JPH09304597A - 放射性廃棄物処分用緩衝材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 止水性能とガス抜き性能を兼備し得るように
する。 【解決手段】 地中岩盤２に形成された容器収容孔６と
処分用オーバーパック１４とを隔てるために挿入される
緩衝材中に、膨潤性を有するベントナイトが４０〜２０
重量％、熱伝導率の高いケイ砂が４０〜６０重量％、鉄
粉が１０〜２０重量％含まれるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
トなどの原子炉において使用後の放射性廃棄物を、安定
した状態で地層処分することができるようにした放射性
廃棄物処分用緩衝材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高・中・低放射性レベルの放射性廃棄物
（放射性廃液、放射性物質、使用済燃料等）は、放射能
レベル（高・中・低）毎に分類して、それらを該当する
専用の密封容器に収納して、保管、貯蔵するようにして
いる。

【０００３】放射性廃棄物を深地層内に収納処分して生
活圏から隔離するために、放射性廃棄物をガラス固化処
理した収納容器を、金属とセラミックス等のオーバーパ
ック材で囲むオーバーパック処理を施して地層処分場所
に搬入し、これらを処分孔の中に装填してその回りにベ
ントナイト等の緩衝材を充填した状態とする地層処分を
行なうようにしている。

【０００４】そして、上記緩衝材としては、膨潤性を有
するベントナイトを８０〜９０重量％、熱伝導率の高い
ケイ砂を１０〜２０重量％、混合してブロック状に固め
たものを使用することが検討されている。

【０００５】上記緩衝材のブロックは、主成分であるベ
ントナイトが地下水を吸収して膨張することにより、オ
ーバーパックと緩衝材との隙間や、緩衝材と容器収容孔
との隙間をなくすと共に、ブロックの組織が緻密化して
地下水の侵入を阻止し、又、熱伝導率の高いケイ砂がオ
ーバーパックの熱を地中岩盤へ逃がすことにより、緩衝
材内に収容されたオーバーパックが高温化することを防
止するよう機能することが期待されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記成
分を有する緩衝材では、ベントナイトが膨潤されてブロ
ックが緻密化されると、オーバーパックが腐食した時に
発生するガス（還元性腐食による水素ガスなど）が地中
岩盤側へ抜ける経路がなくなってしまうことになり、オ
ーバーパックの周囲にガスが溜まって、ガスの圧力が高
くなった時に、ガスが抜けようとしてブロックに亀裂を
生じさせ、ブロックの止水性能を破壊してしまう可能性
がある。

【０００７】本発明は、上述の実情に鑑み、止水性能と
ガス抜き性能を兼備し得るようにした放射性廃棄物処分
用緩衝材を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、地中岩盤に形
成された容器収容孔と処分用オーバーパックとを隔てる
ために挿入される緩衝材の成分を、膨潤性を有するベン
トナイトを４０〜２０重量％、熱伝導率の高いケイ砂を
４０〜６０重量％、鉄粉を１０〜２０重量％としたこと
を特徴とする放射性廃棄物処分用緩衝材にかかるもので
ある。

【０００９】この場合において、ベントナイトと鉄粉の
粒径を数μｍ〜数十μｍとし、ケイ砂の粒径を数十μｍ
〜百数十μｍとしても良い。

【００１０】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１１】容器収容孔に処分用オーバーパックが収容
されると、容器収容孔と処分用オーバーパックとの間を
隔てる緩衝材製のブロックへの、地下水の浸透が進んで
行く。

【００１２】すると、緩衝材製のブロックは、膨潤性を
有するベントナイトを４０〜２０重量％含んでいるの
で、ベントナイトが地下水を吸収して膨潤し、容器収容
孔と緩衝材との隙間、及び、緩衝材と処分用オーバーパ
ックとの隙間がなくなり、且つ、ブロックの組織が緻密
化されて地下水の侵入を阻止する。

【００１３】そして、緩衝材製のブロックは、鉄粉を１
０〜２０重量％含んでいるので、地下水中に含まれる酸
素分（地下水はもともと還元性であり、酸素分をほとん
ど含まないものとされているが、地層内処分場の開削の
時に酸素が混入されたりする）によって鉄粉が酸化され
ることにより、地下水中に含まれる酸素分を使い尽くし
て、処分用オーバーパックが酸化腐食されるのを防止す
ると共に、酸化によって体積が膨張することにより、ブ
ロックの組織が更に緻密化されて地下水の侵入をより完
全に阻止する。

【００１４】更に、緩衝材製のブロックは、熱伝導率の
高いケイ砂を４０〜６０重量％含んでいるので、ケイ砂
が処分用オーバーパックの熱を地中岩盤へ逃がすことに
より、緩衝材内に収容された処分用オーバーパックが高
温化することを防止する。

【００１５】そして、数年と時間が経つうちに、緩衝材
製のブロックにしみこんだ地下水などにより処分用オー
バーパックは、非常に進行速度の遅い還元性の腐食を起
こすこととなり、還元性の腐食により水素ガスなどが発
生するが、緩衝材製のブロックは、ベントナイトや鉄粉
よりも１桁程度粒径を大きくしたケイ砂を４０〜６０重
量％と多量に含んでいるので、ベントナイトの膨潤や鉄
粉の体積膨張によって緻密化されたブロックの中にも、
ケイ砂の粒子によりブロックを構成する各粒子間に或る
程度の空隙を確保することが可能となり、処分用オーバ
ーパックの還元性の腐食によって発生した水素ガスなど
のガスを上記空隙に蓄えることが可能となる。

【００１６】これにより、処分用オーバーパックの還元
性の腐食によって発生した水素ガスの圧力でブロックに
亀裂が発生し、ブロックの止水性能が破壊することが防
止される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００１８】図１、図２は、本発明の実施の形態の一例
である。

【００１９】先ず、図１を用いて地層内処分場について
説明する。

【００２０】地上１から地下約１０００ｍ程度の位置に
ある地中岩盤２へ向けて縦穴３を掘削し、地中岩盤２
に、縦穴３の下端からほぼ水平方向へ拡がる容器収容空
間４を形成し、容器収容空間４の床面５に円筒状の容器
収容孔６を複数形成して地層内処分場７を構成する。

【００２１】そして、地上１に前記縦穴３を取囲むよう
に建屋８を設置すると共に、建屋８内にウインチなどの
巻取装置９を設け、巻取装置９に巻取られたワイヤロー
プ１０の先端を縦穴３に昇降可能に配置された昇降機１
１へ接続して昇降機構１２を構成する。

【００２２】又、前記容器収容空間４の天井部１３に、
特に詳細には図示しないが、前後方向や左右方向などへ
移動することにより各容器収容孔６に対して処分用オー
バーパック１４を搬送及び挿入可能な、天井クレーンな
どの挿入装置１５を設け、昇降機構１２と挿入装置１５
との間に、処分用オーバーパック１４を受け渡し可能な
搬送台車１６などの受渡装置を設ける。

【００２３】更に、容器収容孔６に地中岩盤２と処分用
オーバーパック１４とを隔てるため緩衝材製のブロック
１７を配置する。

【００２４】そして、本発明では、ブロック１７を構成
する緩衝材の成分を、膨潤性を有するベントナイトを４
０〜２０重量％、熱伝導率の高いケイ砂を４０〜６０重
量％、鉄粉を１０〜２０重量％とする。

【００２５】この際、ベントナイトと鉄粉は、粒径を数
μｍ〜数十μｍとし、ケイ砂は、粒径をこれらより１桁
程度大きい、数十μｍ〜百数十μｍ、好ましくは、二十
μｍ〜三十μｍとする。

【００２６】尚、図中、１８は容器収容孔６を閉止する
ための緩衝材製の収容孔蓋である。

【００２７】次に、作動について説明する。

【００２８】放射性廃棄物をガラスに封入固化して成る
ガラス固化体を、地上にて処分用オーバーパック１４に
収容する。

【００２９】こうして処分用オーバーパック１４ができ
たら、図１に示すように、処分用オーバーパック１４を
昇降機構１２の昇降機１１に乗せ、ウインチなどの巻取
装置９を巻戻すことにより、地上１の建屋８から縦穴３
を介して地下約１０００ｍ程度の位置にある地中岩盤２
に形成された水平方向へ拡がる地層内処分場７の容器収
容空間４へ送る。

【００３０】そして、容器収容空間４へ送られた処分用
オーバーパック１４を搬送台車１６などの受渡装置で受
け取り、搬送台車１６から天井クレーンなどの挿入装置
１５へ受け渡す。

【００３１】そして、処分用オーバーパック１４を受け
取った天井クレーンなどの挿入装置１５を前後方向や左
右方向などへ移動することにより目的とする容器収容孔
６の位置まで搬送し、容器収容孔６へ処分用オーバーパ
ック１４を嵌入させる。

【００３２】ここで、容器収容孔６には、内部に予め、
ベントナイトを主成分とする緩衝材製のブロック１７が
配置されており、容器収容孔６へ挿入された処分用オー
バーパック１４が地中岩盤２から隔てられて保管される
ようになっている。

【００３３】そして、容器収容孔６に処分用オーバーパ
ック１４を挿入したら、容器収容孔６に収容孔蓋１８を
して、収容孔蓋１８が容器収容空間４の床面５と面一に
なるようにする。

【００３４】こうして容器収容孔６に処分用オーバーパ
ック１４が収容されると、容器収容孔６と処分用オーバ
ーパック１４との間を隔てる緩衝材製のブロック１７へ
の、地下水の浸透が進んで行く。

【００３５】すると、緩衝材製のブロック１７は、膨潤
性を有するベントナイトを４０〜２０重量％含んでいる
ので、ベントナイトが地下水を吸収して膨潤し、容器収
容孔６と緩衝材との隙間、及び、緩衝材と処分用オーバ
ーパック１４との隙間がなくなり、且つ、ブロック１７
の組織が緻密化されて地下水の侵入を阻止する。

【００３６】そして、緩衝材製のブロック１７は、鉄粉
を１０〜２０重量％含んでいるので、地下水中に含まれ
る酸素分（地下水はもともと還元性であり、酸素分をほ
とんど含まないものとされているが、地層内処分場７の
開削の時に酸素が混入されたりする）によって鉄粉が酸
化されることにより、地下水中に含まれる酸素分を使い
尽くして、処分用オーバーパック１４が酸化腐食される
のを防止すると共に、酸化によって体積が膨張すること
により、ブロック１７の組織が更に緻密化されて地下水
の侵入をより完全に阻止する。

【００３７】更に、緩衝材製のブロック１７は、熱伝導
率の高いケイ砂を４０〜６０重量％含んでいるので、ケ
イ砂が処分用オーバーパック１４の熱を地中岩盤２へ逃
がすことにより、緩衝材内に収容された処分用オーバー
パック１４が高温化することを防止する。

【００３８】そして、数年と時間が経つうちに、緩衝材
製のブロック１７にしみこんだ地下水などにより処分用
オーバーパック１４は、非常に進行速度の遅い還元性の
腐食を起こすこととなり、還元性の腐食により水素ガス
などが発生するが、緩衝材製のブロック１７は、ベント
ナイトや鉄粉よりも１桁程度粒径を大きくしたケイ砂を
４０〜６０重量％と多量に含んでいるので、ベントナイ
トの膨潤や鉄粉の体積膨張によって緻密化されたブロッ
ク１７の中にも、ケイ砂の粒子によりブロック１７を構
成する各粒子間に或る程度の空隙を確保することが可能
となり、処分用オーバーパック１４の還元性の腐食によ
って発生した水素ガスなどのガスを上記空隙に蓄えるこ
とが可能となる。

【００３９】これにより、処分用オーバーパック１４の
還元性の腐食によって発生した水素ガスの圧力でブロッ
ク１７に亀裂が発生し、ブロック１７の止水性能が破壊
することが防止される。

【００４０】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
止水性能とガス抜き性能を兼備させることができるよう
になるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例にかかる地層内処分
場の概略側方断面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【符号の説明】

２ 地中岩盤 ６ 容器収容孔 １４ 処分用オーバーパック １７ 緩衝材製のブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中岩盤に形成された容器収容孔と処分
   用オーバーパックとを隔てるために挿入される緩衝材の
   成分を、膨潤性を有するベントナイトを４０〜２０重量
   ％、熱伝導率の高いケイ砂を４０〜６０重量％、鉄粉を
   １０〜２０重量％としたことを特徴とする放射性廃棄物
   処分用緩衝材。
2. 【請求項２】 ベントナイトと鉄粉の粒径を数μｍ〜数
   十μｍとし、ケイ砂の粒径を数十μｍ〜百数十μｍとし
   た請求項１記載の放射性廃棄物処分用緩衝材。