JP2017142263A - 放射性汚染物保管方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の漏出を低減できると共に、放射性物質の漏出を防止でき、しかも低コストで大量生産が可能な放射性汚染物保管方法を提供する。【解決手段】補強繊維及び気泡を分散状態で含み、比重が０．８〜１．５の範囲内であるコンクリート製多孔質成形体からなる有底筒部材２に、放射性汚染物をドラム缶を介することなく、直接、又はフレキシブルコンテナバッグに収容した状態で格納し、有底筒部材の上端部の開口をコンクリート製多孔質成形体からなる蓋部材３によって閉じた状態で、仮置場や中間貯蔵施設に静置保管する。【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所事故に伴って大気中に放散された放射性物質で汚染された放射性汚染物を保管する放射性汚染物保管方法に関するものである。

福島で発生した原子力発電所での事故後、放射性物質を含む汚染土壌や汚染汚泥は、ポリエチレンやポリプロピレン等の糸で織られたシートにより構成されるフレキシブルコンテナバッグ（以下、フレコンと略記する）に詰められて、福島県等の仮置場に運搬され保管されている。

しかしながら、上記フレコンからの空間線量を測定すると汚染汚泥からは０．１５〜２．５μＳＶ／ｈ、汚染土壌からは０．２０〜２．５μＳＶ／ｈと高い値の放射線が検出され問題となっている。

放射線の漏出を低減させることができる容器として、例えば鉄製のドラム缶にコンクリート製容器を内張りした放射性廃棄物充填容器が知られている。この種のコンクリート製容器は、セメント、細骨材、粗骨材、核種吸着補強材から構成されており、核種吸着材としては放射性核種を吸着し得る繊維状活性炭が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１５３６９０号公報

しかしながら、上記ドラム缶にコンクリート製容器を内張りした従来の放射性廃棄物充填容器では、重量が重く運搬が容易でない。また、ドラム缶は大量生産に適しているとはいえず、福島等で大量に発生した汚染汚泥や汚染土壌、又は放射性物質を含む焼却灰を格納するだけの格納容器数を早期に調達しきれないという問題がある。

環境省は、汚染土壌や汚染汚泥等が詰められたフレコンを仮置場に置いた後、その上に盛土をして該盛土をカバーで覆い、このカバーの上に土嚢を積載することを構想している。また、環境省は上記フレコンを仮置場で３年程度保管した後、中間貯蔵施設に移動させて約３０年間保管することを考えている。

しかし、被災地では汚染土壌等が詰められたフレコンが仮置場の敷地にそのままの状態で置かれているのが現実である。フレコンは耐久性がなく、しかも紫外線に弱いことから、僅か数ヶ月で劣化して破断する場合がある。その為、破断したフレコンから汚染土壌等が漏出し周囲の土壌を二次汚染するので、汚染土壌が却って増加してしまう問題がある。また、たとえフレコンが破断に至らずとも、雨水等の浸入及び浸出によって二次的な土壌汚染を防ぐことができない。

また、仮置場は初期の状態に復元して地元の自治体に返却する必要があるが、上記のように汚染土壌量が増えるため、仮置場を初期状態に戻すのが難しくなる。さらに、ウクライナのチェルノブイリ自治体や米国のネバダ核実験場等の調査によると、土壌表面に沈着した放射性セシウムは、長期間を経た後でもそのほとんどが地表面から１０〜３０ｃｍ以内に留まっていることが報告されており、掘り起こすべき汚染土壌が大量に増加しているのが現状であるといえる。このような状況下、汚染土壌や汚染汚泥等の放射性汚染物を保管する放射性汚染物保管方法の開発が急務となっている。

本発明は、以上のような従来の放射性汚染物保管方法における課題を考慮してなされたものであり、放射線の漏出を低減できると共に、放射性物質の漏出を防止でき、しかも低コストで大量生産が可能な、そして軽量で取り扱い性に優れた放射性汚染物保管方法を提供するものである。

本発明に係る放射性汚染物保管方法は、原子力発電所事故に伴って大気中に放散された放射性物質で汚染された放射性汚染物を保管する放射性汚染物保管方法であって、前記放射性汚染物を、補強繊維及び気泡を分散状態で含み、比重が０．８〜１．５の範囲内であるコンクリート製多孔質成形体からなる有底筒部材に、ドラム缶を介することなく、直接、又はフレキシブルコンテナバッグに収容した状態で格納し、前記有底筒部材の上端部の開口を前記コンクリート製多孔質成形体からなる蓋部材によって閉じた状態で、前記有底筒部材を仮置場や中間貯蔵施設に静置することによって前記放射性汚染物を保管することを要旨とする。

本発明において、有底筒部材の厚みが３０〜７０ｍｍであることが好ましい。

本発明に係る放射性汚染物保管方法によれば、汚染汚泥や汚染土壌、又は放射性物質を含む焼却灰を格納容器内に格納することができ、これらを格納しても格納容器であるセメント硬化物製の有底筒部材及び蓋部材による放射性物質の吸着・遮蔽作用によって、容器から放射性物質が漏出することを低減することができる。

また、放射性汚染物格納容器の容器本体としてセメント硬化物を採用することによって、容器本体がドラム缶とコンクリート製容器である従来の格納容器よりも軽量化かつ低コスト化でき、運搬が容易となる。

また、ドラム缶にコンクリート製容器を内張りした従来の格納容器とは違い、本発明に係る放射性汚染物保管方法の容器は製造し易く大量生産に適している。

さらに環境省の構想に従えば、仮に汚染土壌等を格納した容器を仮置場で３年程度、更に中間貯蔵施設で約３０年間保管することにより、約３３年後の放射線量の数値が十分に減衰していれば、この土壌を自然界に戻すことが可能になる。その際に、従来の有鉄筋の格納容器では、これを重機などで破壊することが困難であり、また破壊できたとしても大量の金属廃棄物が生じてしまう。一方、本発明に係る放射性汚染物保管方法の格納容器はセメント硬化物製であるので、土壌を格納したまま重機などで粉砕することが容易であり、金属廃棄物を生じさせることがない。従って、粉砕することができずに格納容器自体が大型の放射性廃棄物となることを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る放射性汚染物格納容器の構成を示す斜視図である。 放射性汚染物格納容器の縦断面図である。 放射性汚染物格納容器を多段に積載した状態を示す説明図である。 放射性汚染物格納容器の他の構成を示す斜視図である。 他の実施形態に係る放射性汚染物格納容器を示す斜視図である。 蓋部材を部分的に示す斜視図である。 搬送補助部材の詳細な構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は図７の搬送補助部材の回動方向を示す図である。 容器からの距離と線量との関係を示したグラフである。 容器からの距離と遮蔽率との関係を示したグラフである。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
１．放射性汚染物格納容器の構成
図１と図２において、本発明に係る放射性汚染物保管方法の放射性汚染物格納容器（以下、単に容器と略記することがある）１は、セメント硬化物製の有底筒部材２と、この有底筒部材２の上端部開口を閉じることができるセメント硬化物製の蓋部材３とを備えている。

有底筒部材２の中に放射性廃棄物や放射性物質を含む土壌、汚泥等の放射性汚染物、又は放射性物質を含む焼却灰を格納した後、蓋部材３で有底筒部材２の上端部開口を閉じる構成となっている。

蓋部材３には、金属製の複数の運搬補助具（フック）４を取り付けることができる。または、有底筒部材２の一側面及びこの反対側側面に、複数の運搬補助具４を取り付けることができる。勿論これらの両方に運搬補助具４を取り付けることもできる。これらの運搬補助具４にワイヤー等を取り付け、該ワイヤーをクレーン等の重機で吊り上げることで容器１を容易に運搬することができる。なお、運搬補助具としては、図１に示すようなフックの他にも、有底筒部材２の下面に断面Ｌ字型の複数の長尺部材を間隔を空けて設けることもできる。この場合、フォークリフトのフォークを上記長尺部材の間に挿入して運搬することができるので運搬性が向上する。

放射性汚染物格納容器１は、設計値の一例として、内寸１．２ｍ×１．２ｍ×０．９１ｍ、重量約８００ｋｇ（有底筒部材：６５０ｋｇ、蓋部材：１５０ｋｇ）、内容積１．２ｍ^３とすることができる。また、放射性汚染物格納容器１の厚みは例えば３０ｍｍ〜７０ｍｍとすることができる。なお、蓋部材３の厚みは例えば８０ｍｍとすることができる。

有底筒部材２の４側面には、複数の凹部２ａを設けることができる。これにより、有底筒部材２の軽量化を図ることができる。また、容器１内の汚泥等から発生するメタンガスを放出するためのガス抜き孔を設けることができる。

２．放射性汚染物格納容器の製法
本発明において放射性汚染物格納容器１の有底筒部材２の製造方法は次の通りである。

放射性汚染物格納容器１はその内部に補強繊維と多数の気泡が分散されて多孔質をなしており、まずセメント、水、減水剤（必要に応じて）、及び補強繊維を混合することでセメント混合物を得る。

次に、起泡剤にコンプレッサーからのエアーを導入し、所定の倍率、例えば１０〜３０倍程度に発泡した気泡を作る。この気泡を、上記セメント混合物に加えて撹拌し発泡セメントを得る。なお、撹拌の途中でセメント混合物の比重を適宜測定し、目標値に近づけるよう、気泡を更に追加することもできる。なお、起泡剤は特に限定されず、セメント用、コンクリート用の起泡剤、例えばタンパク質系、界面活性剤系、樹脂系等の公知の各種の起泡剤を使用することができる。更に、上記起泡剤とともに、アルミニウム粉等の金属系発泡剤を使用して気泡を効率よく生成することもできる。起泡剤の添加量や添加方法は特に限定されないが、通常はセメント１００重量部に対して０．１〜１２重量部の範囲であり、放射性汚染物格納容器１の比重が０．８〜１．５となるように調整する。これにより、極端な重量アップを回避しつつ容器１の強度を担保でき、重量アップの回避と強度担保とのバランスを保つことができる。

次に、上記発泡セメントを型枠に充填し、養生固化させる。なお、養生は通常の養生でもよいし、蒸気養生でもよいし、両者を組み合わせて用いることもできる。

上記セメントの種類としては特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントを使用できる。

セメントと水との配合割合は、セメント１００重量部に対して水が２０〜１００重量部配合することが好ましいが、より好ましい水の配合割合は２０〜５０重量部の範囲である。水の配合割合が多すぎると放射性汚染物格納容器１の強度が低下する傾向があり、水が少なすぎると成形時に発泡セメントの流動性が低下する傾向があるためである。

補強繊維としては、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン繊維）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等が挙げられる。

補強繊維の繊維長は特に限定されないが、４〜３５ｍｍの範囲が好ましい。補強繊維の繊維長が４ｍｍ未満では補強効果が不足する傾向がみられる。補強繊維の繊維長が長い方が補強効果の点では有利であるが、その一方で、繊維長が長くなるほど分散性が低下し、放射性汚染物格納容器１内部で補強繊維が偏在し、却って該容器１の強度を低下させることがある。補強繊維の太さについては特に限定されないが、１０μｍ〜１００μｍの範囲のものを使用することができる。なお、セメント混練時に補強繊維を均一に撹拌するだけで、補強繊維が互いに絡み合った補強構造が得られバラツキのない強度が得られる。

補強繊維の配合量は、セメント１００重量部に対して０．５〜５重量部とすることが好ましい。補強繊維の配合量が少ないと、補強効果も低く、放射性汚染物格納容器１の強度も低くなる。補強繊維の配合量が多いほど補強効果の点では有利になるが、過剰になると分散性が悪くなり、補強繊維が偏在して、該容器１の強度が局部的に低下し、却って該容器１の強度を低下させる虞がある。このような観点から、補強繊維の配合量のより好ましい範囲は、セメント１００重量部に対して０．５〜３重量部である。

本発明の放射性汚染物保管方法によれば、補強繊維を含んだセメント硬化物製の有底筒部材２及び蓋部材３による放射性物質の遮蔽作用によって、格納した汚染汚泥や汚染土壌、又は焼却灰からの放射性核種が外へ漏出することを低減することができる。

また、放射性汚染物格納容器の容器本体としてセメント硬化物を採用することによって、容器本体がドラム缶とコンクリート製容器である従来の格納容器よりも軽量化でき、運搬が容易となる。

また、ドラム缶にコンクリート製容器を内張りした従来の格納容器とは違い、本発明に係る放射性汚染物保管方法の容器１は低コストでかつ製造し易く大量生産に適している。

さらに環境省の構想に従えば、仮に汚染土壌等を格納した容器を仮置場で３年程度、更に中間貯蔵施設で約３０年間保管することにより、約３３年後の放射線量の数値が十分に減衰していれば、この土壌を自然界に戻すことが可能になる。その際に、従来の有鉄筋の格納容器では、これを重機などで破壊することが困難であり、また破壊できたとしても大量の金属廃棄物が生じてしまう。一方、本発明に係る放射性汚染物保管方法の容器１はセメント硬化物製であるので、土壌を格納したまま重機などで粉砕することが容易であり、金属廃棄物を生じさせることがない。従って、粉砕することができずに格納容器自体が大型の放射性廃棄物となることを防ぐことができる。

なお、図１では放射性汚染物格納容器１の横断面を矩形としたが、これに限定されるものではなく、正方形、楕円形、円形、六角形又は八角形等の他の形状としてもよい。該容器１の横断面の形状を矩形や正方形で統一すれば、容器１を保管スペースに規則的に並べて整理し易くなるメリットがある。例えば環境省は、図３に示すような仮置場を構想しているが、該仮置場で本発明に係る放射性汚染物保管方法の容器１を多段にかつ規則的に積載することができ、これらの容器１を盛土２０で被覆してその上にカバー２２を介し土嚢２１を積載することができる。容器１を多段に積載しても、後述するように強度上の問題がないことが証明されている。

上記では本発明の放射性汚染物保管方法を、放射性物質を含む汚染土壌や汚染汚泥を格納するために用いたが、これに限定されるものではなく、放射性物質を含む衣服（作業着）等を格納するために用いることもできる。

３．その他の実施形態
図４において、放射性汚染物格納容器１ａには凹部２ａ（図１）が設けられていない。凹部２ａを設けないことにより有底筒部材２の厚みの均一化を図ることができ、より強い強度が得られるとともに、遮蔽性もより確保できる。

次に図５は他の実施形態に係る放射性汚染物格納容器１ｂを示す斜視図である。その放射性汚染物格納容器１ｂの構成は基本的には図４の放射性汚染物格納容器１ａと同じであるが、有底筒部材２の側部の運搬補助具４が設けられていない点、及び蓋部材３ａの四隅に搬送補助部材１０が設けられている点が異なる。以下、詳しく説明する。

図５において、蓋部材３ａの四隅に搬送補助部材１０を着脱可能に設けることができる。また、搬送補助部材１０が螺合締結される図示しない被締結部（雌ネジ部）を有底筒部材２に設けることができる。蓋部材３ａの運搬時にはクレーン等の重機に備えられたフックを運搬補助具４に引っ掛けることができ、有底筒部材２に蓋部材３ａが組み合わされた状態である放射性汚染物格納容器１ｂの運搬時には上記フックを搬送補助部材１０に引っ掛けることができる。なお、有底筒部材２の内面にウレタン系、ポリマーセメント系、ＦＲＰ樹脂系塗膜防水剤の他、シラン系や溶剤系の浸透性吸水防止剤を塗布することができる。このように浸透性吸水防止剤を塗布することで、防水性の向上の他、更なる耐候性の向上や劣化防止の効果が奏される。

続いて、図６は蓋部材３ａを部分的に示す斜視図である。図６に示すように、蓋部材３ａには、該蓋部材３ａの周縁部に凸部３０を設けることができる。この凸部３０によって蓋部材３ａにおいて凹部３１が形成される。凸部３０には複数の溝部３３を形成することができる。また、有底筒部材２（図５参照）の底部には、上記の凹部３１に嵌合する図示しない凸部を設けることができる。これにより、仮置場において、凹部３１に上記凸部を嵌合させることで放射性汚染物格納容器１ｂを多段に安定して積載でき、また凹部３１に溜まった水を該凹部３１から溝部３３を介して外に排出できる。なお、放射性汚染物格納容器を多段に積載する際には、運搬補助具４及び搬送補助部材１０を取り外すようにする。

また、蓋部材３ａの四隅（凸部３０の部分）には上記の搬送補助部材１０を挿通するための孔部（バカ穴）３２が設けられる。

次いで、図７は搬送補助部材１０の詳細な構成を示す図である。図７において、搬送補助部材１０は、本体部１１と該本体部１１に回動可能に取り付けられたリング状のリンク部１２と本体部１１の底部に設けられたボルト部１３とを有する。搬送補助部材１０として、例えばマーテック株式会社製の全方向型アイボルトと称されるフレノリンクボルトを採用することができる。なお、フレノリンクボルトの使用荷重（耐荷重）は約２トンである。

図８（ａ），（ｂ）は図７の搬送補助部材１０の回動方向を示す図である。図８（ａ）において、搬送補助部材１０はボルト部１３の軸心と垂直をなす平面Ｆに対して（平面Ｆを基準に）１８０°回動可能となっている。また図８（ｂ）において、本体部１１がボルト部１３の軸心回りに３６０°回動可能な構成となっていることで、リンク部１２も本体部１１の回動に伴ってボルト部１３の軸心回りに３６０°回動するようになっている。

次に、搬送補助部材１０の取り付け方法について説明する。まず有底筒部材２の上部開口を蓋部材３ａで閉じた状態（図５参照）にする。そして、搬送補助部材１０のボルト部１３を、蓋部材３ａの孔部３２に挿通し、有底筒部材２の雌ネジ部に螺合させる。これにより、搬送補助部材１０が放射性汚染物格納容器１ｂに取り付けられると共に蓋部材３ａが有底筒部材２に固定される。

放射性汚染物格納容器１ｂの搬送の際には、クレーン等の重機のフックを搬送補助部材１０のリンク部１２に引っ掛けて該容器１ｂを吊り上げることができる。

上記のような搬送補助部材１０によれば、該搬送補助部材１０が有底筒部材２に螺合されるので、吊り上げの安全性は極めて高く、脱落の虞もない。また、搬送補助部材１０においてリンク部１２がボルト部１３の軸心回りに３６０°回動し、該ボルト部１３の軸心と垂直をなす平面Ｆに対して１８０°回動可能であるので、吊り上げの自由度が非常に高い。すなわち、放射性汚染物格納容器の吊り上げ時に搬送補助部材１０に無理な力が掛からない。したがって、放射性汚染物格納容器の搬送の信頼性が非常に高くなる。

以上が本発明を実施するための形態であるが、本発明はもとより上記実施形態によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

１．遮蔽試験
遮蔽試験を以下の手順で行った。放射性汚染物格納容器１内に汚染土壌を投入し、蓋をしないで該汚染土壌の空間線量を計測した。次いで、蓋部材３により放射性汚染物格納容器１に蓋をし、該容器１の側面、該容器１の側面から１０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍ、及び１００ｃｍ離れた位置での空間線量を計測した。結果を図９及び図１０に示す。

図９において、Ｌ１は、厚さ７０ｍｍの容器１の中に汚染土壌を格納したときの線量と距離との関係を示した曲線である。なお、距離とは、有底筒部材２の側面からの距離を意味し、該距離が０であるときの線量とは、有底筒部材２の側面上の線量を意味している。また、Ｌ２は、容器１内に格納する前の汚染土壌の線量と距離との関係を示した曲線であり、距離が０であるときの線量とは、汚染土壌上の線量を意味している。

図９のグラフから透過率を求め、１００−透過率により遮蔽率を算出し、算出した該遮蔽率と距離との関係をまとめたものが図１０となる。この結果より、本発明に係る放射性汚染物保管方法の格納容器１の遮蔽率は約６０％であることが確認できた。

２．圧縮試験
放射性汚染物格納容器１の上に加圧板を載せ、圧縮試験機で１００ｔｏｎの圧力を負荷した。試験数はｎ＝３とした。

その結果、破壊が生じなかったことを目視にて確認することができた。それにより、例えば重量２ｔｏｎの汚染土壌を格納した容器１（重量８００ｋｇ）の重量は合計で２．８ｔｏｎとなるが、このような容器１を３段に積み重ねて保管する場合、最下段の容器１に負荷される重量は５．６ｔｏｎほどであるので、容器１の多段保管も問題がないことが確認できた。なお、容器１にクラック等の発生がないことも目視にて確認した。

３．水密試験
放射性汚染物格納容器１内に水を入れ、４８時間経過後の漏水の有無を調査した。試験数はｎ＝３とした。

水密試験の結果、いずれの試験体も、注水後４８時間経過しても漏水が全くないことが確認された。

４．通気性試験
放射性汚染物格納容器１内に汚染土壌を格納すると、該土壌からメタンガスが発生する可能性があるので、該容器１の通気性を確認した。なお、容器１にガス抜きを設けた状態で試験を行った。

本試験では、有底筒部材２に蓋部材３で蓋をした後、容器１内に空気を注入（０．２５ＭＰａ）してから２分後、空気の注入を停止したとき容器１内の圧力が０ＭＰａになったので、容器１が通気性を有することが確認できた。

５．施工性試験
汚染土壌を格納した状態の放射性汚染物格納容器１をユニックで吊架できるか否かを確認する施工性試験を行った。なお、試験をより厳しく行うために、土壌を投入した後、押し固めて土壌の格納量が多くなるようにした。

この試験を行ったところ、容器１を問題なく吊り上げることができ、破損が生じることはなかった。また、容器１を吊り上げた状態で揺動させても破損等の異常は発生しなかった。これにより、施工性についても優れたものであることが確認された。また、汚染土壌を格納した無鉄筋容器でも問題なく吊り下げ可能であることを確認することができた。

１，１ａ，１ｂ 放射性汚染物格納容器
２ 有底筒部材
３，３ａ 蓋部材
４ 運搬補助具
１０ 搬送補助部材
１１ 本体部
１２ リンク部
１３ ボルト部

Claims (2)

1. 原子力発電所事故に伴って大気中に放散された放射性物質で汚染された放射性汚染物を保管する放射性汚染物保管方法であって、
   前記放射性汚染物を、補強繊維及び気泡を分散状態で含み、比重が０．８〜１．５の範囲内であるコンクリート製多孔質成形体からなる有底筒部材に、ドラム缶を介することなく、直接、又はフレキシブルコンテナバッグに収容した状態で格納し、
   前記有底筒部材の上端部の開口を前記コンクリート製多孔質成形体からなる蓋部材によって閉じた状態で、前記有底筒部材を仮置場や中間貯蔵施設に静置することによって前記放射性汚染物を保管することを特徴とする放射性汚染物保管方法。
2. 前記有底筒部材の厚みが３０〜７０ｍｍである請求項１に記載の放射性汚染物保管方法。
   

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