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JP5041239B2 - Buffering material and disposal method of waste - Google Patents
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Description

本発明は、緩衝材及び廃棄体の埋設処分方法に関するものであって、特に、放射性廃棄物を封入した廃棄体と該廃棄体を埋設する処分孔との間に敷設される緩衝材、及び該緩衝材を廃棄体と処分孔との間に敷設する廃棄体の埋設処分方法に関するものである。   The present invention relates to a buffer material and a method for burying and disposing of a waste body, and in particular, a buffer material laid between a waste body enclosing radioactive waste and a disposal hole for burying the waste body, and the The present invention relates to a disposal method of a waste body in which a buffer material is laid between the waste body and a disposal hole.

原子力発電所における原子力の利用に伴い発生する放射性廃棄物は、人間環境に有意な影響を及ぼすことがないように安全に管理するために適切な方法で処理が行われた後、最終的に処分されるようになっている。たとえば、再処理で使用済燃料からウラン、プルトニウム等の有用物を分離した後に残存する放射能レベルの高い廃棄物(高レベル放射性廃棄物)は、ガラスで固化した後、30〜50年冷却のために貯蔵され、その後、地下深くに埋設処分することとなっている。   Radioactive waste generated from the use of nuclear power at nuclear power plants is finally disposed of after being treated in an appropriate manner so that it can be safely managed so as not to have a significant impact on the human environment. It has come to be. For example, high-level radioactive waste (high-level radioactive waste) remaining after separating useful materials such as uranium and plutonium from spent fuel by reprocessing is solidified with glass and then cooled for 30 to 50 years. For storage, and then buried deep underground.

ガラスで固化した放射性廃棄物(ガラス固化体)を埋設する埋設処分施設は、処分坑道と処分孔とを有している。処分坑道は、地下深くに設けられた地下坑道であって、硬岩系岩盤では幌型断面、軟岩系岩盤では三心円の断面を有している。また、処分坑道の勾配は、湧き水の排水に必要な勾配となる。処分孔は、処分坑道の床面を掘削した竪孔であり、一定間隔で設けられる。この処分坑道は、放射性廃棄物の埋設後には、埋め戻して、地下坑道全体が閉鎖されることにより、埋設処分を行うことができる。   An embedding disposal facility for embedding radioactive waste solidified with glass (glass solidified body) has a disposal tunnel and a disposal hole. The disposal mine is an underground mine that is deep underground, and has a hood-type cross section in hard rock and a tricentric cross section in soft rock. In addition, the slope of the disposal tunnel is the slope necessary for the discharge of spring water. The disposal hole is a hole formed by excavating the floor surface of the disposal tunnel, and is provided at regular intervals. This disposal tunnel can be buried after the radioactive waste is buried, and then the entire underground tunnel is closed.

ガラス固化体は、オーバーパックに封入した後、処分孔に定置され、その周囲に緩衝材を敷設することになっている。オーバーパックは、ガラス固化体の放射能や発熱量がある程度減衰するまでの期間、地下水をガラス固化体に接触させないように物理的に封じ込めることを目的とした金属製の容器である。緩衝材は、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料を締め固めたもので構成され、オーバーパック(廃棄体)を物理的に保護するとともに、オーバーパックの閉じ込め機能が失われた後も放射性核種の移行を抑制することが期待されている(たとえば、特許文献1及び非特許文献1参照)。   The glass solid is encapsulated in an overpack, then placed in a disposal hole, and a buffer material is laid around it. The overpack is a metal container intended to physically contain groundwater so that it does not come into contact with the vitrified body until the radioactivity and calorific value of the vitrified body are attenuated to some extent. The cushioning material is composed of compacted bentonite-based soil material mixed with bentonite and sand to physically protect the overpack (waste material) and radioactive even after the overpack confinement function is lost. It is expected to suppress nuclide migration (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

ところで、緩衝材は、地下水の進入に伴い、膨潤し、オーバーパック定置時の周辺岩盤との隙間や緩衝材内に生じた隙間を充填できることが要求されている。このため、オーバーパック(廃棄体)が処分孔に定置され、その周囲に緩衝材が敷設された後に、処分孔の岩盤面から地下水がしみ出すと、緩衝材が膨潤し、図5に示すように、緩衝材15が処分坑道12の床面から膨出することになる。このような事態は、緩衝材15が所定の密度を維持できないことになり、遮水性能が低下することが懸念される。また、極端に膨潤した場合には、廃棄体16を正しい位置で支持できない事態も懸念される。   By the way, it is requested | required that a buffer material swells with the approach of groundwater, and can fill the clearance gap between the surrounding rock mass at the time of overpack placement, and the clearance gap produced in the buffer material. For this reason, after the overpack (waste body) is placed in the disposal hole and the buffer material is laid around it, if the groundwater seeps out from the rock surface of the disposal hole, the buffer material swells, as shown in FIG. In addition, the cushioning material 15 bulges from the floor surface of the disposal mine shaft 12. In such a situation, the cushioning material 15 cannot maintain a predetermined density, and there is a concern that the water shielding performance is deteriorated. Moreover, when it swells extremely, there is a concern that the waste body 16 cannot be supported at the correct position.

このような事態を防止すべく、図6に示すように、処分孔(竪穴)13と緩衝材15との間に止水膜17を敷設したり、図7に示すように、緩衝材15と処分坑道12との間に反力柱18を設置したり、あるいは、図8に示すように、緩衝体15を覆う蓋体19をアンカー20で固定したりする等が考えられている。   In order to prevent such a situation, as shown in FIG. 6, a water blocking film 17 is laid between the disposal hole (saddle hole) 13 and the buffer material 15, or as shown in FIG. It is conceivable to install a reaction force column 18 between the disposal tunnel 12 or to fix a lid 19 covering the buffer 15 with an anchor 20 as shown in FIG.

特開2007−319732号公報JP 2007-319732 A 原子力発電環境整備機構“高レベル放射性廃棄物地層処分の技術と安全性”[online]2004年5月掲載:資料室/技術関係/技術関係説明資料[平成20年4月10日検索]インターネット<URL:1210658787861_0.html>Japan Nuclear Power Environment Organization “Technology and Safety of High-Level Radioactive Waste Geological Disposal” [online] May 2004 publication: Reference Room / Technology / Technical Explanation [Search April 10, 2008] Internet < URL: 1210658787861_0.html>

しかしながら、これらの案は、止水膜17の敷設、反力柱18の設置、アンカー20の設置等、廃棄体の埋設とは直接関係のないものを敷設したり、設置したりする必要があり、より多くの負担を強いることになる。特に、反力柱を設置した場合には、処分坑道の使用に制限を加えることになり、好ましくない。   However, in these proposals, it is necessary to lay or install something that is not directly related to the burial of the waste body, such as laying the water blocking film 17, installing the reaction force column 18, and installing the anchor 20. , Will be more burdensome. In particular, when a reaction force column is installed, the use of the disposal tunnel is restricted, which is not preferable.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少なくとも処分坑道を埋め戻すまで膨出を抑制できる緩衝材、及び少なくとも処分坑道を埋め戻すまで緩衝材の膨出を抑制できる廃棄体の埋設方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is a buffer material capable of suppressing bulging at least until the disposal tunnel is backfilled, and a burial of waste body capable of suppressing bulging of the buffer material at least until the disposal tunnel is backfilled It aims to provide a method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる緩衝材は、処分孔に定置された廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に敷設される緩衝材であって、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に該粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the cushioning material according to the present invention is a cushioning material laid between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body placed in the disposal hole. The electrolyte is added to the clay-based soil material that swells by absorbing water so that the concentration of the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material is 0.3 mol / l or more in a predetermined period. And

また、本発明にかかる緩衝材は、上記発明において、前記電解質が、塩化ナトリウムであることを特徴とする。   In the above invention, the buffer material according to the present invention is characterized in that the electrolyte is sodium chloride.

また、本発明にかかる緩衝材は、上記発明において、前記電解質が、塩化カルシウムであることを特徴とする。   Moreover, the buffer material according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the electrolyte is calcium chloride.

本発明にかかる廃棄体の埋設処分方法は、処分孔に廃棄体を定置するとともに、該廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に緩衝材を敷設する廃棄体の埋設処分方法において、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加することにより緩衝材とした後、処分孔と廃棄体との間に敷設することを特徴とする。 The method for burying and disposing of a waste body according to the present invention is a method for burying and disposing of a waste body in which a waste body is placed in a disposal hole and a buffer material is laid between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body. In addition, a buffer material can be obtained by adding an electrolyte to the clay-based soil material that swells by absorbing water so that the concentration of the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material is 0.3 mol / l or more in a predetermined period. Then, it is laid between the disposal hole and the waste body.

また、本発明にかかる廃棄体の埋設処分方法は、上記発明において、前記電解質を添加する方法として、電解質を溶媒である水に溶かした電解液をあらかじめ作成しておき、それを粉体状または粒状の粘土系土質材料に添加して混練し、その後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材としたことを特徴とする。   Further, in the above invention, the waste disposal method according to the present invention is the method of adding the electrolyte, in which an electrolyte solution in which the electrolyte is dissolved in water as a solvent is prepared in advance, and the powder or It is characterized by being added to a granular clay-based soil material, kneaded, and then compacted to a predetermined density to obtain a buffer material.

また、本発明にかかる廃棄体の埋設処分方法は、処分孔に廃棄体を定置するとともに、該廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に緩衝材を敷設する廃棄体の埋設処分方法において、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質を添加することにより緩衝材とした後、処分孔と廃棄体との間に敷設する方法で、前記電解質を添加する方法として、粒状体の電解質と紛状体または粒状体の粘土系土質材料とをあらかじめ空練りして均質化しておき、その後、所定の水分を添加して混練した後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材としたことを特徴とする。 In addition, the method for burying and disposing of a waste body according to the present invention embeds the waste body by placing a waste body in the disposal hole and laying a buffer material between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body. In the disposal method, after adding the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material to the clay-based soil material that swells by absorbing water, the buffer material is laid between the disposal hole and the waste body, As a method for adding the electrolyte, the granular electrolyte and the powder or granular clay-based soil material are previously kneaded and homogenized, and then added with predetermined moisture and kneaded. It is characterized by using as a buffer material by compacting to a density of.

本発明にかかる緩衝材は、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に該粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加したので、電解質が拡散するまでは粘土系土質材料の膨潤を抑制できる。このため、少なくとも処分坑道を埋め戻すまで緩衝材の膨出を抑制できる。 The buffer material according to the present invention has an electrolyte so that the concentration of the electrolyte that suppresses swelling of the clay-based soil material in the clay-based soil material that swells by absorbing water becomes 0.3 mol / l or more in a predetermined period. Since added, the swelling of the clay-based soil material can be suppressed until the electrolyte diffuses. For this reason, the expansion of the buffer material can be suppressed at least until the disposal tunnel is backfilled.

本発明にかかる廃棄体の埋設処分方法は、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加することにより緩衝材とした後、処分孔と廃棄体との間に敷設するので、電解質が拡散するまでは粘土系土質材料の膨潤を抑制できる。このため、廃棄体の埋設処分後、少なくとも処分坑道を埋め戻すまで緩衝材の膨出を抑制できる。 In the waste disposal method according to the present invention, the concentration of the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material in the clay-based soil material that swells by absorbing water is 0.3 mol / l or more in a predetermined period. Since the buffer material is formed by adding an electrolyte and then laid between the disposal hole and the waste body, the swelling of the clay-based soil material can be suppressed until the electrolyte diffuses. For this reason, the bulging of the buffer material can be suppressed until the disposal tunnel is backfilled after the disposal of the waste body.

以下に、本発明にかかる緩衝材及び廃棄体の埋設処分方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a buffer material and a waste disposal method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

本実施の形態で説明する緩衝材は、放射性廃棄物を封入した廃棄体と該廃棄体を埋設する処分孔との間に敷設されるものである。放射性廃棄物は、原子力発電所における原子力の利用に伴い発生するもので、人間環境に有意な影響を及ぼすことがないように安全に管理するために適切な方法で処理が行われた後、最終的に処分されるようになっている。たとえば、再処理で使用済燃料からウラン、プルトニウム等の有用物を分離した後に残存する放射能レベルの高い廃棄物(高レベル放射性廃棄物)は、ガラスで固化した後、30〜50年冷却のために貯蔵され、その後、地下深くに埋設処分することになっている。   The cushioning material described in this embodiment is laid between a waste body enclosing radioactive waste and a disposal hole in which the waste body is embedded. Radioactive waste is generated with the use of nuclear power at nuclear power plants, and after being treated in an appropriate manner so that it does not have a significant impact on the human environment, Will be disposed of. For example, high-level radioactive waste (high-level radioactive waste) remaining after separating useful materials such as uranium and plutonium from spent fuel by reprocessing is solidified with glass and then cooled for 30 to 50 years. For storage and then buried deep underground.

図1は、放射性廃棄物を埋設する埋設処分施設を示す概念図である。図1に示すように、埋設処分施設は、ガラスで固化した放射性廃棄物(以下「ガラス固化体1」という)を埋設する施設であって、処分坑道2と処分孔3とを有している。処分坑道2は、地下深くに設けられた地下坑道であって、硬岩系岩盤では幌型断面、軟岩系岩盤では三心円の断面を有している。また、処分坑道2の勾配は、湧き水の排水に必要な勾配となる。処分孔3は、処分坑道2の床面を掘削した竪穴であり、一定間隔で設けられる。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embedding disposal facility for embedding radioactive waste. As shown in FIG. 1, the buried disposal facility is a facility for embedding radioactive waste solidified with glass (hereinafter referred to as “glass solidified body 1”), and has a disposal tunnel 2 and a disposal hole 3. . The disposal mine 2 is an underground mine provided deep underground. The hard rock base has a hood-type cross section and the soft rock base has a three-centric cross section. Moreover, the gradient of the disposal tunnel 2 is a gradient necessary for the drainage of spring water. The disposal holes 3 are dredging holes excavated from the floor surface of the disposal tunnel 2 and are provided at regular intervals.

ガラス固化体1は、オーバーパック4に封入した後、処分孔3に定置され、その周囲に緩衝材5を敷設することになっている。オーバーパック4は、ガラス固化体1の放射能や発熱量が有る程度減衰するまでの期間、地下水をガラス固化体1に接触させないように物理的に封じ込めることを目的とした金属製の容器であって、ガラス固化体1の放射能と発熱の特性を考慮し、1000年間の耐用年数が設定されている。オーバーパック4は、収納するガラス固化体1が円柱形であることや耐圧性の観点から円筒形が想定されている。なお、ガラス固化体1をオーバーパック4に封入したものを以下の説明において「廃棄体6」という。   After the glass solid body 1 is sealed in the overpack 4, it is placed in the disposal hole 3, and the cushioning material 5 is laid around it. The overpack 4 is a metal container for the purpose of physically containing groundwater so that it does not come into contact with the glass solidified body 1 until it decays to the extent that the radioactivity and heat generation amount of the glass solidified body 1 exists. In consideration of the radioactivity and heat generation characteristics of the vitrified body 1, a service life of 1000 years is set. The overpack 4 is assumed to have a cylindrical shape from the viewpoint of the vitrified body 1 to be accommodated in a cylindrical shape and pressure resistance. In addition, what sealed the glass solidified body 1 in the overpack 4 is called "waste body 6" in the following description.

緩衝材5は、廃棄体6を物理的に保護するとともに、オーバーパック4の閉じ込め機能が失われた後も放射性核種の移行を抑制することが期待されているもので、地下水の移動の抑制、溶解した核種の収着、コロイドの移行の防止といった機能が求められる。緩衝材5は、ベントナイトに骨材としてケイ砂を混合したもので構成する。   The buffer material 5 is intended to physically protect the waste body 6 and to suppress the migration of the radionuclide even after the confinement function of the overpack 4 is lost. Functions such as sorption of dissolved nuclides and prevention of colloid migration are required. The buffer material 5 is composed of bentonite mixed with silica sand as an aggregate.

図2は、ベントナイトの膨潤率を示す図である(参考文献:Nakashima,H., Ishi, T.Nakahata, A., Tanabe, H., Tamura, S.:swelling deformation of compacted bentonite/sand mixture, Clay Science for Engineering, Adachi & Fukue(eds), Balkema,Rotterdam ISBN 90 5809 1759 )。この図は、乾燥密度が1600kg/m3となるように圧縮したベントナイトに淡水を吸水させた場合の膨潤率(膨張量(高さの変化)を試験体の高さに対する比で示したもの)を示したものであって、横軸に時間、縦軸に膨潤率を示している。また、図中に記載してある数値は、上載荷重の値であり、たとえば、78.5kPaの上載荷重による圧力を受けている場合であっても、1.9倍程度まで膨張することを示している。   FIG. 2 is a graph showing the swelling rate of bentonite (reference documents: Nakashima, H., Ishi, T. Nakahata, A., Tanabe, H., Tamura, S .: swelling deformation of compacted bentonite / sand mixture, Clay Science for Engineering, Adachi & Fukue (eds), Balkema, Rotterdam ISBN 90 5809 1759). This figure shows the swelling rate (expansion amount (change in height) as a ratio to the height of the test specimen) when fresh water is absorbed into bentonite compressed to a dry density of 1600 kg / m3. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the swelling rate. Moreover, the numerical value described in the figure is the value of the overload, for example, it shows that the pressure expands to about 1.9 times even when receiving the pressure due to the overload of 78.5 kPa. ing.

図3は、ベントナイトの膨潤特性を示す図である(参考文献:前田他、カルシウム型化及びカルシウム型ベントナイトの基本特性、PNC TN841098-021、動力炉・核燃料開発事業団、1998)。この図は、横軸に乾燥密度、縦軸に膨潤圧を示している。この図によれば、ベントナイトは密度が大きいほど高い膨潤圧を発揮することになる。   FIG. 3 is a diagram showing the swelling characteristics of bentonite (reference: Maeda et al., Basic properties of calcium-type and calcium-type bentonite, PNC TN841098-021, Power Reactor / Nuclear Fuel Development Corporation, 1998). In this figure, the horizontal axis represents the dry density and the vertical axis represents the swelling pressure. According to this figure, bentonite exhibits a higher swelling pressure as the density increases.

このようなベントナイトの膨潤特性は、ベントナイトが含有しているモンモリロナイトという粘土鉱物の吸水膨張作用によるものであり、ベントナイトの乾燥密度が大きい場合に大きな膨潤圧を有するのは、材料中に含まれるモンモリロナイトの粒子の周囲に膨張できる空間が少ないからである。   Such swelling characteristics of bentonite are due to the water-absorbing and expanding action of a clay mineral called montmorillonite contained in bentonite. When the dry density of bentonite is high, the montmorillonite contained in the material has a large swelling pressure. This is because there is little space that can expand around the particles.

ベントナイトの吸水膨張のメカニズムは、結晶の層間に存在する水の浸透圧であると解されている。すなわち、モンモリロナイト粒子の水(土質材料の間隙水)の電解質濃度が低ければ、結晶の層間に取り込まれた水の浸透圧は大きく、結果として膨潤圧は大きくなるのに対し、電解質濃度が高ければ、結晶の層間に取り込まれた水の浸透圧は小さく、結果として膨潤圧は小さくなる。   It is understood that the mechanism of water absorption expansion of bentonite is the osmotic pressure of water existing between crystal layers. That is, if the electrolyte concentration of the water of montmorillonite particles (pore water of the soil material) is low, the osmotic pressure of the water taken in between the crystal layers is large, and as a result, the swelling pressure increases, whereas the electrolyte concentration is high The osmotic pressure of water taken in between the crystal layers is small, and as a result, the swelling pressure is small.

図4は、モンモリロナイトの結晶層間距離と電解質濃度との関係を示した図である(参考文献:Philip F.LOW, Interparticle Forces in Clay Suspensions: Flocculation, Viscous Flow and Swelling,p.163 cms workshop lectures, Volume 4 Clay-Water Interface and its Rheological Implications, 1992, N.Guven, R.M.Pollastro Editors, published by CLAY MINERALS SOCIETY)。この図は、横軸にNaCl濃度(電解質濃度)、縦軸に結晶の層間距離を示したものである。この図によれば、モンモリロナイト鉱物の結晶構造において、多層構造を有している結晶の層間距離が水のNaCl濃度(電解質濃度)によって異なることを示している。なお、周囲に水が存在しない場合のモンモリロナイト結晶の層間距離は、1.8nm程度であるとされている。   Figure 4 shows the relationship between the distance between the crystal layers of montmorillonite and the electrolyte concentration (reference: Philip F. LOW, Interparticle Forces in Clay Suspensions: Flocculation, Viscous Flow and Swelling, p. 163 cms workshop lectures, Volume 4 Clay-Water Interface and its Rheological Implications, 1992, N. Guven, RMPollastro Editors, published by CLAY MINERALS SOCIETY. In this figure, the horizontal axis represents NaCl concentration (electrolyte concentration), and the vertical axis represents crystal interlayer distance. According to this figure, in the crystal structure of the montmorillonite mineral, it is shown that the interlayer distance of the crystal having a multilayer structure varies depending on the NaCl concentration (electrolyte concentration) of water. In addition, the interlayer distance of the montmorillonite crystal when there is no water around is assumed to be about 1.8 nm.

この図によれば、NaCl濃度(電解質濃度)が0.3mol/lよりも小さい水がモンモリロナイト鉱物の周囲に存在する場合には、水が周囲に存在しない場合の3倍程度まで層間距離が拡大することになる。一方、NaCl濃度(電解質濃度)が0.3mol/lよりも大きい水がモンモリロナイト鉱物の周囲に存在する場合には、層間距離がほとんど拡大しないことになる。   According to this figure, when water whose NaCl concentration (electrolyte concentration) is smaller than 0.3 mol / l is present around the montmorillonite mineral, the interlayer distance is expanded to about three times that when water is not present in the surroundings. Will do. On the other hand, when water having a NaCl concentration (electrolyte concentration) greater than 0.3 mol / l is present around the montmorillonite mineral, the interlayer distance hardly increases.

以上説明したベントナイトの特性を考慮して、本実施の形態である緩衝材5は、ベントナイトが含有しているモンモリロナイト鉱物の周囲の水のNaCl濃度(電解質濃度)が0.3mol〜1.4molとなるようにNaCl(電解質)を添加したものとする。   Considering the characteristics of bentonite described above, the buffer material 5 according to the present embodiment has a NaCl concentration (electrolyte concentration) of water around the montmorillonite mineral contained in the bentonite of 0.3 mol to 1.4 mol. It is assumed that NaCl (electrolyte) is added.

以下に、緩衝材の仕様を示す。
・ベントナイト=Na型ベントナイト
・骨材:ケイ砂=ケイ砂1号とケイ砂5号とを1:1の比率で混合したもの
・ベントナイトとケイサの混合比=70%:30%
・乾燥密度=1600kg/m3
・緩衝材の間隙体積率=約40%
・電解質の含有率=400mol/m3=400mol/1600kg
(NaClの場合に58g/mol×400mol/1600kg=23.2kg/1600kg=1.45%)
The specifications of the cushioning material are shown below.
-Bentonite = Na type bentonite-Aggregate: Silica sand = Silica sand No. 1 and Silica sand No. 5 are mixed at a ratio of 1: 1-Bentonite and Keisa mixing ratio = 70%: 30%
・ Dry density = 1600kg / m3
・ Vacuum volume ratio of buffer material = about 40%
Electrolyte content = 400 mol / m3 = 400 mol / 1600 kg
(In the case of NaCl, 58 g / mol × 400 mol / 1600 kg = 23.2 kg / 1600 kg = 1.45%)

この仕様の緩衝材に淡水がしみ込んだ場合に、緩衝材1m3の間隙体積に存在する水の量は、0.4m3に相当し、その重さは400kg、体積は400lである。NaClの量は23.2kgであるから、間隙水の濃度は1mol/lとなる。   When fresh water soaks into the buffer material of this specification, the amount of water present in the gap volume of the buffer material 1 m3 corresponds to 0.4 m3, the weight is 400 kg, and the volume is 400 l. Since the amount of NaCl is 23.2 kg, the concentration of pore water is 1 mol / l.

図4に示すように、周囲の水のNaCl濃度(電解質濃度)が1mol/lの場合には、モンモリロナイト鉱物の層間距離は1.8nmとほとんど同じ2.0nmであるから、ベントナイトは、膨潤しないことになる。   As shown in FIG. 4, when the NaCl concentration (electrolyte concentration) of the surrounding water is 1 mol / l, the interlayer distance of the montmorillonite mineral is 2.0 nm, which is almost the same as 1.8 nm, so that bentonite does not swell. It will be.

上述した本実施の形態である緩衝材5は、所定密度に圧縮整形した後、廃棄体6と処分孔3との間に敷設される(ブロック方式)。そして、所定の期間(たとえば、処分坑道に設けた処分孔のすべてに廃棄体が埋設処分されるまでの期間、一区画を構成する処分坑道に設けた処分孔のすべてに廃棄体が埋設されるまでの期間、あるいは埋設処分施設の安全性が確認されるまでの期間)は、処分坑道2を埋め戻すことなく監視することになる。   The buffer material 5 according to the present embodiment described above is compressed and shaped to a predetermined density and then laid between the waste body 6 and the disposal hole 3 (block method). And, for a predetermined period (for example, a period until the waste is buried in all the disposal holes provided in the disposal tunnel, the waste is buried in all the disposal holes provided in the disposal tunnel constituting one section. And the period until the safety of the buried disposal facility is confirmed), the disposal tunnel 2 is monitored without being backfilled.

上述した本実施の形態である緩衝材5によれば、敷設からNaCl濃度(電解質濃度)が0.3molよりも小さくなるまでは膨潤が抑制される。したがって、敷設からNaCl濃度(電解質濃度)が0.3molよりも小さくなるまでの期間が上述した所定の期間よりも長ければ、所定の期間に緩衝材が処分坑道2の床面から膨出することがない。なお、緩衝材5の膨潤が抑制される状態では、緩衝材5の遮水性能は十分に発揮されないが、廃棄体6の埋設後短期間(1000年)においてはオーバーパック4が十分な遮水性能を有するため、安全性は確保されている。   According to the buffer material 5 which is this Embodiment mentioned above, swelling is suppressed until NaCl concentration (electrolyte concentration) becomes smaller than 0.3 mol from laying. Therefore, if the period until the NaCl concentration (electrolyte concentration) becomes lower than 0.3 mol is longer than the predetermined period described above, the buffer material swells from the floor surface of the disposal tunnel 2 during the predetermined period. There is no. In the state where the swelling of the cushioning material 5 is suppressed, the water shielding performance of the cushioning material 5 is not sufficiently exhibited, but the overpack 4 has sufficient water shielding properties in a short period (1000 years) after the disposal of the waste body 6. Safety is ensured because of its performance.

そして、所定の期間経過後は、処分坑道2を埋め戻すことになる。なお、緩衝材中のNaCl(電解質)は、敷設直後から周囲の地下水に向かって漸次拡散して消失することになる。ここで、圧縮ベントナイトの透水係数は1E−13m/s程度であり、一般的な土質材料に比べて著しく小さいので遮水性能は優れているが、拡散係数は1E−10m2/s程度であって、自由水中における拡散係数の1/10程度であるから、かなり早い速度で地山側の地下水に拡散していくことになる。やがて、緩衝材中のNaCl(電解質)濃度は0.3mol/lよりも小さくなるので、モンモリロナイトの結晶間距離は拡大する傾向が顕著になり、結果として膨潤特性が増大する。このような状態になれば、処分孔3から緩衝材5が膨出することになるが、既に処分坑道2が埋め戻されているため、緩衝材5は膨張できずに膨潤圧を発揮した状態で維持される。したがって、緩衝材5は本来の吸水膨張性能、遮水性能を発揮することができる。   Then, after a predetermined period of time, the disposal tunnel 2 is backfilled. The NaCl (electrolyte) in the buffer material gradually diffuses and disappears immediately after laying toward the surrounding groundwater. Here, the permeability coefficient of the compressed bentonite is about 1E-13 m / s, which is significantly smaller than a general soil material, so that the water shielding performance is excellent, but the diffusion coefficient is about 1E-10 m2 / s. Since it is about 1/10 of the diffusion coefficient in free water, it diffuses into the ground water on the natural ground side at a fairly high speed. Eventually, the NaCl (electrolyte) concentration in the buffer material becomes smaller than 0.3 mol / l, so that the intermonte distance of montmorillonite becomes prominent and the swelling characteristics increase as a result. If it becomes such a state, although the buffer material 5 will bulge from the disposal hole 3, since the disposal tunnel 2 has already been refilled, the buffer material 5 cannot expand and the swelling pressure is exerted. Maintained at. Therefore, the buffer material 5 can exhibit the original water absorption expansion performance and water shielding performance.

上述した実施の形態である緩衝材5は、電解質として塩化ナトリウム(NaCl)を添加するものとしたが、塩化ナトリウムに代えて塩化カルシウム(CaCl)を添加してもよい。   Although the buffer material 5 which is embodiment mentioned above shall add sodium chloride (NaCl) as an electrolyte, it may replace with sodium chloride and may add calcium chloride (CaCl).

また、緩衝材5に直接電解質を添加するものとしたが、電解質を溶媒である水に溶かした電解液をあらかじめ作成しておき、それを粉体状または粒状の粘土系土質材料に添加して混練し、その後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材5としてもよい。   In addition, although the electrolyte is directly added to the buffer material 5, an electrolyte solution in which the electrolyte is dissolved in water as a solvent is prepared in advance and added to the powdery or granular clay-based soil material. The cushioning material 5 may be obtained by kneading and then compacting to a predetermined density.

さらに、粒状体の電解質と紛状体または粒状体の粘土系土質材料とをあらかじめ空練りして均質化しておき、その後、所定の水分を添加して混練した後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材5としてもよい。   Furthermore, the granular electrolyte and the powdery or granular clay-based soil material are previously kneaded and homogenized, and then kneaded after adding a predetermined amount of water and then compacting to a predetermined density. The cushioning material 5 may be used.

上述した実施の形態である緩衝材5は、所定密度に圧縮成型した後、廃棄体6と処分孔3との間に敷設するものとしたが、廃棄体6の回りに緩衝材5を充填し、締め固めて敷設するものとしてもよい。   The buffer material 5 according to the embodiment described above is compression-molded to a predetermined density and then laid between the waste body 6 and the disposal hole 3, but the buffer material 5 is filled around the waste body 6. It is good also as what lays down compactly.

埋設処分施設を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a burying disposal facility. ベントナイトの膨潤率を示す図である。It is a figure which shows the swelling rate of a bentonite. ベントナイトの膨潤特性を示す図である。It is a figure which shows the swelling characteristic of a bentonite. モンモリロナイトの結晶層間距離と電解質濃度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the crystal interlayer distance of montmorillonite, and electrolyte concentration. 緩衝材が処分坑道の床面から膨出した状態を示す埋設処分施設を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the burying disposal facility which shows the state which the buffer material swelled from the floor surface of the disposal mine shaft. 処分孔と緩衝材との間に止水膜を敷設した埋設処分施設を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the burying disposal facility which laid the water stop film between the disposal hole and the buffer material. 緩衝材と処分坑道との間に反力柱を設置した埋設処分施設を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the burying disposal facility which installed the reaction force column between the buffer material and the disposal tunnel. 緩衝材を覆う蓋体をアンカーで固定した埋設処分施設を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the burying disposal facility which fixed the cover body which covers a buffer material with an anchor.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガラス固化体
2 処分坑道
3 処分孔
4 オーバーパック
5 緩衝材
6 廃棄体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vitrified body 2 Disposal tunnel 3 Disposal hole 4 Overpack 5 Buffer material 6 Waste body

Claims (6)

処分孔に定置された廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に敷設される緩衝材であって、吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に該粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加したことを特徴とする緩衝材。 A cushioning material laid between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body placed in the disposal hole, and swelling the clay-based soil material to the clay-based soil material that swells by absorbing water A buffer material , wherein an electrolyte is added so that a concentration of the electrolyte to be suppressed is 0.3 mol / l or more in a predetermined period . 前記電解質は、塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項1に記載の緩衝材。   The buffer material according to claim 1, wherein the electrolyte is sodium chloride. 前記電解質は、塩化カルシウムであることを特徴とする請求項1に記載の緩衝材。   The buffer material according to claim 1, wherein the electrolyte is calcium chloride. 処分孔に廃棄体を定置するとともに、該廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に緩衝材を敷設する廃棄体の埋設処分方法において、
吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質の濃度が所定の期間において0.3mol/l以上となるように、電解質を添加することにより緩衝材とした後、処分孔と廃棄体との間に敷設することを特徴とする廃棄体の埋設処分方法。
In the method of embedding disposal of a waste body in which a waste body is placed in the disposal hole and a buffer material is laid between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body.
After the electrolyte is added to the clay-based soil material that swells by absorbing water so that the concentration of the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material is 0.3 mol / l or more in a predetermined period, the buffer material is obtained. A method for burying and disposing of waste, characterized in that it is laid between the disposal hole and the waste.
前記電解質を添加する方法として、電解質を溶媒である水に溶かした電解液をあらかじめ作成しておき、それを粉体状または粒状の粘土系土質材料に添加して混練し、その後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材としたことを特徴とする請求項4に記載の廃棄体の埋設処分方法。   As a method of adding the electrolyte, an electrolyte solution in which the electrolyte is dissolved in water as a solvent is prepared in advance, and it is added to a powdery or granular clay-based soil material and kneaded, and then has a predetermined density. The waste disposal method according to claim 4, wherein the cushioning material is formed by compaction. 処分孔に廃棄体を定置するとともに、該廃棄体を囲繞する態様で廃棄体と処分孔との間に緩衝材を敷設する廃棄体の埋設処分方法において、
吸水することにより膨潤する粘土系土質材料に粘土系土質材料の膨潤を抑制する電解質を添加することにより緩衝材とした後、処分孔と廃棄体との間に敷設する方法で、
前記電解質を添加する方法として、粒状体の電解質と紛状体または粒状体の粘土系土質材料とをあらかじめ空練りして均質化しておき、その後、所定の水分を添加して混練した後、所定の密度に締め固めることにより緩衝材としたことを特徴とする廃棄体の埋設処分方法。
In the method of embedding disposal of a waste body in which a waste body is placed in the disposal hole and a buffer material is laid between the waste body and the disposal hole in a manner surrounding the waste body.
In the method of laying between the disposal hole and the waste body after adding the electrolyte that suppresses the swelling of the clay-based soil material to the clay-based soil material that swells by absorbing water,
As a method for adding the electrolyte, the granular electrolyte and the powder or granular clay-based soil material are previously kneaded and homogenized, and then added with predetermined moisture and kneaded. A method for burying and disposing of a waste body characterized in that it is made into a cushioning material by compacting to a density of.
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