(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物を地下の処分空間に地層処分する地層処分方法であり、空気搬送管路の上部に排気装置を設置する負圧による吸引方式、空気搬送管路の下部に排気装置を設置する正圧による圧入方式、あるいは空気搬送管路の上部と下部に排気装置を設置する併用方式により、空気搬送管路内の搬送容器の上下の気圧差を管理して搬送容器の上昇速度および下降速度を制御する空気搬送システムを用い、建設段階では、立坑や斜坑の掘削時に前記空気搬送管路を随時下方へ延設しつつ、該空気搬送管路と搬送容器を使用して、立坑や斜坑の掘削ずりを地上へ搬出すると共に立坑や斜坑用の資機材を地下へ搬入し、立坑や斜坑から地下坑道まで配設された空気搬送管路と搬送容器を使用して、地下坑道の掘削ずりを地上に搬出し、あるいは、地下坑道用の資機材を地下へ搬入し、操業段階では、地上施設において、放射性廃棄物をガラス固化体として密閉収納した密閉容器と、この密閉容器を取り囲む力学的な緩衝機能・低透水性・放射性物質低拡散性能を有する緩衝材とを一体化容器に格納し、この一体化容器を搬送容器に格納し、あるいは前記一体化容器を搬送容器とし、建設段階の前記空気搬送管路を利用して、一体化容器を格納した搬送容器または一体化容器自体を空気搬送して地下坑道へ搬入し、前記一体化容器をそのまま処分坑道や処分孔に定置埋設することを特徴とする地層処分方法。
【請求項２】
放射性廃棄物を地下の処分空間に地層処分する地層処分方法であり、空気搬送管路の上部に排気装置を設置する負圧による吸引方式、空気搬送管路の下部に排気装置を設置する正圧による圧入方式、あるいは空気搬送管路の上部と下部に排気装置を設置する併用方式により、空気搬送管路内の搬送容器の上下の気圧差を管理して搬送容器の上昇速度および下降速度を制御する空気搬送システムを用い、建設段階では、掘削形成した立坑や斜坑自体で前記空気搬送管路を構成し、該空気搬送管路と搬送容器を使用して、地下坑道の掘削ずりを地上に搬出し、あるいは、地下坑道用の資機材を地下へ搬入し、操業段階では、地上施設において、放射性廃棄物をガラス固化体として密閉収納した密閉容器と、この密閉容器を取り囲む力学的な緩衝機能・低透水性・放射性物質低拡散性能を有する緩衝材とを一体化容器に格納し、この一体化容器を搬送容器に格納し、あるいは前記一体化容器を搬送容器とし、建設段階の前記空気搬送管路を利用して、一体化容器を格納した搬送容器または一体化容器自体を空気搬送して地下坑道へ搬入し、前記一体化容器をそのまま処分坑道や処分孔に定置埋設することを特徴とする地層処分方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の地層処分方法において、空気搬送管路の下部に、空気の管路内への流入を許容し、かつ、管路外への流出を阻止する空気弁が設けられていることを特徴とする地層処分方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気搬送システムによる放射性廃棄物等の地層処分場または山岳トンネル等のトンネルなどの建設方法および放射性廃棄物等の地層処分方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射性廃棄物の地層処分は、放射性廃棄物をガラス固化体として安定化処理し、このガラス固化体をオーバーパックと称される厚肉鋼板製の密閉容器内に密閉収納し、このオーバーパックを例えば地下数百〜千数百ｍの深さの岩盤中に緩衝材（ベントナイト混合土等）を介して定置埋設するものである。
【０００３】
図１１は、地層処分場の１例を示したものであり、地上施設１と地下施設を結ぶアクセス坑道２（立坑２ａ，斜坑２ｂ，スパイラル坑道）と、廃棄体（オーバーパック）を定置するための多数の処分坑道３と、処分坑道を取り囲む主要坑道４と、主要坑道間を結ぶ連絡坑道５などから構成されている。なお、処分パネル６は、処分坑道３とそれを取り囲む主要坑道４からなる１つの区画であり、廃棄体を処分する領域をいくつかの独立したパネルに分割することで、処分サイトの地質環境条件等に応じて柔軟なレイアウトを行うことができ、各パネルで建設・操業・閉鎖などの主要作業を独立に並行して実施できるなどの利点がある。
【０００４】
建設段階では、地上施設と地下施設の建設が行われる。操業段階では、主な作業としてガラス固化体の受け入れ、オーバーバックへの封入、緩衝材の製作、廃棄体と緩衝材の搬送・定置、処分坑道と主要坑道の埋め戻しが行われる。閉鎖段階では、主な作業として連絡坑道とアクセス坑道の埋め戻し、地上施設の解体・撤去が行われる。
【０００５】
このような地層処分場において、これまで考えられている廃棄体および緩衝材の地上から地下への搬送方法、処分空間内への廃棄体および緩衝材の定置方法は、以下の通りである。
【０００６】
(1) 廃棄体および緩衝材の搬送方法（図１１参照）
(a) アクセス立坑２ａ内の専用の揚重設備５０により廃棄体Ａや緩衝材Ｂを地上から地下へ搬送する方法（立坑方式）。
【０００７】
(b) アクセス斜坑２ｂを走行する専用の走行式搬送機械５１により廃棄体Ａや緩衝材Ｂを地上から地下へ搬送する方法（斜坑方式）。
【０００８】
(2) 廃棄体および緩衝材の定置方法（図１１参照）
図１１は、処分坑道３の底部に縦の処分孔７を坑道長手方向に間隔をおいて複数形成し、この処分孔７に廃棄体Ａを縦に定置埋設する処分孔縦置き方式の例である。廃棄体Ａや緩衝材（ブロック）Ｂを専用の無人遠隔定置装置５２に積み替えて搬送し、▲１▼先ず処分孔７内に下部の緩衝材ブロックＢを無人遠隔定置装置５２の遠隔操作ロボット（ハンドリング装置）で定置し、▲２▼この定置された緩衝材ブロックＢ中に廃棄体Ａを遠隔操作ロボットで定置し、▲３▼この廃棄体Ａの上に上部の緩衝材ブロックＢを遠隔操作ロボットで定置する。
【０００９】
なお、廃棄体の定置埋設方式は、上記の処分孔縦置き方式の他に、左右一対の主要坑道間に水平または傾斜した処分坑道を所定の間隔をおいて平行に掘削形成し、各処分坑道内に廃棄体Ａを横にして坑道長手方向に所定の間隔をおいて定置埋設する処分坑道横置き方式、上部の主要坑道と下部の坑道間に垂直の処分坑道（処分立坑）を所定の間隔をおいて平行に掘削形成し、各処分坑道内に廃棄体Ａを縦にして上下方向に所定の間隔をおいて定置埋設する処分立坑竪置き方式、処分坑道の両側壁部に水平の処分孔を坑道長手方向に間隔をおいて掘削形成し、各処分孔に廃棄体Ａを横にして定置埋設する処分孔横置き方式などがある。
【００１０】
また、緩衝材Ｂは、ベントナイトを主な成分とする混合土などであり、ベントナイト混合土は、力学的な緩衝機能，低透水性能，放射性物質の低拡散性能を有する材料であり、岩盤圧や地下水の影響を低減し、核種の移行を遅延させることができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
(1) 従来の廃棄体および緩衝材の搬送方法の問題点
(a) 立坑方式の場合、廃棄体Ａが落下する可能性があり、万が一落下した場合には重大災害を招く恐れがある。
【００１２】
(b) 立坑方式の場合、深度が深くなるに従い、揚重設備５０のワイヤーロープの自重が増すため、許容揚重能力（ロープ自重を差し引いた廃棄体重量）が著しく低下する。
【００１３】
(c) 立坑方式の場合、廃棄体Ａの落下の危険性やワイヤーロープへの負荷の低減のため、揚重速度を早くすることが困難である。
【００１４】
(d) 斜坑方式の場合、走行式搬送機械５１の速度低減（停止）装置への負荷がかかる。速度低減装置が故障した場合には、廃棄体Ａが暴走し、重大災害を招く恐れがある。
【００１５】
(e) 斜坑方式の場合、走行式搬送機械５１の制御への信頼性を高めるため、高額な機械となる。
【００１６】
(f) 斜坑方式の場合、レールや牽引ワイヤを設置するなど、付属設備を設置する必要があり、コスト高となる。
【００１７】
(2) 従来の廃棄体および緩衝材の定置方法の問題点
(a) 廃棄体Ａおよび緩衝材Ｂを個別に処分孔等の内部に定置するためには、極めて精巧な無人遠隔定置装置５２が必要となり、コストが高くなる。
【００１８】
(b) 万一、定置に失敗した場合には、遠隔無人での復旧は困難である。
【００１９】
(c) 緩衝材をブロックに分割して緩衝材ブロックを処分孔等の内部に定置する場合、定置後の緩衝材の品質を確保することが困難である。
【００２０】
以上は、操業段階の場合であるが、建設段階においてもアクセス坑道２の揚重設備５０や走行式搬送機械５１を利用して処分坑道の建設のための掘削ずりの搬出や資機材の搬入を行っており、このような処分坑道の建設の際にも前述の(1) に記載した問題点がある。
【００２１】
本発明は、前述のような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、地層処分場の処分坑道や山岳トンネル等のトンネルなどの建設に際し、掘削ずり等の搬出および資機材等の搬入を安全に迅速に確実に低コストで行うことのできる地下坑道の建設方法、および、地層処分場における廃棄体の搬入を安全に迅速に確実に低コストで行うことができ、さらに、地層処分場における廃棄体と緩衝材の定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができると共に、緩衝材の品質を容易に確保することのできる地層処分方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、放射性廃棄物を地下の処分空間に地層処分する地層処分方法であり、空気搬送管路の上部に排気装置を設置する負圧による吸引方式、空気搬送管路の下部に排気装置を設置する正圧による圧入方式、あるいは空気搬送管路の上部と下部に排気装置を設置する併用方式により、空気搬送管路内の搬送容器の上下の気圧差を管理して搬送容器の上昇速度および下降速度を制御する空気搬送システムを用い、建設段階では、立坑や斜坑の掘削時に前記空気搬送管路を随時下方へ延設しつつ、該空気搬送管路と搬送容器を使用して、立坑や斜坑の掘削ずりを地上へ搬出すると共に立坑や斜坑用の資機材を地下へ搬入し、立坑や斜坑から地下坑道まで配設された空気搬送管路と搬送容器を使用して、地下坑道の掘削ずりを地上に搬出し、あるいは、地下坑道用の資機材を地下へ搬入し、操業段階では、地上施設において、放射性廃棄物をガラス固化体として密閉収納した密閉容器と、この密閉容器を取り囲む力学的な緩衝機能・低透水性・放射性物質低拡散性能を有する緩衝材とを一体化容器に格納し、この一体化容器を搬送容器に格納し、あるいは前記一体化容器を搬送容器とし、建設段階の前記空気搬送管路を利用して、一体化容器を格納した搬送容器または一体化容器自体を空気搬送して地下坑道へ搬入し、前記一体化容器をそのまま処分坑道や処分孔に定置埋設することを特徴とする地層処分方法である。地下坑道においては、掘削ずりの搬出と資機材の搬入の両方を空気搬送管路で行う場合と、掘削ずりの搬出と資機材の搬入のいずれか一方を空気搬送管路で行う場合がある。
【００２３】
この請求項１の前半部分は、放射性廃棄物の地層処分場の地下坑道の建設に適用されるものであり、立坑や斜坑内に空気搬送管路を配設し、この空気搬送管路と搬送容器（所謂カプセル輸送ライン）を利用して、立坑や斜坑または地下坑道の掘削ずりの地上への搬出と、立坑や斜坑または地下坑道の吹付コンクリート等の資機材の地下への搬入を行うものである（図１参照）。なお、地下坑道においては、掘削ずりの搬出または資機材の搬入を他の経路または他の搬送手段で行う場合もある。
【００２４】
本発明の請求項２は、放射性廃棄物を地下の処分空間に地層処分する地層処分方法であり、空気搬送管路の上部に排気装置を設置する負圧による吸引方式、空気搬送管路の下部に排気装置を設置する正圧による圧入方式、あるいは空気搬送管路の上部と下部に排気装置を設置する併用方式により、空気搬送管路内の搬送容器の上下の気圧差を管理して搬送容器の上昇速度および下降速度を制御する空気搬送システムを用い、建設段階では、掘削形成した立坑や斜坑自体で前記空気搬送管路を構成し、該空気搬送管路と搬送容器を使用して、地下坑道の掘削ずりを地上に搬出し、あるいは、地下坑道用の資機材を地下へ搬入し、操業段階では、地上施設において、放射性廃棄物をガラス固化体として密閉収納した密閉容器と、この密閉容器を取り囲む力学的な緩衝機能・低透水性・放射性物質低拡散性能を有する緩衝材とを一体化容器に格納し、この一体化容器を搬送容器に格納し、あるいは前記一体化容器を搬送容器とし、建設段階の前記空気搬送管路を利用して、一体化容器を格納した搬送容器または一体化容器自体を空気搬送して地下坑道へ搬入し、前記一体化容器をそのまま処分坑道や処分孔に定置埋設することを特徴とする地層処分方法である。この場合も、地下坑道における掘削ずりの搬出と資機材の搬入の両方を空気搬送管路で行う場合と、掘削ずりの搬出と資機材の搬入のいずれか一方を空気搬送管路で行う場合がある。
【００２５】
この請求項２の前半部分は、放射性廃棄物の地層処分場の地下坑道の建設に適用されるものであり、空気搬送用の立坑や斜坑を掘削形成し、その内壁面に強度と気密性を負担するライニング材やメンブレン等を設置して空気搬送管路を形成し、この立坑兼空気搬送管路と搬送容器（所謂カプセル輸送ライン）を使用して、立坑や斜坑または地下坑道の掘削ずりの地上への搬出と、立坑や斜坑または地下坑道の吹付コンクリート等の資機材の地下への搬入を行うものである（図２参照）。なお、地下坑道における掘削ずりの搬出または資機材の搬入を他の経路または他の搬送手段で行う場合もある。
【００２７】
請求項１の後半部分は、放射性廃棄物の廃棄体（所謂オーバーパック）を地下の処分空間（処分坑道または処分坑道に付設される処分孔など）に緩衝材と共に定置埋設処分する場合に適用されるものであり、アクセス立坑やアクセス斜坑内に建設段階で配設された空気搬送管路を利用し、この空気搬送管路と搬送容器（所謂カプセル輸送ライン）を使用して、廃棄体を地下坑道へ搬入する（図１参照）。処分空間への搬送は、空気搬送管路や無人遠隔定置装置などを用いることができ、廃棄体を処分空間内に緩衝材と共に定置埋設する。
【００２８】
本発明の請求項４は、廃棄体を地下の処分空間に地層処分する地層処分方法であり、掘削形成した立坑や斜坑自体を空気搬送管路とし、該空気搬送管路を使用して廃棄体を地下坑道へ搬入し、処分空間に廃棄体を定置埋設することを特徴とする地層処分方法である。
【００２９】
請求項２の後半部分は、放射性廃棄物の廃棄体（所謂オーバーパック）を地下の処分空間（処分坑道または処分坑道に付設される処分孔など）に緩衝材と共に定置埋設処分する場合に適用されるものであり、空気搬送用の立坑や斜坑を掘削形成し、その内壁面に強度と気密性を負担するライニング材やメンブレン等を設置して空気搬送管路を形成し、この建設段階で用いられた立坑兼空気搬送管路と搬送容器（所謂カプセル輸送ライン）を使用して、廃棄体を地下坑道へ搬入する（図２参照）。処分空間への搬送は、空気搬送管路や無人遠隔定置装置などを用いることができ、廃棄体を処分空間内に緩衝材と共に定置埋設する。
【００３１】
本発明においては、廃棄体（所謂オーバーパック）自体を空気搬送し、あるいは、廃棄体を搬送容器に収納して空気搬送することもできるが、廃棄体と緩衝材を一体化容器に格納し、この一体化容器を搬送容器に収納して空気搬送し、あるいは、一体化容器を搬送容器として空気搬送し、一体化容器を処分空間に定置埋設する。
【００３２】
本発明の請求項３は、請求項１または２に記載の地層処分方法において、空気搬送管路の下部に、空気の管路内への流入を許容し、かつ、管路外への流出を阻止する空気弁が設けられていることを特徴とする地層処分方法である。
【００３３】
即ち、本発明の空気搬送システムには、空気搬送管路の上部に排気装置を設置する吸引方式、下部に排気装置を設置する圧入方式、上部と下部に排気装置を設置する方式などが採用されるが、空気搬送管路の下部に逆止弁タイプの空気弁を設け、弁開状態で管路内への給気または地下施設やトンネルの換気が効率良く行われ、かつ、弁閉状態で空気によるダンパー効果が得られるようにすることができる。このため、万一設備の故障等により自由落下状態になっても、ダンパー効果が期待できるため、安全性が確保される。
【００３４】
なお、本発明において、立坑は鉛直に掘削されるものであり、斜坑は傾斜して掘削される直線状のものや曲線部分を有するものである。
【００３５】
本発明においては、(1) 空気搬送システムを用い、搬送体の上下の気圧差により搬送体を搬出・搬入するため、▲１▼従来のワイヤーロープを無くすことができるため、深度の制約が無くなり、大深度でも搬送が可能になり、▲２▼従来のワイヤーロープ方式と比べて搬送速度を早くすることができ、▲３▼搬送設備が差圧管理のみであるため、搬送の信頼性が向上し、▲４▼搬送設備機構がシンプルであるため、故障に強く、メンテナンスや維持管理が容易となり、▲５▼精密な搬送機械が必要なく、経済性が向上する。以上から、地層処分場や山岳トンネル等の建設における掘削ずり等の搬出および資機材等の搬入、地層処分場における廃棄体の搬入、地層処分場における廃棄体と緩衝材の定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができる。
【００３６】
(2) 空気搬送システムを稼動することにより、地下施設内やトンネル内の空気を吸引することができ、地下施設内やトンネル内の換気を行うことができる。空気搬送管路を換気用の立坑として兼用でき、かつ、別の換気系統を整備する必要が無いため、経済性が向上する。
【００３７】
(3) 立坑等自体を空気搬送システムの一部とすることにより、▲１▼立坑等の側壁にライニング材やメンブレム等を設置するだけで、容易に強度と気密性を備えた空気搬送管路を形成することができ、▲２▼  コンパクトな搬送設備とすることができ、立坑等の径を小さくすることができる。これにより、経済性が向上する。
【００３８】
(4) 放射性廃棄物の地層処分において搬送容器を活用し、廃棄体と緩衝材を地上設備で一体化する。これを地下施設の処分空間内に搬送容器ごと定置埋設することにより、▲１▼従来技術のように地下で廃棄体Ａと緩衝材Ｂを個々に定置する必要がなく、定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができると共に、定置の信頼性および緩衝材の品質が向上する。▲２▼緩衝材定置後、一定期間地下水が浸入することがなく、膨潤しないため、再取り出しが容易となり、また、取り出し作業も容易に行うことができる。
【００３９】
(5) 空気搬送管路の下部に空気弁を設けることにより、立坑等から地下施設やトンネル内への空気流出が防止されるため、搬送中に電源供給が停止するなどして搬送体が自由落下状態となっても、空気搬送管路の下部の空気の圧縮作用によるダンパー効果により、搬送体が地下施設等の下部に激突して災害を招くことがない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、放射性廃棄物の地層処分に本発明を適用した例である。図１は、地層処分場のアクセス立坑に空気搬送管路を設置する場合の建設段階と操業段階を順に示したものである。図２は、専用の立坑を空気搬送管路として使用する場合の建設段階と操業段階を順に示したものである。図３は、本発明で使用する空気搬送システムの概要を示したものである。
【００４１】
［Ａ］地層処分場のアクセス立坑に空気搬送管路を設置する場合
(1) 立坑建設時であり、図１(i) に示すように、地上からアクセス立坑２ａを掘削すると共に空気搬送管路１０を鉛直に配設し、立坑２ａの掘進に伴い管路１０を順次下方に延伸させ、掘削ずりａを搬送容器（カブセル）１１に収納し、負圧による吸引方式や正圧による圧入方式の空気圧輸送により地上に搬出する。
【００４２】
(2) 立坑建設時であり、図１(ii)に示すように、吹付コンクリートｂ等の資機材を搬送容器１１に収納し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上から掘進途中の立坑２ａの底部に搬入する。この掘削ずりａの搬出と資機材ｂの搬入は、交互に行い、掘進しながら上部に吹付コンクリートｂを施工していく。
【００４３】
(3) 水平坑道建設時であり、図１(iii) に示すように、処分坑道３の掘削ずりａを搬送容器１１に収納し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上に搬出する。
【００４４】
(4) 水平坑道建設時であり、図１(iv)に示すように、処分坑道３の吹付コンクリートｂ等の資機材を搬送容器１１に収納し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上から立坑２ａの底部における処分坑道３内に搬入する。
【００４５】
なお、水平坑道建設時においては、掘削ずりａの搬出または資機材の搬入を他の立坑や坑道等の経路または他の搬送手段により行う場合もある。
【００４６】
(5) 操業時であり、図１(v) に示すように、廃棄体Ａおよび緩衝材Ｂを搬送容器１１に収納するなどして（後に詳述）、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上から処分坑道３内に搬入し、処分孔７内に廃棄体Ａを定置埋設する。
【００４７】
なお、定置のための移送は無人遠隔定置装置などを用いてもよいし、空気搬送管路１０を処分坑道３内にも配設し、定置のための移送に利用することも可能である。
【００４８】
空気搬送管路１０は、後述するように地下施設の換気の排気坑として兼用でき、別の換気系統を整備する必要がなく、経済性が向上する。
【００４９】
［Ｂ］専用の立坑を空気搬送管路として使用する場合
(1) 立坑建設時であり、図２(i) に示すように、搬送用の専用立坑１２を堀上がり工法のレイズポーラ等により建設する。掘削された立坑１２の内周面には、後述するようにライニング材とメンブレンを施し、立坑１２を空気搬送管路１３として利用する。また、この搬送用の専用立坑１２は後述するように換気立坑も兼ねている。
【００５０】
(2) 水平坑道建設時であり、図２(ii)に示すように、処分坑道３の掘削ずりａを搬送容器１１に収納し、専用立坑による空気搬送管路１３を利用し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上に搬出する。
【００５１】
(3) 水平坑道建設時であり、図２(iii) に示すように、処分坑道３の吹付コンクリートｂ等の資機材を搬送容器１１に収納し、専用立坑による空気搬送管路１３を利用し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上から処分坑道３内に搬入する。
【００５２】
なお、水平坑道建設時においては、掘削ずりａの搬出または資機材の搬入を他の立坑や坑道等の経路または他の搬送手段により行う場合もある。
【００５３】
(4) 操業時であり、図２(iv)に示すように、廃棄体Ａおよび緩衝材Ｂを搬送容器１１に収納するなどして（後に詳述）、専用立坑による空気搬送管路１３を利用し、吸引方式や圧入方式の空気圧輸送により地上から処分坑道３内に搬入し、処分孔７内に廃棄体Ａを定置埋設する。
【００５４】
なお、この場合も、定置のための移送は無人遠隔定置装置などを用いてもよいし、空気搬送管路１０を処分坑道３内にも配設し、定置のための移送に利用することも可能である。
【００５５】
以上のように、立坑１２自体を空気搬送装置の一部とすることにより、▲１▼立坑側壁にライニング材とメンブレンを設置するだけで、容易に強度と気密性を備えた空気搬送管路を形成することができる。▲２▼コンパクトな搬送設備でよく、立坑径を小さくすることができる。以上から、経済性が向上する。▲３▼後述するように地下施設の換気の排気坑として兼用でき、別の換気系統を整備する必要がなく、経済性が向上する。
【００５６】
［Ｃ］空気搬送システム
図３は、［Ｂ］の空気搬送管路１３の例であり、岩盤を掘削して建設した専用立坑１２の内壁面にライニング材（コンクリート等）１４とメンブレン（ステンレス鋼板等）１５を施して、強度と気密性を備えた空気搬送管路１３を形成する。なお、［Ａ］の空気搬送管路１０は、単位鋼管を接続して構成される。
【００５７】
このような空気搬送管路１３（または１０）の上部にブロア等の排気装置１６を設置し、下部に空気弁１７を設け、上部から空気を排気し、下部から空気を吸気することで、搬送容器１１の上下の気圧差を管理し、搬送容器１１の搬送速度（上昇速度および下降速度）を制御する。なお、図示例は負圧による吸引方式であるが、これに限らず、ブロア等を下部に設ける正圧による圧入方式や上部と下部の両方に設ける方式もある。
【００５８】
このような空気搬送方式であれば、▲１▼従来の立坑方式のワイヤーロープが無くなり、深度の制約が無くなり、大深度でも搬送が可能になる。▲２▼搬送速度が向上する。▲３▼搬送システムは差圧管理のみでシンプルであるため、搬送の信頼性が向上する。▲４▼搬送設備機構がシンプルであるため、故障に強く、メンテナンスや維持管理が容易となる。▲５▼精密な搬送機械が必要なく、経済性が向上する。
【００５９】
空気弁１７は、図３(c) に示すように、一種の逆止弁であり、搬送時の空気の流れにより自動的に開状態となり、地下施設から空気搬送管路１３への空気流入を可能とし、また、システム故障時や自由落下時の空気の逆流により自動的に閉状態となり、空気搬送管路１３から地下施設への空気流出を防止する構造である。
【００６０】
従って、▲１▼空気搬送システムを稼動させることにより、自動的に空気弁１７が開となり、地下施設内の空気を吸引して地上に排出し、図４に示すように、地下施設管理区域１９の換気を行うことができる。即ち、搬送専用の立坑１２を換気用立坑として兼用でき、かつ、別の換気系統を整備する必要がないため、経済性を向上させることができる。▲２▼搬送中に電源供給が停止する等して搬送容器１１等が自由落下状態になっても、空気の逆流により自動的に空気弁１７が閉じ、立坑下部の密閉状態の空気の圧縮作用（立坑のダンパー効果）により、廃棄体Ａが施設下部に激突して災害が発生するのを防止する。即ち、フェイルセーフ機能が確保される。
【００６１】
また、図３(a) に示すように、空気搬送管路１３の上部および下部には、脱着装置１８が設けられている。空気搬送管路１３の上部および下部は、鋼管から構成されており、この鋼管に対して可動鋼管を横行台車により横スライドさせるなどして搬送容器１１等の積み込み、積み降ろしを行う。
【００６２】
図５は、搬送容器１１の搬入工程の１例を示したものであり、(1) 資機材、廃棄体あるいは緩衝材等を収納した搬送容器１１を上部の脱着装置１８に挿入し、この脱着装置１８を空気搬送管路１３の上部にセットする。(2) 排気装置１６を稼動させ、搬送容器１１の上下の気圧差を管理しつつ搬送容器１１を地下へ搬送する。(3) 下部の脱着装置１８を空気搬送管路１３の下部から取り出し、脱着装置１８から搬送容器１１を取り出す。
【００６３】
［Ｄ］廃棄体および緩衝材
図６は、搬送体の種々の形態を示したものである。図６(a),(b) は、廃棄体Ａ（オーバーパック）と緩衝材（ベントナイト混合土）Ｂを一体化して搬送し、一体化した廃棄体Ａと緩衝材Ｂを定置埋設する場合である。図６(a) では、廃棄体Ａと緩衝材Ｂを地上施設で一体化容器２０に格納し、さらにこの一体化容器２０を搬送容器１１に挿入して搬送する。図６(b) では、廃棄体Ａと緩衝材Ｂを地上施設で一体化容器２０に格納し、この一体化容器２０を搬送容器１１として用い、そのまま搬送する。
【００６４】
また、これに限らず、図６(c) に示すように、搬送容器を使用せず、廃棄体Ａをそのまま搬送することもできる。さらに、搬送容器１１に廃棄体Ａを収納して搬送することもできる。緩衝材Ｂは、搬送容器１１に収納して別途搬送する。
【００６５】
また、図６(a) に示すように、搬送容器１１の外周部には、車輪等のスペーサ２１を設置することで、搬送時に容器による空気搬送管路のメンブレンの損傷が抑えられ、空気搬送装置の耐久性が向上する。さらに、搬送容器１１の外周部には必要に応じてシール材が設けられる。
【００６６】
図７に示すように、図６(a) の搬送容器１１を用いる場合、搬送容器１１から一体化容器２０を取り出し、この一体化容器２０をそのまま処分孔７内に定置埋設する。図６(b) の場合も、搬送されてきた搬送容器を兼ねる一体化容器２０をそのまま処分孔７内に定置埋設する。
【００６７】
以上のような廃棄体Ａと緩衝材Ｂの一体化容器を使用することにより、▲１▼従来技術のように地下で廃棄体Ａと緩衝材Ｂを個々に定置する必要がなく、定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができると共に、定置の信頼性および緩衝材の品質が向上する。▲２▼処分孔７内に一体化容器２０をそのまま定置することにより、操業期間中（一体化容器に腐食孔が発生するまで）は、緩衝材Ｂに地下水が浸入することがなく、緩衝材が膨潤しないため、該当期間中の再取り出しが容易となる。また、一体化容器２０毎に容易に取り出すことができる。
【００６８】
また、廃棄体Ａと緩衝材Ｂを一体化したものだけではなく、それぞれ個別に空気搬送することも可能である。図６(c) のように廃棄体Ａをそのまま搬送する場合、専用立坑１２等の内径を一層小さくすることが可能である。搬送容器１１を用いて廃棄体Ａと緩衝材Ｂを個別に搬送する場合には、例えば図８に示すように、３つの搬送容器１１内にそれぞれ上部緩衝材Ｂ1 、廃棄体Ａ、下部緩衝材Ｂ2 を収納して搬送し、処分孔７内に下部緩衝材Ｂ2 を定置した後、廃棄体Ａを定置し、その上に上部緩衝材Ｂ1 を定置する。また、建設時には、このような搬送容器１１に掘削ずりや吹付コンクリート等の資機材を収納して搬送することができる。
【００６９】
図９は、立坑１２の鉛直精度に依存しない空気搬送システムの例を示したものである。立坑の鉛直に対する掘削精度に依らず搬送可能とするため、図９(a) に示すように、搬送容器１１や廃棄体Ａなどの搬送体と周囲のメンブレム１５とが立坑１２と垂直な断面を含む平面だけで接する構造、即ち、搬送体の形状を例えば球形や卵形とする。
【００７０】
図９(b) に示すように、立坑１２が鉛直方向に多少変形していても、搬送体の形状を球形や卵形等とすることにより安全に搬送することが可能となる。さらに、搬送中の安定性および着地時の安定性を向上させるために、図９(c) に示すように、搬送容器１１の下部に廃棄体Ａを配置するなどして、搬送体の重心を搬送体とメンブレンとの接点より低くする。
【００７１】
また、搬送用の専用立坑１２は、鉛直である必要はなく、図１０(a) に示すような斜坑でも、また曲線（搬送容器等が通過可能な曲率を持った曲線）を部分的に有するものでもよい。
【００７２】
さらに、立坑のダンパー効果を最大限に利用し、自由落下状態での搬送も可能である。自由落下方式の搬送を採用する場合、立坑内に水等の液体を満たすことによりダンパー効果を向上させることも可能である。また、立坑のダンパー効果により搬送物の落下に対するフェールセーフ性は高いが、図１０(b) に示すように、立坑１２の下部の径を徐々に小さくすることで、更に安全性が高くなる。
【００７３】
また、差圧管理方式は、搬送物が軽量物（搬送装置を大気圧で揚重可能）である場合には吸引方式（負圧方式）、重量物である場合には圧入方式（正圧方式）とする。
【００７４】
なお、以上は、地層処分場について説明したが、これに限らず、山岳トンネル等のトンネルの建設にも本発明の空気搬送システムを用いることができる。また、放射性廃棄物の地層処分は、処分孔による定置方式について説明したが、これに限らず、その他の定置方式にも本発明を適用できることは言うまでもない。また、放射性廃棄物に限らず、その他の廃棄物の埋設処分にも適用が可能である。
【００７５】
【発明の効果】
(1) 本発明は、掘削ずり、資機材、廃棄体および緩衝材等の搬送に空気搬送システムを用い、搬送体の上下の気圧差により搬送体を搬出・搬入するため、▲１▼従来のワイヤーロープを無くすことができるため、深度の制約が無くなり、大深度でも搬送が可能になり、▲２▼従来のワイヤーロープ方式と比べて搬送速度を早くすることができ、▲３▼搬送設備が差圧管理のみであるため、搬送の信頼性が向上し、▲４▼搬送設備機構がシンプルであるため、故障に強く、メンテナンスや維持管理が容易となり、▲５▼精密な搬送機械が必要なく、経済性が向上する。以上から、地層処分場や山岳トンネル等の建設における掘削ずり等の搬出および資機材等の搬入、地層処分場における廃棄体の搬入、地層処分場における廃棄体と緩衝材の定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができる。
【００７６】
(2) 空気搬送システムを稼動することにより、地下施設内やトンネル内の空気を吸引することができ、地下施設内やトンネル内の換気を行うことができる。空気搬送管路を換気用の立坑として兼用でき、かつ、別の換気系統を整備する必要が無いため、経済性が向上する。
【００７７】
(3) 立坑等自体を空気搬送システムの一部とすることにより、▲１▼立坑等の側壁にライニング材やメンブレム等を設置するだけで、容易に強度と気密性を備えた空気搬送管路を形成することができ、▲２▼  コンパクトな搬送設備とすることができ、立坑等の径を小さくすることができる。これにより、経済性が向上する。
【００７８】
(4) 放射性廃棄物の地層処分において搬送容器を活用し、廃棄体と緩衝材を地上設備で一体化する。これを地下施設の処分空間内に搬送容器ごと定置埋設することにより、▲１▼従来技術のように地下で廃棄体と緩衝材を個々に定置する必要がなく、定置作業を安全に迅速に確実に低コストで行うことができると共に、定置の信頼性および緩衝材の品質が向上する。▲２▼緩衝材定置後、一定期間地下水が浸入することがなく、膨潤しないため、再取り出しが容易となり、また、取り出し作業も容易に行うことができる。
【００７９】
(5) 空気搬送管路の下部に空気弁を設けることにより、立坑等から地下施設やトンネル内への空気流出が防止されるため、搬送中に電源供給が停止するなどして搬送体が自由落下状態となっても、空気搬送管路の下部の空気の圧縮作用によるダンパー効果により、搬送体が地下施設等の下部に激突して災害を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設方法と地層処分方法の１例であり、地層処分場のアクセス立坑に空気搬送管路を設置する場合の建設段階と操業段階を工程順に示した断面図である。
【図２】本発明の建設方法と地層処分方法の１例であり、専用の立坑を空気搬送管路として使用する場合の建設段階と操業段階を工程順に示した断面図である。
【図３】本発明で使用する空気搬送システムの概要を示したものであり、(a) は全体の断面図、(b) は搬送管路の部分拡大断面図、(c) は空気弁の部分拡大断面図である。
【図４】図２の専用立坑による換気システムを示す概略斜視図である。
【図５】搬送容器の搬入工程の１例を示す断面図である。
【図６】搬送体の構造の種々の例を示す断面図である。
【図７】搬送体の処分孔への定置を示す断面図である。
【図８】搬送容器と搬送物を示す断面図である。
【図９】搬送体の形状、構成の他の例を示す断面図である。
【図１０】立坑の他の例と立坑下部の形状例を示す断面図である。
【図１１】放射性廃棄物の地層処分場と従来の搬送・定置方法を示す斜視図と断面図である。
【符号の説明】
Ａ……廃棄体
Ｂ……緩衝材
１……地上施設
２……アクセス坑道
２ａ…アクセス立坑
２ｂ…アクセス斜坑
３……処分坑道
４……主要坑道
５……連絡坑道
６……処分パネル
７……処分孔
１０……空気搬送管路
１１……搬送容器（カブセル）
１２……搬送用の専用立坑
１３……空気搬送管路
１４……ライニング材
１５……メンブレン
１６……排気装置
１７……空気弁
１８……脱着装置
１９……地下施設管理区域
２０……一体化容器
２１……スぺーサ
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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