JPS5952800B2 - 岩石層内空洞密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般的には、地表下の貯蔵所への出入口を
密封すること、特に岩石層と一体化した溶融密封を行な
う密封装置に関する。

深い穴および天然の岩塩床は放射性廃棄物を廃棄する最
も有望な場所とされてきた。

しかし、これは貯蔵領域に対する十分な密封が行なえる
がどうかによる。

地下貯蔵所への出入口の密封後に水の漏出および害を穴
を開ける以前と同じ程度に効果的に防止する手段が望ま
れている。

最も実行可能性のある手段は、ドリルによって穴を開け
る以前に存在していた同一の被覆岩および土壌／岩石の
堆積層で封鎖することである。

この発明の目的は、再沈積されて効果的な密封を行なう
ほとんど同等な岩石／土壌条件を実現する装置を提供す
ることである。

この発明は、一般的には、内側管状部材を空洞内に伸長
させる長く伸びた外側管状部材と、該空洞内に伸びた先
端が密閉して封鎖された開放環状空間部分を構成する、
前記外側、内側管状部材の間に設けられた空間と、前記
内側管状部材を通して前記の伸びた先端の外部に圧力を
かけて砂利を供給するように配置させた供給装置と、上
記の伸びた先端の近傍の砂利および岩石層を加熱して該
砂利および岩石層を溶融させる加熱装置とから成る、岩
石層に形成した空洞を密封するための装置にある。

以下、添付図面を参照して、単なる例示としてこの発明
の好適具体化例を説明する。

すでに説明したように、前述のような貯蔵用地下空洞部
分を密封するための最も望ましい手段は、穴が開けられ
て破壊される以前に存在していたと同じ被覆岩および土
壌／岩石の堆積量を形成することである。

例えば溶融状態からのように、岩石／土壌が可融性で完
全に一体化した状態で再沈積されるならば、はとんど同
一の岩石／土壌状態が再現できる。

この場合の特性は不浸透性の点において、また元々周囲
にあった物質との融合の点において等しいかあるいはさ
らに改良されることになる。

この発明は、周囲の物質に対して完全に融合する岩石ガ
ラスの形態で溶融土壌／岩石を沈積し得る装置を提供す
る。

これによってもたらされる岩石ガラス層の特性は実験的
に確認されており、これによれば周囲の最初の物質と比
較して密度は略々等しいが透過性は小さい。

この発明に係る装置は、地下の貯蔵所の穴を溶融加圧充
填できる溶接装置になぞらえることができる。

こを発明に係る装置は周囲の物質をほとんど同一組成に
再構成でき、“溶接゛箇所を所望の閉塞作用を得るに必
要な程度にまで調整できる。

これは従来の穴閉塞法が土壌／岩石の詰め物あるいは結
合材を使っているのと対照的である。

この発明における基本的な要素は、添付図面の第１図に
示しである。

ここに、第１図はこの発明の原理によって構成した熱溶
融／再充填用工具即ち密封装置の垂直断面図を示す。

この特別の具体化例において、電気エネルギーが位置決
め７回収用の外側管状部材１０から送られ、加熱用の連
結ユニット１６内の抵抗加熱要素１４にエネルギーを与
えてから、充填材供給用の内側管状部材１２を経て戻る
。

連結ユニット１６は、外側管状部材１０と内側管状部材
１２との間に形成された環状空間部分１８の先端を密封
して封鎖している。

この環状空間部分１８は以下に説明するように冷却ガス
の通路として作用する。

加熱要素１４によって生じた熱はこの例の場合融体形成
構造を採るリセプタ−２０に伝えられ、そして溶融され
るべき周囲の物質および融体に伝えられる。

この融体は、供給ラム２４に加えられた圧力によって生
じた力によって、密封装置の下方の領域にオリフィス部
分２２を通して押込めれれる。

融体が装置の下方に押込められるにつれて該装置は引き
上げられる。

これは、融体の圧力によって、また位置決め７回収用の
外側管状部材１０の移動をコントロールすることによっ
て行なわれる。

位置決め７回収用の外側管状部材１０と供給用の内側管
状部材１２との間に形成された環状空間部分１８には、
不活性ガス等の冷却剤とそのための設備、コントロール
ケーブルおよびその他の装置が設けられている。

連結ユニット１６の内部の加熱領域は不活性ガス雰囲気
下に在り、その圧力は冷却空気あるいは融体が入り込ま
ないようにするのに十分な圧力に維持される。

このような加熱領域の上方には絶縁剤２６が設けられて
いて、溶接領域外での融解を防止している。

粒状の供給物質は、加熱装置の近傍で融解して溶融状態
以外のときにはオリフィス部分２２から不当に流れ出さ
ないようにするに十分な表面積を有するような大きさと
する。

加熱装置の周辺部分の構成は、周囲の岩石層を融解して
一体となった接合部を得るような寸法のものとする。

このように、この発明に係る装置にホツ１〜ワイヤ型タ
ングステン溶接装置（ｈｏｔ ｗｉｒｅ ｔｕｎｇｓｔ
ｅｎ ｗｅｌｄｉｎｇｓｙｓｔｅｐ）になぞらえること
ができ、供給区域が加熱ワイヤト−チに、そして加熱用
の連結ユニット１６の外部の区域がタングステン溶接ト
ーチにそれぞれ対応する。

周囲の破壊されていない岩石が充填物質と共に適切に融
解するのを確実にするためには、加熱用の連結ユニット
１６は入口穴の壁面部に近接して保持するのか望ましい
。

また、入口穴の破壊されていない岩石の壁面部が位置決
め７回収用の外側管状部材の外側表面の近傍において該
管状部材が引き上げられる際に加熱要素の加熱領域以外
の部分で溶融しないようにするためには、この加熱領域
の上方の上記管状部材の表面を冷却することが望ましい
。

このためには不活性ガスを環状空間部分１８から供給す
る。

さらに、加熱葉の連結ユニツ１〜１６は適切な熱伝導を
確保するために入口穴の壁面にバネで押し付けていても
よい。

地下貯蔵所への入口穴が小さい場合、溶融／再充填組立
体の上方の工具ステムのいくつかの重要な部分を冷却す
ることだけが必要である。

大きな穴の場合、一体化した被覆を確保するためにはガ
ラスの詰め物を冷却することが望ましい。

開先部分を充填するために何回ものパスを行って大形開
先部を溶接する場合と全く同じように、大きな穴に対す
る岩石ガス詰め物は、第２図に示すように溶融／再充填
用工具内を伸びる冷却されたコアホロアを使用すること
によって数回パスを繰り返し何層にもわたって沈積させ
る。

ここに、第２図は層状に裏込め（ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎ
ｇ）を行なうこの発明の別の具体化例を示す。

比較を容易にするために、第１図に示した部材と同一の
部材には同じ符号を付しである。

この第２図に示す具体化例は、外側管状部材１０および
１２と略同じ範囲に延びる２つの同心内側管状部材３２
および３４を付は加えであるが、第１図に示した装置を
一部拡大したものと考えることもできる。

環状の冷却路４４は、冷却路である管状空間部分１８と
同様に、内側管状部材３２および３４の間の空間部分か
ら構成される。

この冷却路４４にはさらに環状部分３８が設けられてお
り、これによって内側管状部材３４の延長壁を通して冷
却ガスが流される。

内側管状部材３４の延長部３６は各層が沈積したときに
それらを冷却するために設けられている。

外側の管状部材１０および１２によって形成される外側
領域における加熱要素１４および連結ユニットと同様に
、加熱要素４０および連結ユニツ１〜４２が設けられて
いる。

この特別の具体化例の場合、供給ラム２４および充填物
質供給区域はその形状が環状である。

密封装置は詰め物部分を層状に沈積させる点を除いて第
１図の場合と同様に作用する。

一連のこのような装置を連続して使って穴を充填してゆ
き、穴の大きさが十分小さくなって周囲への熱の放出が
問題となるようになったとき、第１図に示す具体化例の
装置を使って完全に穴を充填する。

天然の岩塩床は、岩塩床に穴を開けてこわして貯蔵用地
下空洞部分を作ってからもこの岩塩領域に水の浸透する
のを防止できるならば、放射性廃棄物を捨てるための最
も有望な場所とされてきた。

地表効果および地表における自然の力が届かないような
深い所に存在するため何百万年もの長い間にわたって岩
塩床は外部の影響を受けていないということがその主な
理由である。

さらに、岩塩床は、堆積岩による保護被覆を破壊するこ
とがある地震等にもあわずまたゆっくりと変形すること
も特徴とする安全な成層領域に存在する。

また、岩塩は急激な塑性変形が可能な天然物質であって
、そのため生ずるかも知れないどのような破壊に対して
も実際泊ゆ“作用を示してその一体性を維持する。

最も重要なことは、岩塩層は大きく、水以外の熱、放射
線さらには他の多くの原因による損傷に対し抵抗性を有
することである。

したがって、水の浸透および害に対しては岩塩床の地下
貯蔵所の穴を開けてからは穴を開ける前と同じように効
果的にそれらを確実に防止することが非常に重要である
。

かくして、この発明は地下貯蔵所を作る以前に存在した
ものと実質上同一の被覆岩および岩石堆積層を再生する
装置を提供することである。

詰め物に対して特別の性質が要求される場合には、充填
物質を°“ドープ゛してもよい。

すなわち、望ましい性質を実現するために必要であれば
、水を加えて°°ドープ゛してもよい。

したがって、貯蔵用の地下空洞部分への入口は、この発
明による装置を使うことによって、元の被覆岩と少くと
も一体性をもって、密封できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一具体化例を示す断面図、および
第２図はこの発明の別の具体化例を示す全体の１７４の
断面図である。 １０・・・外側管状部材、１２・・・内側管状部材、１
４・・・加熱要素、１６・・・連結ユニツＩ・、１８・
・・環状空間部分、２２・・・オリフィス部分、２４・
・・供給ラム、２６・・・絶縁材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に設けた内側管状部材を空洞内に伸長させ、前
   記内側管状部材との間に、該空洞内に伸び、先端が密閉
   して封鎖された開放環状空間部分を形成する長い外側環
   状部材と、 前記内側管状部材を通して前記空洞内に延びた先端外部
   に砂利を圧力をかけて供給するように配置された供給装
   置と、 前記空洞内に延びた先端の近傍の砂利および岩石層を加
   熱して、該砂利および岩石層を溶融させる加熱装置とを
   備えた岩石層内空洞密封装置。 ２ 前記加熱装置が、前記空洞内に延びた先端に隣接し
   た前記内側管状部材の内部を加熱するように配置された
   特許請求の範囲第１項記載の岩石層内空洞密封装置。 ３ 前記外側管状部材の前記加熱装置から離れた部分を
   冷却する装置を備えた特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の岩石層内空洞密封装置。 ４ 前記加熱装置を前記開放環状部分内に設けた特許請
   求の範囲第１項に記載の岩石層内空洞密封装置。 ５ 前記加熱装置を収容する環状部分の一部が密封して
   封鎖され、不活性ガスで充填されている特許請求の範囲
   第４項に記載の岩石層内空洞密封装置。 ６ 前記内側管状部材の内部に前記内側管状部材から間
   隔を置いて取り付けられ、砂利の流れを促進する第３の
   管状部材と、 前記第３の管状部材内に取り付けられ、前記空洞内に延
   びた先端が密閉して封鎖された開放環状部分を形成する
   第４の管状部材と、 前記第３の管状部材の内部を加熱するように配置された
   加熱装置とを備え、前記供給装置が、前記第３および第
   ４の管状部材の間に砂利を供給するように配置された特
   許請求の範囲第１項に記載の岩石層内空洞密封装置。 ７ 前記第４の管状部材を冷却する装置を備えた特許請
   求の範囲第６項に記載の岩石層内空洞密封装置。 ８ 前記第４の管状部材が、前記第３の管状部材を越え
   て軸方向に延び、溶融層が沈積するにつれて該溶融層を
   冷却する特許請求の範囲第６項または第７項に記載の岩
   石層内空洞密封装置。 ９ 前記空洞内に延びた先端において前記内側管状部材
   に内側に向いてテーパを与え、該内側管状部材内部で砂
   利が溶融するように砂利の供給を制御する大きさのオリ
   フィス部が形成された特許請求の範囲第１項乃至第８項
   のいずれかに記載の岩石層内空洞密封装置。