JPH0521437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は原子力利用によつて生じる高レベル
放射性廃棄物の長期貯蔵施設に関するものであ
る。

〔発明の背景および従来の技術〕 使用済燃料の再処理によつて発生する高レベル
放射性廃液は、放射性物質として核分裂生成物、
アクチニド元素（Am，Cm等）、ウラン、プルト
ニウムの抽出回収残渣が含まれている。これらの
種類や量は、燃料の種類、燃焼度、冷却期間等に
よつて多少異なるが、量的には少ないものの極め
て高い放射能を有し、かつ、長半減期の放射性物
質を含むので、それらによる環境の汚染と公衆の
放射線被曝を長期間防止する見地から、放射能が
減衰し、環境への影響が十分軽減されるまで生活
圏から隔離する必要がある。このようにして、発
生した高レベル放射性廃液は例えば安全な形態に
固化し、貯蔵した後、最終的に処分するといつた
方法がとられ、一例を段階的に示すと次のように
なる。

高レベル放射性廃液は、安全な形態になるま
で減衰冷却させるため、タンクに一定期間貯蔵
する。

ガラス固化する。

固化体を処分あるいは長期貯蔵に適する状態
になるまで冷却のため、30年間程度貯蔵する。
（一時貯蔵） 地層処分する。

処分が技術開発の遅れ、あるいは社会的合意
形成に困難等の理由により大幅に遅れるような
場合は、相当長期間にわたつて貯蔵する。（長
期貯蔵） このような廃棄物管理のシナリオにもとづき、
固化・貯蔵・処分の各々の分野にわたつて、技術
開発が進められている。

高レベル廃棄物の貯蔵に関しては、固化処理後
冷却のため必要とされる一時貯蔵の他、万一の処
分の遅れを考慮した長期貯蔵に関しても技術開発
を行う必要があると考えられている。また、処分
に至るまでのシナリオの相違により処分場での貯
蔵に関しても検討を要するとも考えられている。

従来、このような長期貯蔵を目的とするものと
しては、使用済燃料、高レベル廃液ガラス固化体
パツケージ等の高レベル放射性物質を遮蔽性およ
び密閉性を有する鋳鋼製のキヤスクに貯蔵するキ
ヤスク貯蔵や、排熱性、遮蔽性を考慮したRC造
の建築物内に貯蔵し、耐用年数ごと繰り返し建替
え、長年月の貯蔵を行なう方式が研究、開発され
ている。

しかし、高レベル放射性廃棄物の貯蔵施設は数
百年にも及ぶ長期貯蔵を目的としたものであり、
また、周辺施設も含め規模も非常に大きくなるた
め、安全性、経済性、管理運用等、様々な面から
検討の余地が多い。

この発明は上述のような放射性廃棄物の長期貯
蔵を安全かつ経済的に行なうための新たな施設の
提供を目的とするものである。

〔発明の構成〕

この発明の長期貯蔵施設はピラミツドや石造建
築が長い歴史を経てもいまなお健在であるという
石造建築の耐久性に着目して開発されたもので、
放射性廃棄物をブロツク状の石材内に埋込み、こ
れを一つの石造ブロツクとして、ピラミツド状
（四角錐）に積み上げてなる。

放射性廃棄物は例えば放射性物質をガラスで封
じ込め、キヤニスター（金属製円筒容器）内に注
入して密封し、固化体パツケージの形とすること
ができ、その場合固化ガラスが一次バリヤー、キ
ヤニスターが二次バリヤーとして放射性物質の漏
洩を防止し、これに長期貯蔵施設として三次、四
次以降のバリヤーが形成されることになる。

また固化体パツケージの場合石造ブロツクに充
填される前に必要に応じ鉛あるいは鉛合金等の金
属でオーバーパツクがされ、遮蔽効果がこのオー
バーパツクとコンクリート並みの遮蔽効果を有し
ている石材との複合で得られる。石造ブロツク単
体は内蔵した固化体パツケージの遮蔽体となる
が、立体的に積み上げることで他のブロツクから
の放射線に対する遮蔽体としても有効に働く。

また、密閉性に関して石材は均質な物質とは言
えず、完全な密閉性を期待し難いため、鉛等のオ
ーバーパツクに密閉性を依存することができる。
すなわち、密閉性の長期機能維持を鉛の耐久性に
より確保しようとするものである。ただし、長期
にわたり密閉性が保持できるものであれば必ずし
も金属製のオーバーパツクは必要としない。例え
ば構造的に耐久性、放射線の遮蔽性が十分であれ
ば、密閉性は柔軟な材料によつてもよい。

石造ブロツクの積み上げは、石造ブロツク一個
または複数個を一単位として、これを前後、左右
両方向に所定の間隔をあけて平面的に並べ一つの
段を形成する。続いて、前記間隔の交差部（四つ
の単位が集まる部分）を上からかくすようにし
て、上段の石造ブロツクの各単位を同様に前後、
左右両方向に所定の間隔をあけて積み上げ、この
ような積み上げパターンを繰り返すことによりピ
ラミツド状の貯蔵施設が形成される。

石造ブロツクを単位として積み上げたのは、安
定した形状を一単位とするためであり、例えば石
造ブロツクが正方形の水平断面を有し、高さが低
い場合は各石造ブロツクを単独で一単位とするこ
とができる。通常は固化体パツケージのキヤニス
ターの形状が円筒状であるため、直方体形状の石
造ブロツク二個を横方向に接合して一単位とす
る。

石造ブロツクの各単位間に所定の間隔をおいた
のはピラミツド内に縦横に網目状の空気流路を作
るためであり、この空気流路により自然空冷によ
る排熱効率を高めている。

上述のような組積造は、自重による安定性が基
本となる構造体で、この限りにおいては、極めて
安定度が高い。組積造の発想は、形態の安定性を
考えた上で基礎の不同沈下を防ぐことに努力を傾
注すればよく、事実西洋の組積造構造物の基礎の
入念さは、その事を物語つている。しかしなが
ら、横力に対しては、例えば鉄筋コンクリート造
等の一体構造物ほどは安定であるとは言えず、組
積造の発達地域は地震の少ない地域であるのも事
実である。しかしながら、基本的に考えて、横力
に対しても自重による安定性の範囲内に納まるよ
うに全体形態・個材の形状を選べば十分に安定な
ものは可能であり、ピラミツドのように重心を低
くし、全体の安定性が確保されていれば、個材の
安定性のみに帰着され、横力に対しても健全性は
確保されたものになる。

一方、石造ブロツクに内蔵している放射性廃棄
物は発熱体であり、熱による温度上昇は石造ブロ
ツク単体及びピラミツド全体に温度応力を発生さ
せる。この温度応力に対しても、十分安全なよう
に施設を設計する必要がある。

石造を構造材料として用いることの問題の１つ
に材料の不均質性があり、これは強度のバラツキ
として現われる。現在、石材に適用可能で信頼で
きる非破壊検査法がないため、その方面での開発
が望まれるが、当面の解決策としては石造ブロツ
ク全数に対して、実際に加力試験を行なつて確認
する方法が有効と言える。また、温度応力への抵
抗力も同様に実環境試験により確かめることがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて具体的な設計例について
説明する。

固化体パツケージ約3000本を貯蔵するピラミツ
ド形石造貯蔵の外観を第１図および第２図に示
す。ピラミツドＡは60.6ｍ×60.6ｍの正方形平面
で、高さが25.5ｍの角錐形をしており、石造ブロ
ツク３が17段積み上げられている。基礎は岩盤に
直接支持され、岩盤及び各石造ブロツク３間は結
合材料をとくに使わず、ステンレス等耐久性のあ
る材料の簡単なダボ（シアキー）とコネクターに
より結合している。

この例では石造ブロツク二つを一組としたもの
がピラミツドの基本構成要素となつており、辺長
比（辺と高さの比）が２以上確保されて耐震上安
定な形状を作り上げる。積み上げはこの一組のブ
ロツクを一単位として両方向に均等な間隔をあけ
て平面的に並べ、その間隔の交差部をかくすよう
に上段のブロツクを積む方式によつて行なわれ
る。３段積みを例として第３図および第４図に積
み上げパターンを示す。このような積み方を採用
することで、鉛直、水平ともに連続的なトンネル
状の空間が生まれ、網目状に四方にのびた空気流
路８，９が確保される。この空気流路８，９は自
然空冷による施設の排熱上重要な役割を担つてい
る。1.5ｍ×1.5ｍ×3.0ｍの石造ブロツク３で0.6
ｍの間隔とすれば、空気流路８，９として水平方
向に0.6ｍ×1.5ｍ、鉛直方向に0.6ｍ×0.6ｍの断
面をもつトンネルが作られる。ピラミツド全体の
空隙率はおよそ20％である。

第５図はこのような空気の流れの様子を示した
ものである。

石造ブロツク３の詳細を第６図〜第１０図に示
す。石造ブロツク３は1.5ｍ×1.5ｍの断面で長さ
3.0ｍの直方体の石材に円筒型のくり抜きをした
胴部分とくり抜きの両端部をふさぐやはり石材の
キヤツピング３ａ部分より構成されている。石材
としては強度と耐久性に優れた岩質のミカゲ石
（花崗岩）を用いている。固化体パツケージ１は
鉛でオーバーパツクされた後、このくり抜き部分
に挿入され、石材キヤツピング３ａにより石造ブ
ロツク３内に固定される。鉛オーバーパツク２と
くり抜き部内壁間にはとくに結合材や充填材は使
われていない。又キヤツピング３ａはブロツク上
面から胴部分を貫通して挿入されたセラミツクス
のピン６により抜けを防いでいる。固化体パツケ
ージ１の収納が完了した時点でキヤツピング３ａ
回り及びセラミツクスのピン６頭部に鉛が打込ま
れる。これはくり抜き部分への雨水の侵入を防止
するためのものである。石造ブロツク３にはこの
ほかに石造ブロツク３間の結合材であるシアキー
５やコネクター４用の穴５ａや溝４ａが加工され
ており、また総重量約19tのブロツク３の運搬時
のワイヤー掛け用のＵ字形溝７も設けられてい
る。

なお、この実施例では基礎部となる最下段の石
造ブロツクには固化体パツケージを埋め込んでい
ない。

ピラミツドＡの施工についてはキヤスクを兼ね
た石造ブロツク３のハンドリングがそのまま施設
の建設を意味しており、石造ブロツク３の揚重と
積み上げが主たる建設作業と言える。したがつ
て、石造ブロツク３のハンドリングに際して落下
に対する安全性が十分に確保できる方式を採用す
ることで、建設工法の問題は大半解決されたこと
になる。ハンドリング方式としては石造ブロツク
３の吊り上げ自体を避けて落下の危険性を排除す
るため、ピラミツドＡ表面を伝つて運搬するコン
ベア式と、強剛なクレーンによる確実な運搬と落
下防止対策を組合わせたピラミツドＡ全体を跨ぐ
門形クレーンを利用したクレーン方式が有望であ
る。

第１１図はコンベア式による施工の様子を示し
たもので、搬入された石造ブロツク３をフオーク
リフト１１にてコンベア１２に置き、コンベア１
２で所定の高さまで運搬する。その後水平運搬用
のローラー１３にて設置位置付近まで運び、セツ
テイング機１４で設置する。また、セツテイング
機１４の運搬はトラツククレーン１５にて行な
う。

第１２図は門形クレーン方式による施工の様子
を示したもので、門形クレーン１６の中央のクレ
ーン１６ａにより両側のクレーン１６ｂ，１６ｃ
で落下を防止しながら、搬入された石造ブロツク
３を所定の位置に設置する。

第１３図および第１４図は全体の配置を示した
もので、20箇のピラミツドＡが二重の土塁２１，
２２と堀２３，２４に囲まれて周辺地域と分離さ
れており、定期的な保守に使われる最小限の施設
以外にはとくに建物はない。

建設期間中は固化体パツケージの受入検査施
設、石造ブロツクのストツクヤードや固化体パツ
ケージ充填施設等が建てられ、固化体パツケージ
の貯蔵スピードに合せて、ピラミツドＡの積み上
げが進められる。これら建設時の施設は貯蔵完了
後解体される。

ピラミツドＡを囲む二重の土塁２１，２２は敷
地周辺地域への影響を極力低減するためと保守監
視を容易にするために計画されているが、このよ
うな土塁２１，２２を構成することで万一将来無
管理状態となつた場合でも、基本的に必要な機能
は確保される。この例ではピラミツドＡから敷地
境界までの距離が400ｍ以上あり、スカイシヤイ
ンでも問題とならない配置計画となつている。堀
２３，２４はピラミツドゾーン内に雨水が貯つ
て、石造ブロツクが浸水するのを防止するために
自然に排水が行なわれるよう溝を設けたもので、
常に水を満たしておく必要はない。

なお、以上の実施例において施設規模等の一例
を挙げると次のとおりである。

(1) 固化体パツケージ貯蔵量：59840個 (2) 敷地面積：1900000m² (3) ピラミツド形貯蔵ゾーン：36000m² (4) 敷地規模：20ピラミツド 石造ブロツク個数：71400個（約480000m³） (5) ピラミツド諸元 形状（たて、よこ、高さ）：60.6ｍ×60.6ｍ
×25.5ｍ 石造ブロツク段数：17段 固化体パツケージ充填部16段 基礎部１段 石造ブロツク数：3570個／ピラミツド 充填ブロツク2992個 非充填ブロツク578個 (6) 石造ブロツク諸元 形状：1.5ｍ×1.5ｍ×3.0ｍ 重量：充填ブロツク約19t／ブロツク 非充填ブロツク約18t／ブロツク 使用材料：石造ブロツク…ミカゲ石（花崗
岩） 鉛…オーバーパツク、 ステンレス…コネクター、シアキー セラミツクス…キヤツピング固定ピン 以上、実施例として、一例を述べたが、施設の
規模、石材の種類、寸法、その他シアキー、コネ
クターの形状、材質等、必ずしも上記のものに限
定されない。

〔発明の効果〕 石造ブロツクをピラミツド状に積み上げた構
造であることから安定性にすぐれ、長期貯蔵の
目的である数百年という長期の貯蔵に十分対処
可能である。

石造ブロツクがキヤスクであると同時に、施
設の構造体となつて施設全体としての集積効率
を向上させ、かつ石材の耐久性がそのまま施設
としての耐久性を保証している。

建物内での貯蔵に比較して維持管理が容易で
あり、かなりの長期にわたつて放置されても危
険性が少ない。

組積した幾重もの石造ブロツクにより効果的
に遮蔽が行なわれる。また鉛のオーバーパツク
等を用いることにより密閉性が確保される。

ピラミツド内に網目状の空気流路が形成され
ているため、放射性廃棄物よりの発熱に対し、
自然空冷により効果的に排熱することができ
る。

組積みは単純作業であり、また材料費も比較
的安価であるため、建設費、さらに維持管理等
の操業費の面でも経済的である。

組積み構造であるため、将来の解体作業も容
易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はピラミツド状に形成した長期貯蔵施設
を示す斜視図、第２図は正面図、第３図ａ，ｂ，
ｃは基本の積み上げパターンを示す平面図、第４
図ａ，ｂ，ｃは同じく正面図、第５図は空気の流
れを示す断面図、第６図は石造ブロツクの縦断面
図、第７図は横断面図、第８図は平面図、第９図
は側面図、第１０図は石造ブロツクの接合方法の
一例を示す斜視図、第１１図および第１２図は施
工方法の一例を示す正面図、第１３図は貯蔵施設
の配置例を示す平面図、第１４図は縦断面図であ
る。 Ａ……ピラミツド、１……固化体パツケージ、
２……オーバーパツク、３……石造ブロツク、４
……コネクター、５……シアキー、６……固定ピ
ン、７……ワイヤー掛溝、８，９……空気流路、
１１……フオークリフト、１２……コンベア、１
３……ローラー、１４……セツテイング装置、１
５……トラツククレーン、１６……門形クレー
ン、２１，２２……土塁、２３，２４……堀。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性廃棄物をブロツク状の石材内に埋込ん
   でなる石造ブロツク３の一または複数個を一単位
   として、前後、左右両方向に所定の間隔をあけて
   平面的に並らべ、前記間隔の交差部をかくすよう
   にして順次上段の石造ブロツクの一単位を同様に
   前後、左右両方向に所定の間隔をあけ、前記間隔
   を空気流路８，９としてピラミツド状に積み上げ
   てなることを特徴とする放射性廃棄物の長期貯蔵
   施設。 ２ 石造ブロツクの一単位は二個の直方体形状の
   石造ブロツク３を横方向に接合してなる特許請求
   の範囲第１項記載の放射性廃棄物の長期貯蔵施
   設。 ３ 放射性廃棄物はガラス固化体パツケージ１と
   してある特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の放射性廃棄物の長期貯蔵施設。 ４ ガラス固化体パツケージ１は鉛によるオーバ
   ーパツク２で密閉状態としてある特許請求の範囲
   第３項記載の放射性廃棄物の長期貯蔵施設。