(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上施設と該地上施設と複数の立坑で接合する地下施設から構成される高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設であって、立坑の構築位置が地下水流の方向に従って設定されていることを特徴とする高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設。
【請求項２】
立坑の構築位置が、地下水流の下流向きの位置であることを特徴とする請求項１に記載の高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設。
【請求項３】
立坑の構築位置が、地下水流的に地下施設の上流側であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設。
【請求項４】
地下施設の位置と立坑の位置とを設定し、該設定に基づいて関連する地形情報と地質データとから高レベル放射性廃棄物貯蔵施設全体の地下水流動を解析して、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置に選定し、しかる後に、該位置において導水勾配と流動方向とを実際に確認し、立坑の位置の可否を判断する請求項１乃至３のいずれかに記載する地下施設の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設とその設定方法に関し、特に、立坑の構築において地下水流が上昇することを防止して高レベル放射性廃棄物を処分する際の安全性を高める高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設とその設定方法に関する。
【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、ウランやプルトニウムを回収し、燃料に加工して再利用するように構成されている。
【０００３】
この燃料サイクルから外れる放射性廃棄物については、安全に隔離処分されるように計画されている。その内、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埋設センター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おり、地層処分施設では、放射性廃棄物を処分するために、地下３００ｍ以深の地下施設として構築されている。
【０００５】
この地層処分施設は、岩種により硬岩と堆積岩の二つを対象とした施設に分類されて、各施設に関する技術的な検討や計画が実施されている。
【０００６】
これらに代表される地層処分施設１０は、図３に示されるように地下施設１１とこれに地上受入施設１２を連絡している立坑１３及び排気立坑１４から構成されている。地下施設１１は、複数の処分トンネル１５とこれらを連絡している主要トンネル１６から構成されており、立坑１３は、キャニスター搬入立坑１７、人員・資材立坑１８、緊急用立坑１９を擁している。
【０００７】
高レベル放射性廃棄物貯蔵施設は、その役割として、処分後に廃棄体から放射性核種が、オーバーパックの腐食等によって周辺の地下水に溶出することで地下水の流動と共に、自然界への流出することによる環境破壊を防止することが求められており、この期間は１万年以上とも考えられ、非常に長い期間となっている。
【０００８】
そして、核種の移行は、地下水の流動によるものが大きいと考えられていることから、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設では、その設置位置として透水係数が低く、地下水の流動が小さな岩盤を選択しており、地下深部の地下水が流動によって地表到達するまでの距離を大きくすることによって、到達時間を長くすることで上記の状況に対処できる構築を考えている。
【０００９】
しかして、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の設置位置が、透水係数が低く、地下水の流動の小さな岩盤に選択されたとしても、地下施設１１と立坑１３及び排気立坑１４とが図４のような位置関係に配置され、地下水２０の流動方向２１が図示のように形成されている場合には、立坑１３もしくは排気立坑１４を伝った地下水２０の流動方向２１は上向きに変転された水流２２になり、移行する核種が地表に到達する迄の時間が予期せぬ短縮されたものになってくる。
【００１０】
一方、地下施設の建設においては、発破による損傷領域の発生や応力再配分によるゆるみ領域の発生等のように、坑道の掘削により坑道周辺の岩盤を乱してしまうことが知られており、このような乱された領域では、自然状態の透水性よりも透水係数で１桁〜１桁以上大きな高い値を示す透水性を持つ状態になっている。
【００１１】
このような現象は、地表に直結している垂直方向の立坑や排気立坑においても例外でなく、坑道周辺の岩盤と同様にその周辺を乱すことで高い透水性を持つ状態になる。
【００１２】
従って、主要坑道，処分坑道などの地下施設１１の周辺に岩盤の乱れたゆるみ領域２３が形成されて、上述した自然状態の岩盤に比べて透水係数で１桁〜１桁大きな値を示すことになるのと同様に、立坑１３や排気立坑１４の周辺領域にもゆるみ領域２４が形成されて、流速の小さな地下水の水流２５に比較して流水速度の大きな水流２６が、図５に示されるように地下施設１１に連続した状態で立坑等に沿って地上方向に形成されることになる。
【００１３】
これらの増速した地下水流が地上・自然界に到達する速度は、透水係数が１桁〜１桁以上高くなることに比例して速くなると考えられることから、移行する核種の地表への到達時間は、透水性の低い岩盤内を地下水の流動と共に核種が移行する場合に比ベて予期せぬ程短縮されたものになり、高レベル放射性廃棄物を処分した後の安全性を評価する上で、重要な課題であると考えられる。
【００１４】
これらの立坑の掘削に伴うゆるみ領域に対する対策として、図６（ａ）に示すように立坑１３の中間部に拡幅部２７を形成し、コンクリートあるいは透水性の低いベントナイトを用いたプラグ２８を設置することで、部分的に透水性の高い部分に置換して、流水速度の大きな水流２６から流速の小さな地下水の水流２５に部分的に転換することが検討されている。
【００１５】
しかして、この対策は、図６（ｂ）に示されるように、坑道の掘削に透水性の高いゆるみ領域２３が伴って生じることと同様に、その外側にも拡幅部２７の掘削によって新たな透水性の高いゆるみ領域２９を発生させるものであって、透水性の高いゆるみ領域２４の改善に効果があるか否かについて疑問が残り、関連した実験においてプラグ２８の外側に形成されるゆるみ領域２９に地下水の流水速度が大きな水流２６を残存させることも報告されている。
【００１６】
又、プラグ２８の部分に膨潤性の高いベントナイトを用いることによって、処分後においてプラグ２８の部分を体積膨張させるようにして、周辺岩盤に圧縮応力を発生させることで掘削に伴って乱された領域を初期の状態へ近づけようとする試みもある。
【００１７】
しかしながら、この対策も、掘削やプラグ部分の体積膨張に関連して発生する周辺岩盤の挙動を弾塑性材料として考えると、岩盤における緩みの発生は、塑性ひずみであって、永久ひずみが生じた結果であることを意味している。従って、当初の応力状態に仮に近づけ得たとしても、透水性の低い初期の岩盤状態に戻ることは想定できるものでなく、その作用、効果は余り期待できない可能性がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の立坑や地下施設の周辺には、透水性の高いゆるみ領域が掘削によって必然的に形成されるが、現状では人工的にそれを防ぐ方法は見いだされていない状況にあり、同様に、地下施設から立坑を経由して地上に向かう上向きの地下水の流動は、立坑周辺の掘削によって発生する単なる透水性の高いゆるみ領域によって生じるものではなく、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件を主要因にしており、地下施設と立坑の位置関係によって形成されている。
【００１９】
本発明は、以上の状況に鑑みて、安全性を向上させた高レベル放射性廃棄物貯蔵施設を提案するものであり、地下施設全体に対する地下水の流動を考慮し、地質調査を踏まえた地下水挙動解析によって透水性の高いゆるみ領域での地下水の流動方向に下向き水流の発生を確立して、地下水の挙動状態に基づいた立坑の位置を設定する高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設とその施工法を提供している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設は、基本的に、地上施設とその地上施設と複数の立坑で接合する地下施設から構成される高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設において、立坑の構築位置を地下水流の方向に従って設定することを特徴としており、具体的に、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置にしたり、地下水流的に地下施設の上流側にすることを特徴としている。
【００２１】
これによって、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件に基づいた地下施設と立坑の位置関係を選定することで、立坑周辺の透水性の高いゆるみ領域での下向き水流の発生を確立して、高レベル放射性廃棄物を処分した後の安全性を確立している。
【００２２】
本発明による地下施設の設定方法は、請求項１乃至１のいずれかに記載の地下施設を設定する方法であり、地下施設の位置と立坑の位置とを設定し、その設定に基づいて関連する地形情報と地質データとから高レベル放射性廃棄物貯蔵施設全体の地下水流動を解析して、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置に選定し、しかる後に、導水勾配と流動方向とを確認することで立坑の位置を特定しており、導水勾配と流動方向との確認で再選定することを特徴にしている。
【００２３】
これによって、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件に基づいた地下施設と立坑の位置関係を選定しながら確認することで、透水性の高いゆるみ領域での下向き水流の発生を確立して地下施設と立坑の位置関係を容易に確定している。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設は、地上施設とその地上施設と複数の立坑で接合する地下施設から構成される高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設において、立坑の構築位置を地下水流の方向に従って設定しており、他の実施の形態として、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置にしたり、地下水流的に地下施設の上流側にすることを表示している。
【００２５】
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、理解を容易にするために従来と同様の部分については同一の符号で表示している。
【００２６】
図１は、本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設の実施形態を示す概要断面図である。
【００２７】
高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設１は、構築する地盤１の地形条件，地下水の滞水条件に基づいた地下水２０の流動方向２１に従って設置されている。
【００２８】
即ち、地下施設１２とこれに地上受入施設を連絡している立坑１２との位置関係は、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件を勘案して選定された地盤１の位置に在って、地下施設１１に対する立坑１３の設置位置を地下水２０が流動する方向２１の上流側に位置付けている。
【００２９】
しかして、地下施設１１の周辺に形成された岩盤の乱れたゆるみ領域２３と立坑１３の周辺領域に形成されたゆるみ領域２４は、上述したように自然状態の岩盤に比べて透水係数で１桁〜１桁以上大きな値を示すことになるが、そこを流れる地下水流は、自然状態の岩盤を流れる流速の小さな地下水の水流２５に比較して流水速度の大きな水流２６であっても、地下施設から立坑を経由して地上に向かう上向きの流動ではない。
【００３０】
従って、高レベル放射性廃棄物貯蔵施設１は、処分後の廃棄体から放射性核種がオーバーパックの腐食等から周辺の地下水に溶出して、地下水の流動と共に地盤中に流出しても、地表に到達するまでの距離を大きく確保することで、その到達時間を長くするように構成されていることで自然界への流出を抑制している。
【００３１】
以上のように、本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設は、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件に基づいた地下施設と立坑の位置関係を選定することで、立坑周辺の透水性の高いゆるみ領域での下向き水流の発生を確立して、高レベル放射性廃棄物を処分した後の安全性を確立している。
【００３２】
次に、本発明による地下施設の設定方法に関する実施の形態について説明するが、本方法は、上記の地下施設を確実に設定するための調査・設計方法である。
【００３３】
本発明による地下施設の設定方法は、先ず、地下施設の位置と立坑の位置とを設定し、その設定に基づいて関連する地形情報と地質データとから高レベル放射性廃棄物貯蔵施設全体の地下水流動を解析して、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置に選定し、しかる後に、導水勾配と流動方向とをボーリング等によって実際に確認することで立坑の位置を特定しており、導水勾配と流動方向との確認によって再選定することを特徴にしている。
【００３４】
以下に、本発明による地下施設の設定方法の実施の形態を図面に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００３５】
本フローチャートは、立坑の設置位置を図１で示したように、地下施設全体の地下水流動を考慮することで地下水流動の面から地下施設の上流側に設定して、立坑の位置では地下水の流動方向に上向きの成分が発生させないようにするために、問題の解決を図るための調査・設計の過程を示しており、地質調査やその調査を踏まえた地下水挙動解析で得られる地下水の挙動に基づく判断を円滑に実施できるように構成している。
【００３６】
図２は、本発明による地下施設の設定方法に基づくフローチャートを示しており、立坑の設置位置を以下の過程を経て選定し、最終的な特定をしている。
▲１▼  高レベル放射性廃棄物貯蔵施設における地下施設の位置とアクセス用立坑のレイアウトを設定する。
▲２▼  同レイアウトの地下施設を含む大きな領域に対して、地形情報と地質データから三次元地下水流動解析を実施する。
▲３▼  立坑位置において地下水流動が鉛直下向き成分を有するか否かで同レイアウトを再検討する。
解析結果からを判定して、下向きでない場合には、立坑位置のみの変更か、地下施設全体の移動が必要かを判定する。
▲４▼  立坑位置として、地下水流動が鉛直下向き成分を有する位置を選定する。
▲５▼  地下施設・立坑の位置にボーリングを実施して動水勾配や流向を実際に確認する。
▲６▼  立坑位置において地下水流動が鉛直下向き成分を有するか否かで同レイアウトを再検討する。
実際の動水勾配や流向が、三次元地下水流動解析結果と異なる場合には、ボーリングによる地質データや地下水状況を考慮した三次元解析を実施し、立坑位置のみの変更か、地下施設全体の移動が必要かを判定する。
【００３７】
以上のフローチャートに基づくことによって、地下施設と立坑の位置関係は、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件に基づいて三次元地下水流動解析を実施しながら選定し、加えて実際の動水勾配や流向を確認することで、透水性の高いゆるみ領域での下向き水流の発生を容易に確定している。
【００３８】
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、本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設とその設定方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、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。
【００３９】
【発明の効果】
本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設は、基本的に、地上施設とその地上施設と複数の立坑で接合する地下施設から構成される高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設において、立坑の構築位置を地下水流の方向に従って設定することを特徴としており、具体的に、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置にしたり、地下水流的に地下施設の上流側にすることを特徴としているので、以下の効果を発揮している。
▲１▼  立坑周辺の透水性の高いゆるみ領域に下向き水流を発生させて高レベル放射性廃棄物を処分した後の安全性を確立する。
▲２▼  安全性に関して、建設に伴う高透水性のゆるみ領域の影響を回避できる。
▲３▼  高透水性のゆるみ領域を回避するための建設への制限・規制を低減する。
▲４▼  立坑などへ透水ゾーン防止のためのプラグが不要になり、経済性が向上する。
【００４０】
本発明による地下施設の設定方法は、上記の地下施設を設定する方法であり、地下施設の位置と立坑の位置とを設定し、その設定に基づいて関連する地形情報と地質データとから高レベル放射性廃棄物貯蔵施設全体の地下水流動を解析して、立坑の構築位置を地下水流の下流向きの位置に選定し、しかる後に、導水勾配と流動方向とを確認することで立坑の位置を特定しており、導水勾配と流動方向との確認で再選定することを特徴にしているので、立坑周辺の地形条件，地下水環境条件に基づいた地下施設と立坑の位置関係を選定しながら確認することで、透水性の高いゆるみ領域での下向き水流の発生を確立して地下施設と立坑の位置関係を容易に確定する効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明による高レベル放射性廃棄物貯蔵施設の地下施設の実施形態を示す概要断面図
【  図２】本発明による地下施設の設定方法に基づくフローチャート図
【  図３】従来の高レベル放射性廃棄物貯蔵施設における地下施設の斜視図
【  図４】従来における地下施設と立坑との位置関係を示す概要断面図
【  図５】従来における地下施設と立坑における地下水流の流動を示す概要断面図
【  図６】従来の地下施設における遮水プラグの概要断面図
【符号の説明】
１  高レベル放射性廃棄物貯蔵施設、  ２  地盤、
１０  地層処分施設、  １１  地下施設、  １２  地上受入施設、
１３  立坑、  １４  排気立坑、  １５  処分トンネル、
１６  主要トンネル、  １７  キャニスター搬入立坑、  １８  資材立坑、
１９  緊急用立坑、
２０  地下水、  ２１  流動方向、  ２２  水流、
２３、２４  ゆるみ領域、  ２５  流速の小さな水流、
２６  流速の大きな水流、  ２７  拡幅部、  ２８  プラグ、
２９  ゆるみ領域、
【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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