(57)【要約】  【課題】  放射性廃棄物を地中に埋設して処分する放射性廃棄物処分坑道において、放射性廃棄物の周囲に緩衝材として設置される圧縮ベントナイト材の性能を長期に亘って維持できるように圧縮ベントナイト材を設置する。  【解決手段】  ベントナイト、またはベントナイトと砂の混合材料を高密度に圧縮して製作された圧縮ベントナイト材61〜63に、それが設置される処分坑道内における温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を予め与えておき、その圧縮ベントナイト材61〜63を、放射性廃棄物を包囲するように処分坑道１の壁面に沿い、周方向に連続的に設置する。  圧縮ベントナイト材61〜63の設置開始から設置完了までの施工中、圧縮ベントナイト材61〜63の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内１の温度と湿度を一定範囲に維持する。【選択図】      図10
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されて処分される放射性廃棄物の周囲に緩衝材として使用され、ベントナイト、またはベントナイトと砂の混合材料を高密度に圧縮して製作された圧縮ベントナイト材を地中の処分坑道内に設置する方法であり、処分坑道内における温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を有する圧縮ベントナイト材を、前記放射性廃棄物を包囲するように処分坑道の壁面に沿い、周方向に連続的に設置する放射性廃棄物処分坑道における圧縮ベントナイト材の施工方法。
【請求項２】
圧縮ベントナイト材の設置開始から設置完了までの施工中、圧縮ベントナイト材の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持する請求項１記載の放射性廃棄物処分坑道における圧縮ベントナイト材の施工方法。
【請求項３】
地中に埋設されて処分される放射性廃棄物の周囲に緩衝材として使用され、ベントナイト、またはベントナイトと砂の混合材料を高密度に圧縮して製作された圧縮ベントナイト材を地中の処分坑道内に設置する方法であり、設置完了後に任意の含水比を有する圧縮ベントナイト材を、前記放射性廃棄物を包囲するように処分坑道の壁面に沿い、周方向に連続的に設置し、その直後に前記圧縮ベントナイト材の大気との接触面を、処分坑道内における温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を有する捨て圧縮ベントナイト材で覆う放射性廃棄物処分坑道における圧縮ベントナイト材の施工方法。
【請求項４】
捨て圧縮ベントナイト材の設置開始から設置完了までの施工中、捨て圧縮ベントナイト材の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持する請求項３記載の放射性廃棄物処分坑道における圧縮ベントナイト材の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は放射性廃棄物を地中に埋設して処分する放射性廃棄物処分坑道において、放射性廃棄物の周囲に緩衝材として設置される圧縮ベントナイト材の性能を長期に亘って維持できるように圧縮ベントナイト材を設置する圧縮ベントナイト材の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物は放射能レベルの程度に応じ、セメント等により固められてドラム缶等の容器に封入された状態で、またはガラスと混合されたガラス固化体として炭素鋼等からなる容器内に封入された状態で、地下数10ｍ〜1000ｍ程度の深度に構築されるトンネル（処分坑道）の内部に埋設されて処分される。具体的には放射能レベルの比較的高い廃棄物は地下数100ｍ〜1000ｍ程度の深度に、比較的低い廃棄物は地下数10ｍ〜100ｍ程度の深度に埋設される。
【０００３】
トンネル内に構築される鉄筋コンクリート造の構造躯体等と廃棄体との間には廃棄体を固定し、安定させるためのモルタル等の充填材が充填され、構造躯体等と周辺地盤との間には地下水の浸入や放射性物質の移動を抑制するために人工バリアとしての緩衝材が設置される。
【０００４】
緩衝材には透水性が小さく、水の浸透を抑える性質を有するベントナイトが利用されるが（特許文献１、特許文献２参照）、緩衝材としてのベントナイトは透水性をより低下させるために単独で、または砂と混合された状態で締め固められ、圧縮された形で使用され、背面は地盤に密着し、表面はコンクリート等によって被覆され、外気に接触しない状態に置かれる（特許文献３、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開2003-279689号公報
【特許文献２】特開2003-255087号公報
【特許文献３】特開平9-304596号公報
【特許文献４】特開2002-6089号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮ベントナイト材は設置完了後の使用中には外気に接触しない環境下に置かれるため、設置完了後には圧縮ベントナイト材の性能の変状は抑制されると考えられるが、外気に接触する環境下に置かれたときには乾燥収縮や吸水膨潤を生じ、いずれの場合にもひび割れや変形、強度低下等の性能の変状が生ずるため、圧縮ベントナイト材の製作時から最終的な地中への設置完了までの施工中に性能が変状する可能性がある。
【０００６】
この発明は上記背景より、施工中に性能の変状を招かない施工方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１ではベントナイト、またはベントナイトと砂の混合材料を高密度に圧縮して製作された圧縮ベントナイト材に、それが設置される地中の処分坑道内の温度と湿度の条件下で変動を生じにくい範囲に設定された含水比の水分を予め与えておき、その圧縮ベントナイト材を、廃棄物を包囲するように処分坑道の壁面に沿い、処分坑道の周方向に連続的に設置することにより、圧縮ベントナイト材と大気との水分のやり取りを回避し、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制する。
【０００８】
請求項３では設置完了後に任意の含水比を有する圧縮ベントナイト材を、廃棄物を包囲するように処分坑道の壁面に沿い、周方向に連続的に設置し、その直後に圧縮ベントナイト材の大気との接触面を、処分坑道内における温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を有する捨て圧縮ベントナイト材で覆うことにより、圧縮ベントナイト材の大気との接触を回避し、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制する。
【０００９】
請求項３の場合、圧縮ベントナイト材は捨て圧縮ベントナイト材で覆われるため、圧縮ベントナイト材の初期含水比は任意である。圧縮ベントナイト材の含水比は製作時の締固め易さ（圧縮し易さ）、運搬や設置時に必要な強度、処分坑道閉鎖後の廃棄体の熱を放出させるための熱伝導性の確保等に影響するため、上記圧縮ベントナイト材の「任意の含水比」はこれらの条件から決められる。
【００１０】
請求項１における圧縮ベントナイト材と請求項３における捨て圧縮ベントナイト材はそれが実際に設置される処分坑道内の温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を有した状態で製作され、この初期含水比は後述するように一定温度と一定湿度の環境下での長期に亘る曝露試験の結果から得られた、温度毎の、すなわち温度をパラメータとする湿度と最終含水比の関係を示す図９の直線から決められる。
【００１１】
最終含水比は異なる初期含水比を与えて製作された複数の圧縮ベントナイト材がその後、一定温度と一定湿度の環境下で一定期間以上曝露を受けた結果として収束する含水比の大きさであるから、一定温度と一定湿度の環境下での長期に亘る曝露を受けても変動を生じない初期含水比の値であると言える。
【００１２】
よって初期含水比としてこの最終含水比を有するように請求項１における圧縮ベントナイト材と請求項３における捨て圧縮ベントナイト材を予め製作しておき、最終含水比を決めた一定温度と一定湿度と同じ条件下にある処分坑道内にその圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材を置くことで、圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材と大気との間で水分のやり取りがなくなるため、圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材の性能の変状が抑制されることになる。請求項３の場合は捨て圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りがなくなる結果、それに覆われた圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りもなくなるため、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することが抑制される。
【００１３】
請求項１では処分坑道内に圧縮ベントナイト材を設置した時点で初期含水比が調整された圧縮ベントナイト材と大気との間では水分の出入りがなく、請求項３では初期含水比が調整された捨て圧縮ベントナイト材で圧縮ベントナイト材の大気との接触面が覆われることで、捨て圧縮ベントナイト材を設置した時点で捨て圧縮ベントナイト材と大気との間で水分の出入りがないため、いずれの場合も圧縮ベントナイト材の水分量に変動は生じない。
【００１４】
例えば図９にプロットした点のように処分坑道内の温度が20℃、湿度（絶対湿度量）が約8.6g/m3であるとすれば、最終含水比を示す縦軸から圧縮ベントナイト材に約4.6％の初期含水比を与えれば、圧縮ベントナイト材の含水比に変動が生じにくいことになる。同様に処分坑道内の温度が20℃、湿度（絶対湿度量）が約20.0g/m3であるとすれば、最終含水比を示す縦軸から圧縮ベントナイト材に約11.6％の初期含水比を与えればよいことになる。
【００１５】
最終含水比は一定温度の下では絶対湿度にほぼ比例すると考えられるから、図９のように温度をパラメータとして横軸に絶対湿度量を取り、縦軸に最終含水比を取ることで、直線上の横座標（絶対湿度量）が分かれば、縦座標（最終含水比）が求まるため、処分坑道内の温度と湿度から、圧縮ベントナイト材に与えるべき最適な初期含水比を決めることができる。
【００１６】
逆に縦座標（最終含水比）を決めれば、横座標（絶対湿度量）を決めることもできるため、圧縮ベントナイト材に与えた初期含水比から、その含水比を維持させるのに最適な環境となる処分坑道内の温度と湿度を決めることができる。請求項２、請求項４ではこの関係に基づいて処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持するための空調管理が行われる。
【００１７】
請求項２、請求項４では圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材の設置開始から設置完了までの施工中、圧縮ベントナイト材の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持することにより、施工中に圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材の性能が変状することを回避する。
【００１８】
処分坑道内の温度と湿度の管理は地上から取り入れた外気の温度と湿度を処分坑道内において空調機を用いて制御することにより行われる。
【００１９】
圧縮ベントナイト材の初期含水比は処分坑道内の温度及び湿度と最終含水比の関係から決められていることから、施工期間中の処分坑道内の温度と湿度が圧縮ベントナイト材の初期含水比を決めた温度と湿度となるように一定範囲に保たれることで、設置開始から設置完了までの施工中に圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材の初期含水比に変動が生ずるような環境の変化がないため、施工中に圧縮ベントナイト材や捨て圧縮ベントナイト材の性能が変状することが回避されることになる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１ではベントナイト、またはベントナイトと砂の混合材料を高密度に圧縮して製作され、地中の処分坑道内の温度と湿度の条件下で変動を生じにくい範囲に設定された初期含水比の水分を予め与えておいた圧縮ベントナイト材を処分坑道内に設置するため、圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りがなくなり、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制することができる。
【００２１】
請求項２では請求項１において圧縮ベントナイト材の設置開始から設置完了までの施工中、圧縮ベントナイト材の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持するため、設置開始から設置完了までの施工中に圧縮ベントナイト材の初期含水比に変動が生ずるような環境の変化がなく、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを回避することができる。
【００２２】
請求項３では任意の含水比を有する圧縮ベントナイト材を設置した直後に圧縮ベントナイト材の大気との接触面を、処分坑道内における温度と湿度の条件下で含水比に変動を生じにくい範囲に、予め温度毎の湿度と最適な含水比の関係から決められた初期含水比を有する捨て圧縮ベントナイト材で覆うため、捨て圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りがなくなる結果、それに覆われた圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りもなくなり、施工中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制することができる。
【００２３】
請求項４では請求項３において捨て圧縮ベントナイト材の設置開始から設置完了までの施工中、捨て圧縮ベントナイト材の製作時の初期含水比を決めた温度と湿度となるように処分坑道内の温度と湿度を一定範囲に維持するため、設置開始から設置完了までの施工中に捨て圧縮ベントナイト材の初期含水比に変動が生ずるような環境の変化がなく、施工中の捨て圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りがなくなる結果、それに覆われた圧縮ベントナイト材と大気との間での水分のやり取りもなくなり、圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制、または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】
【００２４】
［１］温度毎の湿度と最適な含水比の関係の導出
初めに表１〜表15、図１〜図９により、温度毎の湿度と最適な含水比の関係を導くために、表１に示す仕様のベントナイトから、一定温度と一定湿度の条件下で異なる初期含水比を有する複数の圧縮ベントナイト材の供試体を作成し、初期含水比の異なる複数の供試体群（グループ）毎に、それぞれ異なる温度と湿度の環境下で曝露試験を実施した結果を説明する。
【００２５】
［２］供試体の作成方法
供試体はベントナイト粉末と砂（ケイ砂３号＋５号）を質量比７対３（ベントナイト：砂＝７：３）で配合し、水分を加えて初期含水比の調整をした後、アムスラーを用い、密度1.6Mg/m3を目標に締固めて作成した。締固め容器としてVP管製モールド（φ＝100mm、H＝100mm）を用い、締固め後の供試体寸法は直径φ=100mm、高さH=50mmとした。
【００２６】
【表１】
2005227226.tif 000003
【００２７】
［３］実験ケース
実験ケースの一覧を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2005227226.tif 000004
【００２９】
実験は供試体の暴露条件（温度、湿度）と拘束条件、供試体の初期含水比をパラメータとして実施した。
【００３０】
温度は比較的高温の40℃と室温として20℃の２通りに設定し、湿度は多湿条件である95%と80%、及び自然雰囲気相当として約50%（20℃一定で、湿度管理なし）の３通りに設定した。供試体の初期含水比は自然含水比に相当する７%と、比較的飽和度の高い21%（飽和度Sr=82.2%）、及びその中間の14%の３通りに設定した。
【００３１】
含水比設定に際しては、ケイ砂30質量%混合の静的締固めにおける最適含水比(ωopt)10.4%（20MPa：2000年レポート「わが国における高レベル放射性廃棄物 地層処分の技術的信頼性」核燃料サイクル開発機構）、及び動的締固めにおける最適含水比(ωopt)17.0%（1Ec：2000年レポート(前掲)）を参考にした。
【００３２】
供試体の拘束条件としては、実施工を想定した場合、緩衝材は側部および底部を拘束される状態で放置されることが想定されるため、ベントナイトが吸水し易いと予想される供試体の初期含水比７%と14%の２通りについて温度40℃、湿度95%の条件で供試体の側部、底部を拘束した実験を実施した。
【００３３】
表２中、No.１〜３が温度40℃、湿度80％の環境下に拘束なしで放置したグループ、No.４〜６が温度40℃、湿度95％の環境下に拘束なしで放置したグループ、No.７、８が温度40℃、湿度95％の環境下に拘束ありで放置したグループ、No.９〜11が温度20℃、湿度48％の環境下に拘束なしで放置したグループである。
【００３４】
［４］測定
表２に示す条件でのそれぞれの実験ケース（No.１〜11）で供試体を下記のように0.5日から３ヵ月の期間放置し、その期間における膨張、収縮、ひび割れ等の変化を把握するため、表３に示す測定を実施した。供試体の高さ方向には図１に示すように供試体を高さ方向に１cmの高さ毎にスライスして含水比分布を測定し、半径方向には図２に示すように高さ方向の中心部分において半径方向の中心寄り、外周寄り、中間部分の３箇所で含水比分布を測定した。
【００３５】
【表３】
2005227226.tif 000005
【００３６】
含水比の測定は供試体の放置後、No.1〜11の各ケースにつき、0.5日、１日、３日、１週、２週、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月が経過した時点で行ったが、測定は供試体を解体して試料を採取する必要があり、含水比測定を行った供試体はその後、継続して高さ、直径、質量等の測定に使用できないことから、各ケースの測定日（0.5日、１日、３日、１週、２週、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ月後）用に供試体を作成した。供試体作成とそれぞれの測定間隔を表４に示す。
【００３７】
【表４】
2005227226.tif 000006
【００３８】
［５］供試体作成状況
表４における供試体セット１〜８毎の供試体作成状況を表５〜表12に、３ヵ月後までの測定を実施した供試体セット８の高さ、直径、質量の変化を表13に示す。供試体セット８は供試体作成後、0.5日経過時から３ヵ月経過時まで含水比分布を測定したセットである。
【００３９】
【表５】
2005227226.tif 000007
【００４０】
【表６】
2005227226.tif 000008
【００４１】
【表７】
2005227226.tif 000009
【００４２】
【表８】
2005227226.tif 000010
【００４３】
【表９】
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【００４４】
【表１０】
2005227226.tif 000012
【００４５】
【表１１】
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【００４６】
【表１２】
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【００４７】
【表１３】
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【００４８】
［６］実験結果
図３〜図５にNo.1〜11のケース毎の供試体質量、直径、高さの経時変化を示す。ここでは測定期間が長期に渡る供試体セット6（１ヶ月間測定）、7（２ヶ月間測定）、８（３ヶ月間測定）の経時変化のみを示している。図３は初期含水比が７％のケースNo.１、４、７、９の結果を、図４は初期含水比が14％のケースNo.２、５、８、10の結果を、図５は初期含水比が21％のケースNo.３、６、11の結果を示す。
【００４９】
図６、表14は全ケースNo.1〜11の鉛直方向（供試体の高さ方向）の含水比分布の経時変化を、図７、表15は全ケースNo.1〜11の水平方向（供試体の半径方向）の含水比分布の経時変化をそれぞれ示す。
【００５０】
【表１４】
2005227226.tif 000016
【００５１】
【表１５】
2005227226.tif 000017
【００５２】
［７］まとめ
(1)  質量、高さ、直径の経時変化について
1)  表13、図３〜図５から、初期含水比７%で、温度40℃、湿度80%の環境下及び温度40℃、湿度95%の環境下（No.１、４、７）では、供試体が吸水・膨潤し、質量が増加することが確認された。但し、同じ初期含水比でも、温度20℃、湿度約50%の環境下（No.９）では、供試体が乾燥・収縮し、質量が減少した。
【００５３】
2)  その他のケース（No.２、３、５、６、８、10、11）では、供試体の質量は減少傾向にあり、供試体は乾燥・収縮側に推移することが確認された。
【００５４】
3)  吸水・膨潤による質量の増加は初期含水比７%、温度40℃、湿度95%（No.4）の場合が最も大きく、質量、直径、高さの変化量はそれぞれ28.3g(4.2%)、0.38cm(3.8%)、0.38cm(7.5%)であった。( )内は初期値に対する変化割合を示す。
【００５５】
4)  乾燥・収縮による質量の減少は初期含水比21%、温度20℃、湿度約50%（No.11）の場合が最も大きく、質量、直径、高さの変化量はそれぞれ-108.6g(-14.2%)、-0.17cm(-1.7%)、-0.12cm(-2.4%)であった。
【００５６】
(2)   含水比分布の経時変化について
1)  吸水・膨潤による平均含水比の増加は初期含水比７%、温度40℃、湿度95%（No.４）の場合が最も大きく、含水比の変化量は3.8%であった（表13）。
【００５７】
2)  乾燥・収縮による平均含水比の減少は初期含水比21%、温度20℃、湿度（約50%）（No.11）の場合が最も大きく、平均含水比の変化量は-16.3%であった（表13）。
【００５８】
3)  鉛直方向の含水比分布の経時変化より、大気と接している供試体上面から吸水及び乾燥の変化が始まり、徐々に下部へと影響が及ぶ傾向が見られた（表14、図６）。
【００５９】
4)  水平方向の含水比分布の経時変化より、大気と接している供試体表面から吸水及び乾燥の変化が始まり、徐々に中心部へと影響が及ぶ傾向が見られた（表15、図７）。
【００６０】
(3)  ひび割れの状況について
1)  吸水・膨潤が生じたNo.１、４、７の場合、ひび割れの程度は供試体の含水比と大気条件によって異なるが、条件の厳しい初期含水比７%、温度40℃、湿度95%（No.４）の場合、最もひび割れが顕著に発生した。ひび割れは供試体表面全体に亀甲状に発生し、上面の隅角部では、隅角部がはがれるように円形状に発生した。また吸水・膨潤が生じたケースでは、供試体内部の含水比も上昇することが確認された。したがってひび割れが発生していない供試体内部に関しても、ある程度強度が低下することが予想される。
【００６１】
2)  乾燥・収縮が生じたNo.２、３、５、６、９〜11では、ひび割れは主に供試体表面に亀甲状に発生した。ひび割れの程度は供試体の含水比と大気条件によって異なるが、条件の厳しい初期含水比21%、温度20℃、湿度（約50%）のNo.11では、供試体を貫通するひび割れも観察された。貫通ひび割れは供試体の底面の方においてひび割れ幅が大きく発生していることが観察された。供試体の大気と接触している表面部分から乾燥収縮し、この現象は徐々に供試体内部に達する（図８）。
【００６２】
3)  各大気条件の中では、ひび割れの発生が顕著ではない供試体も確認された。温度40℃、湿度80%の条件下ではNo.1（初期含水比７%）、温度40℃、湿度95%の条件下ではNo.５（初期含水比14%）、温度20℃、湿度約50%の条件下ではNo.９（初期含水比７%）のケースがこれに該当する。これらのケースは含水比の変化量が、同条件下での他のケースと比較して小さいと言える（表14）。
【００６３】
(4)  拘束の影響について
1)  温度40℃、湿度95%において、初期含水比７%の拘束なしのNo.４と、拘束ありのNo.７では、共に吸水・膨潤側に推移し、供試体の質量や平均含水比の変化に大きな違いは見られなかった。しかし、ひび割れに関しては、拘束ありのNo.７においてひび割れが抑制されることが観察された（質量変化量はNo.４：28.3g、No.７：28.7g、平均含水比の変化はNo.４：3.8%、No.７：3.7%）（表13）。
【００６４】
2)  温度40℃、湿度95%において、供試体初期含水比14%の拘束なしのNo.５と、拘束ありのNo.８では、共に乾燥・収縮側に推移し、No.８の方が供試体質量や平均含水比の変化が若干小さかった（質量変化量はNo.５：-14.2g、No.８：-9.5g、平均含水比の変化量はNo.５：-3.5%、No.８：-2.8%）が、大きな差異はないと考えられる（表13）。
【００６５】
［８］温度毎の湿度と最終含水比（初期含水比）の関係
上記(4)より拘束ありと拘束なしとでは最終含水比に大きな差異がないと考えられることから、表14の供試体セット８におけるケースNo.１〜３（温度40℃、湿度80％）、No.４〜６（温度40℃、湿度95％）、No.９〜11（温度20℃、湿度48％）の３ヶ月経過時点での含水比の平均値から、図９に示す温度（20℃、40℃）毎の湿度と最終含水比の関係を求めた。
【００６６】
表14より温度20℃、湿度48％のときの平均最終含水比は4.6％、湿度（相対湿度）48％は絶対湿度に換算すれば約8.6g/m3であり、含水比は絶対湿度に比例すると考えられるから、図９に示す温度20℃の場合の絶対湿度と含水比の関係が正比例すると仮定した場合、同図に表す直線が描かれる。
【００６７】
同様に温度40℃、湿度80％のときの平均最終含水比は9.3％、温度40℃、湿度95％のときの平均最終含水比は10.8％、湿度（相対湿度）80％と湿度（相対湿度）95％の絶対湿度はそれぞれ約40.8g/m3、48.0g/m3であるから、図９に示す温度40℃の場合の絶対湿度と含水比の関係を表す直線が描かれる。これらの直線は圧縮ベントナイト材の設置環境下における温度毎の絶対湿度量に対する最適含水比を示している。
【００６８】
図９に示すグラフから、例えば地中の処分坑道内の温度が20℃で、湿度（絶対湿度）が約8.6g/m3の場合には圧縮ベントナイト材に4.6％の初期含水比を与えておけば、圧縮ベントナイト材の含水比に変動が生じにくいと言えるため、少なくとも施工期間中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを抑制することができる。
【００６９】
また圧縮ベントナイト材に4.6％の初期含水比を与えながらも、地中の処分坑道内の温度が20℃以外で、湿度（絶対湿度）が約8.6g/m3以外の場合には圧縮ベントナイト材の設置開始時から設置完了までの間、処分坑道内の温度が20℃で、湿度（絶対湿度）が約8.6g/m3となるように処分坑道内の温度と湿度を管理することにより（請求項２）、施工期間中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを回避することができる。
【００７０】
圧縮ベントナイト材に4.6％の初期含水比を与えながらも、地中の処分坑道内の温度が20℃以外で、湿度（絶対湿度）が約8.6g/m3以外の場合にはまた、圧縮ベントナイト材を設置した直後に、圧縮ベントナイト材の大気との接触面を、処分坑道内の温度、湿度条件によって定められる、圧縮ベントナイト材の含水比に変状が生じない範囲の含水比を有する捨て圧縮ベントナイト材で覆うことで（請求項３）、施工期間中に圧縮ベントナイト材の性能が変状することを回避することができる。
【００７１】
［９］圧縮ベントナイト材の施工手順
図10−(a)〜(e)は放射性廃棄物を地中に埋設して処分する廃棄物処分坑道において、上記のように処分坑道（以下単に坑道と言う）１内における温度と湿度の条件下で変動を生じにくい範囲に決められた初期含水比となる水分を予め与えておいた圧縮ベントナイト材の施工手順例を示す。坑道（処分坑道）１は廃棄物を封入した廃棄体４を定置するための処分坑道のことを言い、後述の、図13に示す送風側立坑８と処分坑道１をつなぐ主要坑道1Aとは区別される。図10は低レベル放射性廃棄物を対象とした場合を示している。
【００７２】
圧縮ベントナイト材は廃棄体４を包囲するように設置されるため、坑道１内の部位、例えば底部、側部、上部毎に分割された形で製作される。
【００７３】
掘削・覆工による坑道１の構築後、圧縮ベントナイト材の設置に先立ち、坑道１の底部と側部には埋戻し土、またはコンクリート等の埋戻し材５が充填される。
【００７４】
底部と側部への埋戻し材５の充填後に、底部の埋戻し材５上に底部圧縮ベントナイト材61が設置され（a）、底部圧縮ベントナイト材61上に、側部の埋戻し材５の内周に沿って側部圧縮ベントナイト材62が設置される（c）。側部圧縮ベントナイト材62の設置と並行し、底部圧縮ベントナイト材61上と側部圧縮ベントナイト材62の内側にはコンクリートの打設やプレキャストコンクリートの設置等によりコンクリートピット２が構築される（b、c）。
【００７５】
コンクリートピット２の構築後（c）、その内側に、廃棄体４を固定し、安定させるモルタル等、セメント系材料の充填材３を充填しながら充填材３の内側に廃棄体４が設置される（d）。廃棄体４の設置が完了し、その上部を充填材３で覆った後、その上に上部圧縮ベントナイト材63が設置される（d）。上部圧縮ベントナイト材63は坑道１の幅方向両側の側部圧縮ベントナイト材62、62に跨るように設置される。
【００７６】
上部圧縮ベントナイト材63の設置後（ｄ）、その上に埋戻し土やコンクリート等の埋戻し材５を充填して圧縮ベントナイト材の設置作業が終了する（e）。
【００７７】
図11は坑道１内の空調（温度と湿度）を管理しながら、圧縮ベントナイト材61〜63を設置する場合（請求項２）の圧縮ベントナイト材の施工要領を示す。圧縮ベントナイト材61〜63の設置手順は図10と同様である。空調の管理は圧縮ベントナイト材61〜63の設置開始から設置完了まで継続して行われる。
【００７８】
地上の外気は地上と坑道１を連通させる送風側立坑８、または送風側立坑８内に配置される送風用ダクト９を通じて坑道１内まで送られ、坑道１内には坑道１に配置される空調用ダクト10を通じて供給され、坑道１内からは排気側立坑11、または排気用ダクト12を通じて地上へ排出される。
【００７９】
送風側立坑８側の地上においては送風側立坑８の地上部分に設置された外気導入装置13から送風用ダクト９内に外気が導入される。外気の温度、または温度と湿度は外気導入装置13に接続した空調機14で一旦調節され、温度調節、または温湿度調節された空気が送風側立坑８や送風用ダクト９を通じて坑道１まで送風される。
【００８０】
送風された空気の温度と湿度は送風側立坑８や送風用ダクト９を通過する間に地温により上昇、または降下することが想定されるため、坑道１の入口では温湿度が変化した空気の温度と湿度が送風側立坑８や送風用ダクト９の下端位置に設置された空調機15により改めて調節され、温湿度調節された空気が空調用ダクト10の吹出口10ａから坑道１内に供給される。図11、図12のように送風側立坑８の下端部の坑道１の入口において湿度調節を行う場合には地上での湿度調節は必ずしも必要とされない。
【００８１】
例えば温度が９℃、相対湿度が100％ＲＨ（絶対湿度量8.818 g/m3）の外気を坑道１内において温度20℃、相対湿度50％ＲＨ（絶対湿度量8.642 g/m3）の空気に調節して供給しようとする場合、外気導入装置13から送風用ダクト９内に導入された外気は坑道１に到達するまでの間に地温により15℃程度まで上昇し、相対湿度は60％ＲＨ（絶対湿度量7.694 g/m3）程度まで低下すると考えられるため、送風用ダクト９の下端部における空調機15では送風された空気の温度を５℃程度上昇させ、絶対湿度を僅かに上昇させる空調を行えばよいことになる。
【００８２】
図12は図11より詳細に空調管理する方法の例を示す。
地上では外気導入装置13により外気が取り入れられ、加熱用ヒーターと冷却用クーラーを備える温度調節器16（図11の空調機14に相当）により外気の温度調節が行われ、地上送風機18から温度調節された空気が送風側立坑８、または送風用ダクト９を通じて坑道１の入り口まで送風される。送風の際には温度調節器16に接続した温度センサー17により送風される空気の温度が監視され、温度が一定範囲内に保たれるよう管理される。一定範囲を外れれば空気は温度調節器16にフィードバックされる。
【００８３】
温度調節器16で調節すべき空気の温度は外気温と送風側立坑８内の地温から、坑道１に到達するまでの間の温度変化を予測した上で、図11における坑道１入口の空調機15に相当し、坑道１内に設置された、加熱用ヒーターと冷却用クーラーを備える温度調節器20及び加湿器と除湿器を備える湿度調節器21による効率的な温湿度調節が行えるように設定される。
【００８４】
地上の温度調節器16によって坑道１内に供給すべき空気の温度を地温による変化を見込んで正確に調節しておくことができれば、坑道１内の温度調節器20は必ずしも設置される必要がない。
【００８５】
但し、図13に示すように１本の送風側立坑８に付き、複数本の坑道１が構築され、送風側立坑８と各坑道１が主要坑道1Aで結ばれ、送風側立坑８の下端から各坑道１の入口までの距離が相違する場合には、送風側立坑８から各坑道１の入口に到達するまでの間の温度変化の程度に差が生ずるため、各坑道１内に温度調節器20が設置されることが適当である。
【００８６】
前記のように坑道１の入口まで送風された空気の温度と湿度は送風側立坑８、または送風用ダクト９を通過する間に地温による熱の供給や放出により変化することが想定されるため、温度調節器20と湿度調節器21による最終的な温湿度調節に先立ち、それらの手前に設置された温湿度センサー19により坑道１に送られる空気の温湿度が測定される。
【００８７】
温湿度センサー19を通過した空気は温湿度センサー19による測定結果に基づき、坑道１内に供給すべき温度と湿度が温度調節器20と湿度調節器21により調節された状態で、これらに接続した送風機22から空調用ダクト10に送られ、その各所に接続した吹出口10ａから坑道１内に供給される。
【００８８】
坑道１内に供給された空気の温度と湿度は坑道１内の、圧縮ベントナイト材の設置箇所周辺に設置された温湿度センサー23により監視され、空気は圧縮ベントナイト材の設置作業期間中、温度調節器20と湿度調節器21のいずれか、または両者を経由して再度送風機22から空調用ダクト10に送られる。坑道１内の温度調節器20を設置しない場合は、温湿度センサー23により測定されたデータが地上の温度調節器16にフィードバックされ、そのデータに基づき、温度調節器16で調節すべき空気の温度が設定される。
【００８９】
吹出口10ａから坑道１内に供給された空気は坑道１の出口付近に設置された排気装置24により排気側立坑11、または排気用ダクト12を通じて地上へ排出される。
【００９０】
坑道１内に供給される空気の温度が送風側立坑８、または送風用ダクト９を通過するときと同様に地温により変化し、その変化が圧縮ベントナイト材に影響することが想定される場合には、坑道１内に排気ダクト25を設置し、吹出口10ａから坑道１内に供給された空気を強制的に排出することが必要となる場合がある。
【００９１】
図14は図10における圧縮ベントナイト材61〜63と同様に、坑道１内における温度と湿度の条件下で変動を生じにくい範囲に決められた初期含水比となる水分を予め与えておいた捨て圧縮ベントナイト材７を用いて圧縮ベントナイト材を覆う場合（請求項３）の圧縮ベントナイト材の施工手順を示す。
【００９２】
この場合、図10の場合と同様に坑道１の構築、坑道１の底部と側部への埋戻し材５の充填後、底部の埋戻し材５上に底部圧縮ベントナイト材61を設置すると共に、その直後に底部圧縮ベントナイト材61の表面（上面）を捨て圧縮ベントナイト材７で覆い（a）、底部圧縮ベントナイト材61上に、側部の埋戻し材５の内周に沿って側部圧縮ベントナイト材62を設置すると共に（b）、その直後に側部圧縮ベントナイト材62の表面（側面）を捨て圧縮ベントナイト材７で覆うことが行われる（b、c）。
【００９３】
一方、底部圧縮ベントナイト材61上と側部圧縮ベントナイト材62の内側にコンクリートピット２を構築し（b、c）、更にコンクリートピット２の内側にモルタル等の充填材３を充填しながら廃棄体４を設置し（c、d）、廃棄体４の上部に充填材３を充填してその上に上部圧縮ベントナイト材63を設置すると共に、その直後に上部圧縮ベントナイト材63の表面（上面）を捨て圧縮ベントナイト材７で覆い（d）、その後、その上に埋戻し土やコンクリート等の埋戻し材５を充填する、という要領で圧縮ベントナイト材の設置作業が行われる。
【００９４】
図15は圧縮ベントナイト材61〜63の設置が完了した後の坑道１の内部を示す。(a)は坑道１の縦断面図、(b)は横断面図である。
【００９５】
請求項４に記載の発明は図14に示す請求項３に記載の発明の方法において図11、図12に示す請求項２に記載の発明の方法と同じく、坑道１内の空調（温度と湿度）を管理しながら、圧縮ベントナイト材61〜63と捨て圧縮ベントナイト材７を設置する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】高さ方向の含水比分布の測定箇所を示した供試体の斜視図である。
【図２】半径方向の含水比分布の測定箇所を示した供試体の平面図である。
【図３】初期含水比が７％の供試体の１〜３ヶ月経過時の質量、直径、高さの変化を示したグラフである。
【図４】初期含水比が14％の供試体の１〜３ヶ月経過時の質量、直径、高さの変化を示したグラフである。
【図５】初期含水比が21％の供試体の１〜３ヶ月経過時の質量、直径、高さの変化を示したグラフである。
【図６】全供試体の鉛直方向の含水比分布の経時変化を示したグラフである。
【図７】全供試体の水平方向の含水比分布の経時変化を示したグラフである。
【図８】供試体のひび割れ発生状況を示した立面図である。
【図９】20℃下と40℃下での空気中の水分量と最終含水比の関係を示したグラフである。
【図１０】(a)〜(e)は請求項１に記載の方法の施工手順を示した坑道の断面図である。
【図１１】請求項２に記載の方法での空調管理方法を示した概念図である。
【図１２】図11より詳細に空調管理する方法を示した概念図である。
【図１３】１本の送風側立坑に複数本の処分坑道が接続する場合の送風側立坑と処分坑道の関係を示した鳥瞰図である。
【図１４】(a)〜(e)は請求項３に記載の方法の施工手順を示した坑道の断面図である。
【図１５】(a)は圧縮ベントナイト材の設置がし完了した坑道の内部を示した縦断面図、(b)は横断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１……処分坑道、1A……主要坑道、２……コンクリートピット、３……充填材、４……廃棄体、５……埋戻し材、
61……底部圧縮ベントナイト材、62……側部圧縮ベントナイト材、63……上部圧縮ベントナイト材、７……捨て圧縮ベントナイト材、
８……送風側立坑、９……送風用ダクト、10……空調用ダクト、10ａ……吹出口、11……排気側立坑、12……排気用ダクト、13……外気導入装置、14……空調機（地上）、15……空調機（坑道内）、
16……温度調節器、17……温度センサー、18……地上送風機、19……温湿度センサー、20……温度調節器、21……湿度調節器、22……送風機、23……温湿度センサー、24……排気装置、25……排気ダクト。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005227226.tif 000026
【図１０】
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【図１１】
2005227226.tif 000028
【図１２】
2005227226.tif 000029
【図１３】
2005227226.tif 000030
【図１４】
2005227226.tif 000031
【図１５】
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