(57)【要約】【課題】  放射性廃棄物地層処分事業等におけるベントナイト系人工バリア材料の締固め時の締固め圧力負荷を低減する。【解決手段】  ベントナイトの含水比を調整してからベントナイトを締固めるさいに，当該ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含む水溶液を前記の含水比の調整に用いることを特徴とするベントナイト系人工バリア材料の製作法，或いは前記の含水比の調整を，水に代えて無水低級アルコールまたは低級アルコールの水溶液で行うことを特徴とするベントナイト系人工バリア材料の製作法である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベントナイトの含水比を調整してからベントナイトを締固めるさいに，当該ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含む水溶液を前記の含水比の調整に用いることを特
徴とするベントナイト系人工バリア材料の製作法。
【請求項２】
ベントナイトがＮａ型ベントナイトであり，陽イオンを含む水溶液がＮａイオンを含む
水溶液である請求項１に記載のベントナイト系人工バリア材料の製作法。
【請求項３】
ベントナイトがＣａ型ベントナイトであり，陽イオンを含む水溶液かＣａイオンを含む
水溶液である請求項１に記載のベントナイト系人工バリア材料の製作法。
【請求項４】
ベントナイトの含水比を調整してからベントナイトを締固めるさいに，前記の含水比の調整を，水に代えて無水低級アルコールまたは低級アルコールの水溶液で行うことを特徴
とするベントナイト系人工バリア材料の製作法。
【請求項５】
低級アルコールはエタノールである請求項４に記載のベントナイト系人工バリア材料の
製作法。
【請求項６】
ベントナイト系人工バリア材料は，ベントナイトブロックである請求項１ないし５のい
ずれかに記載のベントナイト系人工バリア材料の製作法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，放射性廃棄物地層処分事業等におけるベントナイト系人工バリア材料の製作
法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物地層処分場事業における現行の余裕深度処分概念では，底部ベントナイト層の構築方法として動的締固め方法が，また，ベントナイトプラグ或いはコンクリートピ
ット側部のベントナイト層等の構築方法としてはベントナイトブロックの積上げで構築する方法が検討されている。この場合，ベントナイト系人工バリア材料の要求性能は乾燥密
度１.６Ｍｇ／ｍ3程度が現状で想定されており，ブロックでは，作業性の面から１辺が
０.５〜１ｍ程度の立方体になると考えられている。
【０００３】
このようなベントナイト系バリア材料を製作するには，最も一般的には，ベントナイト粉体に所定の含水比となるまで加水し，動的に若しくは静的に締固めることになる。動的
締固めでは振動ローラが，また静的締固めでは大型ジャッキが代表的な機械である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば乾燥密度が１.６Ｍｇ／ｍ3のベントナイト系人工バリア材料を動的締固め法で構築する場合には，狭い処分坑道内で大型の振動ローラーを使用することになり，作業性
や安全性が劣ることが考えられる。また，１辺が０.５〜１ｍ程度のベントナイトブロックを静的締固め法で製作するには，２０００ｔｆクラスのジャッキが必要となり，放射性
廃棄物地層処分坑道に必要なブロックを大量に生産することを考えると，ベントナイトブロックの製造プラントはかなり大規模なものになる。したがって，いずれにしても，締固
めのための負荷は相当なものになると予想される。
【０００５】
他方，締固め前にベントナイト材料の含水比調整を行うのが好ましいが，その加水によってベントナイトが膨潤し，この膨潤圧が締固めのための付与圧力を高める結果，締固め
の負荷をさらに増大させることになる。
【０００６】
したがって，本発明はベントナイトを締固めて高密度のベントナイト系バリア材料とす
るさいの締固め負荷を低減することを目的したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は，前記の課題を解決する手段として，締固め前のベントナイトの含水比調整時に，水にかえて，ベントナイトの層間陽イオンと同種のイオンを含む水溶液を用いるか，
または低級アルコールを用いる点に特徴がある。
【０００８】
すなわち本発明によれば，ベントナイトの含水比を調整してからベントナイトを締固めるさいに，当該ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含む水溶液を前記の含水
比の調整に用いることを特徴とするベントナイト系人工バリア材料の製作法を提供する。そのさい，例えばベントナイトがＮａ型ベントナイトである場合には，陽イオンを含む水
溶液としてＮａイオンを含む水溶液を使用し，ベントナイトがＣａ型ベントナイトである
場合にはＣａイオンを含む水溶液を使用する。
【０００９】
さらに本発明によれば，ベントナイトの含水比を調整してからベントナイトを締固めるさいに，含水比の調整を，水に代えて無水低級アルコールまたは低級アルコールの水溶液
で行うことを特徴とするベントナイト系人工バリア材料の製作法を提供する。低級アルコ
ールとしてはエタノールが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
放射性廃棄物地層処分場事業におけるベントナイトバリアの構築において，底部ベントナイト層のように現場締固め施工を行う場合でも，或いはコンクリートピット側部のよう
に締固めたベントナイトブロックを積み上げる場合でも，所要の要求密度に達するように均一にベントナイトを締固めることが必要であり，このためには，適正な含水比のベント
ナイトに適正な締固め圧力を作用させることが肝要である。しかし，ベントナイト粉体に加水すると膨潤を起こすので，その膨潤圧と締固め圧力が作用・反作用の関係になり，実
際にベントナイトが所要密度に圧密されるための圧力は，膨潤圧が高いとその分だけ大きくなる。また，ベントナイトの膨潤は経時変化するので，加水時点と締固め時点との違い
によっても締固め圧力が微妙に異なることになる。
【００１１】
本発明者らは，ベントナイトの層間陽イオンと同種の陽イオンを含む水溶液を含水比調整のための添加水に使用すると膨潤圧を抑制できる結果，所要の密度に圧密するための締
固め圧を低減できることを見い出した。また，添加水に代えて低級アルコールを使用した
場合にも同様の作用を示すことを見い出した。
【００１２】
図１はＮａ系ベントナイト粉体を用いて直径１００ｍｍ×高さ５０ｍｍの円柱状のベントナイトブロックを作成したさいの本発明者らの行った代表的な試験結果を示したもので
ある。試験は，含水比調整用の液と含水比（実際にはベントナイトの液相／固相（％））を代えて，乾燥密度１.６Ｍｇ／ｍ3のベントナイトブロックに圧密するに要した最大締
固め応力（ＭＰａ）を測定した。
【００１３】
図１の測定結果に見られるように，含水比調整用に蒸留水を用いた場合に比べて，３％ＮａＣｌ水溶液を用いた場合および無水エタノールを用いた場合には，最大締固め応力が
低下している。特に液／固（％）が約７％付近においてその傾向が顕著であり，最大締固
め応力がほぼ半減している。
【００１４】
このような作用は，加水中のＮａイオンがＮａ系ベントナイトの膨潤を抑制したものと見ることができる。無水エタノールの場合には，ベントナイトの層間に入り込まない程度
の大きさの分子の液体であることから，同様にベントナイトの膨潤を抑制したものと見る
ことができる。
【００１５】
このように，適切なイオンを含む水溶液または低級アルコールをベントナイトの締固め前の調整液に用いると，ベントナイトの締固め圧力を低減することができることが明らか
である。この原理により，本発明によれば，Ｎａ型ベントナイトの場合にはＮａイオンを含む水溶液，代表的にはＮａＣｌやＮａＨＣＯ3の水溶液を使用し，Ｃａ型ベントナイト
のＣａイオンを含む水溶液，代表的にはＣａＣｌ2水溶液をベントナイト含水比調整用に使用して締固め圧力を低減させることができる。同様に低級アルコールとして無水エタノ
ールが好適であり，エタノール水溶液を使用する場合には，該水溶液中にＮａイオン（Ｎａ型ベントナイトの場合）またはＣａイオン（Ｃａベントナイトの場合）を含有させてお
くこともできる。
【００１６】
以上説明したように，本発明によると，ベントナイトの締固めに際して，その締固め圧力を含水比調整液の陽イオンの種類と濃度によって，または低級アルコールの使用によっ
て低減することができる。このため，ベントナイトの原位置での締固め作業或いはベントナイトブロックの作成において，その締固め負荷を低減することができる。そして，本発
明で使用する含水比調整液は，処分坑道が閉鎖されたあとには地下水によって希釈されるので，最終的には蒸留水を使用して締固めた場合と同等の性能のベントナイト系人工パリ
ア材料となり（図２），該バリア材料を変質させる等の問題もない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】Ｎａ系ベントナイトのブロック作成時に含水比調整用の液の種類と液／固比（％）を変化させ，乾燥密度１.６Ｍｇ／ｍ3のブロックに圧密するに要した最大締固め応力（ＭＰａ）の測定結果を示したものである。
【図２】蒸留水で１.６Ｍｇ／ｍ3に締め固めたベントナイトブロックの透水係数（図中にで示す）と，重曹水を用いて低荷重で同じ乾燥密度に締め固めたベントナイトブロックの透水係数（図中に●で示す）が，時間の経過に伴う重曹水の蒸留水への置換により，同等になっていく様子を示した図である。
【図１】
2006046948.tif 000002
【図２】
2006046948.tif 000003