(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体内に複数の放射性廃棄物を収納し、放射性廃棄物を収納した状態で生じる隙間に充填材を充填して、隙間を埋めてから蓋をするように構成された処分容器であって、前記充填材にα線やβ線により触媒効果が発揮される光触媒を添加することを特徴とする放射性廃棄物の処分容器。
【請求項２】
前記光触媒は、顆粒状にして添加されていることを特徴とする請求項１に記載の処分容器。
【請求項３】
前記光触媒の材料としては、ルチル型酸化チタンが用いられることを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物の処分容器。
【請求項４】
前記ルチル型酸化チタンは、金属材料に皮膜されていることを特徴とする請求項３に記載の処分容器。
【請求項５】
前記酸化チタンの＜１１０＞方向が光触媒膜表面に垂直になるように配向されていることを特徴とする請求項４に記載の処分容器。
【請求項６】
複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の処分容器を用いることを特徴とする放射性廃棄物の処分方法。
【請求項７】
複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を、その周囲を構成材で囲って地中に埋設処分する処分施設であって、前記構成材の一部または全部にα線やβ線により触媒効果が発揮される光触媒を添加することを特徴とする放射性廃棄物の処分施設。
【請求項８】
前記光触媒は、顆粒状にして添加されていることを特徴とする請求項７に記載の処分施設。
【請求項９】
前記光触媒の材料としては、ルチル型酸化チタンが用いられることを特徴とする請求項７に記載の放射性廃棄物の処分施設。
【請求項１０】
前記ルチル型酸化チタンは、金属材料に皮膜されていることを特徴とする請求項９に記載の処分施設。
【請求項１１】
前記酸化チタンの＜１１０＞方向が光触媒膜表面に垂直になるように配向されていることを特徴とする請求項１０に記載の処分施設。
【請求項１２】
複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の処分施設を用いることを特徴とする放射性廃棄物の処分方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃棄物を地中に埋設処分する放射性廃棄物の処分容器、処分施設及び処分方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所等から排出された放射性廃棄物を地中に埋設処分する場合、一般に放射性廃棄物を処分容器に収納した状態で処分施設に埋設される。放射性廃棄物を処分容器に収納するとき、処分容器と放射性廃棄物、及び放射性廃棄物同士に隙間が生じるが、隙間にはセメントを充填して、隙間を埋めてから処分容器の蓋をして埋設することが行われている。
【０００３】
地中に埋設された放射性廃棄物は、長時間に亘って土壌や地下水に曝されるうちに、処分容器が劣化し、放射性廃棄物中の放射性物質が処分容器外に放出される。従って、従来の放射性廃棄物の処分容器、処分施設及び処分方法では、放射性物質が、処分容器から放出されても、処分容器に充填されたセメント又は、処分施設を構成するセメント、粘土、あるいは処分施設をとりまく岩盤、土壌などに吸着され、地表に到達する放射性物質の量，速度が十分低減されるような設計となっている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、放射性物質には無機系と有機系が存在し、放射性物質のうち有機系の放射性物質は、無機系の放射性物質に比べて、セメント等への吸着性能が悪いという問題があり、地表に到達する放射性物質の量，速度の低減を妨げる原因となっている。
【０００５】
そこで、本発明では、有機系の放射性物質を無機化する材料である酸化剤あるいは光触媒を、処分容器への充填材あるいは処分施設の構成材料に添加することにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができる放射性廃棄物の処分容器、処分施設及び処分方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明は、複数の放射性廃棄物を収納し、放射性廃棄物を収納した状態で生じる隙間に充填材を充填して、隙間を埋めてから蓋をするように構成された処分容器であって、前記充填材に光触媒又は酸化剤を添加することを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散した場合であっても、処分容器に充填された充填材の中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができる。
【０００８】
第２の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、第１の発明の処分容器を用いることを特徴としている。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散した場合であっても、処分容器に充填された充填材の中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができる。
【０００９】
第３の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中に埋設処分する処分施設であって、前記処分施設を構成する構成材に光触媒又は酸化物を添加することを特徴としている。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設に流入した場合であっても、処分施設の構成材中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができる。
【００１０】
第４の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、第３の発明の処分施設を用いることを特徴としている。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設に流入した場合であっても、処分施設の構成材中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて以下に説明する。
本発明の実施の形態に係る放射性廃棄物の処分方法は、図２に示すように、原子力発電所などから排出される放射性廃棄物を地層に埋設処分する地中の処分施設１において行われる。この処分施設１は、岩盤等からなる強固な地盤内に穴７（横穴もしくは縦穴）を形成し、穴７内に後述の放射性廃棄物を収納した処分容器２を搬入して処分する。
【００１２】
まず、処分容器２の一例について説明する。尚、本発明の処分容器２の構成は、以下に説明するものに限定される訳ではなく、種々の構成を適用することができる。処分容器２は容器本体と蓋とを備えている。容器本体には、放射性廃棄物と充填材とを収納する。処分容器２は、金属、コンクリートなどで形成されている。また、処分容器２の形状は、角型容器状のほか、様々な形状に形成してよい。
【００１３】
容器本体は、放射性廃棄物及び充填材を収納することができるように内部が空洞になっている。蓋は、容器本体の上面に配置されており、放射性廃棄物を収納する場合に、蓋を外して容器本体の上面を開放することができる。また、容器本体の内側には放射性廃棄物を定間隔で収納することができるように、放射性廃棄物の寸法にあわせたガイドが設置されている。
【００１４】
放射性廃棄物は、例えば、円筒容器型のキャニスタなどで構成され、キャニスタ内には原子力発電所などから廃棄処分される放射性物質が収容されている。また、放射性廃棄物が、原子力発電所などから発生するスクラップの場合は、キャニスタに収納せずそのままの形で容器本体に収納される。
【００１５】
放射性廃棄物は、処分容器２の蓋を開放した状態で、容器本体内に設けられたガイドに従って容器本体に収納される。放射性廃棄物を容器本体に収納するとき、容器本体と放射性廃棄物の間、又は放射性廃棄物同士の間に隙間が生じるが、この隙間には、充填材を充填して、隙間を埋めてから蓋をして、放射性廃棄物を密封する。
【００１６】
充填材には、光触媒または酸化剤を添加する。充填材の主成分としては、セメント、砂、珪砂等が考えられるが、光触媒のみ又は酸化剤のみを充填材として用いても良い。また、充填材は、放射性廃棄物の周囲が光触媒又は酸化剤で覆われる様に処分容器２内に充填材を充填する。
【００１７】
処分施設１は、図１に示すように、穴７と、処分容器２と、構成材１３とを備えている。構成材１３は、コンクリート層８と、底壁部９と、ピット１０と、側壁部１１と、上壁部１２とから構成されている。処分施設１は、まず、岩盤等からなる強固な地盤内に形成した穴７の内側全体をコンクリート層８で補強する。この後、穴７の底面にベントナイト系流動体等を敷き詰めて底壁部９を形成した後、底壁部９上にピット１０をコンクリートの打設により形成し、ピット１０内に、処分容器２を搬入する。そして、ピット１０と穴７の側壁との間にベントナイト系流動体等を充填して側壁部１１を形成した後、同様にベントナイト系流動体等により上壁部１２を形成する。この後、ピット１０の上方となる穴７の上側を、ベントナイト系流動体等を含む混合土で埋めることによって、処分施設１として完成する。
【００１８】
処分施設１の構成材１３には、光触媒または酸化剤を添加する。構成材１３の主成分としては、セメント、砂、珪砂等が考えられるが、光触媒のみ又は酸化剤のみを構成材１３として用いても良い。また、構成材１３は、埋設する処分容器２の周囲が光触媒又は酸化剤で覆われる様に構成材１３を配置する。即ち、処分施設１の構成材１３の内、ピット１０に光触媒又は酸化剤を添加するのが最適である。なお、底壁部９、側壁部１１及び上壁部１２にも同時に光触媒又は酸化剤を添加することが好ましい。更にコンクリート層８についても光触媒又は酸化剤を添加することが好ましい。
【００１９】
光触媒は、有機系の放射性物質と接触する確率を向上させるために、顆粒状にして、処分容器２の充填材または処分施設１の構成材１３に数多く添加する。光触媒の材料としては、市販ベースの光触媒用アナターゼ型またはルチル型の酸化チタン粉末が例示される。アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタンとも、光触媒活性を有し、本発明に用いることが可能であるが、放射性廃棄物の系によって適切な使い分けが必要である。一般的にアナターゼ型酸化チタンの方が光触媒活性が高いが、ルチル型酸化チタンの方が安定相であり、放射線損傷により分解されにくい特長がある。従って、本発明の実施の形態においては、長期的に少しずつ反応させて無機化するため、放射線損傷が激しい系の場合は、光触媒活性が低く、反応が遅くとも、長期的な安定性に優れたルチル型の方が有効である。
【００２０】
また、酸化剤も、光触媒と同様、有機系の放射性物質と接触する確率を向上させるために、顆粒状にして処分容器２の充填材または処分施設１の構成材１３に数多く添加する。酸化剤の材料としては、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｎＯ2等が例示される。なお、処分容器２の充填材に光触媒又は酸化剤を添加することと、処分施設１の構成材１３に光触媒又は酸化剤を添加することとは、何れか一方が採用されていてもよいし、両方が採用されていてもよい。
【００２１】
次に、上記の構成において、処分容器２の充填材に光触媒を添加した場合の概略的な作用について説明する。
【００２２】
長期的に処分容器２を地中の処分施設１において保存していると、長期間に亘って土壌や地下水に曝されるうちに、処分容器２の腐食あるいは変質が進行し、容器が破損するなど、処分容器２が劣化する。劣化した処分容器２の破損部分から地下水が処分容器２の中に流入すると、有機系の放射性物質を含んだ放射性廃棄物中の放射性物質が地下水に溶け込む。すると、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、放射性廃棄物の近傍に配置されている充填材の中に含まれる光触媒の表面に到達する。光触媒には、有機系の放射性物質、処分容器２の中に存在する他の放射性物質、あるいは処分施設１の中に存在する他の放射性物質から放射線が供給され、触媒効果を発揮し、触媒表面に接触した有機系の放射性物質を酸化分解し、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解する。
【００２３】
また、上記の構成において、処分施設１の構成材１３に光触媒を添加した場合の概略的な作用について説明する。
【００２４】
長期的に処分容器２を処分施設１において保存すると、上述の場合と同様に処分容器２が劣化する。劣化した処分容器２の破損部分から地下水が処分容器２の中に流入し、有機系の放射性物質を含んだ放射性廃棄物中の放射性物質が地下水に溶け込む。すると、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設１に流入し、処分施設の構成材１３の中に含まれる光触媒の表面に到達する。光触媒には、有機系の放射性物質、処分容器２の中に存在する他の放射性物質、あるいは処分施設１の中に存在する他の放射性物質から放射線が供給され、触媒効果を発揮し、触媒表面に接触した有機系の放射性廃棄物を酸化分解し、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解する。
【００２５】
次に、上記の構成において、処分施設１の構成材１３に酸化剤を添加した場合の概略的な作用について説明する。
【００２６】
長期的に処分容器２を処分施設１において保存すると、上述の場合と同様に処分容器２が劣化する。劣化した処分容器２の破損部分から地下水が処分容器２の中に流入し、有機系の放射性物質を含んだ放射性廃棄物中の放射性物質が地下水に溶け込む。すると、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設１に流入し、処分施設の構成材１３の中に含まれる酸化剤の表面に到達する。酸化剤は、酸化剤表面に接触した有機系の放射性物質を酸化分解し、ＣＯ2（ＣＯ32-）、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解する。
【００２７】
更に、上記の構成において、処分容器２の充填材に酸化剤を添加した場合の
概略的な作用について説明する。
【００２８】
長期的に処分容器２を処分施設１において保存すると、上述の場合と同様に処分容器２が劣化する。劣化した処分容器２の破損部分から地下水が処分容器２の中に流入し、有機系の放射性物質を含んだ放射性廃棄物中の放射性物質が地下水に溶け込む。すると、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、放射性廃棄物の近傍に配置されている充填材に含まれる酸化剤の表面に到達する。酸化剤は、酸化剤表面に接触した有機系の放射性物質を酸化分解し、ＣＯ2（ＣＯ32-）、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解する。
【００２９】
以上のように、本実施の形態に係る放射性廃棄物の処分方法によると、例えば、構成される炭素原子が放射性のＣ−１４であるメタノールが有機系の放射性物質である場合、本作用により、Ｃ−１４はＣＯ2の形態に変換され、処分容器２の充填材、若しくは処分施設１の構成材１３に含まれるＣａ（ＯＨ）2に吸着され、ＣａＣＯ3となり地上に放出されない状態にすることができる。
【００３０】
また、処分容器２の充填材に光触媒又は酸化剤を添加した場合は、充填材は放射性廃棄物を直接取り囲んでいるため、地下水に溶け込んだ有機系の放射性物質が光触媒あるいは酸化剤と接触する確率が高い。即ち、少ない光触媒あるいは酸化剤の量で高い効果を得ることができる。
【００３１】
更に、処分容器２の充填材あるいは処分施設１の構成材１３に光触媒を添加した場合は、光触媒は、放射線が存在する間は酸化作用を継続することができるため、反応により消費され時間の経過とともに効果が低下する他の酸化剤と比べると、Ｃ−１４のような半減期の長い放射性物質を含む有機系の放射性物質に対しては、特に有効である。なお、放射性物質の線質がα線やβ線のように透過性が悪く、遠くからでは光触媒にエネルギーを供給することができない場合でも、有機系の放射性物質自身が放射線を放ち、しかも触媒に接触した状態で放射線を放つため、線質がα線やβ線であっても触媒効果が発揮される。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、光触媒として市販ベースの光触媒用アナターゼ型及びルチル型の酸化チタン粉末を用いているが、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタンの皮膜を付与した、ステンレス鋼やチタンなどの金属材料を用いても良い。このような金属材料は、網状、線状にして、処分容器への充填材中に添加したり、処分施設の構成材料の一部とすることができる。
【００３３】
また、金属材料への光触媒膜形成は、チタンアルコキシドなどの有機系チタン化合物を塗布して５００℃前後で焼成する方法が一般的で、アナターゼ型酸化チタン膜が形成される。この場合、コストが比較的安価なため、放射線損傷があまり激しくない系の場合は有効である。
【００３４】
更に、チタンを主成分とする金属ターゲットをカソードとし、酸素含有雰囲気でアーク放電させて成膜する方法（アークイオンブレーティング：ＡＩＰ）により形成される酸化チタンは、柱状結晶のルチル型酸化チタン膜が得られ、特にルチル型酸化チタンの＜１１０＞方向が光触媒膜表面に垂直になるように強配向した場合は、放射線照射下でも安定なルチル型酸化チタンでありながら、アナターゼ型酸化チタンに匹敵する光触媒活性を実現でき、放射線損傷が激しい系の場合に有効である。
【００３５】
尚、本発明においては、処分施設の構成材あるいは処分容器の充填材に添加する材料として、光触媒あるいは酸化剤を用いることを提案しているが、処分施設の有機物（低級アルコールなど）の無機化には、光触媒を使用する方が酸化剤を使用するよりも優れている。これは、例えばメタノールの無機化（炭酸化）反応に関し（ＣＨ3ＯＨ＋４ＯＨ-＋ＣＯ32-＋２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-）、ＭｎＯ2などの酸化剤が一般的に用いられるが、これらの反応は酸化剤が還元されることによって、メタノールを無機化することとなる。従って、酸化剤の還元により処分施設の環境が変化する可能性、特に酸化還元電位が変化する可能性がある。また、酸化剤は処分施設の環境のような低Ｅｈ条件下ではメタノール無機化反応以外に天然に存在する還元材と反応して消費されてしまう。即ち、酸化剤の長期保持性能に期待することが難しく、半減期が長い放射性物質（例えばＣ−１４は５７３０年）に対しては、長期間酸化機能を有する必要があり問題となる。一方、光触媒は、放射線を利用した触媒であることから分解対象放射性核種が存在する期間中触媒性能の発現は可能であり、触媒自体化学変化しないことから処分施設の環境変化への影響はない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明は、複数の放射性廃棄物を収納し、放射性廃棄物を収納した状態で生じる隙間に充填材を充填して、隙間を埋めてから蓋をするように構成された処分容器であって、前記充填材に光触媒又は酸化剤を添加する構成である。
【００３７】
上記構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散した場合であっても、処分容器に充填された充填材の中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができるという効果を奏する。
【００３８】
第２の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、第１の発明の処分容器を用いる構成である。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散した場合であっても、処分容器に充填された充填材の中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができるという効果を奏する。
【００３９】
第３の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中に埋設処分する処分施設であって、前記処分施設を構成する構成材に光触媒又は酸化物を添加する構成である。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設に流入した場合であっても、処分施設の構成材中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができるという効果を奏する。
【００４０】
第４の発明は、複数の放射性廃棄物を収容した処分容器を地中の処分施設に埋設処分する放射性廃棄物の処分方法であって、第３の発明の処分施設を用いる構成である。
上記の構成によれば、処分容器の劣化により地下水が処分容器の中に流入し、有機系の放射性物質が地下水に溶け込んで、有機系の放射性物質が地下水中を拡散し、地下水が処分施設に流入した場合であっても、処分施設の構成材中の光触媒又は酸化剤に接触することによって酸化分解され、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無機質に分解されることにより、地表に到達する放射性物質の量，速度を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】処分施設の穴の縦断面図である。
【図２】処分施設の全体を示した概略図である。
【符号の説明】
１    処分施設
２    処分容器
１３  構成材
【図１】
0004040854.tif 000002
【図２】
0004040854.tif 000003