JP5975312B1

JP5975312B1 - 吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法

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Publication number: JP5975312B1
Application number: JP2015242431A
Authority: JP
Inventors: 石井　卓; 卓石井
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Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-08-23
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Abstract

【課題】ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施可能な吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法を提供する。【解決手段】坑道内壁１２と廃棄体１４との間のすき間空間１６に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレット２２を充填する装置１００であって、坑道１０内に定置された廃棄体１４の手前側に配置されるアーム保持躯体１８と、このアーム保持躯体１８からすき間空間１６に向けて延在し、廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を移動自在にアーム保持躯体１８に保持されたアーム２０と、このアーム２０に取り付けられ、ペレット２２をすき間空間１６の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置２４とを備えるようにする。【選択図】図１−１

Description

本発明は、吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法に関し、特に、高レベルの放射性廃棄物の処分施設等で使用される吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法に関するものである。

従来、高レベルの放射性廃棄物を横置き方式に地層処分する施設として、例えば図９および図１０に示すように、地中に主要坑道１および処分坑道２を配置し、処分坑道２内に放射性廃棄物を緩衝材で囲繞した緩衝材一体型廃棄体３を埋設することが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。

上記の地層処分施設の操業手順については以下のような手順が考えられている。
（１）「緩衝材一体型廃棄体」を地上から斜坑を経由して地下の主要坑道に搬入する。
（２）「緩衝材一体型廃棄体」を主要坑道から処分坑道に搬入する。
（３）「緩衝材一体型廃棄体」を処分坑道に奥から順に複数個を定置する。
（４）１本の処分坑道への定置が終了したら、「緩衝材一体型廃棄体」と坑道内壁とのすき間を埋め戻す。
（５）上記（３）（４）を繰り返し、処分坑道への定置が満杯に達したら、当該処分坑道の入口を閉鎖する。
（６）すべての処分坑道への廃棄体の定置と処分坑道の閉鎖が終了したら、処分の安全性を確認後に地下施設全体を埋設して閉鎖する。

上記のすき間空間を埋め戻す方法の一つとして、ベントナイト・ペレットの充填法があり、非特許文献１にあるように、エアー搬送管で先端まで搬送してから下方に流下させて充填する方法がある。この方法について以下に説明する。

図１１は、処分坑道の長手方向に直交する方向の断面図である。図１２は、処分坑道に緩衝材一体型廃棄体を定置した状態の鳥瞰図である。

図１１（ａ）に示すように、処分坑道２の底部に緩衝材一体型廃棄体３を定置するための定置用台座４が設けてある場合、図１１（ｂ）および図１２に示すように、緩衝材一体型廃棄体３を定置すると、緩衝材一体型廃棄体３と坑道２内壁との間には一定幅のすき間空間５ができる。すき間空間５が一定幅であるため、遮水性のベントナイト・ペレットを充填しやすいことが特徴である。すき間空間５にベントナイト・ペレット６を充填し終えると、図１１（ｃ）に示すような状態となる。

図１３は、特許文献１に記載の図９を再掲したものであり、噴射装置で小粒径ペレットを吹き飛ばして充填する方法を示したものである。例えば、ベントナイトを高密度に略球状に成形したベントナイト・ペレットを使ってできるだけ高密度に充填することで埋戻しを行う場合には、粒径約２０ｍｍの大粒径ペレット６Ａを先行まきだしした後で、粒径約１ｍｍの小粒径ペレット６Ｂを流下させて大粒径ペレット６Ａの間隙に充填することができ、かつ、小型のビデオカメラ等の観察装置７Ａで観測しながら噴射装置７Ｂからのエアー噴射により均す方法により、安定的かつ均質な充填が可能である。

図１４は、非特許文献２に紹介されている写真であり、斜面状にまきだした場合を模擬した実験の状況を表している。（１）から（６）へと番号順に時間が経過している。この図に示すように、斜面の安息角は約３０°である。

このことから、坑道内壁と緩衝材一体型廃棄体との間のすき間は斜面状に充填することが適していることが伺える。図１５−１は、定置済の緩衝材一体型廃棄体３の手前に、新たに緩衝材一体型廃棄体３を定置した状態を示し、図１５−２は、新たなすき間空間５をベントナイト・ペレット６で充填終了した状態を示している。

このように斜面状にペレットをまきだして充填する装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置は、図１６−１および図１６−２に示すように、緩衝材一体型廃棄体３と処分坑道２の内壁との間の狭い空間５を移動可能な形状寸法のペレット充填装置８として構成される。このペレット充填装置８は、本体８Ａと、処分坑道２の入口から本体８Ａに連通されてペレットを輸送する輸送管８Ｂと、輸送管８Ｂを通って充填させるペレットを本体８Ａから充填位置まで搬送する図示しない搬送部と、大小粒径の異なるペレットを別々に投下できる投下部８Ｃと、充填して堆積しているペレットの表面に圧縮空気を噴射してペレットを吹き飛ばすノズル８Ｄと、ノズル８Ｄに圧縮空気を供給する図示しない圧縮空気供給部と、ノズル８Ｄの先端付近にノズル８Ｄから圧縮空気を噴射する方向のペレット堆積面を観察できる観察部８Ｅと、遠隔操作によって関節を作動することにより、ノズル８Ｄの先端および観察部８Ｅを堆積しているペレットの表面に沿って移動させることができるフリーアーム８Ｆとを有している。

この装置では、大粒径ペレット６Ａを坑道２の天端から投入して落下させるため、ペレット６に割れの発生等の損傷の懸念があった。また、小型のビデオカメラ等の観察部８Ｅによる観察にフリーアーム８Ｆのような多関節ロボットを必要とする等の製作しにくい装置が必要であった。さらに、狭いすき間空間５に多量のペレットを投入する際に単一のエアー搬送管のみでは効率的ではないことが課題であった。

特開２０１５−７５９４号公報

戸栗智仁，景山仁志，朝野英一他「横置き定置方式における緩衝材周辺隙間へのベントナイトペレットの充填方法に関する研究」，土木学会第63回年次学術講演会概要集 CS05-12 ，pp.191-192, 平成20年9月石井，中島他，「坑道すき間へのベントナイト・ペレット充填方法の高度化の試み」，日本原子力学会「2014年春の年会」，I07, p.361，2014年3月

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施可能な吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置は、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置されるアーム保持躯体と、このアーム保持躯体からすき間空間に向けて延在し、廃棄体の外周に沿ってすき間空間を移動自在にアーム保持躯体に保持されたアームと、このアームに取り付けられ、ペレットをすき間空間の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、アーム保持躯体は円柱状の廃棄体の断面よりも大きくない断面を有し、アーム保持躯体の底部には坑道内を前進および後進可能にする走行装置が設けられ、アーム保持躯体は１ないし複数のアームを坑道延長方向に対して水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、アームを前後方向に動かす機構をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、ペレット搬送装置は、桟付きのベルトコンベア、スクリューコンベアまたはエアー搬送管のいずれかにより構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、ペレット搬送装置を坑道の横断面方向において水平状態に保持する機構をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、ペレット搬送装置は、大粒径ペレットを搬送して投入するための桟付きのベルトコンベアもしくはスクリューコンベアと、小粒径ペレットを搬送して投入するためのエアー搬送管もしくはスクリューコンベアとからなることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、アームもしくはペレット搬送装置には、充填状況を観察するための観察装置が設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、アームもしくはペレット搬送装置には、小粒径ペレットを均すためのエアー噴射機構がさらに設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、観察装置による観察方向と、エアー噴射機構に備わるノズルのエアー噴射方向は、遠隔操作で一体的に連動して変更可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置は、上述した発明において、搭載するペレットをペレット搬送装置に供給可能で坑道内を移動可能な搬送供給台車をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填方法は、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する方法であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置したアーム保持躯体からすき間空間に向けてアームを延ばして、このアームに取り付けられたペレット搬送装置を介してペレットをすき間空間の奥に搬送して投入することを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法は、上述した発明において、粒径の異なる複数種類のペレットが一定の重量比で混合したペレットを搭載し、坑道内を移動可能な搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、この搬送供給台車からペレット搬送装置に粒径の異なる複数種類のペレットを供給することを特徴とする。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法は、上述した発明において、粒径の異なる複数種類のペレットを、粒径の種類別に複数台の搬送供給台車に搭載させ、各搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、各搬送供給台車からペレット搬送装置に設けてある少なくとも１つの受入口を介してペレット搬送装置に各ペレットを別々に供給することにより、ペレット搬送装置の先端で一定の重量比で混合したペレットを投入可能としたことを特徴とする。

本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置されるアーム保持躯体と、このアーム保持躯体からすき間空間に向けて延在し、廃棄体の外周に沿ってすき間空間を移動自在にアーム保持躯体に保持されたアームと、このアームに取り付けられ、ペレットをすき間空間の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置とを備えるので、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アーム保持躯体は円柱状の廃棄体の断面よりも大きくない断面を有し、アーム保持躯体の底部には坑道内を前進および後進可能にする走行装置が設けられ、アーム保持躯体は１ないし複数のアームを坑道延長方向に対して水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持可能であるので、廃棄体の手前側に移動してきた後、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームを前後方向に動かす機構をさらに備えるので、廃棄体の手前側においてアームを前後に動かすことで、ペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置は、桟付きのベルトコンベア、スクリューコンベアまたはエアー搬送管のいずれかにより構成されるので、充填速度を増強することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置を坑道の横断面方向において水平状態に保持する機構をさらに備えるので、ペレット搬送装置からペレットがこぼれるのを防止することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置は、大粒径ペレットを搬送して投入するための桟付きのベルトコンベアもしくはスクリューコンベアと、小粒径ペレットを搬送して投入するためのエアー搬送管もしくはスクリューコンベアとからなるので、大粒径ペレットと小粒径ペレットを別系統で搬送して投入できるので、充填速度を増強することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームもしくはペレット搬送装置には、充填状況を観察するための観察装置が設けられているので、搬送して投入しながら充填状況を観察することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームもしくはペレット搬送装置には、小粒径ペレットを均すためのエアー噴射機構がさらに設けられているので、大粒径ペレットの上から投入した小粒径ペレットの流下状況を観察し、ペレットが凸凹状に堆積していた場合には、必要に応じてエアー噴射によって小粒径ペレットを均すことができるので、密度分布をより均質にすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、観察装置による観察方向と、エアー噴射機構に備わるノズルのエアー噴射方向は、遠隔操作で一体的に連動して変更可能であるので、観察方向に向けてエアーを噴射できるため、小粒径ペレットの均し状況を視認しながら、エアー噴射均し充填を実施でき、充填品質を確実にすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、搭載するペレットをペレット搬送装置に供給可能で坑道内を移動可能な搬送供給台車をさらに備えるので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができるという効果を奏する。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する方法であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置したアーム保持躯体からすき間空間に向けてアームを延ばして、このアームに取り付けられたペレット搬送装置を介してペレットをすき間空間の奥に搬送して投入するので、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、粒径の異なる複数種類のペレットが一定の重量比で混合したペレットを搭載し、坑道内を移動可能な搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、この搬送供給台車からペレット搬送装置に粒径の異なる複数種類のペレットを供給するので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができるという効果を奏する。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、粒径の異なる複数種類のペレットを、粒径の種類別に複数台の搬送供給台車に搭載させ、各搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、各搬送供給台車からペレット搬送装置に設けてある少なくとも１つの受入口を介してペレット搬送装置に各ペレットを別々に供給することにより、ペレット搬送装置の先端で一定の重量比で混合したペレットを投入可能としたので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができるという効果を奏する。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができるという効果を奏する。

図１−１は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態１を示す縦断面図である。図１−２は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態１を示す縦断面図である。図１−３は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態１を示す縦断面図である。図２−１は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態２を示す縦断面図である。図２−２は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態２を示す縦断面図である。図２−３は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態２を示す縦断面図である。図３は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態３を示す透視斜視図である。図４は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態３を示す横断面図である。図５−１は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態４を示す横断面図である。図５−２は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態４を示す部分拡大図である。図６−１は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態５を示す横断面図である。図６−２は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態５を示す部分拡大斜視図である。図６−３は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態６を示す部分拡大斜視図である。図７は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態７を示す透視斜視図である。図８は、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置の実施の形態８を示す透視斜視図である。図９は、横置き方式の放射性廃棄物処分施設の一例を示す図である。図１０は、処分坑道の長手方向の断面図を示す図である。図１１は、処分坑道の長手方向に直交する方向の断面図である。図１２は、処分坑道に緩衝材一体型廃棄体を定置した状態の鳥瞰図である。図１３は、小粒径ペレットを吹き飛ばして充填する方法を示す図である。図１４は、斜面状にまきだした模擬実験状況を示す写真図である。図１５−１は、定置済の緩衝材一体型廃棄体の手前に、新たに緩衝材一体型廃棄体を定置した状態を示す図である。図１５−２は、新たなすき間空間を充填終了した状態を示す図である。図１６−１は、従来の吸水膨張性粘土材料の充填装置を示す斜視図である。図１６−２は、従来の吸水膨張性粘土材料の充填装置を示す側面図である。

以下に、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本実施の形態１に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を、坑道延長方向の縦断面図として示したものである。この図に示すように、本実施の形態１に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置１００は、円形断面の坑道１０の内壁１２と円柱状の廃棄体１４（緩衝材一体型廃棄体）との間のすき間空間１６に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、坑道１０内に定置された廃棄体１４の手前側に配置されるアーム保持躯体１８と、このアーム保持躯体１８からすき間空間１６に向けて延在し、廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を移動自在にアーム保持躯体１８に保持されたアーム２０と、このアーム２０に取り付けられ、ペレット２２をすき間空間１６の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置２４とを備える。

アーム保持躯体１８は、円柱状の廃棄体１４の断面よりも小さい断面であり、１ないし複数のアーム２０を水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持する。アーム保持躯体１８の底部には、坑道１０内を前進、後進可能にする走行装置２６が設けてある。アーム２０は、坑道内壁１２と廃棄体１４との間のすき間空間１６に挿入可能な長さを有しており、廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を円弧状に平行移動する平行移動機構２８を有している。

図１−１に示すように、アーム２０を水平に保持した状態で、充填装置１００は走行装置２６により廃棄体１４直前まで進む。このとき、アーム２０に取り付けられたペレット搬送装置２４はすき間空間１６の奥まで挿入されることになる。

その後、図１−２に示すように、ペレット２２をまきだしながら、充填装置１００は後退するので、最下層の空間は大粒径ペレットで充填される。続いて、小粒径ペレットを同様の動きで奥から投入すると、小粒径ペレットは大粒径ペレットの間隙に流下してより高密度な充填状態になる。このとき、大粒径ペレットには振動締固めを必要としない。小粒径ペレットを流下させるだけで十分な密実な充填が可能であり、さらにエアー噴射による敷き均しを施すことで、より高密度な充填を可能とすることは、特許文献１に既に記載されているとおりである。

図１−３は、すき間空間１６の中段付近にまきだしている状況を概念的に示している。この図に示すように、ペレット搬送装置２４は事前に上方に平行移動させるので、中段位置にペレット２２を搬送して投入することが可能になる。

このような手順を繰り返すことで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和できるとともに、大粒径ペレット投入後の小粒径ペレットの流下充填をスムースに実施することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図２は、本実施の形態２に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を、坑道延長方向の縦断面図として示したものである。この図に示すように、本実施の形態２に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置２００は、坑道内壁１２と廃棄体１４との間のすき間空間１６に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、坑道１０内に定置された廃棄体１４の手前側に配置されるアーム保持躯体１８と、このアーム保持躯体１８からすき間空間１６に向けて延在し、廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を移動自在にアーム保持躯体１８に保持されたアーム２０と、このアーム２０に取り付けられ、ペレット２２をすき間空間１６の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置２４とを備える。

アーム保持躯体１８は、円柱状の廃棄体１４の断面よりも小さい断面であり、１ないし複数のアーム２０を坑道１０の延長方向に対して水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持する。アーム保持躯体１８の底部には、坑道１０内を前進、後進可能にする走行装置２６が設けてある。この走行装置２６は充填装置２００全体が作業位置までアクセスもしくは退出するときのみに使用される。また、アーム保持躯体１８には、アーム２０を水平方向に前後に繰り出す図示しない繰り出し機構３０を設けている。アーム２０は、坑道内壁１２と廃棄体１４との間のすき間空間１６に挿入可能な長さを有しており、廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を円弧状に平行移動する平行移動機構２８を有している。

図２−１に示すように、アーム２０を水平に保持した状態で、充填装置２００は走行装置２６により廃棄体１４直前まで進む。その後、アーム２０が繰り出し機構３０によりアーム保持躯体１８から前方に繰り出されて、アーム２０に取り付けられたペレット搬送装置２４はすき間空間１６の奥まで挿入されることになる。

その後、図２−２に示すように、アーム２０を後方に繰り出すことによって、ペレット２２をまきだしながら、ペレット搬送装置２４は後退するので、最下層の空間は大粒径ペレットで充填される。続いて、小粒径ペレットを同様の動きで奥から投入すると、小粒径ペレットは大粒径ペレットの間隙に流下してより高密度な充填状態になる。このとき、大粒径ペレットには振動締固めを必要としない。小粒径ペレットを流下させるだけで十分な密実な充填が可能であり、さらにエアー噴射による敷き均しを施すことで、より高密度な充填が可能となる。

図２−３には、すき間空間１６の中段付近にまきだしている状況を概念的に示した。ペレット搬送装置２４は事前に上方に平行移動させるので、中段位置にペレット２２を搬送して投入することが可能になる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図３は、本実施の形態３に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を鳥瞰したものである。この図に示すように、本実施の形態３に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置３００は、上記の実施の形態において、ペレット搬送装置２４を桟付きのベルトコンベア２４Ａで構成したものである。ベルトコンベア２４Ａには一定間隔で桟３２がついているので、ペレット２２は転がって偏ることがなく、順次すき間空間１６の奥に搬送、投入される。このペレット搬送装置２４をアーム保持躯体１８の左右のアーム２０に配置することによって、充填速度を増強することが可能になる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図４は、本実施の形態４に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を坑道横断面における概念図で示している。この図に示すように、本実施の形態４に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置４００は、上記の実施の形態において、ペレット搬送装置２４（ベルトコンベア２４Ａ）を坑道１０の横断面方向において水平で、かつ、坑道１０の延長方向に水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持可能な水平保持機構３４を設けたものである。

図３および図４に示すように、この水平保持機構３４は、平行四辺形状の腕木からなる平行移動機構２８を前後に２つ設けたもので構成される。これら前後２つの平行移動機構２８が形状と高さをほぼ同一に保持した状態で作動することで、アーム２０に取り付けられたペレット搬送装置２４（ベルトコンベア２４Ａ）を水平もしくは若干の傾斜を持たせた状態に保持する。このため、ペレット搬送装置２４を廃棄体１４の外周側のいかなる場所に配置しても、ペレット搬送装置２４を坑道１０の横断面方向において水平で、かつ、坑道１０の延長方向に水平もしくは若干の傾斜を持たせた状態で保持することができる。この結果、ペレット搬送装置２４としてベルトコンベア２４Ａを採用した場合には、常に坑道１０の横断面方向において水平で、かつ、坑道１０の延長方向に水平もしくは若干の傾斜のある状態に繰り出されるので、ベルトコンベア２４Ａから球状のペレットがこぼれることはない。

なお、図４において、アーム保持躯体１８は円形リング状のフレーム１８Ａを有しており、アーム２０の水平上下左右移動のガイドになっているが、水平保持機構３４の腕木に位置決めの機能があるならば、円形リング状のフレーム１８Ａは必ずしも必要ではない。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
図５は、本実施の形態５に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を坑道横断面における概念図で示している。この図に示すように、本実施の形態５に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置５００は、上記の実施の形態において、ペレット搬送装置２４を、大粒径ペレットを充填するための桟付きのベルトコンベア２４Ａと、小粒径ペレットを充填するためのエアー搬送管２４Ｂとで構成したものである。これによれば、大・小ペレットを別系統で搬送して投入できるので、充填速度が大きくなるメリットがある。なお、ベルトコンベア２４Ａおよびエアー搬送管２４Ｂをそれぞれスクリューコンベアで構成してもよい。

なお、上記までの説明では、大小２種類のペレットを投入する例を記述したが、単一粒径のペレットを投入することでもよいし、大小３種類以上のペレットを投入することでもよい。また、上記の説明では、アーム２０は廃棄体１４の外周に沿ってすき間空間１６を円弧状に平行移動する平行移動機構２８を有する場合について記述したが、アーム２０を自由な位置と方向に保持することが可能な機構のものにしてもよく、例えば、周知のブーム型削岩機のアームと類似の機構を適用してもよい。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
図６−１は、本実施の形態６に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を坑道横断面における概念図で示している。この図に示すように、本実施の形態６に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置６００は、アーム２０の先端部付近に、充填状況を観察するための小型のビデオカメラ３６（観察装置）を取り付けたものである。このビデオカメラ３６はアーム２０の先端部付近ではなく、ペレット搬送装置２４の先端部付近に取り付けてもよい。

ここで、アーム２０またはペレット搬送装置２４の先端部付近に、エアー噴射によって小粒径ペレットを均すためのエアー噴射機構をさらに取り付けてもよい。この場合、例えば、図６−２に示すように、ペレット搬送装置２４を、大粒径ペレットを充填するための桟付きのベルトコンベア２４Ａと、小粒径ペレットを充填するためのエアー搬送管２４Ｂとで構成する。そして、これらに沿ってエアー噴射機構をなす空気供給管３８およびノズル４０を設けるとともに、例えばノズル４０の基部にビデオカメラ３６を設けてもよい。

このビデオカメラ３６によって、大粒径ペレットの上から投入した小粒径ペレットの流下状況を観察し、図１３に示したようにペレットが凸凹状に堆積していた場合には、必要に応じてノズル４０からのエアー噴射によって小粒径ペレットを均すことができるので、密度分布をより均質にすることができる。

また、図６−３に示すように、ビデオカメラ３６の代わりにファイバースコープ４２を設け、この先端にエアー噴射用のノズル４０を固定してもよい。ファイバースコープ４２のカメラの向きは遠隔操作で随意に観察方向を制御可能とする。エアー噴射用のノズル４０はファイバースコープ４２の先端部に固定されているので、観察する方向に向けてエアーを噴射できるため、小粒径ペレットの均し状況を視認しながら、エアー噴射均し充填を実施でき、充填品質を確実にすることができるというメリットがある。

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
図７は、本実施の形態７に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を鳥瞰したものである。この図に示すように、本実施の形態７に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置７００は、ペレット２２を坑道１０内に搬入するための搬送供給台車４４を備えている。搬送供給台車４４はペレットを搭載する変形ドラム容器４６を有しており、坑道１０内を前進および後進可能である。この変形ドラム容器４６は軸回転可能なドラムからなり、内側にスクリューコンベアと同じねじり羽根が固定されているため、ドラムを回転することで内部に貯蔵されているペレット２２を混合攪拌させることが可能である。また、ドラムの回転を逆にすることで内部に貯蔵されているペレット２２は徐々に上方の開口部４８に上げられて開口部４８から吐き出される。吐き出されたペレット２２はスクリューコンベア５０によって上方あるいは下方の左右に搬送され、ペレット搬送装置２４（例えば桟付きベルトコンベア２４Ａ）の受入口５２に供給される。このような搬送供給台車４４を坑道１０内に複数出入りさせることで、すき間空間１６へのペレット充填作業を連続的に進めることが可能になる。

なお、この図７の例ではスクリューコンベア５０を用いた例を示したが、スクリューコンベア５０の代わりにベルトコンベアを用いてもよいし、下向きに傾斜している樋状のシュートを用いてもよい。また、２〜３種類の粒径のペレットを供給する際には、混合済みのペレットを貯蔵した搬送供給台車４４を坑道１０内に搬入してペレット搬送装置２４に供給してもよいし、あるいは大粒径のペレットのみを搬入して、その充填が終了してから、次に小粒径のペレットを搬入して、充填作業を行ってもよい。このように搬送供給台車４４を用いてペレットのピストン搬送を繰り返すことで、段階的に充填することが可能である。

（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
本実施の形態は、粒径の異なる大小２種類のペレットを別々に搬送供給するものである。図８は、本実施の形態８に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置を鳥瞰したものである。この図に示すように、本実施の形態８に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置８００は、大粒径のペレットを搬送供給する搬送供給台車４４Ａと、小粒径のペレットを搬送供給する搬送供給台車４４Ｂとを備えている。各搬送供給台車４４Ａ、４４Ｂの構成は上記の実施の形態７で説明した搬送供給台車４４と同様である。搬送供給台車４４Ａ、４４Ｂの変形ドラム容器４６Ａ、４６Ｂの開口部４８Ａ、４８Ｂからから下向きに傾斜している樋状のシュート５４Ａ、５４Ｂを介してペレット搬送装置２４（例えば桟付きベルトコンベア２４Ａ）にペレットを供給する。ここで、ペレット搬送装置２４の異なる２箇所には受入口５２Ａ、５２Ｂが設けられており、シュート５４Ａから受入口５２Ａに、シュート５４Ｂから受入口５２Ｂにそれぞれペレット２２を供給する。なお、この例において、シュート５４Ａ、５４Ｂの代わりに、上記の実施の形態７で示したようなスクリューコンベア５０やベルトコンベアを用いてもよい。また、異なる２箇所に受入口５２Ａ、５２Ｂを別々に設ける代わりに、受入口５２を１箇所だけ設け、この受入口５２に対してそれぞれの搬送供給台車４４Ａ、４４Ｂからペレットを供給するようにしてもよい。

本実施の形態によれば、粒径の異なる大小２種類のペレットを供給する際に、２台の搬送供給台車４４Ａ、４４Ｂが各々の粒径のペレットを格納した状態で供給位置に到着し、ペレット搬送装置２４の異なる２箇所に設けてある受入口５２Ａ、５２Ｂに、並行して別々に供給される。あらかじめ一定範囲の大小混合比率になるように受入口５２Ａ、５２Ｂにペレットが供給されるので、ペレット搬送装置２４の先端では一定範囲の重量比で混じったペレット２２がすき間空間１６に投下される。

なお、この例では大小２粒径のペレットを搬入するため、２台の搬送供給台車４４Ａ、４４Ｂを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、粒径の種類の数に応じた台数の搬送供給台車４４を用いてもよい。

以上説明したように、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置されるアーム保持躯体と、このアーム保持躯体からすき間空間に向けて延在し、廃棄体の外周に沿ってすき間空間を移動自在にアーム保持躯体に保持されたアームと、このアームに取り付けられ、ペレットをすき間空間の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置とを備えるので、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アーム保持躯体は円柱状の廃棄体の断面よりも大きくない断面を有し、アーム保持躯体の底部には坑道内を前進および後進可能にする走行装置が設けられ、アーム保持躯体は１ないし複数のアームを坑道延長方向に対して水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持可能であるので、廃棄体の手前側に移動してきた後、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームを前後方向に動かす機構をさらに備えるので、廃棄体の手前側においてアームを前後に動かすことで、ペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置は、桟付きのベルトコンベア、スクリューコンベアまたはエアー搬送管のいずれかにより構成されるので、充填速度を増強することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置を坑道の横断面方向において水平状態に保持する機構をさらに備えるので、ペレット搬送装置からペレットがこぼれるのを防止することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、ペレット搬送装置は、大粒径ペレットを搬送して投入するための桟付きのベルトコンベアもしくはスクリューコンベアと、小粒径ペレットを搬送して投入するためのエアー搬送管もしくはスクリューコンベアとからなるので、大粒径ペレットと小粒径ペレットを別系統で搬送して投入できるので、充填速度を増強することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームもしくはペレット搬送装置には、充填状況を観察するための観察装置が設けられているので、搬送して投入しながら充填状況を観察することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、アームもしくはペレット搬送装置には、小粒径ペレットを均すためのエアー噴射機構がさらに設けられているので、大粒径ペレットの上から投入した小粒径ペレットの流下状況を観察し、ペレットが凸凹状に堆積していた場合には、必要に応じてエアー噴射によって小粒径ペレットを均すことができるので、密度分布をより均質にすることができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、観察装置による観察方向と、エアー噴射機構に備わるノズルのエアー噴射方向は、遠隔操作で一体的に連動して変更可能であるので、観察方向に向けてエアーを噴射できるため、小粒径ペレットの均し状況を視認しながら、エアー噴射均し充填を実施でき、充填品質を確実にすることができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填装置によれば、搭載するペレットをペレット搬送装置に供給可能で坑道内を移動可能な搬送供給台車をさらに備えるので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができる。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができる。

また、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する方法であって、坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置したアーム保持躯体からすき間空間に向けてアームを延ばして、このアームに取り付けられたペレット搬送装置を介してペレットをすき間空間の奥に搬送して投入するので、アームに取り付けられたペレット搬送装置からすき間空間にペレットを投入することで、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、すき間空間へのペレットの充填をスムースに実施することができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、粒径の異なる複数種類のペレットが一定の重量比で混合したペレットを搭載し、坑道内を移動可能な搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、この搬送供給台車からペレット搬送装置に粒径の異なる複数種類のペレットを供給するので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができる。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができる。

また、本発明に係る他の吸水膨張性粘土材料の充填方法によれば、粒径の異なる複数種類のペレットを、粒径の種類別に複数台の搬送供給台車に搭載させ、各搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、各搬送供給台車からペレット搬送装置に設けてある少なくとも１つの受入口を介してペレット搬送装置に各ペレットを別々に供給することにより、ペレット搬送装置の先端で一定の重量比で混合したペレットを投入可能としたので、すき間空間の充填に必要なペレットを搬送供給台車を用いて構築場所へ順次搬送できるので、充填作業が中断する時間を短くすることができる。また、すき間空間へのペレットの充填速度を早めることができる。

以上のように、本発明に係る吸水膨張性粘土材料の充填装置および充填方法は、横置き方式の放射性廃棄物処分施設における緩衝材一体型廃棄体と坑道内壁とのすき間を埋め戻すのに有用であり、特に、ペレット投入時の落下衝撃を緩和するとともに、ペレットの充填をスムースに実施するのに適している。

１０坑道
１２内壁
１４廃棄体
１６すき間空間
１８アーム保持躯体
２０アーム
２２ペレット
２４ペレット搬送装置
２４Ａベルトコンベア
２４Ｂエアー搬送管
２６走行装置
２８平行移動機構
３０繰り出し機構
３２桟
３４水平保持機構
３６ビデオカメラ（観察装置）
３８空気供給管
４０ノズル（エアー噴射機構）
４２ファイバースコープ（観察装置）
４４，４４Ａ，４４Ｂ搬送供給台車
４６，４６Ａ，４６Ｂ変形ドラム容器
４８，４８Ａ，４８Ｂ開口部
５０スクリューコンベア
５２，５２Ａ，５２Ｂ受入口
５４Ａ，５４Ｂシュート
１００〜８００吸水膨張性粘土材料の充填装置

Claims

坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する装置であって、
坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置されるアーム保持躯体と、このアーム保持躯体からすき間空間に向けて延在し、廃棄体の外周に沿ってすき間空間を移動自在にアーム保持躯体に保持されたアームと、このアームに取り付けられ、ペレットをすき間空間の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置とを備えることを特徴とする吸水膨張性粘土材料の充填装置。
アーム保持躯体は円柱状の廃棄体の断面よりも大きくない断面を有し、アーム保持躯体の底部には坑道内を前進および後進可能にする走行装置が設けられ、アーム保持躯体は１ないし複数のアームを坑道延長方向に対して水平もしくは若干の傾斜を持たせて保持可能であることを特徴とする請求項１に記載の吸水膨張性粘土材料の充填装置。
アームを前後方向に動かす機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の吸水膨張性粘土材料の充填装置。
アームもしくはペレット搬送装置には、充填状況を観察するための観察装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の吸水膨張性粘土材料の充填装置。
アームもしくはペレット搬送装置には、ペレットを均すためのエアー噴射機構がさらに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の吸水膨張性粘土材料の充填装置。
坑道内壁と廃棄体との間のすき間空間に、吸水膨張性粘土材料からなる粒状のペレットを充填する方法であって、
坑道内に定置された廃棄体の手前側に配置したアーム保持躯体からすき間空間に向けて延在し、廃棄体の外周に沿ってすき間空間を移動自在にアーム保持躯体に保持されたアームに取り付けられ、ペレットをすき間空間の奥に搬送して投入可能なペレット搬送装置を介してペレットをすき間空間の奥に搬送して投入することを特徴とする吸水膨張性粘土材料の充填方法。
粒径の異なる複数種類のペレットが一定の重量比で混合したペレットを搭載し、坑道内を移動可能な搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、この搬送供給台車からペレット搬送装置に粒径の異なる複数種類のペレットを供給することを特徴とする請求項６に記載の吸水膨張性粘土材料の充填方法。
粒径の異なる複数種類のペレットを、粒径の種類別に複数台の搬送供給台車に搭載させ、各搬送供給台車を廃棄体の手前側に配置して、各搬送供給台車からペレット搬送装置に設けてある少なくとも１つの受入口を介してペレット搬送装置に各ペレットを別々に供給することにより、ペレット搬送装置の先端で一定の重量比で混合したペレットを投入可能としたことを特徴とする請求項６に記載の吸水膨張性粘土材料の充填方法。