充填することが検討されている。

特開平５−１５００９７号公報（段落０００５乃至０００７、及び図３）特開平１０−３１９１９０号公報（段落０００３乃至０００４、及び図４）平成１９年度処分システム工学要素技術高度化開発−遠隔操作技術高度化開発−報告書（２／２）原子力環境整備促進・資金管理センター

しかしながら、上述の放射性廃棄物の埋設場所の隙間を隙間充填材で埋める方法では、岩盤から地下坑道や処分ピットに地下水が浸出するような場合、ペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材はその強い吸水性により膨潤し、また、岩盤壁面に粘着するため、隙間充填材がＰＥＭ周辺や緩衝材周辺の底部付近の狭い隙間に入り込みにくく、その結果、隙間充填材の十分な充填密度が得られず、隙間がなお残る可能性がある、と考えられ、この点を改善して、隙間充填材を隙間全体に確実に充填する必要がある。

本発明は、このような課題を解決するものであり、この種の放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法において、岩盤から地下坑道や処分ピットに地下水が浸出するような場合でも、ペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を地下水の影響を受けることなしに、隙間全体に確実に送り込み、充填すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、放射性廃棄物を地層処分する際に放射性廃棄物の埋設場所に生ずる隙間に当該隙間を埋めるためのペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を充填する放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法において、前記隙間充填材を前記隙間に充填する前に、前記隙間内に乾燥又は冷却した気体を送入し循環させることにより、前記隙間の壁面を乾燥又は凍結させる、ことを要旨とする。
この場合、隙間充填材を乾燥又は冷却若しくは凍結させて隙間内に投入することが好ましい。

本発明の放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法によれば、隙間充填材を隙間に充填する前に、隙間内に乾燥又は冷却した気体を送入し循環させることにより、隙間の壁面を乾燥又は凍結させた状態から、ペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を当該隙間に充填するので、岩盤から地下坑道や処分ピットに地下水が浸出するような場合でも、この隙間充填材を、地下水の影響を受けることなしに、しかも隙間内を移動しやすくして、隙間全体に確実に送り込み、充填することができる、という顕著な作用効果を奏することができる。
また、この場合、必要に応じて、隙間充填材を乾燥又は冷却若しくは凍結させて隙間内に投入することにより、隙間充填材それ自体を隙間内で移動しやすくして、上記の効果（隙間充填材を、地下水の影響を受けることなしに、しかも隙間内を移動しやすくして、隙間全体に確実に送り込み、充填することができるという効果）をより一層高めることができるという、より顕著な作用効果を奏することができる。

本発明の第１の実施の形態における放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法を示す図本発明の第２の実施の形態における放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法を示す図一般に知られている放射性廃棄物の地層処分（横置き式）のイメージを示す図一般に知られている放射性廃棄物の地層処分（縦置き式）のイメージを示す図放射性廃棄物を収容したオーバーパックをブロック状の緩衝材により包囲して地下坑道の処分ピットに縦置きに定置して埋設した場合の緩衝材の周辺の緩衝材と岩盤との間に生ずる隙間を示す断面図放射性廃棄物を収容したオーバーパックをブロック状の緩衝材により包囲して地下坑道の処分ピットに縦置きに定置して埋設した場合の地下坑道の埋戻し上部に生ずる隙間を示す断面図放射性廃棄物を収容したオーバーパックをブロック状の緩衝材を介して収納したＰＥＭを地下坑道に横置きに定置して埋設した場合のＰＥＭの周辺のＰＥＭと岩盤との間に生ずる隙間に隙間充填材を充填する状態を示す断面図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１に高レベル放射性廃棄物を地層処分する際に放射性廃棄物の埋設場所に生ずる隙間に当該隙間を埋めるためのペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を充填する第１の方法を示している。なお、この実施の形態では、放射性廃棄物を収容したオーバーパック１をブロック状の緩衝材１０を介して収納したＰＥＭ（鋼製容器）１１を地下坑道Ｔに横置きに定置して埋設した場合のＰＥＭ１１の周辺のＰＥＭ１１と地下坑道Ｔの壁面（岩盤）Ｗとの間に生ずる隙間Ｓを例示している。

この充填方法では、まず、図１（１）に示すように、隙間充填材２を隙間Ｓに充填する前に、隙間Ｓの内面を乾燥させる。この場合、送風機などを用いて、湿度を非常に低く調整して乾燥させた空気など乾燥させた気体Ｈを隙間Ｓ内に送入し循環させることにより、隙間Ｓの内面を乾燥させる。このようにして地下坑道Ｔの壁面ＷをＰＥＭ１１の壁面とともに乾燥した状態にしておく。また、この場合、送風機などを用いて、この隙間Ｓに詰める隙間充填材２に乾燥させた空気など乾燥させた気体を吹き付けることにより、隙間充填材２を事前に乾燥させておく。また、必要に応じて、この隙間充填材２を事前に冷却若しくは凍結させておいてもよい。
次いで、図１（２）に示すように、この乾燥状態の隙間Ｓに予め乾燥させた状態の又は冷却若しくは凍結させた状態の隙間充填材２を投入する。この隙間充填材２には、粒状ベントナイトや球体状ベントナイトを使用する。この場合、ラウンドブローなどの空気搬送方式の充填装置から延ばされる充填材搬送管２０、又はディスクコンベアタイプなどの機械搬送方式の充填装置を隙間幅の比較的大きな天端部分に配置して、隙間充填材２をこの充填装置により隙間Ｓに搬送投入し、隙間充填材２の重力落下により充填する。これにより、水分を含むと膨張する隙間充填材２でも、当該隙間Ｓ内で水分に接触することがないので、当該隙間Ｓ内の移動中に膨潤することがなく、また、地下坑道Ｔの壁面Ｗに粘着することもなく、そのうえ、この隙間充填材３が隙間Ｓ内の乾燥面を円滑に転動するので、隙間Ｓの隅々にまで移動しやすくなって、この隙間充填材２を底部付近の狭隘な隙間を含む隙間Ｓ全体に円滑に送り入れることができ、この隙間充填材２を隙間Ｓに十分な充填密度で充填して隙間Ｓを埋めることができる。

以上説明したように、この隙間充填材の充填方法によれば、ペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材２を隙間Ｓに充填する前に、隙間Ｓの内面を乾燥させ、隙間Ｓの内面を乾燥させた状態から、隙間充填材２を当該隙間Ｓに投入し充填するので、岩盤から地下坑道に地下水が浸出するような場合でも、この隙間充填材２を、地下水の影響を受けることなしに、隙間Ｓ全体に確実に送り込むことができ、隙間充填材２の隙間Ｓへの充填の確実性を高めることができる。また、この場合、必要に応じて、隙間充填材２を乾燥又は冷却若しくは凍結させて隙間Ｓ内に投入することにより、上記の効果（隙間充填材２を、地下水の影響を受けることなしに、隙間Ｓ全体に確実に送り込み、充填することができるという効果）をより一層高めることができる。

（実施の形態２）
図２に高レベル放射性廃棄物を地層処分する際に放射性廃棄物の埋設場所に生ずる隙間に当該隙間を埋めるためのペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を充填する第２の方法を示している。なお、この実施の形態においても、放射性廃棄物を収容したオーバーパック１をブロック状の緩衝材１０を介して収納したＰＥＭ１１を地下坑道Ｔに横置きに定置して埋設した場合のＰＥＭ１１の周辺のＰＥＭ１１と地下坑道Ｔの壁面（岩盤）Ｗとの間に生ずる隙間Ｓを例示している。

図２（１）に示すように、まず、隙間充填材２を隙間Ｓに充填する前に、隙間Ｓの内面を凍結させる。この場合、送風機などを用いて、岩盤の壁面からの浸出水及び岩盤の壁面付近の岩盤内間隙水を凍結可能に冷却した低温の空気や空気以外の冷却ガスなど冷却した気体を隙間内に送入し循環させることにより、隙間の内面を凍結させる。このようにして地下坑道Ｔの壁面Ｗを凍結した状態にしておく。また、この場合、送風機などを用いて、隙間充填材２に乾燥させた空気など乾燥させた気体を吹き付け、隙間充填材２を事前に乾燥させておく。また、必要に応じて、この隙間充填材２を事前に冷却又は凍結させておいてもよい。
次いで、図２（２）に示すように、この凍結状態の隙間Ｓに予め乾燥させた状態の又は冷却若しくは凍結させた状態の隙間充填材２を投入する。この隙間充填材２には、既述のとおり、粒状ベントナイトや球体状ベントナイトを使用する。この場合も同様に、ラウンドブローなどの空気搬送方式の充填装置から延ばされる充填材搬送管２０、又はディスクコンベアタイプなどの機械搬送方式の充填装置を隙間幅の比較的大きな天端部分に配置して、隙間充填材２をこの充填装置により隙間Ｓに搬送投入し、隙間充填材２の重力落下により充填する。これにより、水分を含むと膨張する隙間充填材２でも、当該隙間Ｓ内で水分に接触することがないので、当該隙間Ｓ内の移動中に膨潤することがなく、また、地下坑道Ｔの壁面Ｗに粘着することもなく、そのうえ、この隙間充填材２が隙間Ｓ内の凍結面を円滑に滑動するので、隙間Ｓの隅々にまで行き渡りやすくなって、この隙間充填材２を底部付近の狭隘な隙間を含む隙間Ｓ全体に円滑かつ確実に送り入れることができ、この隙間充填材２を隙間Ｓに十分な充填密度で充填して隙間Ｓを埋めることができる。

以上説明したように、この隙間充填材の充填方法によれば、ペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材２を隙間Ｓに充填する前に、隙間Ｓの内面を凍結させ、隙間Ｓの内面を凍結させた状態から、隙間充填材２を当該隙間Ｓに投入し充填するので、岩盤から地下坑道に地下水が浸出するような場合でも、この隙間充填材２を、地下水の影響を受けることなしに、隙間Ｓ全体に確実に送り込むことができ、隙間充填材２の隙間Ｓへの充填の確実性を高めることができる。また、この場合、必要に応じて、隙間充填材２を乾燥又は冷却若しくは凍結させて隙間Ｓ内に投入することにより、上記の効果（隙間充填材２を、地下水の影響を受けることなしに、隙間Ｓ全体に確実に送り込み、充填することができるという効果）をより一層高めることができる。なお、この第２の方法は、第１の方法では浸出水が一定量あり、不十分な場合、すなわち、地下坑道Ｔの壁面Ｗの乾燥状態が壁面Ｗから滲み出る地下水により維持できないような場合に採る二段構えの第二の方法としてもよい。

なお、上記各実施の形態１、２では、放射性廃棄物を収容したオーバーパックをブロック状の緩衝材を介して収納したＰＥＭを地下坑道に横置きに定置して埋設した場合のＰＥＭの周辺のＰＥＭと岩盤との間に生ずる隙間を隙間充填材で充填する方法について例示したが、既に図３、図５及び図６を用いて説明したように、放射性廃棄物の埋設場所にはさまざまな箇所に隙間が生じる可能性があり、図３、図５及び図６に示すようなＰＥＭ１１の周辺のＰＥＭ１１と岩盤Ｗとの間、緩衝材１０の周辺の緩衝材１０と岩盤Ｗとの間、また、坑道Ｔの埋戻し上部など、各所の隙間に、上記の各実施の形態１、２と同様の方法を適用することができ、同様の作用効果を奏することができる。

１オーバーパック
１０緩衝材
１１ＰＥＭ（鋼製容器）
２隙間充填材
２０充填材搬送管Ｈ乾燥させた気体
Ｃ冷却した気体
Ｔ地下坑道
Ｐ処分ピット（処分孔）
Ｗ壁面（岩盤）
Ｓ隙間

Claims

放射性廃棄物を地層処分する際に放射性廃棄物の埋設場所に生ずる隙間に当該隙間を埋めるためのペレット状のベントナイト系材料からなる隙間充填材を充填する放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法において、
前記隙間充填材を前記隙間に充填する前に、前記隙間内に乾燥又は冷却した気体を送入し循環させることにより、前記隙間の壁面を乾燥又は凍結させる、
ことを特徴とする放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法。
隙間充填材を乾燥又は冷却若しくは凍結させて隙間内に投入する請求項１に記載の放射性廃棄物の埋設場所における隙間充填材の充填方法。