(57)【要約】      （修正有）【課題】緩衝材内に定置された廃棄体を効率良く回収可能な廃棄体回収装置及び廃棄体回収方法を提供する。【解決手段】廃棄体回収装置１０は、処分坑道内を進行方向に沿って走行可能な装置本体１１と、装置本体１１の先端に設けられた掘削手段１５とを備えている。掘削手段１５は、廃棄体２より大径に開口する中央保護管１６と、中央保護管１６の周面から放射状に延伸されて中央保護管１６回りに回転可能なカッタースポークと、カッタースポークの前面に取り付けられたカッタービットと、を有するカッターヘッド１７を備えている。装置本体１１には、中央保護管１６の後方に配置されて廃棄体２を収容する第１のローラコンベア１２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処分坑道内を進行方向に沿って走行可能な装置本体と該装置本体の先端に設けられた掘削手段とを備え、前記処分坑道内に充填された緩衝材によって横向きに定置された廃棄体を取り出す廃棄体回収装置であって、
前記掘削手段は、前記廃棄体より大径に開口する中央保護管と、該中央保護管の外周側に設けられて該中央保護管回りに回転可能な環状のカッターヘッドと、を備え、
前記装置本体は、前記中央保護管の後方に配置されて前記廃棄体を収容する収容部を備えていることを特徴とする廃棄体回収装置。
【請求項２】
前記カッターヘッドは、前記中央保護管の周面から放射状に延伸されて前記中央保護管回りに回転可能なカッタースポークと、該カッタースポークの前面に取り付けられたカッタービットと、を備えていることを特徴とする請求項１記載の廃棄体回収装置。
【請求項３】
前記収容部は、前記装置本体上に設けられたローラコンベアであり、
該ローラコンベアは、前記廃棄体の下方を支持する下方ローラと、前記廃棄体の側方を支持する側方ローラと、で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄体回収装置。
【請求項４】
前記収容部は、前記廃棄体回収装置の前記進行方向の後方に横付けされた廃棄体運搬装置の前記廃棄体を収容する収容部と略面一に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の廃棄体回収装置。
【請求項５】
掘削された前記緩衝材を前記装置本体の前記進行方向の後方に排出する排土手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の廃棄体回収装置。
【請求項６】
請求項１乃至６の何れか１項記載の廃棄体回収装置を用いた廃棄体回収方法であって、
前記カッターヘッドが前記緩衝材を掘進し、
前記支持部が前記中央保護管内を通過した前記廃棄体を収容し、
前記廃棄体が前記支持部から前記廃棄体回収装置の前記進行方向の後方に横付けされた廃棄体運搬装置に移載されることを特徴とする廃棄体回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処分坑道内に定置された高レベル放射性廃棄物の廃棄体を取り出す廃棄体回収装置及び廃棄体回収方法に関し、廃棄体を取り囲む緩衝材の除去と廃棄体の回収を効率的に実行可能な廃棄体回収装置及び廃棄体回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高レベル放射性廃棄物を処分坑道内に定置する地層処分では、緩衝材で廃棄体のまわりを保護すると共に、処分坑道内を緩衝材等で充填することにより、廃棄体に作用する土圧を緩衝させ、且つ廃棄体に地下水が触れることを抑制し、廃棄体からの放射性物質の漏洩を抑制する。
【０００３】
このような地層処分では、廃棄体の可逆・回収可能性を確保する必要がある。すなわち、廃棄体を必要に応じて回収する廃棄体の回収方法を確保しなければならない。
【０００４】
廃棄体の回収方法としては、円筒状に形成されたオーバーコアラーで廃棄体を掘り出す工程と、廃棄体を取り出した後に処分坑道内に残存した緩衝材を掘削する工程と、を交互に行いながら、横置きされた廃棄体を順次回収する廃棄体回収方法が知られている。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、緩衝材に塩水等の電解質溶液を噴射して緩衝材を崩壊させ、廃棄体を取り出す廃棄体回収方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１１５５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】原子力発電環境整備機構  「地層処分事業の安全確保（２０１０年度版）―確かな技術による安全な地層処分の実現のために―」，２０１１年９月，ｐ．６-１５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１記載の廃棄体回収方法では、廃棄体を掘り出すオーバーコアラーと緩衝材を除去する掘削装置とを交互に入れ換えて作業を行う必要があり、廃棄体の回収効率が悪いという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１記載の電解質溶液を用いた廃棄体回収方法では、緩衝材を崩壊させるまでに要する時間が緩衝材の飽和度が高くなるにつれて長くなることが知られているところ、地層処分直後の緩衝材が不飽和状態であり、緩衝材の飽和度が低いものの、地下水の浸潤によって緩衝材の飽和度が次第に上昇するため、処分から長期間経過した緩衝材を塩水で崩壊させるまでに長時間を要し、廃棄体の回収効率が悪いという問題があった。
【００１０】
そこで、緩衝材内に定置された廃棄体を効率良く回収するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、請求項１記載の発明は、処分坑道内を進行方向に沿って走行可能な装置本体と該装置本体の先端に設けられた掘削手段とを備え、前記処分坑道内に充填された緩衝材によって横向きに定置された廃棄体を取り出す廃棄体回収装置であって、前記掘削手段は、前記廃棄体より大径に開口する中央保護管と、該中央保護管の外周側に設けられて該中央保護管回りに回転可能な環状のカッターヘッドと、を備え、前記装置本体は、前記中央保護管の後方に配置されて前記廃棄体を収容する収容部を備えている廃棄体回収装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、カッターヘッドが緩衝材を掘進し、廃棄体が中央保護管内を通過して収容部に収容されることにより、緩衝材の除去と廃棄体の回収を並行して行うことができる。
【００１３】
また、中央保護管が廃棄体の外径より大きく開口していることにより、廃棄体に緩衝材が残存した状態で廃棄体が回収されるため、カッターヘッドと廃棄体との接触に起因する廃棄体の破損を抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記カッターヘッドは、前記中央保護管の周面から放射状に延伸されて前記中央保護管回りに回転可能なカッタースポークと、該カッタースポークの前面に取り付けられたカッタービットと、を備えている廃棄体回収装置。
廃棄体回収装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、カッタービットが中央保護管の外周に放射状に配置されていることにより、処分坑道内に充填された緩衝材を広範囲に亘って除去することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の構成に加えて、前記収容部は、前記装置本体上に設けられたローラコンベアであり、該ローラコンベアは、前記廃棄体の下方を支持する下方ローラと、前記廃棄体の側方を支持する側方ローラと、で構成されている廃棄体回収装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、ローラコンベアが廃棄体を下方及び側方から支持することにより、廃棄体を安定して収容することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の発明の構成に加えて、前記収容部は、前記廃棄体回収装置の前記進行方向の後方に横付けされた廃棄体運搬装置の前記廃棄体を収容する収容部と略面一に設けられている廃棄体回収装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、廃棄体回収装置の収容部と廃棄体運搬装置の収容部とが略面一に形成されていることにより、廃棄体回収装置から廃棄体運搬装置に廃棄体を水平に移動させるだけで移載することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の発明の構成に加えて、掘削された前記緩衝材を前記装置本体の前記進行方向の後方に排出する排土手段をさらに備えている廃棄体回収装置を提供する。
【００２１】
この構成によれば、排土手段が処分坑道内に堆積した緩衝材を廃棄体回収装置の後方に排出するため、廃棄体回収装置は連続して緩衝材を掘削し続けることができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の廃棄体回収装置を用いた廃棄体回収方法であって、前記カッターヘッドが前記緩衝材を掘進し、前記支持部が前記中央保護管内を通過した前記廃棄体を収容し、前記廃棄体が前記支持部から前記廃棄体回収装置の前記進行方向の後方に横付けされた廃棄体運搬装置に移載される廃棄体回収方法を提供する。
【００２３】
この構成によれば、廃棄体回収装置が緩衝材を掘進しながら廃棄体が中央保護管内を通過して収容部に収容された後に、廃棄体が廃棄体運搬装置に移載されることにより、緩衝材の除去と廃棄体の回収を並行且つ連続して行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、廃棄体回収装置が緩衝材を掘進し、廃棄体が中央保護管内を通過して収容部に収容されることにより、緩衝材の除去と廃棄体の回収を並行して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る廃棄体回収装置を適用した廃棄体回収システムの構成を示す模式図。
【図２】図１の廃棄体回収装置を示す正面図。
【図３】図１の廃棄体回収装置を示す背面図。
【図４】図１の廃棄体回収装置を示す左側面図。
【図５】図１の廃棄体回収装置を示す右側面図。
【図６】図１の廃棄体回収装置を示す平面図。
【図７】廃棄体回収装置の収容部の構造を示す模式図。
【図８】廃棄体回収システムを用いて廃棄体を回収する手順を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、緩衝材内に定置された廃棄体を効率良く回収するために、処分坑道内を進行方向に沿って走行可能な装置本体と装置本体の先端に設けられた掘削手段とを備え、処分坑道内に充填された緩衝材によって横向きに定置された廃棄体を取り出す廃棄体回収装置であって、掘削手段は、廃棄体より大径に開口する中央保護管と、中央保護管の外周側に設けられて中央保護管回りに回転可能な環状のカッターヘッドと、を備え、装置本体は、中央保護管の後方に配置されて廃棄体を収容する収容部を備えていることにより実現した。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の一実施例に係る廃棄体回収装置１０を用いた廃棄体回収システム１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
【００２８】
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
【００２９】
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００３０】
図１は、廃棄体回収装置１０を適用した廃棄体回収システム１の構成を示す模式図である。図２は、廃棄体回収装置１０を示す正面図である。図３は、廃棄体回収装置１０を示す背面図である。図４は、廃棄体回収装置１０を示す左側面図である。図５は、廃棄体回収装置１０を示す右側面図である。図６は、廃棄体回収装置１０を示す平面図である。図７は、第１のローラコンベア１２の構造を示す模式図である。
【００３１】
使用済み核燃料の再処理工程では放射能レベルの高い廃液が発生するため、この廃液をガラス固化させた高レベル放射性廃棄物は、その特性に応じた適切な人工バリアによって地層処分される。高レベル放射性廃棄物である廃棄体２は、直径約２ｍの処分坑道３内に横向きに所定の隙間（例えば、約３ｍ）ごとに連続して配置されている。廃棄体２は、円筒状に形成された炭素鋼製の容器であり、内部に高レベル放射性廃液のガラス固化体が収容されている。処分坑道３内は、ベントナイトを主成分とした緩衝材４が充填されている。
【００３２】
廃棄体回収システム１は、地層処分された廃棄体２を回収するものである。廃棄体回収システム１は、廃棄体回収装置１０と、廃棄体運搬装置２０と、掘削土運搬装置３０と、で構成されている。
【００３３】
廃棄体回収装置１０は、進行方向Ｄに沿って走行可能な装置本体１１を備えている。装置本体１１は、収容部としての第１のローラコンベア１２と、キャタピラ１３と、駆動源１４と、を備えている。
【００３４】
第１のローラコンベア１２は、装置本体１１に載置されている。第１のローラコンベア１２は、水平に設けられた下方ローラ１２ａと下方ローラ１２ａの両端にそれぞれ傾斜して設けられた側方ローラ１２ｂとを進行方向Ｄに沿って交互に設置して構成されている。なお、第１のローラコンベア１２は、複数の廃棄体２を横置きで並んで収容できるように延伸されても構わない。
【００３５】
キャタピラ１３は、装置本体１１の下部に取り付けられている。なお、キャタピラ１３の代わりに、走行輪を有する走行部を設けても構わない。
【００３６】
駆動源１４は、装置本体１１に取り付けられた駆動源載置フレーム１４ａに載置されており、廃棄体回収装置１０を構成する構成品の駆動に必要な動力（油圧）を供給する。
【００３７】
また、廃棄体回収装置１０は、装置本体１１の先端に設置された掘削手段１５を備えている。掘削手段１５は、中央保護管１６と、中央保護管１６の外周に設けられたカッターヘッド１７と、を備えている。
【００３８】
中央保護管１６は、円筒状に形成されており、廃棄体２の外径より大きく開口している。例えば、廃棄体２の外径が約０．８ｍの場合、中央保護管１６の内径は約１ｍに設定される。中央保護管１６の回転軸Ａと廃棄体２の中心Ｃとが略同一直線状になるように、中央保護管１６は位置決めされる。なお、緩衝材４に取り囲まれた廃棄体２は、処分坑道３内において地層処分直後の初期位置からほとんど沈下しないことが知られており、廃棄体２の中心Ｃは処分坑道３の中心と略一致する。
【００３９】
カッターヘッド１７は、４本のカッタースポーク１７ａと、カッタービット１７ｂと、を備えている。
【００４０】
カッタースポーク１７ａは、中央保護管１６の外周から四方に放射状に延びている。カッタースポーク１７ａは、先端が処分坑道３に達するように延伸されている。カッタースポーク１７ａ同士は、環状フレーム１７ｃを介して連結されている。カッタースポーク１７ａは、中央保護管１６回りに回転可能に取り付けられており、図示しない駆動モータ、駆動ギア等から成る回転駆動手段によって回転軸Ａ回りに回転する。
【００４１】
カッタービット１７ｂは、カッタースポーク１７ａの前面に列状に並んで取り付けられている。カッタービット１７ｂが摩耗した場合に交換できるように、カッタービット１７ｂはカッタースポーク１７ａに交換可能に取り付けられるのが好ましい。
【００４２】
カッターヘッド１７の後方には、中央保護管１６と一体に設けられた隔壁１８が配置されている。隔壁１８の下部には、排土孔１８ａが形成されている。隔壁１８の前方に堆積した緩衝材４（以下、「掘削土」と称す）は、排土孔１８ａからベルトコンベア１９に流れ、ベルトコンベア１９を介して掘削土運搬装置３０に搬送される。ベルトコンベア１９は、排土に用いられる公知のものであり、その構成は如何なるものであっても構わない。
【００４３】
以上の構成により、廃棄体回収装置１０は、カッタービット１７ｂが緩衝材４に押し付けられた状態でカッタースポーク１７ａが回転することにより、緩衝材４を掘削することができる。
【００４４】
図７に示すように、回収された廃棄体２を下方から支持する下方ローラ１２ａは、キャタピラ１３から立設されたフランジ１３ａに両端を軸支されている。また、廃棄体２を側方から支持する側方ローラ１２ｂは、キャタピラ１３から立設されたフランジ１３ｂ、及び後述する駆動源載置フレーム１４ａに接合されたフランジ１４ｂに両端を軸支されている。フランジ１４ｂは、Ｈ型鋼１４ｃを介して駆動源載置フレーム１４ａに接合されている。また、下方ローラ１２ａ及び側方ローラ１２ｂは、側方から視て、中央保護管１６の開口の周縁とほぼ重なるように配置されている。
【００４５】
廃棄体運搬装置２０は、廃棄体回収装置１０から移送された廃棄体２を所定の場所まで運搬するものである。廃棄体運搬装置２０は、廃棄体回収装置１０の進行方向Ｄの後方に横付けされる。廃棄体運搬装置２０は、収容部としての第２のローラコンベア２１と、キャタピラ２２と、を備えている。
【００４６】
第２のローラコンベア２１は、第１のローラコンベア１２と同様の構成であり、水平に設けられた図示しない下方ローラと、この下方ローラの両端にそれぞれ傾斜して設けられた図示しない側方ローラと、を進行方向Ｄに沿って交互に設置して構成されている。第２のローラコンベア２１は、複数の廃棄体２を横置きで並んで収容できるように、進行方向Ｄに沿って延伸されるものであっても構わない。第２のローラコンベア２１は、第１のローラコンベア１３と略面一に設けられており、廃棄体運搬装置２０が廃棄体回収装置１０に横付けされると、廃棄体２が第１のローラコンベア１２から第２のローラコンベア２１にスライド可能である。
【００４７】
キャタピラ２２は、廃棄体運搬装置２０の下部に取り付けられている。なお、キャタピラ２２の代わりに、走行輪を有する走行部を設けても構わない。
【００４８】
掘削土運搬装置３０は、ベルトコンベア１９で搬送された掘削土を所定の場所まで運搬するものである。掘削土運搬装置３０は、廃棄体運搬装置２０の進行方向Ｄの後方に配置される。掘削土運搬装置３０は、掘削土を積載する荷台３１と、掘削土運搬装置３０の下部に取り付けられたキャタピラ３２と、を備えている。なお、キャタピラ３２の代わりに、走行輪を有する走行部を設けても構わない。
【００４９】
廃棄体回収システム１の動作は、図示しない制御装置によって制御される。廃棄体回収装置１０、廃棄体運搬装置２０及び掘削土運搬装置３０は、制御装置によって運転条件等が制御され、処分坑道３内にオペレータを配置する必要が無く、無人運転を実現できる。
【００５０】
次に、廃棄体回収システム１を用いて廃棄体２を回収する手順について、図８（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。なお、廃棄体２の回収手順を分かり易く説明するため、図８では、掘削土運搬装置３０及びベルトコンベア１９を省略すると共に、廃棄体運搬装置２０を１台だけ設けた廃棄体回収システムを示す。また、廃棄体２の回収と並行して行われる掘削土の排出手順の説明は省略する。
【００５１】
まず、図８（ａ）に示すように、カッタースポーク１７ａが回転して廃棄体回収装置１０が進行方向Ｄに向かって走行し始めると、カッタービット１７ｂが緩衝材４を掘進し始める。このとき、中央保護管１６の前方に位置する緩衝材４は掘削されない。廃棄体回収装置１０の走行速度は、例えば、１０ｍｍ／分に設定される。
【００５２】
緩衝材４の掘削が進行すると、図８（ｂ）に示すように、処分坑道３の略中央に定置された廃棄体２が中央保護管１６中に侵入する。中央保護管１６の内径が廃棄体２の外径よりも大きく形成されているため、廃棄体２は、露出した状態ではなく緩衝材４に周囲を保護されている。すなわち、中央保護管１６と廃棄体２とは、緩衝材４の厚み分だけ離間している。これにより、廃棄体２が中央保護管１６に接触して破損することが抑制される。
【００５３】
さらに緩衝材４の掘削が進行すると、図８（ｃ）に示すように、廃棄体２が中央保護管１６を通過して第１のローラコンベア１２上に載置される。廃棄体２は、第１のローラコンベア１２に下方及び側方から支持されることにより、掘削時に振動が生じた場合であっても、所定の位置に留まるようになっている。
【００５４】
そして、第１のローラコンベア１２が起動すると、図８（ｄ）、（ｅ）に示すように、第１のローラコンベア１２に収容された廃棄体２は、廃棄体回収装置１０の後方に横付けされた廃棄体運搬装置２０の第２のローラコンベア２１にスライドするように移載される。
【００５５】
また、例えば、廃棄体回収装置１０が１日当たりに回収する廃棄体２の回収目標本数を４本に設定する場合に、廃棄体運搬装置２０に４本分の廃棄体２の収容スペースを確保することにより、回収作業途中で廃棄体運搬装置２０の入れ換えを行う必要がなくなり、一日分の回収作業を連続して行うことができる。
【００５６】
このようにして、本発明は、廃棄体回収装置１０が緩衝材４を掘進しながら廃棄体２が中央保護管１６内を通過して第１のローラコンベア１２に収容されることにより、緩衝材４の除去と廃棄体２の回収を並行して行うことができる。
【００５７】
なお、掘削手段１５の具体的構成は、上述したものに限定されるものではない。例えば、カッターヘッドを構成するカッタースポーク、カッタービット及び環状フレームの構造、形状等は任意に変更可能である。
【００５８】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ・・・  廃棄体回収システム
２  ・・・  廃棄体
３  ・・・  処分坑道
４  ・・・  緩衝材
１０  ・・・  廃棄体回収装置
１１  ・・・  装置本体
１２  ・・・  第１のローラコンベア（収容部）
１２ａ・・・  下方ローラ
１２ｂ・・・  側方ローラ
１３  ・・・  （廃棄体回収装置の）キャタピラ
１４  ・・・  駆動源
１４ａ・・・  駆動源載置フレーム
１５  ・・・  掘削手段
１６  ・・・  中央保護管
１７  ・・・  カッターヘッド
１７ａ・・・  カッタースポーク
１７ｂ・・・  カッタービット
１７ｃ・・・  環状フレーム
１８・・・  隔壁
１８ａ・・・排土孔
１９  ・・・  ベルトコンベア
２０  ・・・  廃棄体運搬装置
２１  ・・・  第２のローラコンベア（収容部）
２２  ・・・  （廃棄体運搬装置の）キャタピラ
３０  ・・・  掘削土運搬装置
３１  ・・・  荷台
３２  ・・・  （掘削土運搬装置の）キャタピラ
【図１】
2018031749.tif 000003
【図２】
2018031749.tif 000004
【図３】
2018031749.tif 000005
【図４】
2018031749.tif 000006
【図５】
2018031749.tif 000007
【図６】
2018031749.tif 000008
【図７】
2018031749.tif 000009
【図８】
2018031749.tif 000010