(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーパックに収納させたガラス固化体を地層処分するために横方向に掘削した処分坑道内を走行できるようにした台車に、上記処分坑道内の奥側端部領域に粉体あるいは粒状の緩衝材を供給して充填させるようにする緩衝材充填装置と、充填後の粉体あるいは粒状の緩衝材を処分坑道の軸方向に圧縮する軸方向圧縮装置と、軸方向に圧縮した粉体あるいは粒状の緩衝材を径方向外方向へ向けて圧縮する径方向圧縮装置とを装備させた構成を有することを特徴とするガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置。
【請求項２】
緩衝材充填装置を、粉体あるいは粒状の緩衝材を収納する収納タンクと、該収納タンク内の粉体あるいは粒状の緩衝材を供給パイプを通して吐出ノズルから吐出させるようにする粉体圧送用ポンプとからなる構成とした請求項１記載のガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置。
【請求項３】
軸方向圧縮装置を、台車の前端に前方へ向けて突設した支持胴と、アクチュエータにより押し引きして処分坑道の軸方向にスライドできるように該支持胴の外周部に嵌装した軸方向圧縮用プレートとからなる構成とし、且つ径方向圧縮装置を、上記支持胴の前端面に支持胴よりも小さい径として取り付けた先端フレームと、該先端フレームの外周にアクチュエータにより径方向へ移動できるように配した周方向分割構造の径方向圧縮用プレートとからなる構成とした請求項１又は２記載のガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーバーパックに収納した高レベル放射性廃棄物のガラス固化体を地層に埋設して処分する際に、処分坑道内に緩衝材を施工するために用いるガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントにおいて発生する放射性廃棄物のうち、残留放射能が搬出規定値以上の高レベル放射性廃棄物は、これをガラス原料と共に溶融し、ガラスの成分中に閉じ込めることにより、ガラス固化処理してなるガラス固化体として、地下千メートル程度の地点に地層処分し、自然崩壊を繰り返して放射性レベルが基準値以下に低下するまで、長年にわたり厳重に管理する必要がある。
【０００３】
ガラス固化体を地層処分する場合は、図５（イ）（ロ）にその一例の概略を示す如く、地上施設ａから地下千メートル程度の岩盤中に至る位置まで立坑ｂを掘り、更に、該立坑ｂの下端から横方向に延びるように主坑道ｄを掘削すると共に、該主坑道ｄから分岐するように多数の円筒状の処分坑道ｃを横方向に掘削し、これら処分坑道ｃ内に、高レベル放射性廃棄物をガラス固化処理してなるガラス固化体ｅを、オーバーパックｆに収納させた状態で埋設させるようにするが、この際、埋設状態で作用する地圧から上記オーバーパックｆを保護することを目的として、処分坑道ｃの内壁に、ベントナイトを主成分とする粘土状の緩衝材ｇを所要厚で施工した後、該緩衝材ｇで囲まれた領域にオーバーパックｆを挿入するように計画されている。
【０００４】
上記緩衝材ｇを処分坑道ｃ内に施工するための手段としては、これまで、図６（イ）に示す如く、地上において一体となるよう緩衝材を圧縮成形した円筒体ｈを、処分坑道ｄ内に搬入して設置することにより、該処分坑道ｃ内に緩衝材を施工するようにする一体型緩衝材施工方式や、図６（ロ）に示す如く、地上において緩衝材を圧縮成形したセグメント状のブロックｉを、処分坑道ｃ内に搬入して円筒状に組み立てることにより、該処分坑道ｃ内に緩衝材を施工するようにするブロック型緩衝材施工方式、あるいは、処分坑道ｃ内の施工個所に、直接、粉体あるいは粒状の緩衝材を高圧で吹き付け、補助的にタンパー等による締め固めを行うようにする吹き付け施工方式等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記一体型緩衝材施工方式の場合には、地上で圧縮成形した円筒体ｈを処分坑道ｃ内に搬入することになるが、、上記円筒体ｈと処分坑道ｃとのクリアランスは数センチメートル程度と狭いため、円筒体ｈを処分坑道ｃ内に搬入するためには、特殊な技術を要するという問題があり、又、ブロック型緩衝材施工方式の場合には、円筒状に組み立てる際、各ブロックｉ同士の接触面に隙間が生じると、内側に地下水が浸入する可能性があり、更に、吹き付け施工方式では、緩衝材の施工に長時間を要するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、緩衝材の圧縮成形体を処分坑道内に搬入する必要をなくすことができ、又、内側へ地下水が浸入する虞のないよう緩衝材を処分坑道内に短時間で施工することのできるガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、オーバーパックに収納させたガラス固化体を地層処分するために横方向に掘削した処分坑道内を走行できるようにした台車に、上記処分坑道内の奥側端部領域に粉体あるいは粒状の緩衝材を供給して充填させるようにする緩衝材充填装置と、充填後の粉体あるいは粒状の緩衝材を処分坑道の軸方向に圧縮する軸方向圧縮装置と、軸方向に圧縮した粉体あるいは粒状の緩衝材を径方向外方向へ向けて圧縮する径方向圧縮装置とを装備させた構成とする。
【０００８】
台車を走行させて処分坑道内の奥側端部領域に位置させ、緩衝材充填装置により粉体あるいは粒状の緩衝材を上記奥側端部領域内に供給して充填した後、軸方向圧縮装置で粉体あるいは粒状の緩衝材を軸方向に圧縮し、更に、径方向圧縮装置で粉体あるいは粒状の緩衝材を径方向外方へ圧縮する。これにより、所定の圧縮密度の緩衝材を現場で容易に施工できることになる。
【０００９】
又、緩衝材充填装置を、粉体あるいは粒状の緩衝材を収納する収納タンクと、該収納タンク内の粉体あるいは粒状の緩衝材を供給パイプを通して吐出ノズルから吐出させるようにする粉体圧送用ポンプとからなる構成とし、且つ軸方向圧縮装置を、台車の前端に前方へ向けて突設した支持胴と、アクチュエータにより押し引きして処分坑道の軸方向にスライドできるように該支持胴の外周部に嵌装した軸方向圧縮用プレートとからなる構成とし、且つ径方向圧縮装置を、上記支持胴の前端面に支持胴よりも小さい径として取り付けた先端フレームと、該先端フレームの外周にアクチュエータにより径方向へ移動できるように配した周方向分割構造の径方向圧縮用プレートとからなる構成とすることにより、粉体あるいは粒状の緩衝材の処分坑道内への搬入、粉体あるいは粒状の緩衝材の２方向の圧縮を容易且つ確実に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１（イ）（ロ）は本発明のガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置の実施の一形態を示すもので、図５（イ）（ロ）に示した処分坑道ｃと同様な処分坑道１内を車輪３により走行するようにした自走式の台車２に、上記処分坑道１内の奥側端部領域に粉体あるいは粒状の緩衝材４を充填させるようにするための緩衝材充填装置５と、充填後の粉体あるいは粒状の緩衝材４を軸方向に圧縮するための軸方向圧縮装置６と、軸方向に圧縮された粉体あるいは粒状の緩衝材４を径方向外方へ向けて圧縮するための径方向圧縮装置７とを装備させる。
【００１２】
上記緩衝材充填装置５は、粉体あるいは粒状の緩衝材４を収納するために台車２上に搭載したホッパ状の収納タンク８と、該収納タンク８内の粉体あるいは粒状の緩衝材４を供給パイプ１１に圧送するための粉体圧送用ポンプ９と、該供給パイプ１１内に圧送された粉体あるいは粒状の緩衝材４を前方へ吐出させるために供給パイプ１１の先端に取り付けた吐出ノズル１０とからなり、上記台車２を処分坑道１の奥側端部領域まで走行させて、収納タンク８内の粉体あるいは粒状の緩衝材４を粉体圧送用ポンプ９により供給パイプ１１内に圧送し先端の吐出ノズル１０から吐出できるようにしてある。
【００１３】
又、上記軸方向圧縮装置６は、台車２の前端に、処分坑道１とほぼ同軸心となるように円筒状の支持胴１２を突設すると共に、上記支持胴１２の外周に、上記処分坑道１の径と対応する大きさとした環状の軸方向圧縮用プレート１３を、処分坑道１の軸方向に沿って前後にスライド自在となるように嵌装し、更に、上記軸方向圧縮用プレート１３の後側位置となる台車２の前端部に、該軸方向圧縮用プレート１３を前後に押し引きして軸方向にスライドさせるためのアクチュエータとしての油圧の如き流体圧シリンダ１４を設置してなる構成としてある。
【００１４】
なお、緩衝材充填装置５の吐出ノズル１０は、軸方向圧縮装置６の軸方向圧縮用プレート１３の上部位置に設けた小孔１５を貫通させるよう配置して、該軸方向圧縮用プレート１３が前後に押し引きされる際、小孔１５に対してスライドできるようにすると共に、軸方向圧縮用プレート１３が最前位置まで変位した場合に先端位置が上記小孔１５内に収容されるようにしてある。
【００１５】
更に、上記径方向圧縮装置７は、上記軸方向圧縮装置６の支持胴１２の前端面に、該支持胴１２よりも１回り小さい直径とした円筒型の先端フレーム１６を同心状に突設すると共に、該先端フレーム１６の外周に、処分坑道１の軸方向に沿うように延びる周方向多分割構造とした径方向圧縮用プレート１８を配置し、更に、これら径方向圧縮用プレート１８を径方向へ拡縮移動させるためのアクチュエータとしての油圧の如き流体圧シリンダ１７を、上記先端フレーム１６にそれぞれ放射状に組み付けてなる構成としてある。
【００１６】
なお、上記径方向圧縮装置７は、ガラス固化体のオーバーパックの長さと対応する長さ分だけ軸方向圧縮装置６より突出させてあり、又、上記各径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７の収縮時には、各径方向圧縮用プレート１８同士が周方向で交互にオーバーラップすると共に互いに接するようにして、内側への粉体あるいは粒状の緩衝材４の侵入を防ぐようにし、この際、該各径方向圧縮用プレート１８により形成される外径は、軸方向圧縮装置６の支持胴１２の外径以下の寸法となるようにし、一方、上記各径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７の伸長時には、図１（ロ）に二点鎖線で示す如く、各径方向圧縮用プレート１８のオーバーラップがなくなってガラス固化体のオーバーパックの外径に対応する径の円筒体形状が形成されるようにしてある。
【００１７】
上記構成において、ガラス固化体埋設用の処分坑道１内に粉体あるいは粒状の緩衝材４を施工する場合には、先ず、図２（イ）に示す如く、軸方向圧縮用の流体圧シリンダ１４及び径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７をそれぞれ収縮させた状態として、径方向圧縮装置７の先端部が、処分坑道１の奥側端面より所定間隔を隔てて対峙する位置まで、処分坑道１内で台車２を前進走行させて停止させることにより、軸方向圧縮用プレート１３により仕切られる処分坑道１の奥側端部領域に、緩衝材充填スペース１９が形成されるようにする。
【００１８】
次に、図２（ロ）に示す如く、収納タンク８内に収納されている粉体あるいは粒状の緩衝材４を、粉体圧送用ポンプ９によって供給パイプ１１内に圧送し、該供給パイプ１１を通して吐出ノズル１０から上記緩衝材充填スペース１９に吐出させて充填させるようにする。
【００１９】
しかる後、図２（ハ）に示す如く、軸方向圧縮装置６の軸方向圧縮用の流体圧シリンダ１４を伸長作動させて軸方向圧縮用プレート１３を前方に押し出すようにする。これにより、粉体あるいは粒状の緩衝材４は軸方向に圧縮される。次に、図２（ニ）に示す如く、径方向圧縮装置７の径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を伸長作動させて径方向圧縮用プレート１８を拡径方向に押し出すようにする。これにより、粉体あるいは粒状の緩衝材４は更に圧縮される結果、処分坑道１内に所定の圧縮密度を有する緩衝材４ａが施工されたことになる。
【００２０】
緩衝材４ａを施工した後は、図２（ホ）に示す如く、径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を収縮作動して径方向圧縮用プレート１８を縮径状態に戻し、又、軸方向圧縮用の流体圧シリンダ１４を収縮作動して軸方向圧縮用プレート１３を元の位置まで後退させるようにしてから、台車２を後退走行させて処分坑道１から退避させるようにする。これにより、図２（ホ）において二点鎖線で示す如く、緩衝材４ａの内側に、ガラス固化体のオーバーパック２１を埋設するための凹部２０が形成された状態となる。したがって、上記凹部２０にガラス固化体のオーバーパック２１を収容させた後、上述と同様の手順を繰り返して行うことにより、処分坑道１内に順次緩衝材４ａを施工することができると共に、順次ガラス固化体を埋設して行くことができる。
【００２１】
上記において、粉体あるいは粒状の緩衝材４は、台車２に搭載した収納タンク８を利用して処分坑道１内に搬入するので、特殊な技術を要することはなく、又、処分坑道１の内面に押し付けるようにして、粉体あるいは粒状の緩衝材４から緩衝材４ａの圧縮成形を行うようにすることから、圧縮成形された緩衝材４ａ中に隙間が生じることをなくして地下水の浸入を防止することができ、更に、粉体圧送用ポンプ９を用いて粉体あるいは粒状の緩衝材４の流量を確保すると共に、軸方向及び径方向の圧縮を組み合わせた一括圧縮により緩衝材４ａの現場施工を行うことができて、施工時間を短縮することができる。
【００２２】
次に、図３（イ）（ロ）は本発明の他の実施の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したと同様な構成としてあるガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置において、径方向圧縮装置７における径方向圧縮用プレート１８を縮径状態でオーバーラップさせるようにすることに代えて、径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を伸長作動させたときに、図３（ロ）に二点鎖線で示す如く、各径方向圧縮用プレート１８により、ガラス固化体のオーバーパックと対応した径を有する断続した円筒体形状が形成されるようにすると共に、上記径方向圧縮装置７の先端フレーム１６を、軸方向圧縮装置６の支持胴１２から分離させ、且つ該支持胴１２の軸心部に電動機２２を組み付けて、該電動機２２の軸に上記先端フレーム１６を連結し、電動機２２の駆動で径方向圧縮装置７を回転できるようにしたものである。その他、図１（イ）（ロ）に示したと同一のものには同一符号が付してある。
【００２３】
本実施の形態によれば、図２（イ）（ロ）（ハ）に示したと同様の手順により、緩衝材充填スペース１９内に充填した粉体あるいは粒状の緩衝材４を軸方向圧縮用プレート１３により軸方向に圧縮した後、図４（イ）に示す如く、径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を伸長作動させて、先ず、径方向圧縮用プレート１８の外側に位置する粉体あるいは粒状の緩衝材４を圧縮し、次に、図４（ロ）に示す如く、径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を収縮作動させた後、電動機２２により、径方向圧縮装置７を所要角度（図では４５°）回転させ、しかる後、図４（ハ）に示す如く、径方向圧縮用の流体圧シリンダ１７を再度伸長作動させることにより、処分坑道１内に所定の圧縮密度を有する緩衝材４ａを圧縮成形することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、軸方向圧縮装置６の支持胴１２としては、円筒形状に限らず角筒形状としてもよいこと、又、軸方向圧縮装置６及び径方向圧縮装置７のアクチュエータとしてはそれぞれ流体圧シリンダ１４，１７を用いた場合を示したが、電動ジャッキ等の駆動装置を用いてもよいこと、吐出ノズル１０は軸方向圧縮用プレート１３に穿設した小孔１５を貫通させる形式として示したが、軸方向圧縮装置６の支持胴１２の外壁部に埋設するようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) オーバーパックに収納させたガラス固化体を地層処分するために横方向に掘削した処分坑道内を走行できるようにした台車に、上記処分坑道内の奥側端部領域に粉体あるいは粒状の緩衝材を供給して充填させるようにする緩衝材充填装置と、充填後の粉体あるいは粒状の緩衝材を処分坑道の軸方向に圧縮する軸方向圧縮装置と、軸方向に圧縮した粉体あるいは粒状の緩衝材を径方向外方向へ向けて圧縮する径方向圧縮装置とを装備させた構成としてあるので、所定の圧縮密度の緩衝材を現場で容易に施工することができる。
(2) 緩衝材充填装置を、粉体あるいは粒状の緩衝材を収納する収納タンクと、該収納タンク内の粉体あるいは粒状の緩衝材を供給パイプを通して吐出ノズルから吐出させるようにする粉体圧送用ポンプとからなる構成としたことにより、圧縮成形体を処分坑道内へ搬入するために必要となる特殊な技術を不要とすることができる。
(3) 軸方向圧縮装置を、台車の前端に前方へ向けて突設した支持胴と、アクチュエータにより押し引きして処分坑道の軸方向にスライドできるように該支持胴の外周部に嵌装した軸方向圧縮用プレートとからなる構成とし、且つ径方向圧縮装置を、上記支持胴の前端面に支持胴よりも小さい径として取り付けた先端フレームと、該先端フレームの外周にアクチュエータにより径方向へ移動できるように配した周方向分割構造の径方向圧縮用プレートとからなる構成とすることにより、軸方向及び径方向の圧縮を組み合わせた一括圧縮によって粉体あるいは粒状の緩衝材の圧縮成形を確実に行うことができるので、地下水の浸入を防止できると共に、施工を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のガラス固化体地層処分用緩衝材施工装置の実施の一形態を示すもので（イ）は一部切断側面図、（ロ）は（イ）のＩ−Ｉ矢視図である。
【図２】  図１に示した本発明の装置を用いて処分坑道内に緩衝材を施工する手順を示すもので、（イ）処分坑道の奥側端部まで台車を前進させた状態を示す概要図、（ロ）は粉体あるいは粒状の緩衝材を緩衝材充填スペースに充填した状態を示す概要図、（ハ）は粉体あるいは粒状の緩衝材を軸方向に圧縮した状態を示す概要図、（ニ）は更に径方向に圧縮して緩衝材を圧縮成形した状態を示す概要図、（ホ）は台車を後退させて処分坑道から退避させる状態を示す概要図である。
【図３】  本発明の他の実施の形態を示すもので、（イ）は一部切断側面図、（ロ）は（イ）のII−II矢視図である。
【図４】  図３に示した装置による作業状態を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）はいずれも緩衝材を圧縮している工程の概要図である。
【図５】  ガラス固化体を地層処分するための従来計画の一例を示すもので、（イ）は全体の概略図、（ロ）は（イ）のIII 部の拡大図である。
【図６】  これまで提案されている処分坑道内の緩衝材施工方法を示すもので、（イ）は一体成形した緩衝材製の円筒体を用いた場合の概略斜視図、（ロ）は緩衝材製のセグメント状のブロックを用いた場合の概略斜視図である。
【符号の説明】
１  処分坑道
２  台車
４  粉体あるいは粒状の緩衝材
５  緩衝材充填装置
６  軸方向圧縮装置
７  径方向圧縮装置
８  収納タンク
９  粉体圧送用ポンプ
１０  吐出ノズル
１１  供給パイプ
１２  支持胴
１３  軸方向圧縮用プレート
１４  流体圧シリンダ（アクチュエータ）
１６  先端フレーム
１７  流体圧シリンダ（アクチュエータ）
１８  径方向圧縮用プレート
２１  オーバーパック
【図１】
0004066524.tif 000002
【図２】
0004066524.tif 000003
【図３】
0004066524.tif 000004
【図４】
0004066524.tif 000005
【図５】
0004066524.tif 000006
【図６】
0004066524.tif 000007