JPH01282498A - 放射性廃棄物の処分方法および充填材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は原子力発電所、原子燃料製造工場、原子力に関
する研究所等の原子力施設より排出される放射性廃棄物
の処分方法に係り、特に同化処理等を施されたのち容器
に収納された低レベル放射性廃棄物の浅層地処分方法お
よび充填材に関するものである。

［従来の技術Ｊ 原子力施設より排出される低レベル放射性廃棄物のうち
、液体の状態で排出されるものはイオン交換、蒸発など
の減容処理を施したのら、セメント、アスファルトある
いはプラスチックにより固化されドラム缶などの容器に
収納される。また同体の状態で排出されるものは、燃焼
、圧縮成形などの減容処理を施されたのちに、そのまま
あるいは固化されてドラム缶やコンクリート製容器に収
納される。これら低レベル放射性廃棄物を収納した容器
は、現時点においてはその大多数が発生施設内の貯蔵施
設に貯蔵されている。

これら発生施設内の貯蔵施設に貯蔵されている放射性廃
棄物は、発生施設の貯蔵能力が限界に達すると１発生施
設外で処分されることとなっている。

放射性廃棄物において処分とは、放射性廃棄物を人の生
活工】境の外におき、人の管理から外すことであり、人
の管理の下に置く貯蔵とは相対する措置である。処分さ
れた放射性廃棄物は、原則的には人の管理の下に戻るこ
とな（半永久的に放置されるため、それに含まれる放射
性廃棄物が外部へ漏出する時期は、その放射能が減衰し
て無害化したのちでなければならない。

わが国においては低レベル放射性廃棄物の処分方法とし
て、大洋中の深海底に容器ごと沈める海洋処分および地
下水より隔離された地層の浅い個所にコンクリート貯蔵
施設を建設し、その中に収容する浅層地処分が考えられ
ている。

海洋処分については、わが国では太平洋中の深海底で行
うこととしているが、この海域に近い太平洋諸国の反対
があり、現在では実施ができない状況にあり、浅層地処
分が推進されている。

浅層地処分ではコンクリート貯蔵施設内に放射性廃棄物
を収納した容器を積み置きし、その間隙に埋め戻し材と
して砂または土壌を充填するか、またはモルタルもしく
はコンクリートを充填し固化するかしたのち、密閉する
方法が考えられている６ 埋め戻し材は貯蔵施設のコンクリート壁に何らかの原因
で亀裂が発生し、この亀裂を通して外部の水が浸入した
場合に、容器にその水が達するまでの時間を延長させる
作用、あるいはその水により容器壁が腐食し、内部の放
射性物質が溶出した場合に、その放射性物質の移動を、
それを吸着することにより遅延させる作用を期待しで用
いるものである。

またコンクリートあるいはモルタルによる同化は、放射
性廃棄物を貯蔵した容器を水を通し難いコンクリートや
モルタルの層で覆うことにより、外部から浸入した水が
容器にまで達する時間を延長し、またコンクリートやモ
ルタルがアルカリ性であることによって容器の腐食を遅
延し、さらに容器の腐食により同化体から溶出した放射
性物質が、施設の外部すなわち人の生活環境へ到達する
までの時間を延長しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］ 低レベル放射性廃棄物を浅層地処分するに当り、放射性
廃棄物を収納した容器を積み置きしたコンクリート製貯
蔵施設内の間隙を砂あるいは土壌で充填する方法では、
砂や土壌の透水係数が大きいので、コンクリート壁の亀
裂より浸入した水が放射性廃棄物を収納した容器に達す
るまでの時間が比較的短い、そのため放射性廃棄物を収
納した容器が腐食し、放射性物質が溶出するまでの時間
も短く、放射性物質が比較的短期間で外部すなわち人の
環境に漏出する可能性がある。

また、モルタルまたはコンクリートを充填し固化する方
法では、その硬化物の脆性のため、例えば貯蔵施設のコ
ンクリートに亀裂が生じた場合。

それに伴って充填材であるモルタルやコンクリートに亀
裂が発生する可能性が強い、そうなるとその亀裂が導水
路となり、外部よりの水が放射性廃棄物を収容している
容器に速やかに到達し、処分後短期間のうちに容器を腐
食し放射性物質を溶出する可能性がある。逆にまたその
経路を伝って溶出した放射性物質が外部へ容易に漏出す
るおそれがある。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされ
たものであり、従来の充填材に代λて、カルシウムを含
む水硬性物質１〜３０重量部ならびに乾燥した砂および
／または乾燥した土壌７０〜９９重量部より構成される
充填材を、放射性廃棄物を収容した容器を貯蔵したコン
クリート製貯蔵施設の容器と容器の間隙および容器と貯
蔵施設との間隙に充填するものである。

本発明においてカルシウムを含む水硬性物質とはポルト
ランドセメント、混合セメント、その他力ルシウムを含
むセメント頚、若しくはこれらセメントのクリンカ、石
灰類ならびにカルシウムを含む冶金滓類であり、これら
の粉粒物のうち１種または２種以上を混合したものであ
る。

または上記カルシウムを含む水硬性物質に高炉水滓スラ
グ、フライアッシュ若しくはその他のポゾラン反応性物
質等を添加することができる。

本発明においては、上記カルシウムを含む水硬性物質の
中で、ポルトランドセメントのクリンカを単味若しくは
高炉水砕スラグと同時に粉砕したものを好適に用いるこ
とができる。この場合粉砕物の大きさは、全粒子が１ｍ
ｍ以下であり、かつ１０μｍ以上の粒子が７０％以上あ
ることが望ましい。さらに望ましくは全粒子０．５　ｍ
　ｍ以下１０μｍ以上の粒子が９０％以上のものが良い
。

ポルトランドセメントのクリンカは、ポルトランドセメ
ントを製造する際の中間製品であり、工業的に安価にか
つ大量に生産されている。従って入手は容易であり、ま
たそれ単味あるいは高炉水砕スラグと共に、工業的に大
量粉砕することが可能である。

一方、高炉水砕スラグは銑鉄製造炉である高炉の鉱滓を
、水で急冷したものであり、これを粉砕したものは高炉
セメント用原料として大量に用いられている６従ってこ
れも安価にまた大量に人手可能なものである。

一般的にはクリンカは凝結調節材である石膏と共にボー
ルミル等で粉砕されてセメントとなる。しかし単味でも
硬化能力はセメントと同等であり、硬化物の強度も同程
度である。

一般にポルトランドセメントあるいはそのクリンカなど
のカルシウムを含む水硬性物質は、その粒子が微粉、例
えば数μｍ以下の粒子の場合、たとえ−時的であっても
水と接すると、比較的短い時間の間にそのほとんどが水
和反応を終了してしまう。しかし粒子がある程度大きけ
れば、−時的な水との接触では水和はごく表面のみに留
まり、内部は未水和のまま残る。従っである程度大きな
粒子であれば空気中で長期間未水和のままの状態、すな
わち硬化能力を残した状態を維持できるのである。

本発明に用いるカルシウムを含む水硬性物質はある程度
の大きな粒径のものが望ましいが、大き過ぎると水と接
して水和反応を起こしても硬化しないようになり、逆に
小さ過ぎると長い貯蔵期間の間に空気中の水分や砂等が
持ち込んだ水分により水和反応を起こし、貯蔵施設のコ
ンクリート壁の亀裂より水が浸入した場合に固化しない
可能性があるので、カルシウムを含む水硬性物質の粒度
は貯蔵施設の構造あるいは同時に添加する砂や土壌の性
質に応じて適宜選択する必要がある。

本発明において、充填材として用いる砂や土壌は乾燥し
たものを用いる。乾燥したものとはその時点における空
気中の水分と平衡状態あるいはそれ以下の水分を含有し
たものであり、砂や土壌をこの状態とすることは通常の
方法により乾燥することにより可能である。

充填材として用いる砂や土壌を乾燥する目的は、ひとつ
にはカルシウムを含む水硬性物質との混合を容易にし均
質な充填材を作ることであり。

かつ流動性を良くして放射性廃棄物を貯蔵した施設の放
射性廃棄物を収容した容器と容器の間隙に十分に充填を
可能とするためである。さらに別の目的は貯蔵時に、施
設内に入る水分を礪力少なくし、容器の腐食を防止する
ためである。

また上記のように充填材として用いる砂や土壌を乾燥す
ると、貯蔵時施設内に入る水分は極く僅かであり、その
後は密閉されるために水分の持込みはほとんどなく、カ
ルシウムを含む水硬性物質の水和は長期間に亙り進行し
ない。

本発明に用いる砂は、特に限定されるものではなく、天
然に存在する川砂、陸砂、砂丘砂、塩分を除いた海砂、
若しくは川砂利あるいは砕石を粉砕した砕砂、水滓また
はその他の冶金滓あるいはその粉砕物等を用いることが
できる。

本発明において土壌とは地表面近くに賦存する粒子の比
較的細かい鉱物の集合体であって、その主たる成因が岩
石等の風化による物質のことである。

本発明に用いる充填材はその全てを予め混合して貯蔵施
設内に充填しても良く、また充填する際に各々の材料を
同時に投入して混合しても良い。

本発明に用いる充填材の混合割合はカルシウムを含む水
硬性物質が１〜３０重量部および乾燥した砂および／ま
たは土壌が７０〜９９重量部である。カルシウムを含む
水硬性物質が１重量部以下では硬化力が小さく本発明の
目的を達し得す。

３０重１部以上では充填材としての原価が高くなる。

本発明においてはポルトランドセメントのクリンカ単味
若しくはポルトランドセメントのクリンカと高炉水砕ス
ラグとの混合物をカルシウムを含む水硬性物質として好
適に用いることができる。

上記水硬性物質の粒子の大きさは、全粒子が１ｍｍ以下
であり、かつ１０μｍ以上の粒子を７０重１％以上含む
ことが望ましい。さらに望ましくは全粒子０．５　ｍ　
ｍ以下１０μｍ以上の粒子が９０１１％以上のものが良
い。

放射性廃棄物を貯蔵する施設のコンクリート壁に亀裂が
入り、それを通して外部より水が浸入するに至るまでに
は非常に長期間の経過が必要であると考えられる。従っ
て本発明による充填材がその時点においても水硬性を発
揮するには、充填材自体の活性が低く、長期間経過して
も硬化する能力を維持できるものが望ましい。

すなわち本発明に用いるカルシウムを含む水硬性物質は
、水和した後の硬化能力を損なわない程度に大きな粒子
を多く含むことが望ましい、また高炉水砕スラグやポゾ
ラン反応性物質は、それ自体の水和活性は低いがカルシ
ウムを含む水硬性物質と共に水分に会うと水硬性を発揮
する物質であり、上記のような条件下で用いるには好適
な物質である。

カルシウムを含む水硬性物質と高炉水砕スラグおよび／
またはポゾラン反応物質との混合割合は任意で良いが、
水和活性あるいは高炉水砕スラグの水硬性を効率よく発
揮させるためには、カルシウムを含む水硬性物質の割合
が２０％以上であることが望ましい。

［作用］ 本発明においては放射性廃棄物を収納した容器を貯蔵し
たコンクリート製貯蔵施設の容器と容器の間隙あるいは
容器と施設との間隙に充填材として、カルシウムを含む
水硬性物質ならびに砂および／または土壌の混合物を充
填する６ 本発明による充填材を用いると、放射性廃棄物を収容し
た容器を貯蔵したコンクリート施設の外壁に亀裂が入っ
た場合などにおいて、その亀裂より施設内部に水が浸入
した場合に、充填材中のカルシウムを含む水硬性物質が
砂や土壌と共に水と反応して固化し、その部分より内部
への水の浸入を阻止する。

また水がさらに浸入して放射性廃棄物を収納した容器に
到達した場合においても、水硬性物質に起因するカルシ
ウムの作用により周囲の雰囲気がアルカリ性であるため
に、容器の腐食が大幅に遅延される。さらに放射性廃棄
物に含まれる放射性同位元素の多（はアルカリ雰囲気中
では難溶な水酸化物となる金属元素であるために、固化
体より溶出しても外部へは移動し難い。

またカルシウムを含む水硬性物質と同時に充填する砂や
土壌には、溶出した放射性廃棄物を吸着しその移動を遅
延させる作用がある。

放射性廃棄物の毒性すなわち放＠線は時間の経過と共に
減衰することは良（知られた事実である。

従って放射性廃棄物は、一定期間それが外部すなわち人
間の生活環境に漏洩するのを抑制することにより、無害
化することが可能である。

本発明において、放射性廃棄物を収納したコンクリート
性貯蔵施設内に充填材として、カルシウムを含む水硬性
物質ならびに乾燥した砂および／または土壌を用い放射
性物質の漏出を遅延させる所以はこの点にあり１本発明
の主たる目的とするところは放射性廃棄物の環境への漏
出を遅延することにより、結果的にそれを無害化するこ
とにある。

低レベル放射性廃棄物に含まれる放射性物質は、原子炉
を形成している金属が炉水に溶解し。

それが中性子の作用により放射化したものが多い。これ
らの中性子により放射化された物質の半減期は一般的に
は短（、長いものでも”Ｃｏが５．３年、５４Ｍｎが０
．９年である。原子炉内での原子燃料の核分裂による生
成物質、いわゆる核分裂物質の一部である９０Ｓ「（半
減期２８．８年）。

１３７Ｃ８（半ｇ　！ｔｌ’！３０．２年）等の比較的
半減期の長い同位元素も含まれるが、その量は僅かであ
る。

従って低レベル放射性廃棄物を処分する施設に本発明方
法を適用し、施設外部よりの水の浸入を遅延させ容器の
腐食を抑制し、さらに腐食により溶出した放射性物質の
外部への漏出を遅延させることは、浅層地処分における
放射性物質の外部への漏洩、すなわち人の生活環境の放
射性物質による汚染を防止するための非常に有効な手段
となる。

以上述べてきたように本発明の充填材は、外部より放射
性廃棄物を貯蔵している施設内に浸入した水の移動を妨
げると共に、放射性廃棄物を収容した容器を腐食から保
護する性質に優れ、また外部より浸入した水によって溶
出した放射性物質の移動を阻止する作用が大きいので、
ただコンクリート製貯蔵施設に限ることなく、一般の放
射性廃棄物の浅層地処分に際しても好適に用いることが
できるものである。

［発明の効果１ 本発明の放射性廃棄物の処分方法は、放射性廃棄物をコ
ンクリート製貯蔵施設に貯蔵し浅層地処分をするに当り
、充填材としてカルシウムを含む水硬性物質ならびに砂
および／または土壌の混合物を使用することにより、放
射性物質の外部への漏洩を抑制し、これによって放射性
物質による人間の生活環境の汚染を防止できる等の効果
を期待することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　容器に収容された放射性廃棄物をコンクリート製貯
   蔵施設内に積み置きし、前記容器と容器の間隙および容
   器と前記コンクリート製貯蔵施設の間隙を、カルシウム
   を含む水硬性物質１〜３０重量部ならびに乾燥した砂お
   よび／または乾燥した土壌７０〜９９重量部からなる充
   填材で充填することを特徴とする放射性廃棄物の処分方
   法。 ２　カルシウムを含む水硬性物質が、ポルトランドセメ
   ントのクリンカ若しくはポルトランドセメントのクリン
   カと高炉水砕スラグとの混合物であることを特徴とする
   請求項１記載の放射性廃棄物の処分方法。 ３　カルシウムを含む水硬性物質１〜３０重量部ならび
   に乾燥した砂および／または乾燥した土壌７０〜９９重
   量部よりなる放射性廃棄物浅層地処分用充填材。 ４　カルシウムを含む水硬性物質が、ポルトランドセメ
   ントのクリンカまたはポルトランドセメントのクリンカ
   と高炉水砕スラグとの混合物である請求項３記載の放射
   性廃棄物浅層地処分用充填材。