JPH0552480B2 - - Google Patents
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- JPH0552480B2 JPH0552480B2 JP21978384A JP21978384A JPH0552480B2 JP H0552480 B2 JPH0552480 B2 JP H0552480B2 JP 21978384 A JP21978384 A JP 21978384A JP 21978384 A JP21978384 A JP 21978384A JP H0552480 B2 JPH0552480 B2 JP H0552480B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- smectite clay
- weight
- canister
- water
- backfilling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は放射性廃棄物の地層埋設処分の際に
使用される埋戻材料に関する。 〔従来技術〕 再処理工場等から排出される高レベルの放射性
廃棄物や原子炉等から排出される使用済核燃料の
処分方法として、地下深部の岩盤などに埋設する
地層処分方法が提案されている。この処分方法は
地中深部の岩盤等に水平の洞道を設け、この洞道
内の処分ピツトに、高レベル放射性廃棄物を充填
密閉したステンレス鋼製容器（キヤニスター）を
置き、処分ピツトおよび洞道を埋戻材料で埋め戻
すものである。 したがつて、この処分方法に使用される上記埋
戻材料には、次のような性能が要求される。 ○イ 放射能遮蔽性 高レベル放射性廃棄物はキヤニスターに充填
された時点でもかなり強い放射能を有している
ため、処分ピツト内にキヤニスターを埋設した
後でも、その後の作業を考慮して充分低い線量
率となるように遮蔽せねばならない。埋戻材料
の遮蔽厚さを２ｍとし、密度を1.3ｇ／cm3とす
れば処分ピツト直上での線量率は6.4×
10-2mrem／hrとなり、充分低くなる。よつて
遮蔽性の指標として密度を採用し、これが1.6
ｇ／cm3以上であることが必要である。 ○ロ 止水性 岩盤から浸出する地下水によるキヤニスターの
腐食を防止するために、埋戻材料は高い止水性を
必要とする。このため、少なくとも良好な岩盤の
透水係数（10-7cm／sec）よりも小さいことが必
要であり、これの1/100以下とすれば十分と考え
られるので10-9cm／sec以下の透水係数を持つこ
とが必要条件となる。 ○ハ 吸着性 仮に、キヤニスター内の放射性核種が全量放出
されたとしても埋戻材料に十分な吸着能力があれ
ば、これらは一時期埋戻材料に吸着され、外部へ
の漏出は抑止できる。よつて、埋戻材料には吸着
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。具体的には埋戻材料の陽イオン交
換容量（CEC）で吸着性を評価し、単位体積当
りの陽イオン交換容量が大きいもの程好ましい。 ○ニ 化学的緩衝性、化学的安定性 キヤニスターの腐食を防ぐ上で埋戻材料には、
化学的緩衝性として酸化性でなく、かつ化学的に
安定な材料であることが要求される。 ○ホ 熱拡散性 高レベル放射性廃棄物はキヤニスターに充填直
後で2kW、30年後で0.5kW、100年後で0.1kWの
発熱をするので、埋戻材料には周囲の岩盤と同程
度の熱拡散率が要求される。具体的には代表的な
花崗岩の熱伝導率2.5kcal／ｍ・hr・℃以上であ
ることが十分条件となるが、少なくともその50％
以上であれば埋め戻し配置設計の工夫で問題を生
じさせずに済む。 ○へ 力学的特性 埋戻材料は、地圧や熱応力などの外力に耐える
とともにキヤニスターの重量にも耐える必要があ
り、あるレベル以上の力学的強度が要求される。
その指標として一軸圧縮強度が２Kg／cm2以上であ
ることが要求される。 〔発明の目的〕 この発明は以上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。 〔発明の構成〕 本発明の第１の発明の放射性廃棄物用埋戻材料
は、スメクタイト系粘土５〜95重量％とその５〜
100重量％の水とグラフアイト粉末５〜95重量％
とを混練したものであり、第２の発明の放射性廃
棄物用埋戻材料は、前記グラフアイト粉末に代え
てクロマイト砂を用い、混練したものである。 スメクタイト系粘土は（以下、スメクタイト粘
土と云う。）、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を５〜100重量％に調節した
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。水分量が５重量％未満で
は水分が少なすぎてグラフアイト粉末あるいはク
ロマイト砂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グラフアイト粉末あるいはク
ロマイト砂との混練が困難になる。 このスメクタイト粘土には、グラフアイト粉末
あるいはクロマイト砂が加えられる。グラフアイ
ト粉末としては、石炭コークス、石油ピツチを原
料として工業生産されるグラフアイト電極を加工
する際の切削屑として生じる粉末状のものや、ま
た天然グラフアイトの粉末も使用できる。このグ
ラフアイト粉末は、熱伝導率が大きく、スメクタ
イト粘土に適量混合することによつて埋戻材料に
良好な熱伝導率を与えることができる。 また、クロマイト砂は、クロマイト（FeO・
CrO3）を原石とする天然の骨材で、CrO3を含み
密度が高く、熱伝導率が大きく、かつ化学的に安
定な材料である。よつて、スメクタイト粘土に配
合することによつて、止水性、吸着性を大きく損
うことなく、高密度と高熱伝導率を与えることが
でき、機械的強度を増大させる。 スメクタイト粘土とグラフアイト粉末またはク
ロマイト砂との配合比率は、スメクタイト粘土が
５〜95重量％とされる。スメクタイト粘土が５重
量％未満では得られる埋戻材料の止水性および吸
着性が低くなり、上記目標値を満足することがで
きず、スメクタイト粘土が95重量％を越えると、
熱伝導率が不十分で目標値を満足することができ
なくなりまた機械的強度を満たすための加圧力を
大きく必要とし、不都合である。 また、グラフアイト粉末とクロマイト砂とは、
それぞれ単独でスメクタイト粘土に加えてもよ
く、また任意の割合で混合したのちスメクタイト
粘土に加えてもよい。 このような混合物は鋳物工場や農薬工場等で用
いられる混練器、混合器などの混練装置によつて
十分混練され、本発明の埋戻材料とされる。かく
して得られた埋戻材料はやや湿潤した砂まじりの
粘土状であり、これを締め固めると緊密に固化さ
せることができる。 そして、この埋戻材料は、洞道内の処分ピツト
内でのキヤニスター埋設の埋めもどしに使用され
ることになるが、埋め戻し後の加圧が必要とな
る。すなわち、処分ピツト内に置かれたキヤニス
ターの上方に十分量の埋戻材料を投入し、プレス
機械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。この締固めの際の加圧力は少な
くとも30Kg／cm2以上必要であり、好ましくは100
〜1000Kg／cm2程度が良好である。この締固めによ
つて、高い密度と一軸圧縮強度が得られる。 かくして、放射性廃棄物が充填されたキヤニス
ターは、処分ピツト内で埋戻材料中に埋設された
状態で密閉保管されることになる。 なお、本発明の埋戻材料をキヤニスターが収容
できる形状の成形体に予め金型等を用いて加圧成
形しておき、この成形体にキヤニスターを収容し
て所分ピツト内に保管する方法を採ることもでき
る。 〔作用〕 このような第１および第２の埋戻材料にあつて
は、いずれも止水性および吸着性の高いスメクタ
イト粘土を一方の成分としているので、10-9cm／
sec以下の低い透水係数を有するとともに高い吸
着性を有するものになり、水の浸入を効果的に防
止し、かつキヤニスターからの万一の放射性核種
の漏出があつてもこれを完全に吸着する。また、
第１の発明では他方の成分をグラフアイト粉末と
し、第２の発明で他方の成分をクロマイト砂とい
ているが、いずれの埋戻材料にあつても1.3ｇ／
cm3以上の密度が得られ、高い放射能遮蔽性を有
し、かつ熱放散性に富む。特に、第１の発明のも
のは、グラフアイト粉末が高熱伝導率を有するた
め、熱放散性に優れたものとなり、第２の発明の
ものは、クロマイト砂が高密度であるため、より
高密度のものとなつて放射能遮蔽性に優れたもの
となる。さらに、グラフアイトやクロマイト砂
は、骨材として高強度材料であり、締め固めによ
つて２Kg／cm2以上の一軸圧縮強度が得られる。 またさらに、スメクタイト粘土、グラフアイ
ト、クロマイト砂はいずれも化学的に安定であ
り、この埋戻材料はキヤニスターに対して化学的
に不活性であり、腐食等をもたらすことがない。 〔実施例〕 第１表に本発明の埋戻材料の配合例とその特性
値を示す。
使用される埋戻材料に関する。 〔従来技術〕 再処理工場等から排出される高レベルの放射性
廃棄物や原子炉等から排出される使用済核燃料の
処分方法として、地下深部の岩盤などに埋設する
地層処分方法が提案されている。この処分方法は
地中深部の岩盤等に水平の洞道を設け、この洞道
内の処分ピツトに、高レベル放射性廃棄物を充填
密閉したステンレス鋼製容器（キヤニスター）を
置き、処分ピツトおよび洞道を埋戻材料で埋め戻
すものである。 したがつて、この処分方法に使用される上記埋
戻材料には、次のような性能が要求される。 ○イ 放射能遮蔽性 高レベル放射性廃棄物はキヤニスターに充填
された時点でもかなり強い放射能を有している
ため、処分ピツト内にキヤニスターを埋設した
後でも、その後の作業を考慮して充分低い線量
率となるように遮蔽せねばならない。埋戻材料
の遮蔽厚さを２ｍとし、密度を1.3ｇ／cm3とす
れば処分ピツト直上での線量率は6.4×
10-2mrem／hrとなり、充分低くなる。よつて
遮蔽性の指標として密度を採用し、これが1.6
ｇ／cm3以上であることが必要である。 ○ロ 止水性 岩盤から浸出する地下水によるキヤニスターの
腐食を防止するために、埋戻材料は高い止水性を
必要とする。このため、少なくとも良好な岩盤の
透水係数（10-7cm／sec）よりも小さいことが必
要であり、これの1/100以下とすれば十分と考え
られるので10-9cm／sec以下の透水係数を持つこ
とが必要条件となる。 ○ハ 吸着性 仮に、キヤニスター内の放射性核種が全量放出
されたとしても埋戻材料に十分な吸着能力があれ
ば、これらは一時期埋戻材料に吸着され、外部へ
の漏出は抑止できる。よつて、埋戻材料には吸着
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。具体的には埋戻材料の陽イオン交
換容量（CEC）で吸着性を評価し、単位体積当
りの陽イオン交換容量が大きいもの程好ましい。 ○ニ 化学的緩衝性、化学的安定性 キヤニスターの腐食を防ぐ上で埋戻材料には、
化学的緩衝性として酸化性でなく、かつ化学的に
安定な材料であることが要求される。 ○ホ 熱拡散性 高レベル放射性廃棄物はキヤニスターに充填直
後で2kW、30年後で0.5kW、100年後で0.1kWの
発熱をするので、埋戻材料には周囲の岩盤と同程
度の熱拡散率が要求される。具体的には代表的な
花崗岩の熱伝導率2.5kcal／ｍ・hr・℃以上であ
ることが十分条件となるが、少なくともその50％
以上であれば埋め戻し配置設計の工夫で問題を生
じさせずに済む。 ○へ 力学的特性 埋戻材料は、地圧や熱応力などの外力に耐える
とともにキヤニスターの重量にも耐える必要があ
り、あるレベル以上の力学的強度が要求される。
その指標として一軸圧縮強度が２Kg／cm2以上であ
ることが要求される。 〔発明の目的〕 この発明は以上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。 〔発明の構成〕 本発明の第１の発明の放射性廃棄物用埋戻材料
は、スメクタイト系粘土５〜95重量％とその５〜
100重量％の水とグラフアイト粉末５〜95重量％
とを混練したものであり、第２の発明の放射性廃
棄物用埋戻材料は、前記グラフアイト粉末に代え
てクロマイト砂を用い、混練したものである。 スメクタイト系粘土は（以下、スメクタイト粘
土と云う。）、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を５〜100重量％に調節した
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。水分量が５重量％未満で
は水分が少なすぎてグラフアイト粉末あるいはク
ロマイト砂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グラフアイト粉末あるいはク
ロマイト砂との混練が困難になる。 このスメクタイト粘土には、グラフアイト粉末
あるいはクロマイト砂が加えられる。グラフアイ
ト粉末としては、石炭コークス、石油ピツチを原
料として工業生産されるグラフアイト電極を加工
する際の切削屑として生じる粉末状のものや、ま
た天然グラフアイトの粉末も使用できる。このグ
ラフアイト粉末は、熱伝導率が大きく、スメクタ
イト粘土に適量混合することによつて埋戻材料に
良好な熱伝導率を与えることができる。 また、クロマイト砂は、クロマイト（FeO・
CrO3）を原石とする天然の骨材で、CrO3を含み
密度が高く、熱伝導率が大きく、かつ化学的に安
定な材料である。よつて、スメクタイト粘土に配
合することによつて、止水性、吸着性を大きく損
うことなく、高密度と高熱伝導率を与えることが
でき、機械的強度を増大させる。 スメクタイト粘土とグラフアイト粉末またはク
ロマイト砂との配合比率は、スメクタイト粘土が
５〜95重量％とされる。スメクタイト粘土が５重
量％未満では得られる埋戻材料の止水性および吸
着性が低くなり、上記目標値を満足することがで
きず、スメクタイト粘土が95重量％を越えると、
熱伝導率が不十分で目標値を満足することができ
なくなりまた機械的強度を満たすための加圧力を
大きく必要とし、不都合である。 また、グラフアイト粉末とクロマイト砂とは、
それぞれ単独でスメクタイト粘土に加えてもよ
く、また任意の割合で混合したのちスメクタイト
粘土に加えてもよい。 このような混合物は鋳物工場や農薬工場等で用
いられる混練器、混合器などの混練装置によつて
十分混練され、本発明の埋戻材料とされる。かく
して得られた埋戻材料はやや湿潤した砂まじりの
粘土状であり、これを締め固めると緊密に固化さ
せることができる。 そして、この埋戻材料は、洞道内の処分ピツト
内でのキヤニスター埋設の埋めもどしに使用され
ることになるが、埋め戻し後の加圧が必要とな
る。すなわち、処分ピツト内に置かれたキヤニス
ターの上方に十分量の埋戻材料を投入し、プレス
機械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。この締固めの際の加圧力は少な
くとも30Kg／cm2以上必要であり、好ましくは100
〜1000Kg／cm2程度が良好である。この締固めによ
つて、高い密度と一軸圧縮強度が得られる。 かくして、放射性廃棄物が充填されたキヤニス
ターは、処分ピツト内で埋戻材料中に埋設された
状態で密閉保管されることになる。 なお、本発明の埋戻材料をキヤニスターが収容
できる形状の成形体に予め金型等を用いて加圧成
形しておき、この成形体にキヤニスターを収容し
て所分ピツト内に保管する方法を採ることもでき
る。 〔作用〕 このような第１および第２の埋戻材料にあつて
は、いずれも止水性および吸着性の高いスメクタ
イト粘土を一方の成分としているので、10-9cm／
sec以下の低い透水係数を有するとともに高い吸
着性を有するものになり、水の浸入を効果的に防
止し、かつキヤニスターからの万一の放射性核種
の漏出があつてもこれを完全に吸着する。また、
第１の発明では他方の成分をグラフアイト粉末と
し、第２の発明で他方の成分をクロマイト砂とい
ているが、いずれの埋戻材料にあつても1.3ｇ／
cm3以上の密度が得られ、高い放射能遮蔽性を有
し、かつ熱放散性に富む。特に、第１の発明のも
のは、グラフアイト粉末が高熱伝導率を有するた
め、熱放散性に優れたものとなり、第２の発明の
ものは、クロマイト砂が高密度であるため、より
高密度のものとなつて放射能遮蔽性に優れたもの
となる。さらに、グラフアイトやクロマイト砂
は、骨材として高強度材料であり、締め固めによ
つて２Kg／cm2以上の一軸圧縮強度が得られる。 またさらに、スメクタイト粘土、グラフアイ
ト、クロマイト砂はいずれも化学的に安定であ
り、この埋戻材料はキヤニスターに対して化学的
に不活性であり、腐食等をもたらすことがない。 〔実施例〕 第１表に本発明の埋戻材料の配合例とその特性
値を示す。
本発明における第１の発明の放射性廃棄物用埋
戻材料は、止水性、吸着性の優秀なスメクタイト
粘土にグラフアイト粉末を特定量配合してなるも
のであり、第２の発明の放射性廃棄物用埋戻材料
は、前記スメクタイト粘土にクロマイト砂を特定
量配合してなるものであるから、以下の優れた効
果を得ることができる。 １ 止水性が高く、良好な岩盤の透水係数よりも
低い透水係数を示し、100年程度の浸水防止効
果が期待できる。 ２ ステンレス容器（キヤニスター）にまで浸水
が至つても化学的に安定な材料でとり囲まれて
おり、地下水中のイオンを吸着することによつ
て容器の腐食を抑止できる。 ３ 吸着性に優れているので、万一キヤニスター
から漏れ出た放射性核種を吸着保持する効果が
得られ、外部汚染を防止できる。 ４ 適当な混合比、水分量、締固め圧力を設定す
れば充分強固な材料となり、長期の保管にあつ
てもキヤニスターが移動したりする不都合が生
じない。 また、特に第１の発明の埋戻材料にあつて
は、グラフアイト粉末が高熱伝導率を有するた
め、以下の優れた効果を得ることができる。 ５ 熱伝導率、熱容量が大きく、高温安定性が良
いので、埋設した放射性廃棄物からの放熱をす
ばやく岩盤等に拡散させることができ、内部に
熱がこもらない。 また、特に第２の発明の埋戻材料にあつて
は、クロマイト砂が高密度であるため、以下の
優れた効果を得ることができる。 ６ 密度を格段に高くできるので、高レベル放射
性廃棄物からの放射線を十分遮蔽できる。
戻材料は、止水性、吸着性の優秀なスメクタイト
粘土にグラフアイト粉末を特定量配合してなるも
のであり、第２の発明の放射性廃棄物用埋戻材料
は、前記スメクタイト粘土にクロマイト砂を特定
量配合してなるものであるから、以下の優れた効
果を得ることができる。 １ 止水性が高く、良好な岩盤の透水係数よりも
低い透水係数を示し、100年程度の浸水防止効
果が期待できる。 ２ ステンレス容器（キヤニスター）にまで浸水
が至つても化学的に安定な材料でとり囲まれて
おり、地下水中のイオンを吸着することによつ
て容器の腐食を抑止できる。 ３ 吸着性に優れているので、万一キヤニスター
から漏れ出た放射性核種を吸着保持する効果が
得られ、外部汚染を防止できる。 ４ 適当な混合比、水分量、締固め圧力を設定す
れば充分強固な材料となり、長期の保管にあつ
てもキヤニスターが移動したりする不都合が生
じない。 また、特に第１の発明の埋戻材料にあつて
は、グラフアイト粉末が高熱伝導率を有するた
め、以下の優れた効果を得ることができる。 ５ 熱伝導率、熱容量が大きく、高温安定性が良
いので、埋設した放射性廃棄物からの放熱をす
ばやく岩盤等に拡散させることができ、内部に
熱がこもらない。 また、特に第２の発明の埋戻材料にあつて
は、クロマイト砂が高密度であるため、以下の
優れた効果を得ることができる。 ６ 密度を格段に高くできるので、高レベル放射
性廃棄物からの放射線を十分遮蔽できる。
図面はいずれもこの発明の埋戻材料の特性を示
すものであつて、第１図は水分量と密度および一
軸圧縮強度との関係を示すグラフ、第２図は締固
め圧力と密度および一軸圧縮強度との関係を示す
グラフである。
すものであつて、第１図は水分量と密度および一
軸圧縮強度との関係を示すグラフ、第２図は締固
め圧力と密度および一軸圧縮強度との関係を示す
グラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ スメクタイト系粘土５〜95重量％とその５〜
100重量％の水とグラフアイト粉末５〜95重量％
とを混練してなる放射性廃棄物用埋戻材料。 ２ スメクタイト系粘土５〜95重量％とその５〜
100重量％の水とクロマイト砂５〜95重量％とを
混練してなる放射性廃棄物用埋戻材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21978384A JPS6197600A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 放射性廃棄物用埋戻材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21978384A JPS6197600A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 放射性廃棄物用埋戻材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197600A JPS6197600A (ja) | 1986-05-16 |
| JPH0552480B2 true JPH0552480B2 (ja) | 1993-08-05 |
Family
ID=16740935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21978384A Granted JPS6197600A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 放射性廃棄物用埋戻材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197600A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2082747T3 (es) * | 1987-07-03 | 1996-04-01 | Siemens Ag | Deposito de residuos, especialmente almacen definitivo para materias radioactivas. |
| JP2503652Y2 (ja) * | 1990-03-16 | 1996-07-03 | 石川島播磨重工業株式会社 | 放射性廃棄物の地層処分構造 |
| FR2690456B1 (fr) * | 1992-04-27 | 1999-12-24 | Commissariat Energie Atomique | Materiau de colmatage, procede de fabrication de ce materiau de colmatage et procede de mise en place de ce materiau sur un site de stockage de conteneurs. |
| JP4888871B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2012-02-29 | 株式会社鶴見製作所 | 水中ポンプのエアロック防止構造 |
| GB0716417D0 (en) * | 2007-08-23 | 2007-10-03 | Ukaea Ltd | Waste encapsulation |
| CN108997691B (zh) * | 2018-08-10 | 2020-06-26 | 中核环保产业有限公司 | 一种核工业放射性废物专用导热缓冲材料的制备方法 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21978384A patent/JPS6197600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6197600A (ja) | 1986-05-16 |
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