(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料およびその製造方法、廃棄物貯蔵施設を提供する。【解決手段】廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトまたは他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であって、母材が、放射能汚染された汚染土壌、または、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂である。洗浄砂は、廃棄物貯蔵施設の遮水構造の母材に適する粒度範囲の砂を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトまたは他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であって、
母材が、放射能汚染された汚染土壌、または、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂であることを特徴とする遮水材料。
【請求項２】
請求項１に記載の遮水材料を製造する方法であって、
汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、
洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、
取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程とを備えることを特徴とする遮水材料の製造方法。
【請求項３】
廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設であって、請求項１に記載の遮水材料からなる遮水構造を備えることを特徴とする廃棄物貯蔵施設。
【請求項４】
除染に伴って発生した除染土壌を廃棄物として貯蔵することを特徴とする請求項３に記載の廃棄物貯蔵施設。
【請求項５】
請求項３または４に記載の廃棄物貯蔵施設を構築する方法であって、
廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で汚染土壌または除染土壌を取得する工程と、
取得した汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、
洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、
取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程と、
混合して得られた遮水材料を用いて遮水構造を構築する工程とを備えることを特徴とする廃棄物貯蔵施設の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベントナイトなどの粘土系材料からなる遮水材料およびその製造方法、ならびに、この遮水材料を用いた廃棄物貯蔵施設およびその構築方法に関し、特に、除染土壌の中間貯蔵施設などに用いられる遮水材料およびその製造方法、廃棄物貯蔵施設およびその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、砂や礫などの土質材料にベントナイトを添加して締固めて構築した遮水構造が、放射性廃棄物処分場や産業／一般廃棄物処分場などで用いられている。放射性廃棄物処分場に要求される遮水性能は高く、想定される透水係数は１．０×１０−１１ｍ／ｓ程度である。このような遮水構造は例えばベントナイトを７０％程度添加して構築される。
【０００３】
一方、産業／一般廃棄物処分場の場合の透水係数は、図２に示すように、１．０×１０−８ｍ／ｓ以下として遮水工の基準省令で規定されている。遮水工には（１）のタイプ１、（２）のタイプ２、（３）のタイプ３がある。タイプ１は粘性土等１と厚さ数ｍｍの遮水シート２とからなる形態、タイプ２は水密アスファルト・コンクリート等３と遮水シート２とからなる形態、タイプ３は中間保護層４を遮水シート２で挟み込んだ形態である。こうした遮水工に用いられるベントナイトの添加量は１０〜２０％程度が一般的であり、砂や礫の方が母材と呼ばれる。なお、母材にベントナイトを添加して締固めた遮水工はタイプ１の形態であり、最終処分場にはその他の形態も用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】中島均、他：破砕した大年寺層泥岩を母材としたベントナイト混合土の透水係数，第27回廃棄物資源循環学会研究発表会，D1-2，pp.387-388，2016年
【非特許文献２】中島均、他：大年寺層泥岩を用いたベントナイト混合土の透水係数，土木学会第71回年次学術講演会，pp.11-12，平成28年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放射性物質の除染に伴って発生した除去土壌等（除染土壌）を中間貯蔵する中間貯蔵施設を、図３に示すように、最終処分場に準拠した遮水構造で計画することがある（例えば、非特許文献１、２を参照）。この遮水工の形態をタイプ１とする場合、ベントナイト混合土の母材として現地発生土を使用できれば、母材購入のコスト低減や掘削残土の有効利用の観点から好都合である。しかし、現地発生土を使用する際には、以下のことを考慮する必要がある。
【０００６】
放射性廃棄物処分場では、図４に示すような細粒分（７４μｍ以下）を含まない粒度分布の狭い砂が用いられる。このような砂の方が安定的に遮水性が確保でき、施工のバラツキも少ないことが知られている。このような砂は一般的には骨材工場から購入した砂が用いられる。一方、最終処分場では、計画地周辺から採掘等した土砂を母材として利用し、母材の購入コストを削減することが試みられるが、事前の遮水確認の試験などから不適とされることも多い。
【０００７】
図５（１）は、中間貯蔵施設の建設予定地の泥岩を、２つの異なる地点から採取し、破砕したものの粒度分布を示している。図５（２）は、破砕した泥岩を母材として、所定量のベントナイトを添加してベントナイト混合土を作製し、透水係数を測定したものである（いずれの図も上記の非特許文献１を参照）。これらの図に示すように、母材の細粒分含有率（０．０７５ｍｍ以下）は、Ａ地点で２０％程度である。一方、Ｂ地点ではバラツキが多く６０〜１００％であるが、母材として使用する際に各材料を混合したので、Ｂ地点の母材の細粒分は８０％程度である。図５（２）より細粒分が少ないＡ地点の母材を用いた場合はベントナイトの添加量に応じてベントナイト混合土の透水係数が小さくなる。一方、細粒分が多いＢ地点の母材を用いた場合、ベントナイトの添加量を増やすことにによる透水係数低下の効果が小さい。図５（２）の透水試験結果は、室内で供試体を作製し計測したものであり、現地施工後の要求透水係数として１．０×１０−８ｍ／ｓが望まれる場合は、少なくても１オーダー小さい１．０×１０−９ｍ／ｓを設計値として採用するべきであると考えられ、細粒分の多い母材は使用しにくいことがわかる。
【０００８】
上述したように、除染土壌の中間貯蔵施設では、母材購入のコスト低減や掘削残土の有効利用の観点から、現地発生土を母材として利用できることが望ましい。しかし、中間貯蔵施設周辺の地層は主として泥岩層であるため、破砕コストが必要であったり、破砕した場合は細粒分を多く含むためベントナイト混合土とした場合の品質が安定しないなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料およびその製造方法、廃棄物貯蔵施設およびその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る遮水材料は、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトまたは他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であって、母材が、放射能汚染された汚染土壌、または、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る遮水材料の製造方法は、上述した遮水材料を製造する方法であって、汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設は、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設であって、上述した遮水材料からなる遮水構造を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の廃棄物貯蔵施設は、上述した発明において、除染に伴って発生した除染土壌を廃棄物として貯蔵することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設の構築方法は、上述した廃棄物貯蔵施設を構築する方法であって、廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で汚染土壌または除染土壌を取得する工程と、取得した汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程と、混合して得られた遮水材料を用いて遮水構造を構築する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る遮水材料によれば、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトまたは他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であって、母材が、放射能汚染された汚染土壌、または、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂であるので、比較的安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料を提供することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る遮水材料の製造方法によれば、上述した遮水材料を製造する方法であって、汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程とを備えるので、上述の遮水材料を比較的安価に製造することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設によれば、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設であって、上述した遮水材料からなる遮水構造を備えるので、低コストで安定した品質の廃棄物貯蔵施設を提供することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る他の廃棄物貯蔵施設によれば、除染に伴って発生した除染土壌を廃棄物として貯蔵するので、低コストで安定した品質の除染土壌の中間貯蔵施設を提供することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設の構築方法によれば、上述した廃棄物貯蔵施設を構築する方法であって、廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で汚染土壌または除染土壌を取得する工程と、取得した汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程と、混合して得られた遮水材料を用いて遮水構造を構築する工程とを備えるので、安定した品質の廃棄物貯蔵施設を低コストに構築することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の洗浄砂が得られる洗浄減容化の概念図である。
【図２】図２は、従来の管理型最終処分場の遮水工の基準省令の説明図である。
【図３】図３は、従来の除染土壌の中間貯蔵施設の概略断面図である。
【図４】図４は、従来の放射性廃棄物処分場で想定されている砂の粒度分布図である。
【図５】図５（１）は破砕した現地発生泥岩の粒度分布を示す図であり、図５（２）は破砕した現地発生泥岩を母材としたベントナイト混合土の透水係数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る遮水材料およびその製造方法、廃棄物貯蔵施設およびその構築方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（遮水材料）
まず、本発明に係る遮水材料の実施の形態について説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る遮水材料は、廃棄物（例えば除染土壌など）を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトを混合したベントナイト混合土からなる。この母材は、放射能汚染された汚染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂である。この洗浄砂は、廃棄物貯蔵施設の遮水構造の母材に適する粒度範囲の砂を用いている。使用する洗浄砂の粒度範囲としては、例えば図５に示すような粒度範囲を適用することができる。
【００２４】
この洗浄砂は、一般に安価で入手可能な汚染土壌を洗浄することによって得られる。このため、洗浄砂は一定の洗浄コストは掛かるものの、比較的安価で入手可能である。また、洗浄砂は廃棄物貯蔵施設の遮水構造の母材に適する粒度範囲であるので、この洗浄砂にベントナイトを混合して得られる遮水材料は、安定した品質の遮水材料である。
【００２５】
したがって、本実施の形態によれば、比較的安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料を提供することができる。また、再生利用が期待されている洗浄砂を母材としてベントナイト混合土を構築することで、より低コストで品質が安定した遮水構造を構築することができる。
【００２６】
なお、上記の実施の形態においては、母材である洗浄砂にベントナイトを混合したベントナイト混合土からなる遮水材料の場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、母材である洗浄砂にベントナイト以外の他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であってもよい。このようにしても、上記と同様の作用効果を奏することができる。また、上記の実施の形態においては、母材が、放射能汚染された汚染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂の場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂を母材として用いてもよい。このようにしても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００２７】
（遮水材料の製造方法）
次に、本発明に係る遮水材料の製造方法の実施の形態について説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る遮水材料の製造方法は、上述した遮水材料を製造する方法である。この製造方法は、汚染土壌（または除染土壌）を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイト（または他の粘土系材料）とを混合する工程とを備える。したがって、本実施の形態によれば、上述の遮水材料を比較的安価に製造することができる。
【００２９】
（廃棄物貯蔵施設）
次に、本発明に係る廃棄物貯蔵施設の実施の形態について説明する。
【００３０】
本実施の形態に係る廃棄物貯蔵施設は、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設であって、上述した遮水材料からなる遮水構造を備える。したがって、本実施の形態によれば、低コストで安定した品質の廃棄物貯蔵施設を提供することができる。
【００３１】
ここで、廃棄物貯蔵施設は、除染に伴って発生した除染土壌を廃棄物として中間貯蔵する施設であってもよい。この場合、例えば図３（除染土壌の中間貯蔵施設）に示すような遮水構造を備えた施設として構成可能である。このようにすれば、低コストで安定した品質の除染土壌の中間貯蔵施設を提供することができる。
【００３２】
（廃棄物貯蔵施設の構築方法）
次に、本発明に係る廃棄物貯蔵施設の構築方法の実施の形態について説明する。
【００３３】
本実施の形態に係る廃棄物貯蔵施設の構築方法は、上述した廃棄物貯蔵施設を構築する方法である。この構築方法は、廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で汚染土壌（または除染土壌）を取得する工程と、取得した汚染土壌（または除染土壌）を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイト（または他の粘土系材料）とを混合する工程と、混合して得られた遮水材料を用いて遮水構造を構築する工程とを備える。
【００３４】
母材である洗浄砂は、廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で確保することができるため、市販砂を用いる場合よりも入手コストを低く抑えることができる。また、汚染土壌（または除染土壌）の有効利用が可能となる。したがって、本実施の形態によれば、安定した品質の廃棄物貯蔵施設を低コストに構築することができる。
【００３５】
図１は、実用化段階にある除染分離技術（洗浄減容化）の一例を示したものである。この図に示すように、線量を低減するために、除染土壌は洗浄処理され、放射性核種が多い高濃度生成物と、放射性核種が少ない低濃度生成物とに分別される。通常、セシウムなどの放射線核種（高線量）は、粒径の小さい粘土分に多く含まれている。したがって、洗浄によって放射性核種が多いものと少ないものとに分別することは、すなわち除染土壌から粘土分を取り除くことに他ならない。本実施の形態の洗浄砂は、上記の洗浄処理によって得られる低濃度生成物から製造することができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、ベントナイトと混合して構築する遮水材料の母材として除染土壌を洗浄して得られる洗浄砂を使用することで、ベントナイト混合土の母材に適した砂を購入するコストを削減することができる。また、現地発生土を掘削して使用するのに対して、除染土壌を洗浄して得られる砂は掘削コストが必要とならない。
【００３７】
また、中間貯蔵施設などの廃棄物貯蔵施設が計画される地点の周辺の主要な地層は、泥岩層である場合が多い。この地層をベントナイト混合土の母材として利用するためには、破砕などのコストがかかるが、除染土壌を洗浄して得られる砂は、洗浄後のコストが発生せず、購入砂と同様に使用できる。
【００３８】
また現在、洗浄して得られる洗浄砂の一般用途での利用も検討されているが、住民感情などから課題が多く実現可能性は低い。これに対して、除染土壌の中間貯蔵施設のような廃棄物貯蔵施設の遮水材料用途で洗浄砂を利用することは技術的、経済的メリットもあり課題が少ないため、その実現可能性は高いと考えられる。
【００３９】
以上説明したように、本発明に係る遮水材料によれば、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設の遮水構造を構成する材料として用いられ、母材にベントナイトまたは他の粘土系材料を混合した混合土からなる遮水材料であって、母材が、放射能汚染された汚染土壌、または、除染に伴って発生した除染土壌を洗浄することによって得られる洗浄砂であるので、比較的安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料を提供することができる。
【００４０】
また、本発明に係る遮水材料の製造方法によれば、上述した遮水材料を製造する方法であって、汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程とを備えるので、上述の遮水材料を比較的安価に製造することができる。
【００４１】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設によれば、廃棄物を貯蔵する廃棄物貯蔵施設であって、上述した遮水材料からなる遮水構造を備えるので、低コストで安定した品質の廃棄物貯蔵施設を提供することができる。
【００４２】
また、本発明に係る他の廃棄物貯蔵施設によれば、除染に伴って発生した除染土壌を廃棄物として貯蔵するので、低コストで安定した品質の除染土壌の中間貯蔵施設を提供することができる。
【００４３】
また、本発明に係る廃棄物貯蔵施設の構築方法によれば、上述した廃棄物貯蔵施設を構築する方法であって、廃棄物貯蔵施設を構築する地点の周辺で汚染土壌または除染土壌を取得する工程と、取得した汚染土壌または除染土壌を洗浄する工程と、洗浄して得られた土壌から、母材に適する粒度範囲の洗浄砂を取り出す工程と、取り出した洗浄砂と、ベントナイトまたは他の粘土系材料とを混合する工程と、混合して得られた遮水材料を用いて遮水構造を構築する工程とを備えるので、安定した品質の廃棄物貯蔵施設を低コストに構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る遮水材料およびその製造方法、廃棄物貯蔵施設およびその構築方法は、除染土壌の中間貯蔵施設などに用いられる遮水構造に有用であり、特に、安価で入手容易な材料を母材とする安定した品質の遮水材料を得るのに適している。
【符号の説明】
【００４５】
１  粘性土等
２  遮水シート
３  水密アスファルト・コンクリート等
４  中間保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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