JPH0554637B2 - - Google Patents
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- JPH0554637B2 JPH0554637B2 JP59219782A JP21978284A JPH0554637B2 JP H0554637 B2 JPH0554637 B2 JP H0554637B2 JP 59219782 A JP59219782 A JP 59219782A JP 21978284 A JP21978284 A JP 21978284A JP H0554637 B2 JPH0554637 B2 JP H0554637B2
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- sealing material
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- water
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、放射性廃棄物の地中埋設処分の際
に使用される密閉材料に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a sealing material used during underground disposal of radioactive waste.
原子炉等から排出される低レベルの放射性廃棄
物の処分方法として、地中に埋設する方法が提案
されている。この方法は、低レベル廃棄物を圧縮
して鋼製のドラム缶に充填密封する。そして、こ
のドラム缶を、地中に構築されたコンクリート製
の埋設ピツト内に収容し、粘土系の密閉材料で埋
めもどすものである。
As a method of disposing of low-level radioactive waste discharged from nuclear reactors, etc., burying it underground has been proposed. In this method, low-level waste is compressed and sealed into steel drums. The drum is then placed in a concrete buried pit built underground and buried back in a clay-based sealing material.
したがつて、この処分方法に使われる上記密閉
材料には次のような性能が要求される。 Therefore, the sealing material used in this disposal method is required to have the following properties.
○イ 止水性
地下水、雨水等が埋設ピツトのクラツク等か
ら浸入し、密閉材料を透過してドラム缶を腐食
せしめ、この結果内容物の放射性廃棄物が漏出
することが想定される。そのため、密閉材料は
可及的に低透水係数であることが必要である。
具体的には、動水勾配0.01の浸透水条件で0.5m
厚、有効間隔率１％の密閉材料を浸透水が透過
するに要する時間を100年確保するとすれば、
透水係数は1.6×10-8cm／sec以下とする必要が
ある。○B.Waterproofness It is assumed that groundwater, rainwater, etc. will enter through cracks in the buried pit, penetrate the sealing material and corrode the drum, resulting in leakage of the radioactive waste contents. Therefore, it is necessary that the sealing material has as low a hydraulic conductivity as possible.
Specifically, 0.5 m under seepage water conditions with a hydraulic gradient of 0.01.
If we assume that the time required for penetrating water to pass through a sealing material with a thickness and effective spacing ratio of 1% is 100 years,
The hydraulic conductivity must be 1.6×10 -8 cm/sec or less.
○ロ 吸着性
仮に、ドラム缶内の放射性核種が全量放出さ
れたとしても、密閉材料に十分な吸着能力があ
れば、これらはすべて密閉材料に吸着され、埋
設ピツト外への漏出は防止できる。よつて、密
閉材料には吸着性が必要であり、その吸着能力
（容量）も大きいものが望まれる。具体的には
密閉材料の陽イオン交換容量（CEC）で吸着
性を評価することができるので、この陽イオン
交換容量の大きいもの程、好ましい。○B Adsorption Even if all the radionuclides in the drum were released, if the sealing material had sufficient adsorption capacity, all of them would be adsorbed by the sealing material and leakage to the outside of the buried pit could be prevented. Therefore, the sealing material must have adsorption properties, and a large adsorption capacity (capacity) is also desired. Specifically, adsorption can be evaluated by the cation exchange capacity (CEC) of the sealing material, so the larger the cation exchange capacity, the better.
○ハ 力学的強度
ドラム缶を埋めもどした状態で、ドラム缶の
重量に耐えるだけの強度が必要である。ドラム
缶重量を500Kg、外径を58cmとすれば、ドラム
缶底面の圧力は約0.2Kg／cm2となる。よつて、
５倍の安全率を見込んで一軸圧縮強度が１Kg／
cm2以上あれば十分となる。○C Mechanical strength It must be strong enough to withstand the weight of the drum when it is backfilled. If the weight of the drum is 500Kg and the outer diameter is 58cm, the pressure at the bottom of the drum will be approximately 0.2Kg/ cm2 . Then,
Unconfined compressive strength is 1Kg/1, assuming a 5x safety factor.
cm 2 or more is sufficient.
この発明はこのような要求性能を満足する密閉
材料を提供することを目的とするものである。
The object of the present invention is to provide a sealing material that satisfies such required performance.
本発明における第１の発明は、スメクタイト系
粘土５〜89重量％とその５〜100重量％の水と硅
砂10〜94重量％と酸化マグネシウム１〜10重量％
とを混練してなるものであり、第２の発明は、ス
メクタイト系粘土１〜94重量％とその５〜100重
量％の水と鋳物廃棄砂５〜98重量％と酸化マグネ
シウム１〜10重量％とを混練してなるものであ
る。
The first aspect of the present invention is smectite clay 5 to 89% by weight, 5 to 100% water, silica sand 10 to 94% by weight, and magnesium oxide 1 to 10% by weight.
The second invention is made by kneading 1 to 94% by weight of smectite clay, 5 to 100% by weight of water, 5 to 98% by weight of foundry waste sand, and 1 to 10% by weight of magnesium oxide. It is made by kneading.
スメクタイト系粘土（以下、スメクタイト粘土
と云う。）は、ベントナイトで代表される高い止
水性、吸着性を有する粘土である。このスメクタ
イト粘土はその水分量が５〜100重量％に調節さ
れたうえ、使用に供される。ここで云う水分量と
は水の重量をスメクタイト粘土の重量で除した値
に100を乗じた値を云う。これらの限定は水分量
が５重量％未満では水分量が少なすぎて、硅砂な
どとの混練後の成形が不可能となり、100重量％
を越えると水分が過剰でスメクタイト粘土が粘液
状となり硅砂などとの混練が困難となるからであ
る。 Smectite clay (hereinafter referred to as smectite clay) is a clay that has high water-stopping properties and adsorption properties, typified by bentonite. This smectite clay is used after its moisture content is adjusted to 5 to 100% by weight. The moisture content here refers to the value obtained by dividing the weight of water by the weight of smectite clay and multiplying it by 100. These limitations are because if the water content is less than 5% by weight, the water content is too small and it becomes impossible to mold it after kneading with silica sand, etc.
This is because, if the content exceeds this amount, the water content will be excessive and the smectite clay will become sticky, making it difficult to mix it with silica sand or the like.
これらの状況を密度および強度の変化で示すと
第１図に示すようになり、密度は水分の混入量に
応じて高くなつてゆくが、約70％以上では飽和状
態になつている。また、強度においても35〜40％
の混入時をピークにして、５％以下および100％
以上では使用に耐えなくなつてしまうものであ
る。 Figure 1 shows these situations in terms of changes in density and strength.The density increases with the amount of water mixed in, but reaches a saturation state when it is about 70% or more. Also, the strength is 35-40%
5% or less and 100%, with the peak at the time of contamination.
Above this, it becomes unusable.
このスメクタイト粘土には硅砂または鋳物廃棄
砂が加えられる。鋳物廃棄砂は、鋳物工場で用い
られる鋳物砂の使い古された廃棄物（廃砂）であ
り、通常硅砂を主成分としこれに１〜10重量％の
粘結能力を有するベントナイト（スメクタイト粘
土）が含まれるものである。 Silica sand or foundry waste sand is added to this smectite clay. Foundry waste sand is used waste foundry sand used in foundries, and usually contains silica sand as its main component, with bentonite (smectite clay) having a caking ability of 1 to 10% by weight. It is included.
スメクタイト粘土と硅砂とを混合するもので
は、その混合比はスメクタイト粘土が５〜89重量
％とされる。第２図に示すようにスメクタイト粘
土が５重量％未満では硅砂が多くなりすぎ、透水
係数が10-9cm／secを割るようになるため、得ら
れる密閉材料の止水性、吸着性が大きく低減し、
所期の目的とする効果が得られなくなる。また、
スメクタイト粘土が89重量％を越えると透水係数
自体は10-10cm／secを維持するので、性能的には
問題のないもののコストの高いスメクタイト粘土
が多量となり、得られる密閉材料の単価が高くな
つて、経済的に不利となる。 When smectite clay and silica sand are mixed, the mixing ratio is 5 to 89% by weight of smectite clay. As shown in Figure 2, if the content of smectite clay is less than 5% by weight, there will be too much silica sand, and the permeability coefficient will be less than 10 -9 cm/sec, which will greatly reduce the water-stopping and adsorption properties of the resulting sealing material. death,
The desired effect will not be achieved. Also,
When the content of smectite clay exceeds 89% by weight, the permeability coefficient itself remains at 10 -10 cm/sec, so a large amount of smectite clay, which has no problem in terms of performance but is expensive, increases the unit price of the sealing material obtained. Therefore, it becomes economically disadvantageous.
また、スメクタイト粘土と鋳物廃棄砂とを混合
するものでは、その混合比はスメクタイト粘土が
１〜94重量％とされる。鋳物廃棄砂には上述のよ
うに元々ベントナイトが混入しているので、スメ
クタイト粘土の比率を硅砂を混合するものに比べ
て低くしても要求特性を満たすことができるから
である。そしてスメクタイト粘土が１重量％未満
では同様に所期の効果が得られず、94重量％を越
えると同様にコスト的に不利となる。 In addition, when smectite clay and foundry waste sand are mixed, the mixing ratio is 1 to 94% by weight of smectite clay. This is because foundry waste sand originally contains bentonite as described above, so that the required properties can be met even if the ratio of smectite clay is lower than that of sand mixed with silica sand. If the smectite clay content is less than 1% by weight, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 94% by weight, it is disadvantageous in terms of cost.
さらに、これら混合物には酸化マグネシウム
（MgO）が１〜10重量％加えられる。酸化マグネ
シウムはスメクタイト粘土の止水性と強度を向上
させるもので、浸水時スメクタイト粘土は酸化マ
グネシウムによりゲル化した透水性の低い状態と
なり、得られる密閉材料の止水性向上に寄与す
る。酸化マグネシウムの添加量が10重量％を越え
るとコスト的に不利となり、１重量％未満になる
と酸化マグネシウムを添加した効果が十分得られ
なくなり、いずれも不適である。 Furthermore, 1 to 10% by weight of magnesium oxide (MgO) is added to these mixtures. Magnesium oxide improves the water-stopping properties and strength of smectite clay, and when submerged in water, smectite clay turns into a gelled state with low water permeability due to magnesium oxide, contributing to improving the water-stopping properties of the resulting sealing material. If the amount of magnesium oxide added exceeds 10% by weight, it will be disadvantageous in terms of cost, and if it is less than 1% by weight, the effect of adding magnesium oxide will not be sufficiently obtained, and both are unsuitable.
第３図は、この酸化マグネシウム添加の効果を
示すもので、ベントナイトに対する混入水量を変
化させて一軸圧縮強度を求めたものである。 FIG. 3 shows the effect of adding magnesium oxide, and the unconfined compressive strength was determined by varying the amount of water mixed into bentonite.
このような混合物は鋳物工場や農薬工場で用い
られる混練機械によつて十分混練され、本発明の
密閉材料とされる。かくして得られた密閉材料は
やや湿潤した砂まじりの粘土状であり、これを締
固めることにより、緊密に固化する。 Such a mixture is sufficiently kneaded by a kneading machine used in foundries and agricultural chemical factories to form the sealing material of the present invention. The sealing material thus obtained is a slightly moist clay-like mixture of sand, and is compacted to become tightly solidified.
そして、この密閉材料は埋設ピツト内でのドラ
ム缶埋設の埋めもどしに使用されることになる
が、埋めもどし後の加圧が必要となる。すなわ
ち、埋設ピツト内に置かれたドラム缶の上方に十
分量の密閉材料を投入し、敷き均した後、ロード
ローラや振動ローラなどの締固め機械を用いて十
分締め固めることが必要である。締固めによつて
密度を高めるためには、圧力を種々に選択できる
が、第４図に示すように密度を1.5g／cm3以上に保
つためには、少なくとも10Kg／cm3以上は必要であ
り、好ましくは30Kg／cm2、100Kg／cm3程度が良好
であり、これによつてスメクタイト粘土が本来持
つている第１図に示した密度1.7を確保すること
ができる。なお、第４図のグラフは、硅砂80％、
スメクタイト粘土20％、スメクタイト粘土の水分
量35％の時の結果を示し、グラフ中直線Ａは室内
における締固め圧力100Kg／cm2で達成できる密閉
材の密度を示し、直線Ｂは同じく圧力65Kg／cm2で
の密度を示し、直線Ｃは同じく圧力30Kg／cm2での
密度を示す。エアージエツトによる吹付け充填に
よつても所定の締固めが可能である。 This sealing material will be used to backfill the buried drum in the burial pit, but it will be necessary to pressurize it after backfilling. That is, it is necessary to put a sufficient amount of sealing material above the drum placed in the buried pit, spread it evenly, and then thoroughly compact it using a compaction machine such as a road roller or vibrating roller. In order to increase the density through compaction, various pressures can be selected, but as shown in Figure 4, in order to maintain the density at 1.5 g/cm 3 or higher, at least 10 Kg/cm 3 or higher is required. The density is preferably about 30 Kg/cm 2 or 100 Kg/cm 3 , and thereby the density of 1.7 shown in FIG. 1, which smectite clay originally has, can be secured. The graph in Figure 4 shows 80% silica sand;
The results are shown when the moisture content of smectite clay is 20% and the moisture content of smectite clay is 35%. Straight line A in the graph shows the density of the sealing material that can be achieved at an indoor compaction pressure of 100 kg/ cm2 , and straight line B also shows the density of the sealing material that can be achieved at a compaction pressure of 65 kg/cm2 indoors. The density in cm 2 is shown, and the straight line C also shows the density at a pressure of 30 Kg/cm 2 . Predetermined compaction can also be achieved by spray filling using an air jet.
かくして、放射性廃棄物が充填されたドラム缶
は、密閉材料中に埋設され、これによつて密閉保
管されることになる。 Thus, the drum filled with radioactive waste is buried in a sealing material, thereby providing hermetically sealed storage.
このような密閉材料にあつては、止水性の高い
スメクタイト粘土を用いているので、1.6×10-8
cm／sec以下の低い透水係数を有するものとなり、
水の浸透を効果的に阻止し、ドラム缶の腐食を防
止する。
For such sealing materials, we use smectite clay, which has a high water-stopping property, so the sealing material is 1.6×10 -8
It has a low hydraulic conductivity of less than cm/sec,
Effectively prevents water penetration and prevents drum corrosion.
また、スメクタイト粘土は陽イオン交換容量が
大きいので、密閉材料は高い吸着性を示し、仮に
ドラム缶から放射性核種が漏出してもこれを完全
に吸着し、外部への漏出を抑止する。 In addition, since smectite clay has a large cation exchange capacity, the sealing material exhibits high adsorption properties, and even if radionuclides leak from the drum, they will be completely adsorbed and prevent leakage to the outside.
さらに、密閉材料を埋めもどし、締固めたもの
は、高い力学的強度を発揮し、一軸圧縮強度は１
Kg／cm2以上となり、十分ドラム缶の重量に耐える
ものとなる。 Furthermore, the sealed material that has been backfilled and compacted exhibits high mechanical strength, with an unconfined compressive strength of 1
Kg/cm 2 or more, and can sufficiently withstand the weight of the drum.
またさらに、鋳物廃棄砂を用いるものは、産業
廃棄物の有効利用となり、密閉材料の製造コスト
の低減に寄与する。 Furthermore, the use of foundry waste sand makes effective use of industrial waste and contributes to reducing the manufacturing cost of the sealing material.
また、酸化マグネシウムがスメクタイト系粘土
に加えられていることにより、該密閉材料は浸水
時、スメクタイト系粘土がゲル化することによつ
てより透水性の低い状態となる。 Furthermore, since magnesium oxide is added to the smectite clay, the sealing material becomes less water permeable when immersed in water as the smectite clay gels.
第１表に本発明の密閉材料の配合例とその特性
値を示す。
Table 1 shows formulation examples of the sealing material of the present invention and their characteristic values.
第１表より、この発明の密閉材料は要求品質を
すべて満足することがわかる。 From Table 1, it can be seen that the sealing material of the present invention satisfies all required qualities.
この発明の密閉材料は、止水性、吸着性の高い
スメタイト粘土に硅砂もしくは鋳物廃棄砂を特定
量配合し、さらに酸化マグネシウムを特定量配合
してなるものであるので、透水係数が低く、水の
浸入を防止し、放射性廃棄物の入つたドラム缶の
腐食を防止するとともに万一ドラム缶内の放射性
核種が漏出してもこれをすべて吸着し、外部に漏
出することがない。また、締固めにより十分な力
学的強度を発揮し、ドラム缶の重量に十分耐える
ことができる。さらに、酸化マグネシウムを添加
しているので、より一層止水性が向上し、信頼性
の高い密閉材料となる。また、鋳物廃棄砂を使用
するものでは、産業廃棄物の有効利用とコスト低
減に寄与する。
The sealing material of this invention is made by blending a specific amount of silica sand or foundry waste sand with smetite clay, which has high water-stopping and adsorption properties, and further blending a specific amount of magnesium oxide, so it has a low coefficient of permeability and is water resistant. It prevents infiltration and corrosion of drums containing radioactive waste, and even if radionuclides inside the drum should leak, all of it will be absorbed and will not leak outside. In addition, it exhibits sufficient mechanical strength through compaction and can sufficiently withstand the weight of the drum. Furthermore, since magnesium oxide is added, water-stopping properties are further improved, making it a highly reliable sealing material. In addition, those that use foundry waste sand contribute to the effective use of industrial waste and cost reduction.
図面はいずれも本発明の密閉材料の特性を示す
ものであつて、第１図はスメクタイト粘土の水分
量と密度、強度との関係を示すグラフ、第２図は
硅砂とスメクタイト粘土との混合比による透水係
数の変化を示すグラフ、第３図は酸化マグネシウ
ム添加の効果を示すグラフ、第４図は締固め回数
と密度との関係を示すグラフである。
The drawings all show the characteristics of the sealing material of the present invention; Fig. 1 is a graph showing the relationship between water content, density, and strength of smectite clay, and Fig. 2 is a graph showing the mixing ratio of silica sand and smectite clay. Figure 3 is a graph showing the effect of adding magnesium oxide, and Figure 4 is a graph showing the relationship between the number of compactions and density.
【表】
◎ ％表示はすべて重量％である。
◎ 吸着容量は、密閉材料100c.c.当りのミリ当量で
示した。
[Table] ◎ All percentages are by weight.
◎ Adsorption capacity is expressed in milliequivalents per 100 c.c. of sealing material.
Claims (1)
100重量％の水と硅砂10〜94重量％と酸化マグネ
シウム１〜10重量％とを混練してなる放射性廃棄
物用密閉材料。 ２ スメクタイト系粘土１〜94重量％とその５〜
100重量％の水と鋳物廃棄砂５〜98重量％と酸化
マグネシウム１〜10重量％とを混練してなる放射
性廃棄物用密閉材料。[Claims] 1. Smectite clay 5-89% by weight and 5-89% by weight of smectite clay
A sealing material for radioactive waste made by kneading 100% by weight of water, 10 to 94% by weight of silica sand, and 1 to 10% by weight of magnesium oxide. 2 Smectite clay 1-94% by weight and 5-94% by weight
A sealing material for radioactive waste made by kneading 100% by weight of water, 5 to 98% by weight of foundry waste sand, and 1 to 10% by weight of magnesium oxide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21978284A JPS6197599A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Sealing material for radioactive waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21978284A JPS6197599A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Sealing material for radioactive waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197599A JPS6197599A (en) | 1986-05-16 |
| JPH0554637B2 true JPH0554637B2 (en) | 1993-08-13 |
Family
ID=16740918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21978284A Granted JPS6197599A (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Sealing material for radioactive waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6197599A (en) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0634104B2 (en) * | 1987-02-04 | 1994-05-02 | 鹿島建設株式会社 | Waste pit |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6040997A (en) * | 1983-08-15 | 1985-03-04 | 日本原子力研究所 | Back-filling material of high-level waste glass solidified body |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21978284A patent/JPS6197599A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6197599A (en) | 1986-05-16 |
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