(57)【要約】【課題】施工が容易でバリア機能を当初から長期に亙って維持できると共に、ガスの透気性を備えた埋設処分施設を提供する。【解決手段】地下水の存在する地下水位１２以下の地盤１３中に設けられ、内部に廃棄物１６を埋設処分する施設であって、前記廃棄物１６の周囲に透気性の透気層１７を形成すると共に、該透気層１７の周囲に難透水性の遮水層１８を形成してなる埋設部１５と、前記廃棄物１６を覆う透気層１７と通じる透気層１７を内部に配した遮水層１８からなり、地上部１１に向かって埋設部１５から延設してなる煙突状のガス通路２１とを具備する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水の存在する地盤中に設けられ、内部に廃棄物を埋設処分する施設であって、
前記廃棄物の周囲に透気性の透気層を形成すると共に、該透気層の周囲に難透水性の遮水層を形成してなる埋設部と、
前記廃棄物を覆う透気層と通じる透気層を内部に配した遮水層からなり、地上部に向かって埋設部から延設してなる煙突状のガス通路とを具備することを特徴とする埋設処分施設。
【請求項２】
請求項１において、
前記煙突状ガス通路の頂部に上載荷重を伝達する蓋体が設けられていることを特徴とする埋設処分施設。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記施設が透気性の支保工により覆われてなることを特徴とする埋設処分施設。
【請求項４】
請求項３において、
前記廃棄物を覆う支保工の遮水層との間に充填材が充填されてなることを特徴とする埋設処分施設。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記埋設処分施設が複数あり、それぞれに煙突状ガス通路が設けられていることを特徴とする埋設処分施設。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記埋設処分施設が複数あり、廃棄物を覆う透気層と通じる透気層を内部に配した遮水層からなる連絡経路が形成され、いずれかの埋設処分施設に少なくとも一つの煙突状ガス通路が設けられていることを特徴とする埋設処分施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工が容易でバリア機能を当初から長期に亙って維持できると共に、より低圧側で内部のガスを開放することができる埋設処分施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における最大のテーマは、社会産業の発展における結果としての産業廃棄物や一般廃棄物を埋め立てるための廃棄物処分施設の設置、さらには、原子力発電における高、低レベルの放射性廃棄物に関する数百年以上に及ぶ廃棄物の処置を社会生活に障害を与えることなく如何に処理するかである。
【０００３】
産業廃棄物や一般廃棄物を埋め立てるための処分施設では、産業廃棄物が人間の生活環境に影響を与えないようにするために、そこからの漏出汚水が地下に浸透することで環境汚染を引き起こさないように処置することが義務付けられており、地下に埋設することが種々提案されている。その一例を図１０乃至図１２に示す。
【０００４】
図１０は廃棄物の貯蔵施設の一例である。このような施設では、これら廃棄物を格納する躯体として、廃棄物格納用躯体１０１が計画されており、廃棄物格納用躯体１０１と周辺地盤１０２との間に地下水を透過し難い粘土系の充填材１０３を設置することが考えられている。
【０００５】
この粘土系充填材１０３は、地下水が廃棄物格納用躯体１０１の内部に侵入するのを大きく遅らせる、或いは廃棄物中の有毒物質が地下水によって漏出することを防止するために、廃棄物格納用躯体１０１の全周を十分な厚さで取り囲む形態に設置すると同時に、廃棄物格納用躯体１０１の底部にも粘土系の充填材を敷設することになる。
【０００６】
また、原子力分野における低レベルの放射性廃棄物に関しては、これらの低レベル放射性廃棄物が人間の生活環境に影響を与えないようにするために、例えば図１１に示すように、低レベルの放射性廃棄物１０４を放射性廃棄物格納用躯体１０５に貯蔵して、地下空洞１０６に埋設する施設が計画されている。
【０００７】
このような施設においても、貯蔵した放射性廃棄物を格納する放射性廃棄物格納用躯体１０５と周辺地盤１０２との間に地下水を透過しにくい粘土系の充填材１０３を設置することが考えられている。
【０００８】
この粘土系充填材１０３も、地下水の放射性廃棄物格納用躯体１０５の内部に侵入するのを大きく遅らせる、或いは放射性廃棄物１０４の中の有毒物質や放射性核種が浸入してきた地下水中に溶出することで施設外に漏出するのを防止するために、図示のように放射性廃棄物格納用躯体１０５の全周を十分な厚さで取り囲む形態で設置されると同時に、放射性廃棄物格納用躯体１０５の底部にも粘土系の充填材１０３が敷設されることになる。
【０００９】
さらに、高レベル放射性廃棄物を人間の生活環境から安全に隔離するためには、高レベル放射性廃棄物を、例えば図１２に示すように堅固な金属容器に収納するための廃棄体パッケージ１０９を、地下数百ｍの以深に掘削された地下坑道１１０に設けた埋設孔１０８に縦向きに埋設処分する高レベル放射性廃棄物処分施設も計画されており、この処分施設でも、廃棄体パッケージ１０９と地下坑道１１０の隙間に粘土系の充填材１０３を設置することが考えられている。
【００１０】
この粘土系充填材１０３の場合も、地下水の廃棄体パッケージ１０９ヘの接触を抑制すること、廃棄体パッケージ１０９から放射性核種が浸入してきた地下水中に溶出することによって施設外へ漏出すること等を抑止するために、図示のように廃棄体パッケージ１０９の全周を十分な厚さで取り囲む形態に設置され、同時に廃棄体パッケージ１０９の底部にも粘土系の充填材が敷設されている。
【００１１】
しかして、上記の産業廃棄物或いは放射性廃棄物の処分施設においては、千年や万年単位の長期間に亘って、施設が所要のバリア機能を有していることが重要とされており、廃棄物格納用躯体や廃棄体パッケージ周囲に設置される粘土系充填材には、長期に亘って遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を維持できることが必要とされている。
【００１２】
このために、廃棄物格納用躯体１０１や放射性廃棄物格納用躯体１０５或いは廃棄体パッケージ１０９の周辺に充填される粘土系充填材１０３としては、ベントナイト粉末或いはベントナイトに砂あるいは砂礫などの骨材を混合したものを、１．３〜２．５Ｍｇ／ｍ3程度の密度に締固めた充填材を使うことが考えられている。
【００１３】
このベントナイト系充填材は、透水係数が著しく小さいので地下水が廃棄体に接触する量を抑制できるし、拡散現象による放射性核種の漏出も抑制できる。又、廃棄体容器が長期間の腐食によって体積膨張する場合を想定しても、ベントナイト系充填材が力学的な緩衝効果を発揮すると考えられている（特許文献１）。
【００１４】
このような廃棄物埋設処分施設の概念図を図９に示す。
図９に示すように、廃棄物埋設処分施設は、地上部１１から地下水位１２以下の地盤１３内に斜め坑道１４Ａが形成され、該斜め坑道１４Ａの地底部には第１の埋設部１５−１、第２の埋設部１５−２が連絡坑道１４Ｂを介して埋設されている。
この第１の埋設部１５−１、第２の埋設部１５−２の支保工１９内には廃棄物１６が配置されており、該廃棄物１６は透気性材料からなる透気層１７と粘土系疎水材の遮水層１８とで周囲が覆われている。なお、斜め坑道１４Ａ及び連絡坑道１４Ｂ内部並びに遮水層１８と支保工１９の間には各々充填材２０が充填されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−２７９６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、廃棄物埋設処分施設はその目的から遮水性の向上を図っているものの、遮水機能が堅牢なため、透気性が備わっていないので、廃棄物内部で発生したガスを開放することができない、という問題が発生する。
【００１７】
すなわち、前記廃棄物内部でガスが発生する要因としては、長期間の埋設による廃棄物の嫌気性腐食による場合と、放射性分解によって水素ガスが発生する場合が想定されるが、一般にベントナイト系の難透水性材料は不飽和状態ではガスを透気するものの、ひとたび地下水で飽和してしまうと、材料の有する膨潤圧を上回るガス圧が作用するまではガスを透過しない性質を有している。この結果として、高い圧力のガスが施設内部に蓄積することとなり、やがては施設の遮水層のバリア構造を破壊してしまうおそれがある。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みて、施工が容易でバリア機能を当初から長期に亙って維持できると共に、より低圧側で内部のガスを開放することができる埋設処分施設を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を達成する第１の発明は、地下水の存在する地盤中に設けられ、内部に廃棄物を埋設処分する施設であって、前記廃棄物の周囲に透気性の透気層を形成すると共に、該透気層の周囲に難透水性の遮水層を形成してなる埋設部と、前記廃棄物を覆う透気層と通じる透気層を内部に配した遮水層からなり、地上部に向かって埋設部から延設してなる煙突状のガス通路とを具備することを特徴とする埋設処分施設にある。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、前記煙突状ガス通路の頂部に上載荷重を伝達する蓋体が設けられていることを特徴とする埋設処分施設にある。
【００２１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記施設が透気性の支保工により覆われてなることを特徴とする埋設処分施設にある。
【００２２】
第４の発明は、第３の発明において、前記廃棄物を覆う支保工の遮水層との間に充填材が充填されてなることを特徴とする埋設処分施設にある。
【００２３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記埋設処分施設が複数あり、それぞれに煙突状ガス通路が設けられていることを特徴とする埋設処分施設にある。
【００２４】
第６の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記埋設処分施設が複数あり、廃棄物を覆う透気層と通じる透気層を内部に配した遮水層からなる連絡経路が形成され、いずれかの埋設処分施設に少なくとも一つの煙突状ガス通路が設けられていることを特徴とする埋設処分施設にある。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る埋設処分施設によれば、前記廃棄物の周囲に透気性の透気層を形成すると共に、該透気層の周囲に難透水性の遮水層を形成してなると共に、前記廃棄物を覆う透気層と通じる透気層を内部に配した遮水層からなる煙突状のガス通路が地上に向かって延設してなるので、廃棄物により発生したガスが地上部近傍まで延設したガス通路を介して速やかに排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る埋設処分施設の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明の実施例１に係る埋設処分施設の概略図である。
図１に示すように、本実施例にかかる埋設処分施設１０は、地下水の存在する地下水位１２以下の地盤１３中に設けられ、内部に廃棄物１６を埋設処分する施設であって、前記廃棄物１６の周囲に透気性の透気層１７を形成すると共に、該透気層１７の周囲に難透水性の遮水層１８を形成してなる埋設部１５と、前記廃棄物１６を覆う透気層１７と通じる透気層１７を内部に配した遮水層１８からなり、地上部１１に向かって埋設部１５から延設してなる煙突状のガス通路２１とを具備するものである。また、本実施例では埋設部１５を形成する支保工１９の内部には充填材２０が充填されている。
【００２８】
ここで、前記透気層１７を構成する透気性材料は、例えばモルタルや砂等のガス通気性が良好なものとすればよく、単一素材である必要はない。また、前記遮水層１８を構成する難透水性材料は、例えばベントナイト等とすればよい。また、前記充填材２０はモルタルやコンクリート等の透気性材料とすればよい。また、支保工１９を構成する材料も貧配合のモルタルや砂とすればよい。
【００２９】
この内部に透気層１７を有する遮水構造の煙突状のガス通路２１が地上近傍まで延設してなるので、地下の深度が深いところに埋設された埋設部１５においても、その地点での外部からの圧力の影響を受けずに、より低圧側において埋設部１５内部からのガス２２をスムースに透気することができる。
【００３０】
前記煙突状のガス通路２１の形状は特に限定されるものではなく、その断面形状が例えば円径、矩形、多角形等の任意の形状とすればよい。
【００３１】
この埋設処分施設の透水現象と透気現象の作用原理を図２及び図３−１乃至図３−３に示す。図２は、煙突状ガス通路２１を形成していない埋設処分施設の埋設部１５であり、図９の埋設処分施設と同様である。この図２のＡ部分拡大を図３−１乃至図３−３に示す。図３−１乃至図３−３は遮水材を透過する流体（水あるいはガス）の挙動を微視的に示したものである。
【００３２】
先ず、図３−１の場合では、施設内部のガス圧が遮水層の施設外側の地下水の水圧よりも同等あるいは低い場合（内部ガス圧：小）を示しており、内部側のガス２２は遮水層１８を透過して施設外側に出て行くことができない場合を示している。
【００３３】
次に、図３−２の場合では、施設内部のガス圧が遮水層の施設外側の地下水の水圧よりも高い場合を示しており、内部側のガスが高くなければガスは施設外側に出て行くことができない場合を示している。特に遮水層１８として膨潤性を有するベントナイト等を採用する場合には、外部地下水圧に加えて粘土の吸水膨潤圧相当を超えるガス圧でなければ透気しないとされている。例えば廃棄物を埋設する埋設部の深度を１００ｍとすると、地下水圧に相当する圧力が１ＭＰａであり、乾燥密度を１６００ｋｇ／ｍ3相当のベントナイトの膨潤圧は約１〜２ＭＰａであるので、施設内部のガス圧はそれらの合計の２〜３ＭＰａを超えなければ、施設外側にスムースにガスを透気しないことになる。なお、図３−２では、遮水層１８内をガス２２が一部透気した場合を示している。
【００３４】
最後に、図３−３の場合では、施設外側の地下水圧が小さい場合を示しており、内部側のガス２２は遮水層１８を通気して施設外側に出て行くことができる場合を示している。
例えば埋設部の深度を２０ｍとすると、地下水圧に相当する圧力が０．２ＭＰａであり、乾燥密度を１６００ｋｇ／ｍ3相当のベントナイトの膨潤圧は約１〜２ＭＰａであるので、施設内部のガス圧はそれらの合計となり、１．２〜２．２ＭＰａを超えれば、施設外側にスムースにガスを透気できることになる。このように、深度が浅い場合には、図３−２の場合よりも内部ガス圧が小さくてもガスが抜けることとなる。
【００３５】
よって、廃棄物を深度の深い場所に埋設する場合、内部のガス圧を低圧で透気させるために、深度の深い場所に廃棄物を埋設した施設から煙突状のガス通路を地上部近傍までに延設させることにより、地下水圧を軽減させ、結果として内部からガスをスムースに開放させることができるようにしている。この結果、長期間に亙って埋設されている廃棄物からガスが発生した場合においても、埋設部における深度よりもより浅いところにガス通路２１の頂部２１ａを位置させることにより、内部のガス圧が深度の深い場合のガス圧よりも比較的小さい圧力においてガスの通気がなされることになり、早期のガスの開放が促進される。
【００３６】
本実施例では、例えば深度１００ｍの場所に廃棄物を埋設する場合においては、煙突状のガス通路の頂部２１ａは地上部１１から深さ２０〜５０ｍ程度としているが、その頂部２１ａの位置は廃棄物の体積又は発生するガス量により適宜変更することができる。
なお、例えば３００ｍのような深度が極めて深くするようにすれば、上述したようにガスは施設内部にとどまることになるので、煙突状のガス通路はもはや不要となる。よって、深度に応じてガス通路の設置し、ガス通路の長さを設定するようにすればよい。
【００３７】
また、実施例１においては、埋設処分施設が１つの場合を例示したが、本発明はこれに減例されるものではなく、２以上の埋設処分施設であってもよい。その一例を図４に示す。図４に示す実施例では複数の埋設処分施設の埋設部１５−１、１５−２を連絡坑道１４Ｂで連絡しているものであり、各々の埋設部１５−１、１５−２毎に煙突状のガス通路２１−１、２１−２を設けたものである。
なお、透気層１７はガス２２が透気できる径であればよく、特に限定されるものではないが、遮水層１８は埋設部１５の廃棄物１６の周囲を覆う厚さと同じ厚さとすることが、遮水効果の点から望ましい。
【００３８】
本実施例によれば、廃棄物を深度の深い場所に埋設部１５を複数埋設する場合、各々の埋設部１５にガスを開放する煙突状のガス通路２１を地上部側へ延設してなるので、内部からガスをスムースに開放させることができるようにしている。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の他の実施例について図５を参照して説明する。図５は実施例２に係る埋設処分施設の概略図である。図５に示すように、本実施例では複数の埋設処分施設である第１の埋設部１５−１と第２の埋設部１５−２同士を連絡坑道１４Ｂで連絡しているものであると共に、廃棄物１６を覆う透気層１７が連絡坑道１４Ｂ内においても繋がっており、第２の埋設部１５−２の側面から煙突状のガス通路２１が地上部に向かって延設されている。
【００４０】
このように、複数の埋設処分施設を連絡通路１４Ｂで連絡すると共に、該通路１４Ｂ内においても周囲に遮水層１８を配した透気層１７を連結し、最後に煙突状のガス通路２１の透気層１７まで連結しているので、発生したガスはすべて透気層１７を経由して地上部１１側に向かって延設したガス通路２１の頂部２１ａからガスが開放されることになる。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の他の実施例について図６を参照して説明する。図６は実施例２に係る埋設処分施設の概略図である。図７はそのＢ部拡大図である。図６に示すように、前述した実施例２において、煙突状のガス通路２１の頂部２１ａに上載荷重を伝達する蓋体３１を設けたものである。
【００４２】
前記蓋体３１は、ガス通路２１の頂部２１ａの断面積よりも大きな平面面積を有する剛性の大きな蓋板である。剛性の高い材料としては、例えば岩石を円盤状に切り出した厚い板等を例示することができるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
また、蓋体３１は、剛性があるので、図７に示すように、内部のガス圧が遮水層１８に上向きに作用した場合、遮水層がガス圧により破壊されることを抑止し、上向きの力を板の上に存在する地盤１３の上載圧によって押えることができる。したがって、上端頂部の遮水層がガス圧による変形破壊を受けることがなく、遮水層１８をゆっくり透気して施設外部にガスが開放されることになる。なお、蓋体３１はその径が大きいほうが地盤の上載圧を多く受けるので好ましい。
【００４４】
次に、廃棄物を地下に埋設する埋設処分施設における内部発生ガスを開放させるようにした施設の周囲の地下水の流れ及び内部ガスの開放について、図８を参照して説明する。図８は施設の周囲の地下水の流れ及び内部ガスの開放の状態を示す模式図であり、図４に示したのと同様に埋設部１５−１、１５−２にそれぞれガス通路２１−１、２１−２を設けたものである。
図８に示すように、先ず、埋設部１５−１、１５−２内の廃棄物１６から発生するガスは当初は粘土系の遮水層１８の内側にたまるが、廃棄物１６に連結している通気層１７に速やかに移行し、煙突状ガス通路２１の頂部２１ａである浅い部位に移動する。ガス通路２１の頂部２１ａは、廃棄物１６が埋設されている施設よりも浅い位置にあるので、比較的低いガス圧で遮水層１８を透気し始める。透気層１７の外側には遮水層１８が設けられているので、図８に示すように、施設内部への地下水１２の侵入や廃棄物１６からの施設外側への有害物質の漏出を抑制することができる。このような機能によって、廃棄物地下埋設処分施設は廃棄物への地下水の侵入の抑制と廃棄物からの有害物質の漏出を防ぎ、かつ施設内部に発生するガスをスムースに開放することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る埋設処分施設によれば、埋設施設から煙突状のガス通路が地上に向かって延設してなるので、廃棄物により発生したガスが地上部近傍まで延設したガス通路を介して速やかに排出することができ、地下に廃棄物を長期間に亙って埋設する施設に適用することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１にかかる埋設処分施設の概略構成図である。
【図２】従来の埋設施設の概略図である。
【図３−１】埋設処分施設の透水現象と透気現象の作用原理図である。
【図３−２】埋設処分施設の透水現象と透気現象の作用原理図である。
【図３−３】埋設処分施設の透水現象と透気現象の作用原理図である。
【図４】実施例１にかかる他の埋設処分施設の概略構成図である。
【図５】実施例２にかかる埋設処分施設の概略構成図である。
【図６】実施例３にかかる埋設処分施設の概略構成図である。
【図７】図６のＢ部拡大図である。
【図８】施設の周囲の地下水の流れ及び内部ガスの開放の状態を示す模式図である。
【図９】従来技術にかかる埋設処分施設の概略構成図である。
【図１０】産業廃棄物の処分施設を示す図である。
【図１１】高、低レベル放射性廃棄物の処分施設を示す図である。
【図１２】他の高、低レベル放射性廃棄物の処分施設を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  埋設処分施設
１１  地上部
１２  地下水位
１３  地盤
１４Ａ  斜め坑道
１４Ｂ  連絡坑道
１５、１５−１、１５−２  埋設部
１６  廃棄物
１７  透気層
１８  遮水層
１９  支保工
２０  充填材
２１  煙突状のガス通路
２１ａ  頂部
【図１】
2006289244.tif 000003
【図２】
2006289244.tif 000004
【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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