(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処分坑道を掘削した後にコンクリートセグメントで支保し、その後に該処分坑道から廃棄体の処分孔を掘削して成る地層処分施設の施工法であって、処分孔の開口部を設けたコンクリートセグメントを処分孔の掘削位置に適用することを特徴とする地層処分施設の施工法。
【請求項２】
掘削される処分孔に対応させた開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の地層処分施設の施工法に適用するコンクリートセグメント。
【請求項３】
底部を有する窪みを備え、該窪みの底部を打抜いて除去することで処分孔に対応させて開口部が形成されることを特徴とする請求項２に記載のコンクリートセグメント。
【請求項４】
開口部が、蓋で封鎖されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリートセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地層処分施設の施工法と適用コンクリートセグメントに関し、特に、処分坑道から掘削する処分孔の施工に際してコンクリートセグメントに過剰な応力発生させない地層処分施設の施工法とそれに適用するコンクリートセグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所を中心にした核燃料サイクルは、使用済燃料を再利用するために、使用済燃料を直接あるいはリサイクル燃料備蓄センターを経由させて再処理工場に移して、そこから、再処理工場→（回収ウラン）→転換工場→（六フッ化ウラン）→ウラン濃縮工場→（六フッ化ウラン）→再転換工場→（二酸化ウラン）→成型加工工場→（燃料集合体）→原子力発電所のように構成されている。
【０００３】
しかし、この燃料サイクルから外れる放射性廃棄物については、厳重な処分がなされており、原子力発電所から排出される低レベルの放射性廃棄物は、低レベル放射性廃棄物処分施設において安全に処理されている。
【０００４】
一方、再処理工場で発生する高レベルの放射性廃棄物については、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設における地層処分施設において処分することが決められている。この地層処分施設では、利用不可能な最終の放射性廃棄物を処分するために、図６に示されるよう地下３００ｍ以深に建設することになっている。
【０００５】
地層処分施設３０は、地下施設部３１とこれに地上受入施設３２を連絡している立坑３３及び排気立坑３４から構成されている。地下施設部３１は、複数の処分トンネル３５とこれらを連絡している主要トンネル３６から構成されており、立坑３３は、キャニスター搬入立坑３７、人員・資材立坑３８、緊急用立坑３９を擁している。
【０００６】
地層処分施設は、岩種によって硬岩と堆積岩の二つを対象とした施設に分類されて計画設計されており、各々の施設に関する技術的な検討がなされている。
【０００７】
軟岩における地層処分施設は、花崗岩に比べると強度の低い堆積岩において構築されるものであり、堆積岩を対象とした地層処分施設での処分トンネル３５は、図７に示されるように処分坑道４０と処分孔４１とから構成されている。
【０００８】
処分坑道４０は、廃棄体４２を搬送して坑道の底盤部４３に埋設するためのトンネルであり、処分孔４１は、廃棄体４２を最終的に埋設するためのボーリング孔である。
【０００９】
処分坑道４０は、ＴＢＭで堀削してからコンクリートセグメント４４により支保されて構築されており、処分孔４１は、処分坑道４０を建設した後に、処分坑道４０から堀削して作成される。
【００１０】
廃棄体４２の処分作業は、処分孔４１の中に廃棄体４２を埋設した後に処分坑道４０内にベントナイト等から成る充填物を埋設することで完了している。
【００１１】
従来は、上述した処分坑道４０を堀削する際の安定性と処分孔４１を堀削する時の安定性とは、それぞれに別個に行なわれており、建設手順を充分に考慮した建設・検討段階にまで至っておらず、個別の安定性が確保されているかを確認している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このために、処分坑道４０を堀削する時には、コンクリートセグメント４４から構成されているコンクリートライニング４５に処分孔４１の穴４６がない状態において周辺地山とコンクリートセグメント４４の安定性の検討がなされている。同様に、処分孔４１を堀削する時には、主に処分孔４１の周辺における地山の平均的な安定性に着目した安定性の検討がなされている。
【００１３】
しかしながら、処分孔４１を堀削する時は、コンクリートライニング４５を堀削することが必要になってくる。このために、コンクリートセグメント４４の堀削部分４７には、図８に示されるように局所的に大きな応力が発生することになる。
【００１４】
この応力は、処分坑道４０の安定性検討時には考慮されていないところから、コンクリートセグメント４４には当初検討した状態よりも大きな応力が作用することになる。
【００１５】
処分坑道４０の安定性について合理的な設計を目指すと、コンクリートセグメント４４の許容応力度を上限ギリギリのレベルを目指すために、処分孔４１を作るためにコンクリートセグメント４４を堀削することは、コンクリートセグメントに過大な応力が発生し、これによって処分坑道４０の安定性が全体的に損なわれる可能性が高くなる。
【００１６】
以上のように、処分坑道の安定性を確保するための検討時において、コンクリートセグメントの応力増加分に対する基本的な対策がもとめられる。
【００１７】
本発明は、上述した現状に鑑みて地層処分施設の施工について提案するものであり、処分孔を掘削する際のコンクリートセグメントに発生する応力増加に対して過大な応力を負担させないように対策を施した地層処分施設の施工法とそれに適用するコンクリートセグメントを提供している。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による地層処分施設の施工法は、処分坑道を掘削した後にコンクリートセグメントで支保し、その後に該処分坑道から廃棄体の処分孔を掘削して成る地層処分施設の施工法において、処分孔の開口部を設けたコンクリートセグメントを処分孔の掘削位置に適用することを特徴としており、処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加がないように構成している。
【００１９】
本発明によるコンクリートセグメントは、本発明による地層処分施設の施工法に適用するコンクリートセグメントであり、基本的に、処分孔に対応させた開口部を設けて構成しており、具体的には、開口部を開口に構成して成り、この開口を処分孔に対応させて形成された窪みに構成したり、蓋で封鎖して構成することを特徴としており、簡易な構成によって処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加がないように対処できる構成にしている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による地層処分施設の施工法は、処分坑道を掘削した後にコンクリートセグメントで支保し、その後に該処分坑道から廃棄体の処分孔を掘削して成る地層処分施設の施工において、処分孔の開口部を設けたコンクリートセグメントを処分孔の掘削位置に適用することで、処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加がないように構成している。
【００２１】
又、上記の施工法に適用するコンクリートセグメントは、コンクリートセグメントに処分孔に対応させた開口部を設けて構成しており、処分坑道を掘削した後に上記コンクリートセグメントで支保し、処分坑道からの処分孔を、予め処分孔の位置に配置してあるコンクリートセグメントの開口部から掘削することで、コンクリートセグメントに対する掘削による応力を増加させないように対処している。
【００２２】
以下に、各発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、最初に施工の中心になるコンクリートセグメントについて、その実施の形態を述べることにする。
【００２３】
図１は、本発明によるコンクリートセグメントの斜視図であり、開口から蓋を外した状態で表現している。
【００２４】
コンクリートセグメント１は、中央部分に開口部として開口２を設けており、開口２には、周辺に鋼鉄製の補強部材３を配置して開口部分が破損しないように補強されている。
【００２５】
補強部材３は、開口２の孔壁を覆う円筒部４と開口周辺のコンクリートセグメントの表面を補強する円板部５から構成されており、円板部５には円周状に螺子孔６が設けられている。
【００２６】
開口２は、常態において蓋７によって封鎖されている。蓋７は、螺子孔６と螺合するボルト８によってコンクリートセグメント１と強固に結合されているので、コンクリートセグメント１で掘削された後の処分坑道を支保しても、強度的に安全である。
【００２７】
コンクリートセグメント１は、処分坑道のコンクリートライニングを構成することになるが、同時に処分孔の支保も分担することになる。この場合には、ボルト８を緩めることによって蓋７をコンクリートセグメント１の開口２から開放しており、開口２を処分坑道から処分孔を掘削するための案内部として、その役割を果たすことになる。
【００２８】
この状態でのコンクリートセグメント１の開口部は、上述のように開口２と周辺のコンクリートセグメント表面が補強部材３によって補強されているので、これらの荷重と応力に十分に対応することが可能である。
【００２９】
本発明によるコンクリートセグメントは、以上のように構成されているので、処分坑道の安定性に貢献すると共に、処分孔近傍のコンクリートセグメントの健全性を高めている。
【００３０】
さらに、コンクリートセグメントの開口を封鎖している鋼製蓋は、処分孔の掘削では取り外すものであるから、これを他の後続する処分トンネルの構築に再利用することが可能であるので、経済性の面でも効果的である。
【００３１】
次に、本発明による地層処分施設の施工法における実施の形態について説明する。
【００３２】
本実施の形態では、処分坑道を掘削した後にコンクリートセグメントでコンクリートライニングを構成して支保し、その後にこの処分坑道から処分孔を掘削して廃棄体を処分できるように施工しているので、各工程を図面に基づいて説明する。尚、理解を容易にするために、従来例で説明したものと同一の部分については、同一の符号によって表示している。
【００３３】
図２は、処分坑道をコンクリートセグメントでライニングした状態を示す斜視図である。
【００３４】
図示のように、掘削した後の処分坑道４０は、開口を蓋７で封鎖した状態のコンクリートセグメント１と通常のコンクリートセグメント４４で支保されてコンクリートライニング４５を構成している。
【００３５】
処分坑道４０に形成されるコンクリートライニング４５の構成は、図示されていない廃棄体の処分孔４１が、処分坑道４０の底盤部４３に掘削されるものであることから、コンクリートセグメント１の配置を処分孔４１の掘削が予定されている位置にその開口２（蓋７で表示されている）が対応するように設定されており、他のコンクリートセグメント４４の配置は、コンクリートセグメント１の配置に追随させて施工することになる。
【００３６】
処分坑道４０においてコンクリートライニング４５の施工が完了すると、処分孔４１の掘削が開始される。
【００３７】
本発明による実施の形態における処分孔４１の掘削は、処分坑道４０の底盤部４３に配置されているコンクリートセグメント１から、開口２の蓋７を取り外すことで開始される。
【００３８】
コンクリートセグメント１の開口部は、図３に示すように、開口２の孔壁を円筒部４で覆うと共に、開口周辺のコンクリートセグメントの表面を補強部材３の円板部５で補強しているので、処分孔４１が掘削されてもコンクリートセグメント１には、これによる何らの応力も加えられることが無い。
【００３９】
同様に、処分孔４１の周辺地盤に発生する緩みも、影響を阻止できるコンクリートセグメント１を始めとしてコンクリートライニング４５の支保によって、処分坑道４０に波及されることがない。
【００４０】
従って、本発明による地層処分施設の施工法を適用した後の形態は、処分孔を掘削する際にコンクリートセグメントに応力増加の発生が無く、コンクリートセグメントや周辺地盤に対して過大な応力を負担させない状態で、図４のように処分坑道４０の底盤部４３に処分孔４１が施工されており、廃棄体をコンクリートセグメント１の開口２から処分孔４１に処分できるように施工を完了している。
【００４１】
本発明による地層処分施設の施工法は、以上のように施工されるので、処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加がないように構成され、処分坑道の安定性を向上させると共に、処分孔を堀削する時の位置決めや処分孔の堀削精度を高くして施工効率の向上を図ってコスト低減に貢献している。
【００４２】
上記実施の形態では、コンクリートセグメントに設ける開口部の一形態として、蓋で封鎖している開口の例を示したが、コンクリートセグメントに設ける開口はこれに限定されるものでなく、他の形態でも対応可能である。
【００４３】
図５は、コンクリートセグメントに設ける開口の他の実施形態を示す斜視図である。
【００４４】
コンクリートセグメント１０は、中央部分に開口として窪み１１を設けており、窪み１１は所定厚の底部１２と周壁から構成されている。窪み１１には、鋼鉄製の補強部材１３を配置しており、補強部材１３を窪み１１の周壁を覆う円筒部１４と開口周辺のコンクリートセグメントの表面を補強する円板部１５とから構成することで、窪み１１の周辺部分が破損しないように補強している。
【００４５】
窪み１１は、常態において所定厚の底部１２によってコンクリートセグメントの内面を封鎖しており、コンクリートセグメント１０で掘削された後の処分坑道を支保しても、強度的に安全である。
【００４６】
コンクリートセグメント１０は、上述した実施の形態と同様に、処分坑道を掘削した後に処分孔の掘削が予定されている位置に配置され、他の通常形態のコンクリートセグメントと共に支保してコンクリートライニングを構成することになる。
【００４７】
そして、処分孔の掘削の際には、処分坑道の底盤部に配置されるコンクリートセグメント１０の窪み１１から底部１２を打抜いて除去するので、コンクリートセグメント１０は処分孔の支保も分担することになる。
【００４８】
しかし、この状態での窪み１１は、窪み１１の周壁と周辺のコンクリートセグメント表面とが補強部材１３によって補強されているので、底部１２を打抜いて処分孔を掘削しても、コンクリートセグメント１０には、強度的に影響を与える応力は加えられることが無いこととも相俟って、これらの応力と応力に十分に対応することが可能である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によるコンクリートセグメントは、コンクリートセグメント本体を造形する型枠に窪みが形成されるように加工するだけで容易に製造することが可能であり、補強部材においても  円筒部に円板部を鍔状に取り付けて螺子孔も設けない加工で十分であるから、製作費が低コストで済むと共に、施工時においても窪みの底部は処分孔の掘削と同時に除去できることから、極めて効率的である。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による地層処分施設の施工法と適用コンクリートセグメントは、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、コンクリートセグメントに設ける開口部の形状や開口の具体的な補強構造等に関して、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００５１】
【発明の効果】
本発明による地層処分施設の施工法は、処分坑道を掘削した後にコンクリートセグメントで支保し、しかる後に処分坑道から廃棄体の処分孔を掘削して成る地層処分施設の施工法において、処分孔の開口部を設けたコンクリートセグメントを処分孔の掘削位置に適用することを特徴としているので、処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加を無くして処分孔近傍のコンクリートセグメントの健全性を高めることで処分坑道の安定性を向上させると共に、処分孔堀削時の位置決めと堀削精度を高くする効果を発揮している。
【００５２】
本発明のコンクリートセグメントは、本発明による地層処分施設の施工法に適用するコンクリートセグメントであって、掘削される処分孔に対応させた開口部を設けたことを特徴としているので、処分孔の掘削時にコンクリートセグメントに対する応力の増加を無くして処分孔近傍のコンクリートセグメントの健全性を高めると共に、処分坑道の安定性の向上と処分孔堀削時の施工効率の向上に貢献する効果を発揮している。
【００５３】
本発明のコンクリートセグメントは、上記コンクリートセグメントにおいて、開口部を処分孔に対応させた開口にすることを特徴としているので、上記効果に加えて、開口部の構成を簡潔にする効果を発揮している。
【００５４】
本発明のコンクリートセグメントは、上記コンクリートセグメントにおいて、開口を処分孔に対応させて形成された窪みにすることを特徴としているので、上記効果に加えて、簡単に開口できる簡素な形状に構成する効果を発揮している。
【００５５】
本発明のコンクリートセグメントは、上記コンクリートセグメントにおいて、開口を蓋で封鎖していることを特徴としているので、上記効果に加えて、鋼製蓋を再利用可能にすることでコストの低減を図る効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明によるコンクリートセグメントの斜視図
【  図２】本発明の地層処分施設の施工法による処分坑道の部分斜視図
【  図３】本発明の地層処分施設の施工法による処分孔の掘削斜視図
【  図４】本発明の地層処分施設の施工法で施工した処分坑道と処分孔の断面図
【  図５】本発明による他のコンクリートセグメントの斜視図
【  図６】従来の地層処分施設
【  図７】従来工法による処分坑道の部分斜視図
【  図８】従来の処分坑道における応力分布図
【符号の説明】
１、１０  コンクリートセグメント、  ２  開口、  ３、１３  補強部材、
４、１４  円筒部、  ５、１５  円板部、  ６  螺子孔、  ７  蓋、
８  ボルト、１１  窪み、  １２  底部、
３０  地層処分施設、  ３１  地下施設部、  ３２  地上受入施設、
３３  立坑、  ３４  排気立坑、  ３５  処分トンネル、
３６  主要トンネル、  ３７  キャニスター搬入立坑、
３８  人員・資材立坑、  ３９  緊急用立坑、  ４０  処分坑道、
４１  処分孔、  ４２  廃棄体、  ４３  底盤部、
４４  コンクリートセグメント、  ４５  コンクリートライニング、
４６  穴、  ４７  掘削部分、
【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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