JPH0371040A - 地下環境シミュレーション装置 - 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〕 本発明は、高レベル散開性廃棄物等の処分環境である深
地病環境を模擬的に実現するためのシミュレーション装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、核燃料リーイクルより発生する高レベル放間 対性廃棄物の処分に榊する研究開発が進められるにつれ
、その処分環境である地下環境を模擬的に実現し、その
雰囲気下で実験を行う必要性が高まっている。

第２図は、地中の雰囲気を模擬形成しながら金属の腐食
試験を行うための装置の一例を示したものである。図に
おいて、試験槽９０内には試験溶液９１が満たされ、こ
の試験溶液９１内で窒素と酸素の混合ガスがバブリング
装置９３によってバブリングされることにより、試験溶
液９１の溶存酸素濃度が一定に保たれている。また、試
験槽９０の周囲には恒ｉｆ！槽９６が配設され、これに
よって試験溶液９１の液温か格一定に保たれている。

そして、この状態で試験溶液９１内に放射性廃棄物処理
用容器の材料等からなる試験片９５が浸漬されることに
より、ぞの腐食試験が行われる。

〔発明が解決しようとする課題） 上記のような放射性廃棄物等が実際に廃棄処分される場
所は、数白肌以上の深度をもつ地トであるが、このよう
な奥深い地下に存する地下水中の溶存酸素濃度は例えば
数１）ｌｌｂと極微小であり、酸化還元電位が一２２０
ｍＶ〜−３５０ｍＶと極めて還元性の強い雰囲気が形成
されていると考えられている。

ところが、上記第２図の装置のように、大気中で腐食試
験を行う装置では、深い地中に存在する低酸素、低炭酸
ガス濃度の雰囲気を作り出すことは実質上不可能であり
（溶液中の酸素濃度は数十ｐｐｍ　）　、実際の地下環
境における物質の挙動と一致したデータは得られにくい
。

本発明は、このような事情に鑑み、低酸素濃度、低炭酸
ガス濃度を有する地下環境を模擬的に再生し、これによ
って地下環境内での物質の挙動を的確に把握することが
できる地下環境シミュレーション装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、内外の雰囲気が遮断された気密チエンバと、
この気密チェンバ内の空気を１１出する排気手段と、上
記気密チェンバ内に不活性ガスを封入する不活性ガス供
給装置と、上記気密チェンバ内の不純物を除去すること
により気密チェンバ内の不活性ガス雰囲気を維持する雰
囲気制御手段どを備えたものである（請求項１〉。

さらに、上記雰囲気制御手段を、気密チェンバ内の不純
物を除去するどともに、この気密チェンバ内に所望の雰
囲気を形成するための混合ガスを導入するように構成す
れば、より効果的である（請求項２）。

また、上記気密チェンバ内に試験用物品を搬出穴するた
めのドアロック装置を設ければ、より好ましい〈請求項
３〉。

〔作　用〕

上記構成によれば、気密チェンバ内の空気を排出した後
、同チェンバ内に不活性ガスを封入することによって気
密チェンバ内に不活性ガス雰囲気が形成される。さらに
、気密チェンバ接続部等からの漏れ込みや、気密チェン
バ内への試験片の搬入等で同チェンバ内に不純物が導入
されても、この不純物が雰囲気制御手段によって除去さ
れることにより、気密チェンバ内の不活性ガス雰囲気が
維持される。

さらに、請求項２記載の装置によれば、気密チェンバ内
に特定の混合ガスが導入されることにより、気密チエン
バ内に種々の所望雰囲気が形成される。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例におＣプる地下環境シミュ
レーション装置を示したものである。

この装置は、内外の雰囲気が完全に遮断された気密チェ
ンバ１０を備えている。この気密チェンバ１０には、フ
ィルター２を介して真空ポンプ（排気手段〉１４が接続
されるとともに、内部に不純窒素やアルゴン、ヘリウム
等の不活性ガスを収容した不活性ガス供給装首１６、お
よび気密チエンバフ０内の雰囲気を制御する雰囲気制御
装置２０が接続されマいる。

雰囲気制御装置２０は、脱′Ｍ素塔２１、冷却塔２２、
送Ｊｕ１機２３、一対の水吸着塔２４１．２４２、およ
び一対の炭酸ガス吸着塔２５１，２５２を順に備え、水
吸着塔２４１．２４２同士、および炭酸ガス吸着塔２５
１．２５２同士は各々並列に配されている。さらに、こ
の雰囲気制御装置２０には、上記水吸着塔２４１．２４
２および炭酸ガス吸着塔２５１．２５２に置換脱着用の
不活性ガスを封入するための不活性ガス供給装置２６と
、気密チェンバ１０内に酸素を含む混合ガスを供給する
混合ガス制御装置２７とが設けられている。

また、各通路の適所には弁２８が配設され、その開閉に
よってガスの通路が適宜切換えられるようになっている
。

一方、上記気密チェンバ１０には２つのドアロツタ装ｆ
ｆ１３０が設けられている。各ドアロック装置３０は、
内側ゲートバルブ３１および外側ゲートバルブ３２を備
え、両ゲートバルブ３１．３２で囲まれた空間に上記雰
囲気制御装置２０が接続されている。また、一方のドア
１」ツク装Ｋｉ−３０の外側部には試料脱気設備３刈が
連結され、この試Ｆｌｌｌ１２気設備３４で脱気処理さ
れた試料がドア「］ツク装置３０を通じて気密チェンバ
１０内に導入されるようになっている。なお、この試料
脱気設備３４は気密チェンバ１０に直接接続さ−れてい
なくてもよく、試料脱気設備３４で処理した試料を別の
気密移送容器内に収容した状態で気密チェンバ１０内に
対して搬出入するようにしてもよい。

次に、この装置においで行われる地下環境雰囲気シミュ
レーション動作を説明リ−る。

まず、真空ポンプ１４の作動により気密チェンバ１０内
のエアが排出され、気密チェンバ１０内が略真空状態と
なった後、不活性ガス供給装置１６の作動にＪ：って気
密チェンバ１０内に不漏性力スが封入される。この排気
とガス供給とが繰返されることによって、気密チェンバ
１０内にお（ｊる酸素等の不純物がほぼ取除かれ、気密
チェンバ１０内に不活性ガス雰囲気が形成される。

さらに、この状態から雰囲気制御装置２０が作動するこ
とにより、残存する微量の不純物が気密チェンバ１０か
ら除去され、気密チェンバ１０内に所望の雰囲気が形成
される。

具体的に、図の状態では、送風機２３の作動によって、
気密チェンバ１０内のガスが回収通路２９１を通じて脱
酸素堝２１内に取込まれ、ガス中の酸素が除去される。

その後、ガス中の水分が冷却塔２２で凝縮分離され、さ
らに水吸着塔２４１で吸着される。また、炭酸ガスは炭
酸ガス吸着塔２５１で除去され、このようにして不純物
が除去されたガスは再給通路２９２を通じて気密チェン
バ１０内に返還される。このような一連の動作によって
、気密チェンバ１０内の不活性ガス雰囲気が維持される
。

一方、炭酸ガス吸着塔２５２および水成＠塔２４２に幻
しては、不活性ガス供給袋＠２６から不活性ガスが供給
され、各吸着塔内の吸着剤に吸着されている炭酸ガスお
Ｊ：び水分が上記不活性ガスで置換脱着され、大気中に
放出される。このような置換脱着ど上記吸着とが、水吸
着塔２４１および炭酸ガス吸着塔２５１と、水吸着塔２
４２　ｇ３よび炭酸ガス吸着塔２５２との間で交互に繰
返されることにより、気密チェンバ１０内の不純物除去
が連続して行われる。

さらに、この雰囲気制御装置２０は、必要に１７６じて
混合ガス供給装置２７の作動により気密チェンバ１０内
に再給通路２９２を通じて微量の混合ガスを刺入づ−る
。この混合ガスの成分および星は、所望の模擬雰囲気に
応じて設定され、例えば低酸素濃度の雰囲気を形成した
い場合には、それに幻応する窒素−酸素混合ガスが気密
チェンバ１０内に供給される。

このようにして所望の雰囲気が形成された後、試料脱気
設備３４で脱気処理された試料が気密チェンバ１０内に
搬入される。この試料は、地下環境を形成する水やベン
トプ−イ１〜等の粘−に類、あるいは散開性廃棄物処理
用容器を形成する金属（Ａ￥Ａ等、種々のものが適用可
能であり、この試別に試料脱気設備３４で乾燥処理、加
熱処理等が施され、その表面に付着している酸素ガスや
炭酸ガスが除去された後に、試料がドアロック装置３０
を介して気密チェンバ１０内に搬入される。

詳しくは、まず外側のグー１〜バルブ３２が開いて試料
が両ゲー１〜バルブ３１．３２の間に搬入され、その後
にゲートバルブ３２が閉じる。次いで、この試料が搬入
されているゲートバルブ３１，３２間の空間の雰囲気が
、雰囲気制御装置２０の作動によって気密チェンバ１０
内の雰囲気と同等の状態にされ、この状態で内側のグー
１〜バルブ３１が開いて試料が気密チェンバ１０内に搬
入される。

このような操作によって、気密チェンバ１０内の雰囲気
をほぼ変動させずに試料が搬入される。

また、搬入される試料に微量の不純物が付着している場
合も、この不純物が雰囲気制御装置２０で除去されるこ
とにより、気密チェンバ１０内の雰囲気は所望の状態に
維持される。さらに、メンテナンス専で気密ブＪ、ンバ
１０内に物の搬入を行わなＣプればならない場合も、こ
の搬入をもう一方のドアロック装置３０を通じて行うこ
とにより、気０ 密チェンバ１０内の雰囲気を維持することができる。

さらに、このような装置に、気密チェンバ１０内の温度
を検知する手段と、その温度をフィードバック制御する
手段とを付設し、気密チェンバ１０内の温度を所望の値
に保つｊ；うにすれば、より実際の地下環境に近い雰囲
気を実現することができる。また、上記温度を変化ざじ
て気密チェンバ１０内での化学的変化を促進させること
により、地下環境において長期間に頁って起こる現象を
知期間の実馳で確訂することも可能になる。

なお、この実施例では、気密チェンバ１０内に所望の雰
囲気を形成した後に試料を搬入する場合を説明している
が、試料が水等の液体やベントナイト等の粉体でなく、
真空引きを行っても差支えのないものであれば、気密ヂ
ュ：ンバ１０内に試料を搬入した後に雰囲気を形成する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、気密チェンバ内の排気１ および気密チエンバ内への不活性ガス供給を行い、さら
に雰囲気制御手段で気密チエンバ内の不活性ガス雰囲気
を維持するようにしたものであるので、従来のように大
気中でシミュレーションを行う装置に比べ、より地下環
境の雰囲気に近い低酸素、低炭酸ガス濃度の雰囲気を実
現することかでき、従来不可能であった、地下環境で起
こる地球和学的な現象等を容易に確認することができる
効果がある。

さらに、特定の混合ガスを気密チェンバ内に供給するよ
うに雰囲気制御手段を構成すれば、様々な雰囲気を自由
に設定することができ、より実際の地下ＩＭＪｉに即し
た環境で実験等を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における地下Ｍ境シミュレー
ション装置の全体構成図、第２図は従来の金属腐食実験
用装置を示す全体構成図である。 ゴ０・・・気密チェンバ、１４・・・真空ポンプ（排気
手段）、１６・・・不活性ガス供給装置、２ｏ・・・雰
囲２ 気制御装置、２７・・・混合ガス供給装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内外の雰囲気が遮断された気密チエンバと、この気
   密チェンバ内の空気を排出する排気手段と、上記気密チ
   エンバ内に不活性ガスを封入する不活性ガス供給装置と
   、上記気密チェンバ内の不純物を除去することにより気
   密チェンバ内の不活性ガス雰囲気を維持する雰囲気制御
   手段とを備えたことを特徴とする地下環境シミュレーシ
   ョン装置。 ２、上記雰囲気制御手段は、気密チエンバ内の不純物を
   除去するとともに、この気密チエンバ内に所望の雰囲気
   を形成するための混合ガスを導入するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の地下環境シミュレ
   ーション装置。 ３、請求項１記載の地下環境シミュレーション装置にお
   いて、気密チエンバ内に試験用物品を搬出入するための
   ドアロック装置を設けたことを特徴とする地下環境シミ
   ュレーション装置。