JPS6249300A - 放射性廃棄物の長期貯蔵施設 - 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】 〔産業上の利用外ＩＩＩｆ〕 この発明は原子力利用によっ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〕 使用済性別の再処理によって発生ずる高ｌ／ベル放射性
廃液は、放射性廃棄物して核分裂生成物、アクチニド元
素（Ａｍ、　Ｃｍ等）、ウラン、プルトニウノ・の抽出
回収残漬か含まれている。これらの種類や量は、燃料の
種類、燃焼度、冷却期間等によって多少異なるが、置市
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
吉公衆の放射線被曝を長期間防市する見地から、放射能
が減良し、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ｔこ処分する
みいった方法がきられ、−・例を段階的に示ずみ次のよ
・）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ζこ一宇期間貯蔵する。

■　ガラス同化する。

■　同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斤れるような場合は、４Ｔ１
当長期間にわたって貯蔵する。

（長期貯蔵） このよう４ｆ廃棄物管理のシナリオにも吉づき、同化・
貯蔵・処分の各々の分野にわた−って、技術開発が進＋
Ｖ）られている。

高ｌ、・ベル廃−染物の＋ｒ；’　ｒ代ζ（′関して（
−１１固化処哩後玲却のｔ二め必要３Ｌされる−・ＩＱ
　ｆｆｉ＋酢の他、Ｊｊ−１ｌの処分の’Ｍ’ｔＬを考
慮した長期ｆｆ＋’　ｄ　ｉｔ丁関し−７でもＩ゛ジｉ
１１ｆ開発を行・う必要がある。ム考；？ら７１Ｖて゛
いる。また、処分に至るまでのシリリ４の（１し７　ｊ
ｃより処分場での貯１代に関し−Ｃも検討４要する吉も
考えらｔｒでいろ。

従来、（−の１　’＞な長期貯蔵を［１的吉する・１、
の、ム：シては、使用済燃ネ・（、高【・ベル廃液カ゛
ラス固化体八ツゲージ等の高レベル放射性廃液を遮蔽性
および密閉性を有するζ！■鋼製の−１−ヤスク（１′
、貯６’ｉする４−）−スフｔｔｉ’　６．’ｉ　（−
＋、＋１目〜性、ｉ！’：　Ｍｋ　［ｌｙ　ヲ４　ｙｌ
ｙしたＲ　ｃ造の建築物内に１１１戟り、、耐用年数ご
１月繰り返し建替λ、艮（［月の貯１ｔ・（４・行な・
５Ｊｊ式が（１１（究、開発されている。

しかし７、高しベル放ＩＪＪ性廃東物の貯蔵施設（才数
り年にも及ぶ長期貯蔵を１−１的占した・ｔうのであり
、−ｔた、周ｌ−り施設も■め規模も非常に大きくなく
Ｓため、安全性、経済性、管理運用ｊ等、仔ノＺなｔｒ
ｉｉから検ｌｉｔの余地が多い。

この発明は」二連のよ・）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
吉するものである。

〔発明の構成〕

この発明の長期貯蔵施設はピラミッドや石造建築が長い
歴史を経て４．）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
ロック状の石材内に埋込み、これを−−−一つの石造ブ
■コックとして、ピラミッド状（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、
ギヤニスター（金属製円筒容器）内に注入して密封し、
固化体パッケージの形吉することができ、その場合固化
ガラスが−・次バリヤー、キャニスタ−が−二次バリー
）“−吉して放射性物質の漏洩を防＋ｆ＝、　Ｉ、、こ
れに長期貯蔵施設きして三次、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／Ｔ−ジの場合石造ブロックに充填され
る前ζこ必要？こ応じ鉛あるいけ鉛合金等の金碩でオー
バーバックがされ、１１．☆、蔽効用がこのオーバ・−
バック、ｌニー、ンクリート並めの遮蔽効果を治してい
るイー１（第１（の複合で得られる。（−ｉ造ブロック
Ｑｉ体は内蔵しｔ＝固化体パ゛ツ旬゛−ジの遮蔽体吉な
るが、ヴ体的＋（＝積み１−げるこ、シーで他のフ［コ
ックからの放ｑ、１線に対する遮蔽休みしても有効ｆこ
働く。

また、密閉性ｌこ関して７１材は１勺質な物質吉ｊＪ言
えず、完全な密閉性を期待しガｔいため、鉛等のオーバ
ーパックに密閉性を依存することができる。ずなわら、
密閉性の長期機能Ｎ、１１−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ＩυＪにイ）た
り密閉性が保持できるものであれは必ずしも金属製の」
゛−バ〜バックは必安吉しない。例えば構造的に耐久性
、放射線の遮蔽性が処分であれば、密閉性は柔軟な材料
ζこよってもよい。

石造−／”　ＬＪコック積み上げは、イ：ｉ造−ブロッ
クー個または復数個を一単位Ｊニしで、これ４前後、左
右両ｙ５向ｌこ斯学の間隔をあけて平面的１、て並・＼
一つの段を形成する。続いて、前記間隔の交差部（四つ
の単位か集まる部分）を上からかくずようにして、上段
の石造ブロックの各即位を同様に前後、左右両方向に所
定の間隔をあけて積み十げ、このよ・）な積み士（」パ
ターンを繰り返すことに。Ｌリピラミッド状の貯蔵施設
が形成される。

石造ブロックを中位として積み−Ｌげたのは、安定した
形状を一単位古するためであり、例えは石造）Ｌピンク
が正方形の水平断面を有し、高さが低い場合は各石造ブ
Ｔｉ１ｌツク侘単独で一即位吉することができる。通常
は固化体バソゲージのキー１−．＝−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ック二個を横方
向に接合して−・１１う位とする。

石造フ［ノックの各単位間に所定の間隔をおいたのはピ
ラミッド゛内に縦横に網［］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（こよる排熱効コネ
クを高めている。

上述のような組積造は、口取による安定性が基本（−な
る構造体で、この限６）においては、極めて安定度が高
い。組積造の発想は、尼１軒の安定性を考えた＋で゛基
礎の不同性Ｆを防ぐこ吉に努力を傾注ずイーｔはよく、
中実１［１汀の組積造構造物の基礎の入念さは、その小
を物語−１）でいる。

しかしながら、横力ζこ対しては、例えば鉄筋１ンクリ
ート造等の一体構造物はどは安定である２−はｂえず、
組積造の発達地域は地震の少ない地域であるのも１ｆ実
である。しかしながら、基本的１こ考えで、横力に対し
ても自重ζこよる安定性の範囲内に納まるように全体形
態・桐材の形状を選べは十分ζこ安定なものはｉｉｆ能
であり、ビラミツ１〜のように重心を低くし、全体の安
定性が確保されていれは、桐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イ］たもの（こなる。

−・方、石造）［］コツに内蔵している放射性廃棄物は
発熱体であり、熱にょるｍ１１、度上昇は石造ブロック
単体及びピラミッド全体に温１（（応力を発生させる。

この温度応力Ｚ・こ対しでも、十分安金なように施設を
設計する必要がある。

石造を構造材旧とじて用いることの問題の１−）にイ：
Ａ別の不均質性かあり、こイ１（４強度のバラツキ古し
て現われる。現在、石材に適用１丁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ック全数に対して、実際
に加力試験を行なっ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
めるこ占ができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて具体的な設泪例について説明する
。

固化体パッケージ約３，０００本を貯蔵するピラミッド
形石造貯蔵の外観を第１図および第２図に示す。ピラミ
ッドＡは６０．６ｍ×６０．６ｍの正方形平面で、高さ
が２５．５　ｍの角錘形をしており、石造フ［コツクロ
が１７段積み上けられている。

基礎は岩盤に面接支持され、岩盤及び各石造ブロック６
間は結合Ｈ別を吉（ｊｃ使イ）ず、ステンｌ／ス等耐久
性のある材料の筒中なゲボ（シア」−−）とコネクター
により結合している。

この例では石造フ［１ツク二つを・−絹としたものがピ
ラミッドの基本構成要素古なっており、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−
Ｆげる。積み十けはこの一組のブロックを一単位古して
両方向に均等な間隔をあけて平面的に並べ、その間隔の
交差部をかく寸ように上段のブロックを積む方式によっ
て行なわれる。３段積み４例古して第６図および第４図
に積み＋げパターンを示す。このような積み力を採用す
ることで、鉛ｆ１１水乎吉もに連続的なｌ・ンネル状の
空間が生まれ、網［１状に四方（このひた空気流路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、ｔｌｌっているＱ　１．５
ｍ：ｘｌ、５ｍＸ３．Ｏｍの石造ブロック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
．６　ｍ　Ｘ　１．５　ｍ、鉛直Ｊｊ向に０．６　ｍ　
Ｘ　０．６　ｍの断面をもつトンネルが作られる。ピラ
ミッド全体の空隙率はおよそ２ｏ％に′＋′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ｌ］ツク３の詳細を第６図〜第１０図に示す。石
造ブロック６は１．５ｍＸ１．５ｍの断面で長さ６．０
ｍ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ャラ１フフ６４
部分より構成されている。石材吉しては強度古耐久性に
優れた岩質のミカゲ石（花崗岩）を用いている。固化体
パッケージ１は鉛でオーバーパックされた後、このくり
抜き部分に挿入され、石材キャッピング６ａにより石造
ブロック６内に固定される。鉛オーバーパック２吉くり
抜き部内壁間７こけ古くｌこ結合材や充填材は使われて
いない。又キャッピング６ａはブロック上面から胴部分
を貫通して挿入されたセラミックスのピン６により抜け
を防いでいる。同化体パッケージ１の収納が完了した時
点でキャッピング６ａ回り及びセラミックスのピン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り
人を１ｌｊｊ止するためのものである。石造フ［Ｚツク
３１こ／ｉこの（Ｊかに石造１１１７７６間の結合材で
あるシアー１−−−５　＋コネクター４用の穴５ａや溝
４８が加工されており、また総重量約１９ｔのブｌ−１
ツク乙の運搬時のりイヤー掛は用の［１字形溝７も設り
ら、ｆ’１．−Ｃいる。

なお、この実施例では基礎部吉なる最下段の石造−）゛
ロックには固化体パッケージを１ｊｌｊめ込んでいない
。

ビラミ゛ンｌ−’　Ａ　Ｏｉ）加１工（・こついてはキ
へ・スフを兼ねた石造ブロック乙のハンドリンクがその
まま施設の建設を意味しており、石造）Ｄツク６（））
揚重き積み上げが主たる建設作業、と名゛える。したが
って、石造ブｌ−１ツク乙のハンドリンクに際して落下
に対する安全性が十分ζこ確保できる方式を採用するこ
とて、建設工法の問題は大半解決されたこみになる。ハ
ンドリンフカ式占しては石造フＩ］ツク乙の吊り−１こ
げ自体を避けて落下の危険性を排除するため、ピラミッ
ドＡ表面を伝って運搬するコンベア式さ、強剛なりＩ／
−ンによる確実な運搬占落下防止対策を組合イつせたピ
ラミッド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
、搬入された石造フｒｒツク６をフォークリフト１１に
てコンベア１２に置き、コンベア１２で所定の高さまで
運搬する。その後水平運搬用の［コーラ−１３にて設置
位置付近まで運び、セツティング機１４で設置する。ま
た、セツティング機１４の運搬はトラッククレーン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、門形り１／−ン１６の中央のクレーン１６ａに
より両側のクレーン１６ｂ、１６Ｇで落下を防止しなが
ら、搬入された石造ブロック６を所定の位置に設置する
。

第１６図および第１４図は全体の配置を示したもので、
２０箇のピラミッドＡが二重の土星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ｔこはとくｌこ建物は
ない。

建設期間中は固化体パラ）１−ジの受入検査施設、石造
ブロックのストックヤードや固化体パッケージ充填施設
等がｔｈてられ、固化体パッケージの貯蔵スピードに合
せて、ピラミッド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。

ピラミッドＡを囲む二重の土星２１．２２は敷地周辺地
域への影響を極力低減するたｙ）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った場合でも
、基本的に必要な機能が確保される。この例ではピラミ
ッドＡから敷地境界までの距離が４００ｍ以上あり、ス
カイシャインでも問題とならない配置計画みなっている
。堀２３．２４はピラミッドゾーン内に雨水が貯って、
石造ブロックが浸水するのを防止するために自然ｄこ鼎
、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Ｑ なお、以−１−の実施例においで施設規模等の一例を挙
げると次の占おりである。

（１）　　固化体バッフ１−ジ貯蔵（け：５９，８４０
個（２）　　敷地面積：　　　　　１，９００，０００
ｍ２（３）　　ピラミ′刈パ形貯蔵ゾーン：　　　５６
．ＯＤ　Ｏｍ２（４）　敷地規模°　　　　　２０ピラ
ミッド石造ブロック個数：　７１，４０１’］個（約４
８０，０００ｍ’）（５）　ピラミッド諸元 形状（たて、よこ、高さ）、：　　６０．６ｍＸ６０．
６ｍＸ２５，５ｍ石造ブＦコック段数：　　１７段 固化体パッケージ充填部１６段 基礎部　　　　　　１段 石造ブ［］ツタ数：　　　３５７０個／ピラミッド充填
フロツ死　２，９９２個 非充填ブロック　５７８個 （６）　石造ブｒコック諸元 形状：　　　　　　１，５ｍＸ１，５ｍＸ３．Ｏｍ＠叶
：　　　　　　　充填フ［コック　約ｊ９ｔ７ラーソク
非充填ブｌ’ｌツク　約１８ｔ／）［フック使用利料：
　　　　　石造ブ［”ｉ］コック・・ミカｉｒ’石（花
崗岩）鉛・・・・・オーバーパック、 ステンレス・・・コネクター、シアー１＝−セラミック
ス・・・キャツビンクＴｆｌ定ビン以上、実施例、Ｉ−
シて、−例を述べたか、施設の規模、石（・」の種類、
寸法、・３モ゛の他シアー１−−−、＝１ン、′ツター
の１［ニ状、伺質等、必ずしも上記のもの１こ限定され
４Ｃい。

［、発明の効果゛１ ０）石造ブロックをビラミ゛７ノト状に積み上げた構造
であるこ吉から安宗性（（二すぐれ、長１（１１貯蔵の
［１的である数百年表いう長期の貯蔵に十分対処可能で
ある。

Ｑ）　石造ブ［フックがキャスクである山間１（，５冒
ζ、施設の構造体吉なって施設全体としての集積効率を
向−■−させ、かつ石材の耐久性がそのまま施設古して
の耐久性を保証している。

（３）建物内での貯蔵に１１−較してＸ、１１持管理が
容易であり、かなりの長期１こわたって放置されても危
険性が少ない。

０）組積した幾重もの石造ブロックにより効果的に遮蔽
が行なわれる。またｔｎのオ・−バー−バッタ等を用い
るこ吉により密閉４／１が確保される。

■）　ピラミッ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（こ
より効果的に排熱するこ吉ができる。

■　組積みはｉ１ｉ１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。

■　紹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図はピラミッ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）、（１）ｌＪＣ）は同じく正面図、第５図は空気
の流れを示す断面図、第６図は石造ブロックの縦断面図
、第７図は横断面図、第８図は平面図、第９図は側面図
、第１０図は石造ブロッ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１６図は貯蔵施設の配置例を示す平面図、第１
４図は縦断面図である。 Ａ・・ピラミッド、１　・　・同化体バツリーーーシ、
２・・オーバ・−バック、６・・石造フ［コック、４・
・コネクタ・−１５・・シアキー、６・・固定ビン、７
・・ワイヤー掛（：’ｔｓ　８’・・空気流路、１１・
・フォークリーフ１・、１２・・−］ンベア、１５・・
Ｖ】−ラー、１４・働Ｉ！ツテイング装ｍ、１ｓ　・−
）−ラッククレーン、１６・・門形フレ冒ン、２１．２
２・・−１塁、２３．２４・・堀。 第１図 第３図 （ａ）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（Ｃ）第５
図 二海宇 田 ｅつ 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性廃棄物をブロック状の石材内に埋込んでな
   る石造ブロック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
   ロッ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としてピラミッド状
   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. （２）石造ブロックの一単位は二個の直方体形状の石造
   ブロック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. （３）放射性廃棄物はガラス固化体パッケージ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. （４）ガラス固化体パッケージ１は鉛によるオーバーパ
   ック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。