JP5805525B2

JP5805525B2 - 放射性汚染物質保管施設

Info

Publication number: JP5805525B2
Application number: JP2011286591A
Authority: JP
Inventors: 誠司渡辺; 裕織安岡
Original assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc
Current assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013134226A

Description

本発明は、原子力発電所の事故等で放射性の微粒子によって汚染された地面の表層土壌、瓦礫、汚泥や焼却灰等（放射性汚染物質）を安全に仮保管や中間貯蔵する広い密閉空間を迅速且つ低コストで提供することができる放射性汚染物質保管施設に関するものである。

平成２３年３月１１日、日本の東北地方を襲った強い地震と大きな津波によって福島第一原子力発電所が破壊され、福島第一原子力発電所から放射性の微粒子が大量に放出され、東北地方一帯、特に福島第一原子力発電所の周辺地域が広い範囲にわたって放射性の微粒子によって汚染されてしまった。

放射性の微粒子によって汚染されてしまった地域の自治体は汚染された地域の住民の健康を守るために、汚染された地域の表層土壌等（放射性汚染物質）を取り除くこと等によってその地域の放射性の微粒子を除去しようとしている。

このため、東北地方の各自治体、特に福島第一原子力発電所の周辺地域の自治体は放射性の微粒子で汚染された大量の土壌等（放射性汚染物質）を抱え込んでしまっているし、この放射性汚染物質の量は今後も増加する可能性が高い。

この大量の放射性汚染物質からは自然界で通常検出される以上の高い放射線が出ているので、住民の健康に悪影響が出ないように、住民から隔離して保管しておかなければならない。

そして、この大量の放射性汚染物質は、風で粉塵になって周辺地域に飛散したり、雨水に伴って地下にしみ込んで、地下水を汚染する恐れがあるので、外界から隔離して保管するための密閉された仮置場（仮保管する施設）等を早急に建設しなければならない。

そこで、環境省は、この大量の放射性汚染物質を速やかに保管・管理するために、図７に示すような仮置場を提示している。しかし、この仮置場は放射性汚染物質の漏出について更なる改善の余地が見られる。

すなわち、図７の仮置場は、放射性汚染物質２０を例えば、フレキシブルコンテナバッグ１８に入れて盛土２６と土嚢２８で遮蔽しているだけなので、土嚢２８と盛土２６を浸透した雨水によって放射性汚染物質２０が水に濡れ、水溶性の放射性物質が下方に流れ出る。仮置場の下方には遮水層シート（遮水層）１４が設けられているものの、地下水の横方向への移動は阻止されておらず、遮水シート１４が設けられていない場所で地中にしみ込んで地下水を汚染するおそれがある。

また、図７の仮置場は、放射性汚染物質２０を盛土２６と土嚢２８で遮蔽しているだけなので、風雨若しくは地震等の外力によって盛土２６と土嚢２８が崩れ、若しくはフレキシブルコンテナバッグ１８が破損して、内部の放射性汚染物質２０が露出し、これが風で周辺地域に飛散したり、雨水で周辺地域に流出して、周辺地域を放射性汚染物質で再汚染するおそれがある。

また、図７の仮置場は、放射性汚染物質２０を盛土２６と土嚢２８で遮蔽しているだけなので、盛土２６と土嚢２８の厚さが薄かったり、放射線の強度が高かった場合は、放射性汚染物質２０から出た放射線が外部に漏れ出て、住民の健康に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、図７の仮置場は、放射性汚染物質２０を積み上げて盛土２６と土嚢２８で覆う構造なので、仮置場の上の空間が十分に有効に利用されず、仮置場として利用できる土地の面積が限られている地域において、土地が有効に利用できないという問題もある。

また、図７の仮置場は、放射性汚染物質２０を積み上げて盛土２６と土嚢２８で覆ってしまうので、保管中は盛土２６と土嚢２８を除去しない限り放射性汚染物質２０が見えず、保管中の放射性汚染物質２０の状態がわからず、放射性汚染物質２０が適切に管理できているか否か不明になるという問題もある。

特公平５−５１１２０号公報特公平３−２７０８０号公報特許第３９１８６４８号公報特許第４３５６２５２号公報

環境省「東京電力福島第一原子力発電所事故に伴う放射性物質による環境汚染の対処において必要な中間貯蔵施設等の基本的考え方について」平成２３年１０月２９日

本発明が解決しようとする課題は、東北地方の各自治体が大量に抱え込んでしまった大量の放射性汚染物質を安全且つ確実に保管するための仮置場を迅速且つ安価に提供する点にある。

本発明は、放射性物質で汚染された汚染土壌等からの放射線を遮蔽、低減し、また、汚染土壌等が施設外に漏れ出さないように、放射性汚染物質保管施設を波形鋼板で例えばドーム状に形成した構造物で、この放射性汚染物質保管施設を放射線遮蔽材料で覆った点を最も主要な特徴とする。この波形鋼板による構造物は、アーチ構造、門型構造など形状に限定されるものではない。

なお、この構造物は、一体構造物のものでも、彎曲方向及び／又は構造物の長さ方向に分割した組立構造形式のものでも良いが、後者の方が保管数量の変更融通性や、用済み後の分解・撤去等に優れている。しかも、この波形鋼板はスクラップとして、リサイクルし易く省資源にもなる。

すなわち、本発明に係る放射性汚染物質保管施設は、ドーム状構築物と、該ドーム状構築物の端部を土地に固定する基礎とを備え、該ドーム状構築物は複数の波形鋼板をドーム状に連結したものからなり、該波形鋼板は該ドーム状構築物の形状に沿って湾曲し、該波形鋼板の波の頂条部は該ドーム状構築物の湾曲方向に向けられている。

ここで、前記ドーム状構築物に保管した放射性汚染物質から出る放射線が前記ドーム状構築物の外に出ないように遮蔽、低減するために、前記ドーム状構築物は、放射性物質で汚染されていない土壌で覆っても良いし、前記ドーム状構築物を二重にして、その隙間に放射線遮蔽物質（放射性物質によって汚染されていない土壌・砂、コンクリート、放射線遮蔽シート等）を充填・敷設しても良いし、前記ドーム状構築物の内側をプレキャストコンクリート板で被覆しても良いし、放射性遮蔽塗料を適宜塗布しても良い。

前記ドーム状構築物を形成する波形鋼板の厚さ、前記ドーム状構築物を覆う土壌の深さ、前記二重にしたドーム状構築物の隙間に充填・敷設する放射線遮蔽物質の厚さ、前記プレキャストコンクリート板の厚さは、例えば、セシウム１３７のガンマ線の場合は、土壌・コンクリートの半価層（半価層：放射線量率を１／２にする厚さ）が５ｃｍ、鉄の半価層が１．５ｃｍであるので、放射性汚染物質から出る放射線の強さを考慮し、外部に出る放射線が所定の値、所定の遮蔽低減の効果が得られるように設計する必要がある。次の表１は、セシウム１３７のガンマ線の遮蔽材による減衰効果を示したものである。

かかる観点からすると、厚さ６．０ｍｍの波形鋼板を使用して前記ドーム状構築物を形成した場合、前記ドーム状構築物に保管した放射性汚染物質から出る放射線が前記ドーム状構築物の外に出たときに所定の値、所定の遮蔽低減の効果が得られるようにするためには、前記ドーム状構築物を覆う土壌の深さは、最も浅いところ（ドーム状構築物の頂部）で少なくとも３０ｃｍ〜５０ｃｍが好ましい。

前記放射線遮蔽シートとしては、鉛、タングステン等の放射線遮蔽性を有する材料を使用したシート状の素材を挙げることができる。また、前記ドーム状構築物の表側面及び／又は裏側面を放射線遮蔽塗料によって被覆しても良い。放射線遮蔽塗料としては、ガドリニウム等を含む塗料を挙げることができる。プレキャストコンクリート板には放射線を遮蔽するバリウム、ホウ素等を含有させても良い。

また、放射線汚染物質中の放射性物質による地下水の汚染を防止するため、前記ドーム状構築物が設置されている土地は遮水層によって遮水するのが好ましい。遮水層は、水の透過を防止する層であり、合成ゴム系、合成樹脂系、アスファルト系、ベントナイト系、積層タイプ複合系等の遮水シートや鋼矢板、粘性土、コンクリート、水密性アスファルトコンクリート等の材料で構成することができる。

また、前記ドーム状構築物の内部の空間を広くするために、前記ドーム状構築物が設置されている土地を掘削して半地下式にしても良い。また、前記ドーム状構築物の形状は任意であり、かまぼこ形をしていてもよいし、略半球形をしていてもよい。

なお、本発明に係る放射線汚染物質保管施設には、放射性汚染物質をフレキシブルコンテナバッグ等に詰めた状態で積み上げて保管しても良いし、放射性汚染物質を遮水シートの上に山積みにして保管しても良いし、これらを混在させて保管しても良い。

本発明の放射線汚染物質保管施設は、多数の波形鋼板をボルト・ナットで連結して形成した外周だけの建物なので、大空間を提供することができ、従って、大量の放射性汚染物質を雨風に曝すことなく安全に保管することができるという利点がある。

また、本発明の放射線汚染物質保管施設は、波板鋼板とボルト・ナットという比較的安価な材料等で、しかもこれらを単純に連結・組み立てるだけで構築することができるので、放射性汚染物質の保管施設を安価且つ迅速に提供することができるという利点がある。

また、本発明の放射線汚染物質保管施設は、波形鋼板とボルト・ナット等で形成されていて、建設された建物がコンクリート構造物と較べて軽量であり、大がかりな基礎工事が不要なので、保管施設を安価且つ迅速に建設することができるという利点がある。さらには、本発明の放射線汚染物質保管施設は、初期の保管目的が終了した時の解体・撤去が容易である利点もある。

また、本発明の放射線汚染物質保管施設は、構成部材である波形鋼板やボルト・ナットが地震の揺れに追従して少しずつずれて変形することができ、コンクリートの建物のような剛体ではなく、地震によって破断やひび割れ等を生ずることが相対的に少なく、地震が来ても保管した放射性汚染物質が外部に漏洩する恐れが少ないという利点がある。

図１は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の一例を示す説明図である。図２は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の外観の一例を示す説明図である。図３は上述した放射線汚染物質保管施設の変形例を示す説明図である。図４は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の他の例を示す説明図である。図５は図４のＡ部の断面構造を示す説明図である。図６は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の更に他の例を示す説明図である。図７は環境省が提案している放射線汚染物質の仮置場の説明図である。

放射性汚染物質を大量且つ安全に保管する施設を迅速且つ安価に提供するという目的を、湾曲した軽量の波板鋼板をボルト・ナット等でドーム状に連結するだけという単純な構造で、建物の強度を損なうことなく実現した。

図１は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の一例を示す説明図、図２は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の外観の一例を示す説明図であって、例えば、１０はかまぼこ形をしたドーム状構築物であり、ドーム状構築物１０の端部１０ａ，１０ａはコンクリートの基礎１２，１２を介して土地に固定されている。

ドーム状構築物１０は複数の波形鋼板をボルト・ナットによって連結したものからなり、該波形鋼板はドーム状構築物１０の形状に沿って湾曲し、該波形鋼板の波の頂条部（波の頂部が連続した部分）はドーム状構築物１０の湾曲方向に向けられている。この実施例では波形鋼板として厚さｔ＝６．０ｍｍのものを使用した。なお、波形鋼板同士の接合部は、膨張性の止水材等により遮水性能が向上できるため、図７の仮置場と較べると放射性汚染物質の漏洩に対して、より優れているものである。

ドーム状構築物１０の内部の地面には遮水シート１４が敷設され、地下水が放射性物質によって汚染されないようになっている。遮水シート１４としては、合成ゴム系、合成樹脂系、アスファルト系、ベントナイト系、積層タイプ複合系等のシートが使用されている。

ドーム状構築物１０は放射性物質によって汚染されていない健全土壌１６によって埋設されている。ドーム状構築物１０を埋設している健全土壌１６の最浅の厚さＤは３０〜５０ｃｍである。

次の表２に示すように、鉄の半価層が１．５ｃｍ、土壌・コンクリートの半価層が５ｃｍであるので、本実施例において、ドーム状構築物１０を形成している波板鋼板の厚さを０．６ｃｍ、ドーム状構築物１０を覆っている土壌の最浅の厚さＤを３０ｃｍとした場合、本実施例の放射線汚染物質保管施設によれば、施設の外部に対して放射される放射線量を９０％低減する遮蔽効果が期待できる。

この放射線汚染物質保管施設には、放射性汚染物質をフレキシブルコンテナバッグ等１８に詰めた状態で積み上げて保管しても良いし、放射性汚染物質２０を山積みにして直接保管しても良いし、これらを混在させて保管しても良い。

図３は上述した放射線汚染物質保管施設の変形例を示す説明図であり、この例の放射線汚染物質保管施設は、上記実施例１と同じであるが、施設の内部の地面が掘り下げられて、半地下式になっている点が相違している。この半地下式の放射線汚染物質保管施設は半地下の分だけ空間が拡がり、より多くの放射線汚染物質を保管することができる。なお、健全土壌１６の代わりに、ドーム状構造物１０の内側をプレキャストコンクリート板で被覆しても良いし、放射線遮蔽シートを張設したり、放射性遮蔽塗料を塗布しても良く適宜選択できるものである。

図４は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の他の例を示す説明図であり、この例の放射線汚染物質保管施設は、ドーム状構築物１０が外側と内側の二重に形成され、外側のドーム状構築物１０Ａと内側のドーム状構築物１０Ｂの間には、図５に示すように、放射線遮蔽材２２が挿入されている。

放射線遮蔽材２２としては、健全土壌や砂、コンクリート、放射線遮蔽シートが使用されている。また、外側のドーム状構築物１０Ａと内側のドーム状構築物１０Ｂの間にはスペーサ（図示せず）が挿入されて放射線遮蔽材２２が挿入されるための間隔が保持されている。

次の表３に示すように、本実施例においても、ドーム状構築物１０を形成している波板鋼板の厚さを０．６ｃｍ×２枚、土壌（砂、コンクリート）の厚さを１５ｃｍとした場合、前述した半価層値を考慮すれば、放射線汚染物質保管施設の外部に対して放射される放射線量を９０％低減する遮蔽効果が期待できる。

なお、外側のドーム状構築物１０Ａと内側のドーム状構築物１０Ｂの厚さ、すなわち各ドーム状構築物１０Ａ，１０Ｂを形成している波形鋼板の厚さｔ、外側のドーム状構築物１０Ａと内側のドーム状構築物１０Ｂの間隔Ｇは保管施設に求められる放射線の遮蔽性能及び充填・敷設する放射線遮蔽材２２の厚さにより調節する。

図６は本発明に係る放射線汚染物質保管施設の更に他の例を示す説明図であり、この放射線汚染物質保管施設は、ドーム状構築物１０の内側がプレキャストコンクリート板２４で被覆されている。ここで、プレキャストコンクリート板２４としては放射線遮蔽効果のある材料、例えばバリウム、ホウ素等を含む材料からなるものを使用するのが好ましい。

次の表４に示すように、本実施例においても、ドーム状構築物１０を形成している波板鋼板の厚さを０．６ｃｍ、プレキャストコンクリート板２４の厚さを２０ｃｍとした場合、前述した半価層値を考慮すれば、放射線汚染物質保管施設の外部に対して放射される放射線量を９０％低減する遮蔽効果が期待できる。

なお、本施設は放射線汚染物質を保管する施設ではあるが、学校の校庭や広場に設置することによって、放射能のために外で遊ぶことのできない子供たちに遊ぶ場所を提供する用途にも活用できる。

１０ドーム状構築物
１０ａ端部
１０Ａ外側のドーム状構築物
１０Ｂ内側のドーム状構築物
１２基礎
１４遮水シート
１６健全土壌
１８フレキシブルコンテナバッグ等
２０放射性汚染物質
２２放射線遮蔽材
２４プレキャストコンクリート板

Claims

ドーム状構築物と、該ドーム状構築物の端部を土地に固定する基礎とを備え、該ドーム状構築物は波形鋼板からなり、該波形鋼板は該ドーム状構築物の形状に沿って湾曲し、該波形鋼板の波の頂条部は該ドーム状構築物の湾曲方向に向けられ、該ドーム状構築物の内側はプレキャストコンクリート板で被覆されていることを特徴とする放射線汚染物質保管施設。
前記プレキャストコンクリート板が放射線遮蔽効果のある材料を含有していることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物は彎曲方向及び／又は構造物の長さ方向に分割した複数の波形鋼板を連結したものからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物の表側面及び／又は裏側面が放射線遮蔽材又は放射線遮蔽塗料によって被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物が設置されている土地が遮水層及び／又は遮水シートによって遮水されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物が設置されている土地が掘削されて半地下になっていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物がかまぼこ形又は略半球形をしていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物が放射性物質によって汚染されていない土壌によって埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物を埋設している土壌の最浅の覆土厚が３０〜５０ｃｍであることを特徴とする請求項８に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記ドーム状構築物が外側と内側に二重に形成されており、外側のドーム状構築物と内側のドーム状構築物の間に放射線遮蔽材が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記放射線遮蔽材が放射性物質によって汚染されていない土壌や砂、コンクリート及び／又は放射線遮蔽シートであることを特徴とする請求項１０に記載の放射線汚染物質保管施設。
前記外側のドーム状構築物と前記内側のドーム状構築物の間の間隔はスペーサによって保持されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線汚染物質保管施設。