(57)【要約】【課題】放射性廃棄物処分用緩衝体を製造するにあたり、その寸法精度を向上させること。【解決手段】少なくともベントナイトを含む原料粉末を計量し、成形用容器に投入し（ステップＳ１０２）、押圧して締固める。成形用容器内に前記原料粉末を投入し押圧して締固めする手順を複数回繰り返すことにより、前記原料粉末を成形用容器全体に充填し（ステップＳ１０４）、１．２ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下の予備成形体を成形用容器内に形成する。そして、前記予備成形体に外圧を作用させて加圧成形することによって（ステップＳ１０５）、密度が２ｇ／ｃｍ3以上の放射性廃棄物処分用緩衝体を得る。この放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工して（ステップＳ１０８）、処分用途に使用する（ステップＳ１１０）。【選択図】        図２
2005195333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともベントナイトを含む原料粉末から、放射性廃棄物処分用緩衝体を製造するにあたり、
成形用容器内に前記原料粉末を投入し押圧して締固めする手順を繰り返すことにより、前記原料粉末の蒔き出し密度よりも高く、かつ前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度よりも低い密度の予備成形体とする予備成形工程と、
前記予備成形体に外圧を作用させることによって、前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度まで成形する加圧成形工程と、
を含むことを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項２】
前記予備成形工程においては、前記予備成形体の密度を１．２ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下とすることを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項３】
前記加圧成形工程で前記予備成形体を加圧する際には、昇圧速度及び減圧速度を１０ＭＰａ／分以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項４】
さらに、所定の圧力まで昇圧した後、一定時間その圧力を保持することを特徴とする請求項３に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項５】
放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するための心棒を前記成形用容器内に配置するとともに、前記加圧成形工程の昇圧時においては前記心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも小さい圧力を作用させ、減圧時においては、前記心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも大きい圧力を作用させることを特徴とする請求項３又は４に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項６】
前記加圧成形工程においては、前記成形用容器内の予備成形体の密度を測定して、当該密度が予め定めた所定の密度に達するまで加圧を続けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項７】
前記加圧成形工程の後、前記成形用容器から放射性廃棄物処分用緩衝体を取り出す前に、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の密度又は含水率のうち少なくとも一方を測定するとともに、前記密度又は含水率が予め定めた所定の範囲を超えている場合には、再び前記成形加圧工程を繰り返すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記成形用容器から取り出した放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工することを特徴とする請求項７に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法。
【請求項９】
放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置であって、
成形用容器に投入した原料粉末を押圧する押圧手段により、前記原料粉末の蒔き出し密度よりも高く、かつ前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度よりも低い密度の予備成形体とする予備成形部と、
加圧タンクと、この加圧タンク内で前記予備成形体に外圧を作用させて放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度に成形するとともに、前記成形用容器内の予備成形体の密度を測定する密度測定手段とを備えた加圧成形部と、
を有することを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置。
【請求項１０】
前記予備成形部は、さらに原料粉末に振動を与える加振手段を備え、原料粉末を押圧しながら加振することを特徴とする請求項９に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置。
【請求項１１】
前記加圧成形部は、
前記放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するために、前記成形用容器内に配置される心棒に対して、前記予備成形体を内側から押圧するための圧力を与える圧力付与手段を備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置。
【請求項１２】
前記成形用容器は複数の面を有するとともに、そのうちの少なくとも一面はポーラス状の部材で形成されて前記原料粉末が投入されるものであり、前記加圧成形部の前記加圧タンク内で加圧する際には、前記成形容器の外側であってポーラス状の部材部分が前記加圧タンクの外部に配置されることを特徴とする９〜１１のいずれか１項に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置で用いる成形用容器内に配置され、前記放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するものであって、
前記成形用容器内の予備成形体に作用させる外圧を除荷した後、前記キャビティの深さ方向又は前記キャビティの深さ方向に対して垂直方向の寸法を小さくできることを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具は、少なくとも２個の本体部材が前記キャビティの深さ方向に重なるとともに、前記本体部材間には前記キャビティの深さ方向に対して少なくとも縮むことが可能な距離調整手段を備える構造であり、前記本体部材の外形状が前記キャビティの内形状になることを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具。
【請求項１５】
請求項１３に記載の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具は、前記キャビティの側面と接する部分は少なくとも熱可塑性材料で形成されるとともに、前記予備成形体に作用させる外圧を除荷した後、前記熱可塑性材料を加熱することにより軟化又は除去して、前記キャビティの深さ方向に対して垂直方向の寸法を小さくすることを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具。
【請求項１６】
放射性廃棄物処分用緩衝体を格納する格納容器と、
前記格納容器内の湿度が調整可能な湿度調整手段と、
前記格納容器と前記湿度調整手段とを搭載して走行する走行手段と、
を有することを特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝体の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄体処分用緩衝体に関し、さらに詳しくは、寸法精度の高い放射性廃棄物処分用緩衝体を提供できる放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法、製造装置及び製造用冶具、並びに搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物の地層処分技術においては、放射性廃棄物に対する透水の遮断及び放射性物質の緩衝を目的として、放射性廃棄物と処分孔となる岩盤との間に、放射性廃棄物処分用緩衝体としてベントナイト成形体を配置する。これまでは、放射性廃棄物の処分現場でベントナイトを蒔き出し、これを締め固める方法が検討されてきたが、近年では、施工性を考慮してベントナイト成形体のブロックを事前に製作し、これを処分孔へ設置する方法が検討されてきている。一般に、放射性廃棄物の地層処分に使用されるベントナイト成形体は寸法が大きいため、ベントナイト成形体を製造する際の成形荷重が大きくなる。このため、一軸圧縮でこのようなベントナイト成形体を製造しようとすると、装置が大型化して現実的ではない。この問題を解決するために、特許文献１〜５には、一軸圧縮方式に代わって等方均一加圧を用いた成形方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３４１０５号公報
【特許文献２】特公平５−１５００９７号公報
【特許文献３】特許第３１７７５５６号公報
【特許文献４】特開平７−２４４１９６号公報
【特許文献５】特開平１０−３１９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜５に開示されている成形方法では、等方均一加圧成形後におけるベントナイトブロックの変形が大きく、均一で寸法精度の高いベントナイト成形体を製造することは難しかった。その結果、処分孔内の所定位置にベントナイト成形体を設置できなかったり、あるいは処分孔を形成する岩盤との間に隙間が空き過ぎたりして、緩衝材としての本来の機能を十分に発揮できなかった。また、ベントナイト成形体を製造してから処分孔内へ設置するまでにある程度の時間を要する場合には、ベントナイト成形体が乾燥してひび割れが発生する場合がある。このように、製造後においてベントナイト成形体の品質を管理できない場合には、ベントナイトブロックを処分孔内に設置する際においては、ベントナイト成形体の取り扱いが困難になる場合があった。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させること、製造後における放射性廃棄物処分用緩衝体の品質を管理することのうち少なくとも一つを達成できる製造方法、製造装置及び製造用冶具、並びに搬送装置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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、少なくともベントナイトを含む原料粉末から、放射性廃棄物処分用緩衝体を製造するにあたり、成形用容器内に前記原料粉末を投入し押圧して締固めする手順を繰り返すことにより、前記原料粉末の蒔き出し密度よりも高く、かつ前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度よりも低い密度の予備成形体とする予備成形工程と、前記予備成形体に外圧を作用させることによって、前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度まで成形する加圧成形工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
この放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、上記構成によって最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。ここで、放射性廃棄物処分用緩衝体とは、例えばベントナイト成形体であって、放射性廃棄物の地層処分技術において、放射性廃棄物に対する透水の遮断及び放射性物質の緩衝を目的とするものである。この放射性廃棄物処分用緩衝体は、処分孔の外周部に配置されて前記目的を達成するものや、放射性廃棄体の処分容器を格納して、処分孔内に設置されるものいずれも含む。また、放射性廃棄物処分用緩衝体としての機能を果たすために必要な密度は、搬送時の安定性等も含めた放射性廃棄物処分用緩衝体としての要求される強度を発揮できる密度であり、２ｇ／ｃｍ3以上が望ましい。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、予備成形体というときには成形用容器内における原料粉末の成形体をいい、放射性廃棄物処分用緩衝体又はベントナイト成形体というときには、成形用容器から取り出した状態の原料粉末の成形体をいう。
【０００８】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法に示すように、前記予備成形体の密度を１．２ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下とすることが好ましい。この範囲であれば、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【０００９】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、前記加圧成形工程で前記予備成形体を加圧する際には、昇圧速度及び減圧速度を１０ＭＰａ／分以下とすることを特徴とする。
【００１０】
このような昇圧及び減圧速度であれば、予備成形体内の空気を十分に取り除くことができるので、加圧成形後における放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧成形時における止水性も確保できる。これによって、均質で搬送に耐え得るベントナイト成形体を製造することができる。
【００１１】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、さらに、所定の圧力まで昇圧した後、一定時間その圧力を保持することを特徴とする。
【００１２】
このように、昇圧後、その圧力で一定時間保持することによって、さらに予備成形体内の空気を十分に取り除くことができるので、加圧成形後における放射性廃棄物処分用緩衝体の密度をより均一にできる。
【００１３】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するための心棒を前記成形用容器内に配置するとともに、前記加圧成形工程の昇圧時においては前記心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも小さい圧力を作用させ、減圧時においては、前記心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも大きい圧力を作用させることを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、昇圧時においては、心棒と予備成形体との付着力を低減する作用が得られ、減圧時には心棒と予備成形体とを引き離す作用が得られる。これらの相互作用によって、心棒を予備成形体から容易に引き抜くことができるとともに、予備成形体の破損も抑制できる。これによって、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００１５】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、前記加圧成形工程においては、前記成形用容器内の予備成形体の密度を測定して、当該密度が予め定めた所定の密度に達するまで加圧を続けることを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、放射性廃棄物処分用緩衝体の密度が許容範囲を下回ったり、あるいは前記許容範囲を大幅に上回ったりすることを防止して、安定した品質の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。
【００１７】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、前記加圧成形工程の後、前記成形用容器から放射性廃棄物処分用緩衝体を取り出す前に、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の密度又は含水率のうち少なくとも一方を測定するとともに、前記密度又は含水率が予め定めた所定の範囲を超えている場合には、再び前記成形加圧工程を繰り返すことを特徴とする。
【００１８】
このような構成により、放射性廃棄物処分用緩衝体が目標の密度よりも低い場合、あるいは目標の含水率に達していない場合には、成形用容器内の予備成形体５を再加圧する。これによって、成形用容器から予備成形体を取り出すことなく予備成形体を再加圧することができるので、最終製品である放射性廃棄物処分用緩衝体の品質を一定に保つことができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の無駄も防止することができる。
【００１９】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法において、さらに、前記成形用容器から取り出した放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工することを特徴とする。
【００２０】
このように、加圧成形後の放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工するので、加圧成形時における放射性廃棄物処分用緩衝体の変形をある程度許容することができる。その結果、加圧成形時においては施工性を向上させることができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の最終的な寸法精度を確保することができる。
【００２１】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置であって、成形用容器に投入した原料粉末を押圧する押圧手段により、前記原料粉末の蒔き出し密度よりも高く、かつ前記放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度よりも低い密度の予備成形体とする予備成形部と、加圧タンクと、この加圧タンク内で前記予備成形体に外圧を作用させて放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な密度に成形するとともに、前記成形用容器内の予備成形体の密度を測定する密度測定手段とを備えた加圧成形部と、を有することを特徴とする。
【００２２】
この放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、成形用容器に蒔き出した原料粉末を、蒔き出し密度よりも大きく放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度よりも小さい密度に予め予備成形してから、加圧タンク内で放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度まで加圧成形する。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。また、密度測定手段によって成形用容器内の予備成形体の密度を測定しながら加圧成形するので、放射性廃棄物処分用緩衝体の密度が許容範囲を下回ったり、あるいは前記許容範囲を大幅に上回ったりすることを防止して、安定した品質の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。
【００２３】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置において、前記予備成形部は、さらに原料粉末に振動を与える加振手段を備え、原料粉末を押圧しながら加振することを特徴とする。
【００２４】
このように、振動と押圧とによって予備成形体を形成するので、均一な密度の予備成形体を得ることができる。これによって、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００２５】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置において、前記加圧成形部は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するために、前記成形用容器内に配置される心棒に対して、前記予備成形体を内側から押圧するための圧力を与える圧力付与手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
このような構成により、加圧成形の昇圧時においては、心棒と予備成形体との付着力を低減する作用を与え、減圧時には心棒と予備成形体とを引き離す作用を与えることができる。その結果、心棒を予備成形体から容易に引き抜くことができるとともに、予備成形体の破損も抑制できる。これによって、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００２７】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置において、前記成形用容器は複数の面を有するとともに、そのうちの少なくとも一面はポーラス状の部材で形成されて前記原料粉末が投入されるものであり、前記加圧成形部の前記加圧タンク内で加圧する際には、前記成形容器の外側であってポーラス状の部材部分が前記加圧タンクの外部に配置されることを特徴とする。
【００２８】
このような構成により、予備成形体を加圧成形する際にはポーラス状の部材から予備成形体中の空気が排出されるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の製造時間を短くすることができ、製造効率が向上する。
【００２９】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置で用いる成形用容器内に配置され、前記放射性廃棄物処分用緩衝体に放射性廃棄体の処分容器を収納するキャビティを形成するものであって、前記成形用容器内の予備成形体に作用させる外圧を除荷した後、前記キャビティの深さ方向又は前記キャビティの深さ方向に対して垂直方向の寸法を小さくできることを特徴とする。
【００３０】
このような構成により、加圧後の予備成形体から製造用冶具を引き抜く際に、製造用冶具と予備成形体との付着を切ることができるので、製造用冶具を予備成形体から容易に引き抜くことができる。その結果、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００３１】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具において、少なくとも２個の本体部材が前記キャビティの深さ方向に重なるとともに、前記本体部材間には前記キャビティの深さ方向に対して少なくとも縮むことが可能な距離調整手段を備える構造であり、前記本体部材の外形状が前記キャビティの内形状になることを特徴とする。
【００３２】
このような構成により、加圧後の予備成形体から製造用冶具を引き抜く際に、キャビティの深さ方向と平行な製造用冶具の寸法を小さくすることができる。これにより、製造用冶具と予備成形体との付着を切ることができるので、製造用冶具を予備成形体から容易に引き抜くことができる。その結果、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００３３】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具は、前記放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具において、前記キャビティの側面と接する部分は少なくとも熱可塑性材料で形成されるとともに、前記予備成形体に作用させる外圧を除荷した後、前記熱可塑性材料を加熱することにより軟化又は除去して、前記キャビティの深さ方向に対して垂直方向の寸法を小さくすることを特徴とする。
【００３４】
このような構成により、加圧後の予備成形体から製造用冶具を引き抜く際に、キャビティの深さ方向に対して垂直な方向における製造用冶具の寸法を小さくすることができる。これにより、製造用冶具と予備成形体との付着を切ることができるので、製造用冶具を予備成形体から容易に引き抜くことができる。その結果、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００３５】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置は、放射性廃棄物処分用緩衝体を格納する格納容器と、前記格納容器内の湿度が調整可能な湿度調整手段と、前記格納容器と前記湿度調整手段とを搭載して走行する走行手段と、を有することを特徴とする。
【００３６】
このように、湿度調整機能を備える搬送装置によって処分孔まで放射性廃棄物処分用緩衝体を搬送するので、処分孔内における湿度変化の影響を極小に抑えることができる。その結果、搬送時の湿度変化による放射性廃棄物処分用緩衝体の品質劣化を抑制できるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体のハンドリング中におけるトラブルを未然に回避することができる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、成形用容器に蒔き出した原料粉末を、蒔き出し密度よりも大きく放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度よりも小さい密度に予め予備成形してから、加圧タンク内で放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度まで加圧成形するようにした。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００３８】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、予備成形体の密度を１．２ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下とした。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００３９】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、加圧成形工程における昇圧速度及び減圧速度を１０ＭＰａ／分以下とした。これにより、予備成形体内の空気を十分に取り除くことができるので、加圧成形後における放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にでき、均質で搬送に耐え得るベントナイト成形体を製造することができる。
【００４０】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、加圧成形工程において、昇圧後、その圧力で一定時間保持するようにしたので、さらに予備成形体内の空気を十分に取り除くことができる。その結果、加圧成形後における放射性廃棄物処分用緩衝体の密度をより均一にできる。
【００４１】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、放射性廃棄物処分用緩衝体にキャビティを形成するにあたり、加圧成形工程の昇圧時においてはキャビティ形成用の心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも小さい圧力を作用させ、減圧時においては、前記心棒から前記予備成形体へ前記外圧よりも大きい圧力を作用させるようにした。これにより、心棒と予備成形体との付着力を低減する作用、心棒と予備成形体とを引き離す作用が得られるので、心棒を予備成形体から容易に引き抜くことができるとともに、予備成形体の破損も抑制できる。これによって、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００４２】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、加圧成形工程においては、前記成形用容器内の予備成形体の密度を測定して、当該密度が予め定めた所定の密度に達するまで加圧を続けるようにした。これにより、安定した品質の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。
【００４３】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、成形用容器から放射性廃棄物処分用緩衝体を取り出す前に、放射性廃棄物処分用緩衝体の密度又は含水率のうち少なくとも一方を測定するとともに、前記密度又は含水率が予め定めた所定の範囲を超えている場合には、再び前記成形加圧工程を繰り返すようにした。これにより、成形用容器から予備成形体を取り出すことなく予備成形体を再加圧することができるので、最終製品である放射性廃棄物処分用緩衝体の品質を一定に保つことができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の無駄も防止することができる。
【００４４】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法では、加圧成形後の放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工するようにしたので、加圧成形時における放射性廃棄物処分用緩衝体の変形をある程度許容することができる。その結果、加圧成形時においては施工性を向上させることができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の最終的な寸法精度を確保することができる。
【００４５】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置では、成形用容器に蒔き出した原料粉末を、蒔き出し密度よりも大きく放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度よりも小さい密度に予め予備成形してから、加圧タンク内で放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度まで加圧成形するようにした。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。また、密度測定手段によって成形用容器内の予備成形体の密度を測定しながら加圧成形するので、安定した品質の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。
【００４６】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置では、振動と押圧とによって予備成形体を形成するようにした。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００４７】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置では、加圧成形の昇圧時において、心棒と予備成形体との付着力を低減する作用を与え、減圧時には心棒と予備成形体とを引き離す作用を与えるようにした。その結果、心棒を予備成形体から容易に引き抜くことができるとともに、予備成形体の破損も抑制できる。これによって、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。
【００４８】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置では、成形用容器は複数の面を有するとともに、そのうちの少なくとも一面はポーラス状の部材で形成されるようにした。これにより、予備成形体を加圧成形する際にはポーラス状の部材から予備成形体中の空気が排出されるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の製造時間を短くすることができ、製造効率が向上する。
【００４９】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具では、成形用容器内の予備成形体に作用させる外圧を除荷した後、前記キャビティの深さ方向又は前記キャビティの深さ方向に対して垂直方向の寸法を小さくできるようにした。これにより、加圧後の予備成形体から製造用冶具を容易に引き抜くことができるので、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００５０】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具では、加圧後の予備成形体から製造用冶具を引き抜く際に、キャビティの深さ方向と平行な製造用冶具の寸法を小さくできるようにした。これにより、製造用冶具を予備成形体から容易に引き抜くことができるので、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００５１】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具では、加圧後の予備成形体から製造用冶具を引き抜く際に、キャビティの深さ方向に対して垂直な方向における製造用冶具の寸法を小さくできるようにした。これにより、製造用冶具を予備成形体から容易に引き抜くことができるので、処分容器を格納するキャビティを持つ放射性廃棄物処分用緩衝体を容易に製造することができる。
【００５２】
また、次の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の搬送装置では、湿度調整機能を備えるようにしたので、処分孔内における湿度変化の影響を極小に抑えることができる。その結果、搬送時の湿度変化による放射性廃棄物処分用緩衝体の品質劣化を抑制できるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体のハンドリング中におけるトラブルを未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００５４】
図１は、実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置の概要を示す平面図である。また、図２は、実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法を示すフローチャートである。また、図３−１〜３は、放射性廃棄物処分用緩衝体の例を示す説明図である。実施例１の本発明は、放射性廃棄物処分用緩衝体を製造するにあたり、成形用容器に蒔き出した原料粉末を、蒔き出し密度よりも大きく放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度よりも小さい密度の予備成形体に予め成形してから、最終密度まで加圧成形する点に特徴がある。また、予備成形体を成形する際には、成形用容器内に原料粉末を投入して押圧することにより締固めする手順を繰り返して、原料粉末を所定の前記密度に締固めした予備成形体に成形する点にも特徴がある。
【００５５】
本発明によって製造できる放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体１は、図３−１に示すような円筒形状のものや、図３−２に示すような略直方体形状のものがある。また、図３−３に示すような、キャビティ１ｈが形成されたコップ状のベントナイト成形体１も製造できる。このようなコップ状のベントナイト成形体１は、キャビティ１ｈ内に、放射性廃棄物の処分容器を収納して、処分孔内に配置される。次に、図１及び２を用いて、実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造システム及び製造方法について説明する。図１に示すように、実施例１の放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置１００は、加圧成形部１０と、予備成形部２０と、原料粉末混合部３０と、原料供給部４０と、切削加工部５０とを備えている。原料供給部４０は、原料粉末の貯蔵タンク４２ｂ、４２ｓ、４２ｗを有している。ここで、原料粉末とは、ベントナイト成形体１の原材料となるベントナイト粉末や砂混合ベントナイト、砂混合体あるいは砂そのもの等をいう（以下同様）。ベントナイト成形体１を製造するにあたっては、貯蔵タンク４２ｂ、４２ｓ、４２ｗからベントナイト成形体１の原料となるベントナイト粉末、砂、水等を原料粉末混合部３０へ供給する。
【００５６】
原料粉末混合部３０は、ミキサー３２と計量ホッパ３４とを有し、ミキサー３２によって、ベントナイト成形体１の原料として原料供給部４０から供給されるベントナイト粉末及び砂粉末、さらに水を混合する（ステップＳ１０１）。そして、計量ホッパ３４で所定量の混合後の原料が計量されて、予備成形部２０に備えられた成形用容器３内に投入される（ステップＳ１０２）。ここで、１回あたりの投入量は、成形用容器の高さ方向に対してｌである。
【００５７】
成形用容器３は、ゴム等の弾性体で製造されており、原料粉末の加圧成形時には、内部に充填された原料粉末に対して等方加圧できるようになっている。本発明においては、成形用容器３内に供給した混合後における所定量の原料粉末を、予備成形部２０に備えられた押圧手段２２によって押圧して締固める手順を複数回繰り返すことにより、成形用容器３内に原料粉末の予備成形体を形成する。したがって、計量ホッパ３４が成形用容器３内へ供給する原料粉末の１回あたりの量は、ベントナイト成形体１を構成する原料粉末の全量を複数に分割した量となる。このように、複数回に分けて成形用容器３内へ原料粉末を予備成形するので、成形用容器３内の場所による密度のムラを抑制して略均一な密度に原料粉末を充填できる。そして、成形用容器３内へ略均一な密度の予備成形体５を形成することができる。このような予備成形体を最終的な密度まで加圧成形（等方加圧成形）すれば、ベントナイト成形体の密度を均一にできるとともに、ベントナイト成形体の寸法精度を向上させることができる。
【００５８】
図４−１〜３は、予備成形の手順を示す説明図である。予備成形部２０に備えられる押圧手段２２は、加圧ジャッキ２２ｊと、この加圧ジャッキ２２ｊによって押圧される加圧プレート２２Ｐを含んで構成される。加圧ジャッキ２２ｊは、例えば油圧シリンダやエアシリンダ等を使用することができる。成形用容器３内に供給された所定量の原料粉末７は、予備成形部２０に備えられた押圧手段２２によって加圧される。これにより、蒔き出し状態における密度よりも大きく、ベントナイト成形体１の最終密度よりも小さい密度の予備成形体５が予備成形される（ステップＳ１０３、図４−１）。なお、ベントナイト成形体１の最終密度は、ベントナイト成形体１が放射性廃棄物遮蔽体として使用される場合において、放射性廃棄物遮蔽体としての機能を発揮するために必要な強度その他の性質を満たすために必要な密度である。
【００５９】
ここで、蒔き出し状態とは、成形用容器３内に原料粉末７が投入されたのみで加圧されない状態をいう。蒔き出し状態における原料粉末７の密度は、およそ１．０ｇ／ｃｍ3以上１．２ｇ／ｃｍ3以下である。また、ベントナイト成形体１の最終密度は、２ｇ／ｃｍ3以上が好ましい。予備成形体５の密度は、具体的には１．２ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下となるように原料粉末７を予備成形することが好ましく、より好ましくは１．６ｇ／ｃｍ3以上１．８ｇ／ｃｍ3以下である。原料粉末７をこの密度範囲に予備成形すれば、最終的なベントナイト成形体１の密度を均一にできるとともに、ベントナイト成形体１の寸法精度を向上させることができる。このときの加圧条件は、０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度である。
【００６０】
図４−２、図４−３に示すように、成形用容器３の内部全体へ原料粉末７が充填され、予備成形体５が成形用容器３の内部全体へ形成されるまで（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、原料粉末７の供給、締固めによる予備成形の手順を複数回繰り返す。これによって、成形用容器３の内部全体へ原料粉末７が前記密度となるように充填されて、予備成形体５が形成される。ここで、原料粉末７の供給、締固めの手順を複数回繰り返すにあたっては、成形用容器３は供給位置Ｓに位置して原料粉末７が供給され、その後プレス位置Ｏに移動して締固めされる。
【００６１】
成形用容器３内全体へ原料粉末７の予備成形が完了したら（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、成形用容器３を封止して加圧成形部１０の加圧成形タンク１２内へ設置する。そして、成形用容器３内の予備成形体に対して外圧Ｐ（図５−１参照）を作用させて加圧（本実施例では等方加圧）成形することにより、成形用容器３内の原料粉末の予備成形体を成形用容器３の内形状と略同じ外形状に成形する（ステップＳ１０５）。このときには、１０ＭＰａ／分以下の昇圧速度で１００ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下まで加圧し、その圧力下で５分間保持する。そして、１０ＭＰａ／分以下の減圧速度で大気圧まで減圧する。このような加圧条件によって、予備成形体５内の空気を十分に取り除くことができるので、加圧成形後におけるベントナイト成形体１の密度を均一にしてその最終密度を２ｇ／ｃｍ3以上とすることができるとともに、加圧成形時における止水性も確保できる。これによって、均質で搬送や施工時のハンドリングに耐え得るベントナイト成形体１を製造することができる。
【００６２】
なお、昇圧速度及び減圧速度は、予備成形体５内の空気を十分に取り除く観点からは遅い方が好ましいが、全体の成形時間と空気除去とのバランスを考慮して、好ましい昇圧／減圧速度を設定する。かかる観点からは、加圧及び減圧速度は３ＭＰａ／分以上８ＭＰａ／分以下程度が好ましく、より好ましくは５ＭＰａ／分以上７ＭＰａ／分以下程度である。また、最高圧力下での保持時間は、加圧及び減圧速度が小さい場合は短く、加圧及び減圧速度が大きい場合は長くすることが好ましい。例えば、昇圧速度４ＭＰａ／分以上８ＭＰａ／分以下程度の場合、前記保持時間は３分以上８分以下程度である。生産性を考慮すると、加圧成形開始から終了まで、およそ１時間以内で終了するように、昇圧／減圧速度と保持時間とを設定することが好ましい。
【００６３】
図５、図６は、実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。また、図７−１は、ベントナイト原料粉末成形体の密度と強度との関係を示す説明図である。図７−２は、ベントナイト原料粉末成形体内を通過する弾性波速度と強度との関係を示す説明図である。図７−１、図７−２に示すように、ベントナイト原料粉末の密度又はこれを通過する弾性波速度が大きくなれば、ベントナイト原料粉末成形体の強度は高くなることがわかる。このため、図５−１に示すように、予備成形した原料粉末の加圧成形時においては、成形用容器３の外側に、ベントナイト成形体１の密度検出手段として超音波発信機６０とこれと対向する受信機６２とを設ける。そして、成形用容器３内の予備成形体５を通過する超音波の速度を求めることによって、成形用容器３内の予備成形体５の密度を求め、予備成形体５が所定の密度になるまで加圧を続ける（ステップＳ１０６；Ｎｏ）。これによって、加圧成形中における成形用容器３内の予備成形体５の密度を知ることができるので、求めた予備成形体５の密度によって加圧を制御することができる。その結果、成形用容器３から取り出したベントナイト成形体１の密度が許容範囲を下回ったり、あるいは前記許容範囲を大幅に上回ったりすることを防止して、安定した品質のベントナイト成形体１を製造することができる。
【００６４】
密度検出手段として用いる超音波発信機６０及び受信機６２は、一組だけでなく、図５−２に示すように複数組の発信機／受信機を設けてもよい。また、図５−３に示すように、複数組の発信機／受信機を直交させるように配置してもよい。このようにすることで、成形用容器３内における位置のばらつきの影響を低減できる。また、上記例では、超音波発信機６０及び受信機６２を成形用容器３に取り付けたが、図６−１に示すように、加圧成形タンク１２側に取り付けてもよい。
【００６５】
図６−２は、密度測定手段として距離センサを用いた例を示す。図６−２に示すように、加圧成形タンク１２の内壁に距離センサ６４を取り付け、加圧成形タンク１２の内壁と成形用容器３の外側面との距離ｌ1、ｌ2を加圧中に測定する。そして、前記距離ｌ1、ｌ2の変位からベントナイト成形体１の密度を求める。このように、成形用容器３の変形量、すなわち予備成形体５の変形量から、成形中の予備成形体５の密度を求めてもよい。ここで、距離センサには、例えばレーザー変位計、超音波変位計、接触式変位計等を使用することができる。
【００６６】
成形用容器３内の予備成形体５が目標の密度になったら（ステップＳ１０６）、加圧を終了する。図８は、予備成形体の検査方法を示す説明図である。図９は、放射性廃棄物処分用緩衝体の検査方法を示す説明図である。成形用容器３から予備成形体５を取り出す前に、図７に示すように、成形用容器３に密度検出手段として超音波発信機６６及び受信機６８を取り付ける。そして、成形用容器３内の予備成形体５を通過する超音波の速度から予備成形体５の密度を求める。
【００６７】
図１０は、ベントナイト原料粉末成形体の含水比と強度との関係を示す説明図である。図１０から、ベントナイト原料粉末成形体の含水比（あるいは含水率）が高くなるとともに、ベントナイト原料粉末成形体の強度は低下することがわかる。したがって、予備成形体５やベントナイト成形体１の含水率を測定することにより、これらが搬送や施工に耐え得る所定の強度を持っているか否かを判定することができる。このため、予備成形体５やベントナイト成形体１の電気抵抗を測定してこれらの含水率を求めることにより、前記予備成形体５や前記ベントナイト成形体１の強度を判定することが好ましい。ここで、含水比とは、（水分の質量）／（固体分の質量）であり、これを百分率表示、すなわち％表示したものである。
【００６８】
予備成形体５やベントナイト成形体１の電気抵抗は、例えば、高周波インピーダンスを利用することにより、予備成形体５やベントナイト成形体１と非接触で測定することができる。測定の結果、目標の密度よりも低い場合あるいは目標の含水率に達していない場合には、成形用容器３内の予備成形体５を再加圧する。これによって、成形用容器３から予備成形体５を取り出すことなく予備成形体５を再加圧することができる。その結果、最終製品であるベントナイト成形体１の品質を一定に保つことができるとともに、ベントナイト成形体１の無駄も防止することができる。成形用容器３内の予備成形体５が目標の密度、含水率を満足している場合には、予備成形体５を成形用容器３から取り出す（ステップＳ１０７）。
【００６９】
図１１−１は、実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の切削加工部を示す説明図である。放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体１は粉体を加圧成形（本例では等方加圧成形）するので、必要な形状や寸法精度が確保されていない場合がある。そこで、成形用容器３から取り出したベントナイト成形体１を切削加工することによって（ステップＳ１０８）、形状や寸法精度を確保する。なお、この切削加工は、ベントナイト成形体１に求められる寸法精度や、成形用容器３から取り出したベントナイト成形体１の寸法精度等を考慮して、必要に応じて行う。図９−１に示すように、ベントナイト成形体１を切削加工する切削加工部５０は、テーブル５６と、回転工具５４ａを駆動するモータ５２とを有している。
【００７０】
回転工具５４ａのアーム５４ｌには、ベントナイト成形体１の外側を切削する外削用ビット５４ｏが取り付けられており、回転しながら円柱状のベントナイト成形体１の外形を切削する。アーム５４ｌは伸縮可能なので、ベントナイト成形体１の軸方向全長にわたって切削することができる。なお、外削用ビット５４ｏを固定して、テーブル５６を回転させることによりベントナイト成形体１を回転させて、これの外形を切削してもよい。また、ベントナイト成形体１をその軸方向へ移動させることによって、ベントナイト成形体１の軸方向全長にわたって切削してもよい。このように、加圧成形後のベントナイト成形体１を切削加工することによって、加圧成形時におけるベントナイト成形体１の変形をある程度許容することができる。その結果、加圧成形時においては施工性を向上させることができるとともに、ベントナイト成形体１の最終的な寸法精度を確保することができる。
【００７１】
図１１−２は、放射性廃棄物処分用緩衝体に穿孔する切削加工部の例を示す説明図である。この切削加工部５０は、モータ５２によって内削用ビット５４ｉ及び穿孔用ビット５４ｉｔを回転させながら、伸縮可能なロッド５２ｌを伸ばすことによって、放射性廃棄物処分用緩衝体である円柱状のベントナイト成形体１に穿孔する。これによって、ベントナイト成形体１にキャビティ１ｈを形成して、コップ状のベントナイト成形体１（図３−３参照）を製造する。なお、内削用ビット５４ｉ等を固定して、ベントナイト成形体１を載置するテーブル５６を回転させてもよい。このように、加圧後のベントナイト成形体１に穿孔することで、加圧時に心棒を配置する必要がなくなるので、施工性が向上するとともにコップ状のベントナイト成形体１の製造コストを低減できる。
【００７２】
ここで、ベントナイト成形体１の切削条件について説明する。図１２−１〜３は、ベントナイト成形体の試験片を用いた切削予備試験の結果を示す説明図である。評価パラメータは切削速度、送り及び切り込みであり、切削抵抗が低い程、好ましい切削条件となる。なお、切削抵抗は、工作機械の必要動力で評価する。これらの結果から、切削速度、送り、切込等の切削条件が選定可能となる。
【００７３】
加工後のベントナイト成形体１には、図９に示すように、密度検出手段として超音波発信機６６及び受信機６８を取り付ける。そして、ベントナイト成形体１を通過する超音波の速度からベントナイト成形体１の密度を求める（ステップＳ１０９）。また、ベントナイト成形体１の電気抵抗を測定することにより、ベントナイト成形体１が所定の含水率であるかどうかを測定する（ステップＳ１０９）。なお、ベントナイト成形体１の密度や含水率は、ベントナイト成形体１の質量から求めてもよい。
【００７４】
このように、加工後におけるベントナイト成形体１の密度や含水率を管理することによって、ベントナイト成形体１を搬送したり処分孔内に設置したりするようなハンドリング中におけるトラブルを未然に回避することができる。そして、ベントナイト成形体１が所定の品質を備えている場合には、処分孔までベントナイト成形体１を搬送し、放射性廃棄物の処分用途に使用する（ステップＳ１１０）。なお、ベントナイト成形体１の切削加工前にベントナイト成形体１の密度や含水率を測定してもよい。このようにすれば、ベントナイト成形体１が切削に耐え得る強度を持っているか否かを事前に判定できるので、切削中の破損を抑制して歩留まりを向上させることができる。
【００７５】
図１３は、放射性廃棄物処分用緩衝体の搬送装置を示す説明図である。また、図１４−１、２は、ベントナイト成形体を湿度下に所定時間おいた場合の強度変化を示す説明図である。なお、湿度は相対湿度である。この結果から、９８％の湿度環境下では、２日程度で当初の強度の６０％程度となってしまう。それ以降は、徐々に強度が低下して、７日後には当初の強度の５０％程度となる。これは、高湿環境下において放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体１の含水率が高くなったため、強度が低下したと推定される（図１０参照）。一方、８０％の湿度環境下では、ベントナイト成形体１が乾燥するため時間の経過とともに含水率が低下する。
【００７６】
これにより、ベントナイト成形体１の強度は上昇するが、含水率低下によってベントナイト成形体１が収縮して表面にひび割れ等が発生する場合がある。その結果、搬送時等にベントナイト成形体１の破損が生じたり、放射性廃棄体処分時に水分の浸入を許したりするおそれがある。したがって、加圧成形後のベントナイト成形体１は、湿度管理をしないと、処分孔へ搬送したり処分孔において施工したりする際に、ベントナイト成形体１が破損したり、緩衝体としての性能が発揮できなかったりするおそれがある。このため、ベントナイト成形体１を製造した後は、施工時まで湿度管理をすることが重要である。すなわち、ベントナイト成形体１を相対湿度８０％以上９５％以下の環境下に管理することが好ましく、より好ましくは相対湿度が８５％以上９０以下の範囲である。
【００７７】
図１３に示す、放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体の搬送装置である搬送車輌７５は、ベントナイト成形体格納容器７７と、湿度調整機７６と、走行手段７８とを備えている。そして、湿度調整機７６によってベントナイト成形体格納容器７７内の湿度を上記湿度範囲（ここでは９０％：相対湿度）程度に保つ。ベントナイト成形体１は粉体を加圧して製造するので湿度変化の影響を受けやすいが、このような搬送車輌を用いることによって、湿度変化の影響を極小に抑えることができる。その結果、搬送時の湿度変化によるベントナイト成形体１の品質劣化を抑制できるとともに、放射性廃棄体の処分途中におけるトラブルを未然に回避することができる。なお、加圧成形あるいは切削加工後のベントナイト成形体１を、すぐには処分用途に使用しない場合、ベントナイト成形体１を保管施設にある程度の期間保管する場合がある。このような場合にも、湿度調整機によって保管施設内の湿度を一定に保つことにより、湿度変化によるベントナイト成形体１の品質劣化を抑制できるとともに、ベントナイト成形体１を処分孔に設置する際等のハンドリング中におけるトラブルを未然に回避することができる。
【００７８】
［変形例］
図１５は、原料粉末を予備成形する場合の他の例を示す説明図である。この変形例では、原料粉末を成形用容器３内に予備成形する際に、原料粉末を加振するとともに加圧することで、所定の密度まで予備成形する。加振装置７０は、載置台７１と加振シリンダ７２とで構成されており、成形用容器３を載置台７１上へ載置する。成形用容器３内には、所定量の原料粉末が投入されて、ウエイト７３がその上へ載せられる。ウエイト７３は、クレーン７４によって吊り下げられて載置される。ウエイト７３の質量は０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度で原料粉末を加圧できるだけの大きさを選択する。
【００７９】
この状態で加振装置７０の加振シリンダ７２を所定の周期で伸縮させることにより、原料粉末を加圧するとともに加振して予備成形する。なお、実施例１で説明したように、原料粉末の供給及び加振・加圧手順を複数に分けて実行してもよい。この変形例では、振動と押圧とによって予備成形体を形成するので、均一な密度の予備成形体を得ることができる。これによって、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。このように、原料粉末を加振・加圧することによって、原料粉末の密度が所定値になるように予備成形してもよい。このような手段によっても、原料粉末を予備成形して成形用容器内に予備成形体５を形成することができる。
【００８０】
以上、実施例１の本発明によれば、成形用容器に蒔き出した原料粉末を、蒔き出し密度よりも大きく放射性廃棄物処分用緩衝体として必要な最終密度よりも小さい密度に予め予備成形してから、最終密度まで加圧成形する。これにより、最終的な放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、加圧時における止水性も確保できるので、放射性廃棄物処分用緩衝体の寸法精度を向上させることができる。また、予備成形の際には、成形用容器内に原料粉末を投入して押圧することにより締固めする手順を繰り返して、前記密度の予備成形体を形成するので、成形用容器内の密度ムラを抑制して略均一な密度の予備成形体を形成することができる。このような予備成形体を加圧成形すれば、最終的に得られる放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にできるとともに、その寸法精度を向上させることができる。さらに、１０ＭＰａ／分以下の速度で昇圧／減圧するので、予備成形体内の空気を十分に取り除くことができる。その結果、加圧成形後における放射性廃棄物処分用緩衝体の密度を均一にしてその最終密度を２ｇ／ｃｍ3以上とすることができるとともに、加圧成形時における止水性も確保できる。これによって、均質で搬送に耐え得る放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。
【００８１】
また、加圧成形中、予備成形体の密度を測定し、規定の密度になるまで加圧を続けるので、安定した品質の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造することができる。さらに、成形用容器から放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体を取り出す前に、成形用容器内の予備成形体の密度や含水率を測定し、基準値に達していない場合には再加圧するので、最終製品である放射性廃棄物処分用緩衝体の品質を一定に保つことができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の無駄も防止することができる。また、必要に応じて加圧成形後の放射性廃棄物処分用緩衝体を切削加工するので、加圧成形時における放射性廃棄物処分用緩衝体の変形をある程度許容することができる。その結果、加圧成形時においては施工性を向上させることができるとともに、放射性廃棄物処分用緩衝体の最終的な寸法精度を確保することができる。
【００８２】
また、加工後にける放射性廃棄物処分用緩衝体であるベントナイト成形体の密度や含水率を管理することによって、放射性廃棄物処分用緩衝体を処分孔に搬送する場合や処分孔に接地する場合における施工中のトラブルを未然に回避することができる。さらに、湿度調整機能を備える搬送装置によって処分孔まで放射性廃棄物処分用緩衝体を搬送するので、湿度変化の影響を極小に抑えることができる。その結果、搬送時の湿度変化による放射性廃棄物処分用緩衝体の品質劣化を抑制できるとともに、放射性廃棄体の処分途中におけるトラブルを未然に回避することができる。
【実施例２】
【００８３】
実施例２では、本発明によって放射性廃棄物処分用緩衝体であるコップ状のベントナイト成形体を製造する例を説明する。なお、実施例１とはベントナイト成形体の形状が異なるのみであり、他の構成は実施の形態と略同様なので特に必要のない限り実施例１と共通の構成、手順については説明を省略する。図１６−１、２は、実施例２の予備成形手順を示す説明図である。コップ状のベントナイト成形体１を製造するためには、キャビティ１ｈ（図３−３参照）を形成する必要がある。このため、放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具である心棒２４を予め成形用容器３内に配置して加圧成形し、その後心棒２４を抜き取ることでキャビティ１ｈを形成する。
【００８４】
まず、成形用容器３に原料粉末を投入してこれを予備成形する。予備成形の手順は実施例１と同様であり、成形用容器３に投入した混合粉末を押圧手段２２によって締固める手順を複数回繰り返すことにより、成形用容器３内の原料粉末を予備成形する。予備成形の際には、心棒２４が通る孔２２Ｐｈが形成された加圧プレート２２Ｐ'（図１６−２）を用いて、加圧ジャッキ２２ｊで当該加圧プレート２２Ｐ'を押圧する。これによって、原料粉末は、蒔き出し状態における密度よりも大きく、成形体の最終密度よりも小さい密度になるように予備成形される。そして、成形用容器３の内部全体へ原料粉末が充填されるまで、原料粉末の供給、締固めによる予備成形の手順を複数回繰り返す。これによって、成形用容器３の内部全体へ原料粉末が前記密度となるように充填される。
【００８５】
図１７は、実施例２に係る本発明の加圧成形方法を示す説明図である。原料粉末の予備成形が完了したら、成形用容器３を封止して加圧成形部１０の加圧成形タンク１２内へ設置する。そして、成形用容器３に対して加圧（本例では等方加圧）成形することにより、成形用容器３内の原料粉末を成形用容器３の内形状と略同じ外形状に成形する。このときの加圧条件は実施例１と同様である。
【００８６】
ここで、原料粉末を加圧成形した後、心棒２４を予備成形体５から引き抜く。このときには、加圧によって心棒２４と予備成形体５とが付着してしまい、心棒２４を引き抜くことが困難になったり、引き抜きの際にベントナイト成形体１を破損させたりしてしまう。したがって、実施例２の本発明では、ポーラス状の心棒２４を用いるとともに、昇圧時には外圧Ｐ1よりもやや小さい内圧Ｐ2を心棒２４に与える。そして、減圧時には、外圧Ｐ1よりもやや大きい内圧Ｐ2を心棒２４に与える。ここで、外圧Ｐ1は、加圧成形タンク１２内の圧力である。図１７に示すように、加圧成形タンク１２及び心棒２４に対しては、圧力付与手段であるポンプ１４によって加圧、減圧し、圧力調整弁１６1、１６2によって外圧Ｐ1と内圧Ｐ2とを調整する。
【００８７】
このような構成で加圧、減圧することで、予備成形体５を介して心棒２４に作用する圧力をδＰ＝｜Ｐ1―Ｐ2｜とすることができるので、心棒２４と予備成形体５との付着力を低減することができる。また、減圧時には外圧Ｐ1よりも内圧Ｐ2の方をやや大きくするので、心棒２４とベントナイト成形体１とを引き離す作用が得られる。これらの相互作用によって、心棒２４を予備成形体５から容易に引き抜くことができるとともに、予備成形体５の破損も抑制できる。ここで、加圧時においては、内圧Ｐ2を外圧Ｐ1の１〜１０％程度小さくすることが好ましく、また、減圧時においては、外圧Ｐ1を内圧Ｐ2の１〜１０％程度小さくすることが好ましい。また、上記δＰを略一定に保って加圧及び減圧時してもよい。
【００８８】
図１８は、心棒を引き抜くための構成を示す説明図である。加圧成形タンク１２内における加圧成形が終了し、予備成形体５が所定の密度、含水率となっていることを確認したら、心棒２４を予備成形体５から引き抜く。まず、成形用容器３に入った予備成形体５が載置された底板８６を、吊冶具８２及びワイヤ８４で連結する。そして、天井クレーン８０によって心棒引き抜き装置型枠９２上に載置する。次に、心棒引き抜き装置に取り付けられた引き抜きジャッキ９０をベントナイト成形体１の底部まで伸ばして、ベントナイト成形体１内の心棒２４と連結する。その後、引き抜きジャッキ９０を縮めることにより、心棒２４を予備成形体５から引き抜く。本発明においては、上述したように心棒２４から内圧Ｐ2を作用させながら予備成形体５を加圧成形するので、心棒２４を容易に予備成形体５から引き抜くことができる。
【００８９】
図１９−１は、実施例２の本発明に係る心棒の他の例を示す説明図である。放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具であるこの心棒２４ａは、心棒本体を分割するとともに、分割した第１、第２本体部材２４ａ1、２４ａ2を距離調整手段２４ａ3によって伸縮可能とした構造である。第１本体部材２４ａ1第２本体部材２４ａ2は、それぞれコップ状の部材であり、本体２４ａ2の外径Ｄ2よりも本体２４ａ1の内径ｄ1の方が大きくなっている。そして、図１９−１に示すように、本体２４ａ1の内側に、本体２４ａ2が挿入される。また、第１及び第２本体部材２４ａ1、２４ａ2内には油圧ジャッキやエアシリンダ等の距離調整手段２４ａ3が配置されている。このとき、距離調整手段２４ａ3の伸縮方向と心棒２４の軸Ｚ方向とが略平行になっている。そして、距離調整手段２４ａ3の両端部が第１及び第２本体部材２４ａ1、２４ａ2の内側に固定されている。ここで、距離調整手段２４ａ3の伸縮方向と心棒２４の軸Ｚ方向とは、キャビティ１ｈの深さ方向になる。なお、本体部材の個数は３以上でもよい。
【００９０】
このような構成により、心棒２４ａを長さＬ1の状態で予備成形及び加圧成形を実行する。そして、心棒２４ａを引き抜く前に距離調整手段２４ａ3を縮めることによって心棒２４ａの全長をＬ2に縮める。このようにすると、心棒２４ａとベントナイト成形体１との付着を切ることができるので、心棒２４ａを容易に引き抜くことができる。また、予備成形体の破損も抑制できるとともに、キャビティ１ｈの寸法精度も向上させることができる。なお、心棒２４ａの引き抜きを容易にするため、心棒２４ａの第１本体部材２４ａ1（すなわち外径が大きい方の本体）は、引き抜き方向Ｚｏ側に配置することが好ましい。ここで、第１、第２本体部材２４ａ1、２４ａ2の外形状は、キャビティ１ｈの内形状と略等しいので、第１、第２本体部材２４ａ1、２４ａ2の外形状がキャビティ１ｈの内形状となる。また、第２本体部材２４ａ2を第１本体部材２４ａ1へねじ込むようにして、第１、第２本体部材２４ａ1、２４ａ2を相対的に回転させることによって心棒２４ａの全長を短くするようにしてもよい。
【００９１】
図１９−２は、実施例２の本発明に係る心棒の他の例を示す説明図である。放射性廃棄物処分用緩衝体の製造用冶具であるこの心棒２４ｂは、円柱状の中心軸２４ｂ1と、中心軸２４ｂ1の周囲にワックスやロウ等の熱可塑性材料で形成された外層２４ｂ2とで構成されている。なお、中心軸２４ｂ1は、外層２４ｂ2よりも耐熱性の高い材料で製造される。心棒２４ｂを成形用容器３内に配置して予備成形及び加圧成形する。成形用容器３内の予備成形体５が所定の密度及び含水率となったら、心棒２４ｂを加熱して、外層２４ｂ2を軟化又は除去する。これにより、キャビティ１ｈの深さ方向に対して垂直方向における心棒２４ｂの寸法を小さくして、心棒２４ｂの中心軸２４ｂ1と予備成形体５との間に空間を形成する。その結果、心棒２４ｂの中心軸２４ｂ1を予備成形体５から容易に引き抜くことができる。この構成において、外層２４ｂを除去した場合には、心棒２４ｂと予備成形体５との間に空間が形成されるので、心棒２４を抜き取り易くなる。また、外層２４ｂを除去するので、予備成形体５には余分な力が作用しないので、予備成形体５の破損を防止できる。なお、心棒２４ｂ全体をワックスやロウ等で形成してもよい。また、心棒２４ｂを、引き抜き時においては全長あるいは径が小さくなるように設定した形状記憶合金で形成してもよい。また、心棒の軸方向に垂直な断面形状を、四角形、六角形その他の形状に変更すれば、様々な断面形状のキャビティを形成することができる。
【００９２】
図２０−１は、実施例２の本発明に係るベントナイト成形体の切削加工部を示す説明図である。切削加工部５０'は、外削用回転工具５３ｏと、内削用回転工具５３ｉとを備えており、両者はモータ５２で駆動される。外削用回転工具５３ｏのアーム５３ｏａには、ベントナイト成形体１の外側を切削する外削用ビット５４ｏが取り付けられている。また、内削用回転工具５３ｉには、ベントナイト成形体１のキャビティ１ｈの内面を切削する内削用ビット５４ｉが取り付けられている。外削用回転工具５３ｏのアーム５３ｏａ及び内削用回転工具５３ｉが取り付けられるシャフト５８は、いずれも伸縮可能である。これにより、外削用回転工具５３ｏ、内削用回転工具５３ｉの回転中心軸と平行に外削用ビット５４ｏと内削用ビット５４ｉとを移動させながらベントナイト成形体１を切削する。このような構成により、切削加工部５０'は、テーブル５６上に載置されたコップ状のベントナイト成形体１の外側とキャビティ１ｈの表面とを同時に切削加工できる。なお、外削用ビット５４ｏ及び内削用ビット５４ｉを固定して、テーブル５６を回転させることによりベントナイト成形体１を切削してもよい。このように、加圧成形後のベントナイト成形体１を切削加工することによって、加圧成形時におけるベントナイト成形体１の変形をある程度許容することができる。その結果、加圧成形時においては施工性を向上させることができるとともに、ベントナイト成形体１の最終的な寸法精度を確保することができる。
【００９３】
図２０−２は、実施例２の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の切削加工部を示す説明図である。この切削加工部５０''は、放射性廃棄物処分用緩衝体であるコップ状のベントナイト成形体１に形成されるキャビティ１ｈの開口部を重力の作用方向に向けて加工する点に特徴がある。その他の構成は上記切削加工部５０'と略同様である。この切削加工部５０'が備えるテーブル５６'には、内削用回転工具５３ｉ及びシャフト５８が通る開口５６ｈが形成されている。コップ状のベントナイト成形体１は、キャビティ１ｈの開口部が前記テーブル５６'の開口５６ｈ上へ位置するようにして、テーブル５６'上に載置される。
【００９４】
内削用回転工具５３ｉは、テーブル５６'の開口５６ｈから、ベントナイト成形体１のキャビティ１ｈの内面を切削する。また、外削用回転工具５３ｏは、テーブル５６'の外側からキャビティ１ｈの外側を切削する。この切削加工部５０''では、キャビティ１ｈの内面を切削した後に発生する切削屑が、キャビティ１ｈの開口部及びテーブル５６'の開口５６ｈを通ってキャビティ１ｈから排出される。これによって、切削屑がキャビティ１ｈ内に残留しないので、切削加工の効率が向上する。なお、外削用ビット５４ｏ及び内削用ビット５４ｉを固定して、テーブル５６'を回転させることによりベントナイト成形体１を切削してもよい。
【実施例３】
【００９５】
実施例３は、原料粉末を加圧成形するために使用する成形用容器の他の例について説明する。図２１−１は、実施例３の本発明に係る成形用容器を示す斜視図である。また、図２１−２は、実施例３の本発明に係る成形用容器を示す断面図である。この成形用容器は、少なくとも一面をポーラス状の部材で構成することにより、原料粉末中の空気を迅速に排出させて、成形時間を短縮するものである。
【００９６】
この成形用容器３ａは、略立方体形状の放射性廃棄物処分用緩衝体を製造する場合に使用できる。成形用容器３ａは、２面がポーラス状の部材で構成され、ここに、ゴム等の弾性体で構成した断面コの字状の等方加圧部材３ｃが取り付けられて、断面方形の筒状の容器となる。ここに原料粉末を投入して予備成形した後、蓋３ｂを取り付けて密封する（図２１−２）。ポーラス状の部材で構成される２面は、格子状に組み合わせたフレーム３ｆの各格子部分に、ポーラス板３ｐを取り付けて構成される。このポーラス板３ｐは、例えば焼結金属を使用することができる。
【００９７】
加圧成形時には、原料粉末を充填した成形用容器３ａが加圧成形タンク１２内に配置される。この成形用容器３ａは、ポーラス状の部材で構成された２面が加圧タンクの一部を構成するようになっている。そして、成形用容器３ａ内の原料粉末は、加圧成形タンク１２内に位置する等方加圧部材３ｃ及び蓋３ｂから加圧される。なお、加圧はポンプ１４1によって行う。成形用容器３ａの外側であってポーラス状の部材で構成された部分には、吸引チャンバー１２ｃが設けられる。そして、加圧成形時には吸引ポンプ１４2で吸引チャンバー１２ｃ内の空気を吸引することによって（Ｐ3を大気圧以下とする）、予備成形体５中の空気を迅速に取り除くことができる。これによって、加圧成形時間を短縮することができる。なお、ポーラス状の部材で構成された部分から空気を吸引しなくとも、加圧成形時にはポーラス状の部材から予備成形体５中の空気が排出されるので、ゴムの成形用容器に原料粉末を密封した場合と比較すれば、成形時間を短くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上説明したように、本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法、製造装置及び製造用冶具、並びに搬送装置は、放射性廃棄物の地層処分に有用であり、特に、放射性廃棄物処分用緩衝体の製造あるいは放射性廃棄物処分用緩衝体の取り扱いに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造装置の概要を示す平面図である。
【図２】実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の製造方法を示すフローチャートである。
【図３−１】放射性廃棄物処分用緩衝体の例を示す説明図である。
【図３−２】放射性廃棄物処分用緩衝体の例を示す説明図である。
【図３−３】放射性廃棄物処分用緩衝体の例を示す説明図である。
【図４−１】予備成形の手順を示す説明図である。
【図４−２】予備成形の手順を示す説明図である。
【図４−３】予備成形の手順を示す説明図である。
【図５−１】実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。
【図５−２】実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。
【図５−３】実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。
【図６−１】実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。
【図６−２】実施例１の本発明に係る予備成形体の密度測定手段を示す説明図である。
【図７−１】ベントナイト原料粉末成形体の密度と強度との関係を示す説明図である。
【図７−２】ベントナイト原料粉末成形体の密度と強度との関係を示す説明図である。
【図８】予備成形体の検査方法を示す説明図である。
【図９】放射性廃棄物処分用緩衝体の検査方法を示す説明図である。
【図１０】ベントナイト原料粉末成形体の含水比と強度との関係を示す説明図である。
【図１１−１】実施例１の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の切削加工部を示す説明図である。
【図１１−２】放射性廃棄物処分用緩衝体に穿孔する切削加工部の例を示す説明図である。
【図１２−１】放射性廃棄物処分用緩衝体の試験片を用いた切削予備試験の結果を示す説明図である。
【図１２−２】放射性廃棄物処分用緩衝体の試験片を用いた切削予備試験の結果を示す説明図である。
【図１２−３】放射性廃棄物処分用緩衝体の試験片を用いた切削予備試験の結果を示す説明図である。
【図１３】放射性廃棄物処分用緩衝体の搬送装置を示す説明図である。
【図１４−１】放射性廃棄物処分用緩衝体を湿度下に所定時間おいた場合の強度変化を示す説明図である。
【図１４−２】放射性廃棄物処分用緩衝体を湿度下に所定時間おいた場合の強度変化を示す説明図である。
【図１５】原料粉末を予備成形する場合の他の例を示す説明図である。
【図１６−１】実施例２の予備成形手順を示す説明図である。
【図１６−２】実施例２の予備成形手順を示す説明図である。
【図１７】実施例２に係る本発明の加圧成形方法を示す説明図である。
【図１８】心棒を引き抜くための構成を示す説明図である。
【図１９−１】実施例２の本発明に係る心棒の他の例を示す説明図である。
【図１９−２】実施例２の本発明に係る心棒の他の例を示す説明図である。
【図２０−１】実施例２の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の切削加工部を示す説明図である。
【図２０−２】実施例２の本発明に係る放射性廃棄物処分用緩衝体の切削加工部を示す説明図である。
【図２１−１】実施例３の本発明に係る成形用容器を示す斜視図である。
【図２１−２】実施例３の本発明に係る成形用容器を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  ベントナイト成形体
１ｈ  キャビティ
３、３ａ  成形用容器
３ｆ  フレーム
３ｐ  ポーラス板
３ｃ  等方加圧部材
３ｂ  蓋
５  予備成形体
７  原料粉末
１０  加圧成形部
１２  加圧成形タンク
１４  ポンプ
１６1、１６2  圧力調整弁
２０  予備成形部
２２  押圧手段
２４、２４ａ、２４ｂ  心棒
２４ａ1  第１本体
２４ａ2  第２本体
２４ａ3  距離調整手段
２４ｂ1  中心軸
２４ｂ2  外層
３０  原料粉末混合部
４０  原料供給部
５０  切削加工部
６０、６６  超音波発信機
６２、６８  受信機
７０  加振装置
７５  搬送車輌
７６  湿度調整機
１００  製造装置
【図１】
2005195333.tif 000003
【図２】
2005195333.tif 000004
【図３−１】
2005195333.tif 000005
【図３−２】
2005195333.tif 000006
【図３−３】
2005195333.tif 000007
【図４−１】
2005195333.tif 000008
【図４−２】
2005195333.tif 000009
【図４−３】
2005195333.tif 000010
【図５−１】
2005195333.tif 000011
【図５−２】
2005195333.tif 000012
【図５−３】
2005195333.tif 000013
【図６−１】
2005195333.tif 000014
【図６−２】
2005195333.tif 000015
【図７−１】
2005195333.tif 000016
【図７−２】
2005195333.tif 000017
【図８】
2005195333.tif 000018
【図９】
2005195333.tif 000019
【図１０】
2005195333.tif 000020
【図１１−１】
2005195333.tif 000021
【図１１−２】
2005195333.tif 000022
【図１２−１】
2005195333.tif 000023
【図１２−２】
2005195333.tif 000024
【図１２−３】
2005195333.tif 000025
【図１３】
2005195333.tif 000026
【図１４−１】
2005195333.tif 000027
【図１４−２】
2005195333.tif 000028
【図１５】
2005195333.tif 000029
【図１６−１】
2005195333.tif 000030
【図１６−２】
2005195333.tif 000031
【図１７】
2005195333.tif 000032
【図１８】
2005195333.tif 000033
【図１９−１】
2005195333.tif 000034
【図１９−２】
2005195333.tif 000035
【図２０−１】
2005195333.tif 000036
【図２０−２】
2005195333.tif 000037
【図２１−１】
2005195333.tif 000038
【図２１−２】
2005195333.tif 000039