(57)【要約】 【課題】  粉塵が発生せず、且つ簡易な方法で、処分孔と緩衝材の隙間に満遍無く充填材を充填させることができ、さらに、緩衝材の地下水遮断性や核種吸着性などの処分性能が損なわれることがない充填方法を提供することを目的とする。【解決手段】  地盤に穿孔された処分孔２と処分孔２の内部に収納された廃棄体３の周りを覆うベントナイト系材料からなる緩衝材４との隙間Ｓに充填材１０を充填して、処分孔２と緩衝材４との隙間Ｓを埋める充填方法において、充填材１０としてエタノールベントナイトスラリーを緩衝材４と処分孔２との隙間Ｓに充填するとともに、処分孔２の孔口２ａ側にある緩衝材４の端面４ａに押え部材６を接面させて固定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に穿孔された処分孔と該処分孔の内部に収納された廃棄体の周りを覆うベントナイト系材料からなる緩衝材との隙間に充填材を充填して、前記処分孔と前記緩衝材との隙間を埋める充填方法において、
前記充填材としてエタノールベントナイトスラリーを前記緩衝材と前記処分孔との隙間に充填するとともに、前記処分孔の孔口側にある前記緩衝材の端面に押え部材を接面させて固定することを特徴とする充填方法。
【請求項２】
請求項１記載の充填方法において、
前記押え部材は、前記地盤に打設されたロックボルトに締結することで固定することを特徴とする充填方法。
【請求項３】
請求項１記載の充填方法において、
前記押え部材は、前記処分孔の外から反力をとって支持された支持部材によって押え付けることで固定することを特徴とする充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放射性廃棄物からなる廃棄体を埋設処分する際の処分孔と廃棄体を覆う緩衝材との隙間を埋める充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高レベルの放射性廃棄物は、地中深くに埋設して処分する必要がある。例えば、放射性レベルの高い廃液は、ガラスで固化させ、固化されたガラス固化体を炭素鋼等の容器（オーバーパック）に収納し、このガラス固化体を容器内に収納したもの（以下、廃棄体と記す。）を地下３００ｍ以深の地層中に埋設処分することが義務付けられている。
【０００３】
廃棄体を地中に埋設処分する方法としては、地中に所定の地層まで坑道を掘り、この坑道の底面に処分孔を穿孔し、この処分孔に廃棄体を入れた後、坑道を埋め戻す方法が考えられている。このとき、処分孔に湧水が発生する場合が多く、この湧水によりオーバーパックの腐食が促進され、ガラス固化体を密閉できる期間が短くなる可能性があるため、廃棄体の周りには、湧水の浸入を遮断するベントナイト系材料からなる緩衝材が設置される（例えば、特許文献１参照。）。  この緩衝材の設置方法としては、処分孔にベントナイト系材料を入れて現場で締め固める方法や、ブロック状に成形されたベントナイト系材料（以下、ブロックと記す。）を積み重ねる方法がある。
【０００４】
ブロックを積み重ねる方法によって緩衝材を設置した場合、ブロック間、ブロックと処分孔との間、或いはブロックと廃棄体との間に、隙間が生じる。この隙間は、水みちとなり、核種の移行経路となる虞があるため、この隙間をベントナイト粉末や砂等の充填材で埋める充填作業が行われている。充填方法としては、従来より、ブロックと処分孔との間に形成された隙間に充填材を入れ、この充填材の自由落下によって隙間に充填させる方法（重力落下方法）や、ブロックと処分孔との間に形成された隙間に充填材を入れ、更にこの隙間に空気を搬送して充填材を隙間に充填させる方法（空気搬送方法）がある。
【０００５】
一方、従来より、狭い隙間への充填材として、充填性に優れたエタノールベントナイトスラリーを用いる充填方法が提供されている。このエタノールベントナイトスラリーは、ベントナイトをエタノール水によってスラリー化したものであり、ベントナイトと水とを混合させたスラリーに比べて格段に粘度を小さくなっており、狭い隙間等への充填に好適な充填材料である（例えば、特許文献２、３参照。）。
【特許文献１】特開平３−１５０５００号公報
【特許文献２】特開平８−４９２４２号公報
【特許文献３】特開２００１−３２３４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の重力落下方法による充填方法によると、充填材が目的位置まで落下せず、また均等に充填されない場合があり、処分孔と緩衝材の隙間に満遍無く充填材を充填させることができない場合があるという問題が存在する。また、上記した従来の空気搬送方法では、充填作業時に粉塵が発生するという問題があるとともに、最適な搬送圧力を事前に検討する必要があり、煩雑な方法であるという問題がある。さらに、上記したエタノールベントナイトスラリーを使用した従来の充填方法によると、エタノールベントナイトスラリー中に含まれる水によりベントナイト系材料からなる緩衝材が膨潤して密度低下が起こり、緩衝材の地下水遮断性や核種吸着性などの処分性能が損なわれる可能性があるという問題が存在する。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、粉塵が発生せず、且つ簡易な方法で、処分孔と緩衝材の隙間に満遍無く充填材を充填させることができ、さらに、緩衝材の地下水遮断性や核種吸着性などの処分性能が損なわれることがない充填方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、地盤に穿孔された処分孔と該処分孔の内部に収納された廃棄体の周りを覆うベントナイト系材料からなる緩衝材との隙間に充填材を充填して、前記処分孔と前記緩衝材との隙間を埋める充填方法において、前記充填材としてエタノールベントナイトスラリーを前記緩衝材と前記処分孔との隙間に充填するとともに、前記処分孔の孔口側にある前記緩衝材の端面に押え部材を接面させて固定することを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、粘度が低く充填性に優れたエタノールベントナイトスラリーからなる充填材が、緩衝材と処分孔との隙間に充填される。また、処分孔の孔口側にある緩衝材の端面には、固定された押え部材が接面されているため、緩衝材が水分と反応しても処分孔の孔口側にある緩衝材の端面が押え部材によって押えられ、緩衝材が処分孔の孔口側方向に膨潤することが抑止される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の充填方法において、前記押え部材は、前記地盤に打設されたロックボルトに締結することで固定することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の充填方法において、前記押え部材は、前記処分孔の外から反力をとって支持された支持部材によって押え付けることで固定することを特徴としている。
【００１２】
上記した請求項２または３に記載された特徴により、押え部材は、処分孔の孔口側にある緩衝材の端面に接面された状態で固定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る充填方法によれば、充填材としてエタノールベントナイトスラリーを使用するため、粘度が低く充填性に優れた充填材が緩衝材と処分孔との隙間に充填され、緩衝材と処分孔との隙間に充填材を満遍無く充填させることができる。また、エタノールベントナイトスラリーを緩衝材と処分孔との隙間に充填するだけであるため、粉塵が発生することはなく、また簡単に行うことができる。さらに、処分孔の孔口側にある緩衝材の端面に押え部材を接面させて固定するため、緩衝材が処分孔の孔口側方向に膨潤することが抑止され、緩衝材の密度低下を防ぐことができ、緩衝材の地下水遮断性や核種吸着性などの処分性能が低下することを防止することができる。
【００１４】
また、押え部材を、地盤に打設されたロックボルトに締結することで固定する、或いは、処分孔の外から反力をとって支持された支持部材によって押え付けることで固定することで、押え部材は、処分孔の孔口側にある緩衝材の端面に接面された状態で固定され、緩衝材が水分と反応した場合に、処分孔の孔口側にある緩衝材の端面を押え部材によって押えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る充填方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１６】
まず、廃棄物の埋設処理構成について説明する。
図１は廃棄物を埋設処理した状況を表す断面図である。図１に示す符号１は、地下３００ｍ以深の地層（岩盤）に掘削された処分坑道であり、この処分坑道１の底面には、廃棄体３を収納するための円柱形状の処分孔２が穿孔されている。この処分孔２は、処分坑道１の底面に複数（図１では１つ）配設されており、各処分孔２内には、廃棄体３と、廃棄体の周りを覆う緩衝材４がそれぞれ収納されている。
【００１７】
廃棄体３は、放射性レベルの高い廃液をガラスで固化し、そのガラス固化体を炭素鋼等のオーバーパックに収納したものである。緩衝材４は、ベントナイト系材料からなる複数の円盤形状のブロック５から構成されており、これらのブロック５を積層させることで円柱形状の緩衝材４が形成されている。緩衝材４の中央部内には、廃棄体３を収納する空間が形成されており、この空間を形成する部分のブロック５ａは環状になっている。
【００１８】
緩衝材４は、処分孔２よりも若干小さく且つ同じ形状に形成されており、処分孔２の内側面との間に狭小の隙間Ｓをあけた状態で処分孔２内に嵌合されている。この隙間Ｓには、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材１０が充填されている。エタノールベントナイトスラリーは、水溶性有機溶剤（エタノール）を主成分とした溶媒とベントナイトとをミキサー等で混合してスラリー化したものである。
【００１９】
また、緩衝材４の外周面および底面は、処分孔２の内側面に対向して岩盤に囲まれており、処分孔２の孔口２ａ側にある緩衝材４の上端面４ａ（端面）は、処分坑道１の底面と面一に形成され、処分孔２を塞ぐ板状のキャップ部材６（押え部材）に接面されている。
【００２０】
図２はキャップ部材６を表す平面図である。図１、図２に示すように、キャップ部材６は、処分孔２の孔口２ａよりも大きい径の炭素鋼等からなる円盤部材であり、その中央部下面は緩衝材４の上端面４ａに密着されている。また、キャップ部材６には、処分孔２と緩衝材４との間に形成された隙間Ｓに対向する位置に、隙間Ｓに充填材１０を充填するための注入口６ａが形成されている。注入口６ａは、キャップ部材６を貫通する孔であり、間隔をあけて複数形成されている。
【００２１】
また、キャップ部材６は、処分孔２の周囲の処分坑道１底面に打設された複数のロックボルト７にナット８でそれぞれ締結することで、緩衝材４の上端面４ａに密着された状態で固定されている。複数のロックボルト７は、キャップ部材６の外周に沿った方向に間隔をあけて配設されており、キャップ部材６には、各ロックボルト７を挿通させる貫通孔６ｂが形成されている。
【００２２】
次に、本発明に係る充填方法を用いて廃棄体３を埋設処理する方法について説明する。図３は、充填材１０の充填状況を表した拡大断面図である。
まず、図１に示すように、地盤に処分坑道１を掘削し、その底面に複数の処分孔２を穿孔する穿孔工程を行う。
次いで、処分孔２の中に、廃棄体３を設置するとともに、廃棄体３の周りを緩衝材４で覆う設置工程を行う。具体的には、処分孔２の中でブロック５を積み重ねるとともに、環状のブロック５ａの中に廃棄体３を収納し、処分孔２の孔口２ａまでブロック５を積み上げて緩衝材４を形成する。
また、処分孔２の周りの処分坑道１底面に複数のロックボルト７を打設し、ロックボルト７の上端部を処分坑道１底面から突出させておく。
【００２３】
次に、処分孔２と緩衝材４との間に形成された隙間Ｓに充填材１０を充填する充填工程を本願に係る充填方法によって行う。
具体的には、まず、キャップ部材６の貫通孔６ｂにロックボルト７上端部を挿通させつつ、処分孔２の孔口２ａにキャップ部材６を被せ、キャップ部材６を緩衝材４の上端面４ａに接面させる。そして、挿通させた複数のロックボルト７にナット８をそれぞれ螺合させて締め付けて、キャップ部材６を固定する。また、このとき、図３に示すように、キャップ部材６に形成された注入口６ａには、注入パイプ１１が継手されており、この注入パイプ１１は、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材１０を送り出す図示せぬ充填材供給源に接続されている。
【００２４】
次いで、上記した図示せぬ充填材供給源によって、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材１０を、注入パイプ１１内に送り出し、注入パイプ１１内から注入口６ａを介して処分孔２と緩衝材４との間の隙間Ｓ内に流し込んで充填する。このとき、キャップ部材６に形成された注入口６ａが、処分孔２と緩衝材４との隙間Ｓに対向する位置から多少ずれていても、当該隙間Ｓに充填する充填材１０は低粘性で充填性に優れているため問題ない。
充填材１０の充填完了後、注入パイプ１１を切断或いは取り外し、膨潤した充填材１０が漏れないように注入口６ａ或いは注入パイプ１１を密封処理する。
【００２５】
処分坑道１内に形成された複数の処分孔２について、上述した設置工程および充填工程を行った後、キャップ部材６を取り付けたまま処分坑道１を埋め戻す埋め戻し工程を行い、廃棄体３の埋設処理を完了する。
【００２６】
上記した構成からなる充填方法によれば、充填材１０としてエタノールベントナイトスラリーを使用するため、低粘性で充填性に優れた充填材１０が、処分孔２と緩衝材４との隙間Ｓに充填される。これによって、当該隙間Ｓに充填材１０を満遍無く充填させることができる。また、エタノールベントナイトスラリーを、処分孔２と緩衝材４との隙間Ｓに充填するだけであるため、粉塵が発生することはなく、また充填作業を簡単に行うことができる。さらに、処分孔２の孔口２ａ側にある緩衝材４の上端面４ａにキャップ部材６を接面させて固定するため、緩衝材４が処分孔２の孔口２ａ側方向に膨潤することが抑止され、緩衝材４の密度が低下することを防ぐことができ、緩衝材４の地下水遮断性や核種吸着性などの処分性能の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、キャップ部材６を、地盤に打設されたロックボルト７に締結することで固定するため、キャップ部材６は、処分孔２の孔口２ａ側にある緩衝材４の上端面４ａに接面された状態で固定され、緩衝材４が水分と反応した場合に、処分孔２の孔口２ａ側にある緩衝材４の上端面４ａをキャップ部材６によって押えることができる。
【００２８】
以上、本発明に係る充填方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、キャップ部材６が、地盤に打設されたロックボルト７に締結することで固定する構成となっているが、本発明は、図４に示すように、キャップ部材１０６を、処分坑道１０１の壁面から反力をとって支持された支持部材１０７によって押え付ける構成としてもよい。具体的な方法としては、処分孔１０２の孔口１０２ａにキャップ部材１０６を被せ、キャップ部材１０６を緩衝材１０４の上端面１０４ａに接面させた後、キャップ部材１０６の上に枠組み状の支持部材１０７を組み立てる。そして、支持部材１０７の上下端に図示せぬジャッキ等を取り付け、このジャッキによって上下に突っ張り、キャップ部材１０６を押え付ける。これによって、キャップ部材１０６は、緩衝材４の膨潤に抵抗する方向に押圧され、固定される。
【００２９】
また、上記した実施の形態では、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材１０を処分孔２と緩衝材４との間の隙間Ｓ内に流し込むように充填しているが、本発明は、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材を加圧注入してもよい。例えば、図５に示すように、岩盤に、処分孔２０２と緩衝材２０４との間の隙間Ｓにつながる亀裂Ｃがある場合、エタノールベントナイトスラリーからなる充填材２１０を加圧注入することで、充填材２１０がグラウト材となって亀裂Ｃ内にも充填され、周囲岩盤の透水性を向上させることができる。
【００３０】
また、上記した実施の形態では、キャップ部材６をロックボルト７に固定した後、充填材１０を注入口６ａから流し込み、処分孔２と緩衝材４との間の隙間Ｓ内に充填材１０を充填しているが、本発明は、処分孔に緩衝材を設置した後、処分孔と緩衝材との間の隙間内に充填材を充填し、その後、緩衝材の膨潤が起こる前に、処分孔の孔口にキャップ部材を被せ、キャップ部材を緩衝材の上端面に接面させても良い。これによって、キャップ部材に注入口を形成する必要がなく、キャップ部材の材料コストを低減させることができる。
【００３１】
また、上記した実施の形態では、緩衝材４を構成するブロック５が処分孔２の孔口２ａまで積み上げられており、緩衝材４が処分坑道１の底面と面一になっているが、本発明は、処分孔の孔口側の緩衝材端面が、処分坑道の底面と面一になってなくてもよく、例えば、緩衝材が処分坑道の底面から突出されていてもよく、この場合、緩衝材の突出した部分に被せる筒状のキャップ部材を使用するとよい。また、処分孔の孔口側の緩衝材端面が、処分坑道の底面よりも深い位置に形成されていてもよく、この場合、キャップ部材は、緩衝材より上方の処分孔内に嵌合される形状に形成される。
また、キャップ部材（押え部材）の形状も円盤状に限ることなく、上記したように、その形状は適宜変更可能である。
【００３２】
また、上記した実施の形態では、ブロック５を積み重ねることで緩衝材４が形成されているが、本発明は、有底筒状の本体筒部と本体筒部の上端部に被せられるキャップとからなる容器状の緩衝材であってもよく、廃棄体に巻き付けることで形成される緩衝材であってもよい。
【００３３】
また、上記した実施の形態では、処分坑道１のように坑状の空洞内に処分孔２を穿孔する例を説明しているが、本発明は、地盤中に形成された空洞であればよく、室状に形成された空洞内に処分孔が穿孔されていてもよい。
また、上記した実施の形態では、処分坑道１の底面に処分孔２を穿孔しているが、本発明は、処分坑道の壁面に処分孔が穿孔されていてもよい。
また、上記した実施の形態では、処分孔２が円柱形に穿孔されているが、本発明は、四角柱等の多角形の柱状に処分孔が穿孔されていてもよく、その他如何なる形状でもよい。
また、上記した実施の形態では、放射性レベルの高い廃液をガラスで固化し、そのガラス固化体を炭素鋼等のオーバーパックに収納したものを廃棄体３としているが、本発明は、如何なる構成の廃棄体であってもよく、例えば、液状の廃棄物をガラス以外の物質によって固化させてオーバーパックに収納した廃棄体でもよく、固形の廃棄物をオーバーパックに収納した廃棄体でもよい。さらに、放射性廃棄物でなくてもよく、如何なる廃棄物を廃棄体として本発明に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本願に係る充填方法の実施の形態を説明するための廃棄物埋設処理状況を表す断面図である。
【図２】本願に係る充填方法の実施の形態を説明するための押え部材の平面図である。
【図３】本願に係る充填方法の実施の形態を説明するための充填状況を表す断面図である。
【図４】本願に係る充填方法の他の実施の形態を説明するための廃棄物埋設処理状況を表す断面図である。
【図５】本願に係る充填方法の他の実施の形態を説明するための充填状況を表す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２，１０２，２０２  処分孔
２ａ，１０２ａ  孔口
３  廃棄体
４，１０４，２０４  緩衝材
４ａ，１０４ａ  上端面（端面）
６，１０６  キャップ部材（押え部材）
７  ロックボルト
１０，２１０  充填材
１０７  支持部材
Ｓ  隙間
【図１】
2006272140.tif 000003
【図２】
2006272140.tif 000004
【図３】
2006272140.tif 000005
【図４】
2006272140.tif 000006
【図５】
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