廃棄体の埋設処分施設および廃棄体の埋設処分方法
【課題】処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材への注水を可能にする廃棄体の埋設処分施設を提供すること。
【解決手段】処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる台座レール５１を処分坑道５の床面から上方に向けて突出する態様で処分坑道５の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２を台座レール５１の内部に設けるようにした。
【解決手段】処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる台座レール５１を処分坑道５の床面から上方に向けて突出する態様で処分坑道５の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２を台座レール５１の内部に設けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝材一体型の廃棄体を処分坑道に横置きに定置し、埋設処分する廃棄体の埋設処分施設および廃棄体の埋設処分方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
緩衝材一体型の廃棄体を処分坑道に横置きに定置し、埋設処分する場合には、緩衝材一体型の廃棄体の大きさに見合った坑道断面の処分坑道が必要となる。これにより、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間には隙間が生じることになるが、この隙間を空間のままにしておくと、処分坑道を支える支保工が劣化した場合に地山からの偏圧が作用して、緩衝材一体型の廃棄体の健全性を損なうことになる。このような問題を解決すべく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に生じる隙間に粘土系遮水材料を締め固めたペレット状の緩衝材が充填される（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間を遮水シールするためには、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材に注水する必要がある。これは、早期に注水することで、ペレット状の緩衝材は吸水膨潤して、止水材として機能する効果を発揮するからである。
【０００５】
しかしながら、注水管を処分坑道の壁面部に敷設すると、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材への注水を可能にする廃棄体の埋設処分施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分施設において、前記処分坑道に前記緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に前記緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、前記処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に前記緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを前記処分坑道の床面から上方に向けて突出する態様で前記処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、前記台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を前記台座レールの内部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記発明において、前記注水孔が、前記処分坑道の軸方向に沿って設けられた主孔と、主孔から分岐して処分坑道の内周に沿って設けられた複数の枝孔とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の枝孔の開口端部となる複数の吐出口は、前記処分坑道の軸方向において、前記緩衝材一体型の廃棄体の長さよりも短い間隔で開口したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、水圧が調整された水を前記注水孔から注水する注水手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記注水手段は、水圧を調整する注水圧調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分方法において、前記緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に処分坑道を掘削する前の地下水圧と同等の圧力まで段階的に調整された水を注水することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる廃棄体の埋設処分施設は、処分坑道に緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを処分坑道の床面から上方に突出する態様で処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を台座レールの内部に設けたので、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材への注水が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設を示す概念図である。
【図２】図２は、図１に示した埋設処分施設を構成する主要坑道と処分坑道とを示す概念図である。
【図３】図３は、図２に示した処分坑道を示す概念斜視図である。
【図４】図４は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、処分坑道を示す横断面図であって、緩衝材一体型の廃棄体の搬送時の状態を示す図である。
【図６】図６は、処分坑道を示す横断面図であって、緩衝材一体型の廃棄体の定置時の状態を示す図である。
【図７−１】図７−１は、処分坑道を示す横断面図であって、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填した状態を示す図である。
【図７−２】図７−２は、処分坑道を示す縦断面図であって、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填した状態を示す図である。
【図８−１】図８−１は、処分坑道を示す横断面図であって、ペレット状の緩衝材に注水した状態を示す図である。
【図８−２】図８−２は、処分坑道を示す縦断面図であって、ペレット状の緩衝材に注水した状態を示す図である。
【図９】図９は、主孔にグラウト材注入管を挿入した状態を示す概念斜視図である。
【図１０】図１０は、水の注水経路を示す断面模式図である。
【図１１−１】図１１−１は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填途中の状態を示す図である。
【図１１−３】図１１−３は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【図１２−１】図１２―１は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図である。
【図１２−２】図１２―２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填途中の状態を示す図である。
【図１２−３】図１２―３は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、他の形態である処分坑道を示す横断面図である。
【図１４】図１４は、ペレット状の緩衝材に注水してから経過した時間とペレット状の緩衝材の透水係数との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、処分坑道が複数の湧水帯を貫通した廃棄体の埋設処分施設を示す図である。
【図１６】図１６は、処分坑道を掘削する前の天然状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１７】図１７は、処分坑道を掘削し、その後、湧水量が落ち着いた状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１８】図１８は、処分坑道と廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、処分坑道と廃棄体との間に注水した直後の状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１９】図１９は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、注水圧を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧まで昇圧する途上において、坑道壁面部における水圧が３００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図２１】図２１は、注水圧が坑道掘削前の元の地下水圧に相当する５００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水分布を示す図である。
【図２２】図２２は、入口区画に遮水プラグを設置した処分坑道を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる廃棄体の埋設処分施設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。
【００１８】
まず、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設に埋設処分される廃棄体について説明する。本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設に埋設処分される廃棄体は、原子力の利用に伴い発生する放射性の廃棄物であって、より具体的には、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）で、核燃料の核分裂によって生じた物質（核分裂生成物）等を含むものである。高レベル放射性廃棄物は、ガラスで固化した後、３０〜５０年間冷却のために貯蔵され、その後、地下深く埋設処分されることになるが、ここでは、ガラスで固化した高レベル放射性廃棄物をオーバーパックと称される金属製の容器に封入した後、さらにそのまわりを緩衝材で囲繞した円柱形状の緩衝材一体型の廃棄体Ｐ（図２参照）として埋設処分される。なお、緩衝材は、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、地震等の外力が加わって処分坑道が変形した場合に廃棄物に加わる外力を低減するとともに、地下水の侵入を阻止する。
【００１９】
つぎに、図１に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設の概要を説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設の概要を示す概念図である。
【００２０】
図１に示すように、廃棄体の埋設処分施設１は、地上施設２と地下施設３とから構成される。地上施設２は、ガラスで固化された放射性の廃棄物（ガラス固化体）を受け入れて検査し、オーバーパックと称される金属製の容器に封入した後、それを地下深部に搬送するために必要な施設や、建設・操業・閉鎖に関連して地上部に必要となる施設などから構成される。本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１の地上施設２には、金属製の容器のまわりを緩衝材で囲繞するための施設を備えている。地下施設３は、地上と地下の施設を結ぶアクセス坑道４、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置するための処分坑道５、処分坑道５を取り囲む主要坑道６と、主要坑道６と主要坑道６との間を結ぶ連絡坑道７などから構成される。また、緩衝体一体型の廃棄体Ｐの搬送にかかわる施設、坑道建設にかかわる施設、およびそれらの安全性を維持するための施設なども地下に建設される。
【００２１】
アクセス坑道４は、地上施設２と地下の連絡坑道７、主要坑道６とを結ぶものであり、地上施設２との位置関係に応じて柔軟に配置することが可能である。アクセス坑道４は、緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬送だけでなく、作業員の出入り、掘削土の搬出、換気、排水、エネルギー供給など多様な目的に使用される。また、搬送手段に応じ、エレベータなどの昇降設備を用いる立坑４１と、車両・レール方式を用いる斜抗４２に大別することができる。また、地下の作業員にとってアクセス坑道４は、緊急時の避難通路としての役割も有する。なお、廃棄体の埋設処分施設１の閉鎖に伴いアクセス坑道４は最後に埋め戻しが行われる地下施設３となる。
【００２２】
処分坑道５は、掘削など地下での作業の観点から一定の数の処分坑道群を一つの区画（処分パネル８）とし、複数の処分パネル８に分けて配置することが可能である。これにより対象となる岩体が小さい場合や傾斜している場合などその特徴に応じて処分パネル８を柔軟に配置することができる。処分パネル８の配置には、水平レベルで展開する分散配置や垂直方向に展開する多層配置が考えられる。分散配置は、断層など地質構造要素の特徴を踏まえた配置に適しており、多層配置は地下施設に必要な面積を確保できない場合などに有効である。
【００２３】
連絡坑道７は、処分パネル８間を結ぶ坑道であり、地上施設２からの緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬送など地下での作業に伴う物流や作業員の出入りに用いられる。緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分が終了した処分パネル８ごとに、不要となる連絡坑道７は埋め戻しを行うことができる状態となる。
【００２４】
つぎに、図２および図３に基づいて処分坑道をさらに詳しく説明する。なお、図２は、図１に示した主要坑道と処分坑道とを示す概念図であり、図３は、図２に示した処分坑道を示す概念斜視図である。
【００２５】
図２に示すように、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、円柱形状に形成された緩衝材一体型の廃棄体Ｐの軸方向を水平方向に向けた状態で定置する横置き方式を採用したもので、処分坑道５に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間には、ペレット状の緩衝材Ｂが充填される（図７参照）。
【００２６】
図３に示すように、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１の処分坑道５には、台座レール５１が敷設してある。台座レール５１は、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば、パレットトラックフォーク）のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる。台座レール５１は、処分坑道５の床面から上方に向けて突出する態様で敷設され、その横断面は円弧形状を有しており、処分坑道５の軸方向に延在している。
【００２７】
また、台座レール５１の内部には、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２が設けてある。注水孔５２は、処分坑道５の軸方向に沿って設けられた主孔５２ａと、主孔５２ａから分岐して処分坑道５の内周に沿って設けられた複数の枝孔５２ｂとを有している。
【００２８】
枝孔５２ｂの開口端部となる吐出口５２ｂ１は、処分坑道５の軸方向において、緩衝材一体型の廃棄体Ｐの長さよりも短い間隔で開口している。
【００２９】
つぎに、図４に基づいて緩衝材一体型の廃棄体Ｐの埋設手順を説明する。なお、図４は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【００３０】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分する場合には、図４に示すように、まず、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する。緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬入には、搬送台車を用いるが、ここでは、図５および図６に図示されるローラー型タイヤを備えたパレットトラックフォークＦを用いる。
【００３１】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合には、主要坑道６において緩衝材一体型の廃棄体ＰをパレットトラックフォークＦに載せ換える。緩衝材一体型の廃棄体Ｐが載せ換えられたパレットトラックフォークＦは、図５に示すように、緩衝材一体型の廃棄体Ｐが台座レール５１と干渉しない高さまで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを持ち上げて、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを処分坑道５に搬入する（ステップＳ１）。このとき、台座レール５１は、パレットトラックフォークＦのガイドレールとなり、パレットトラックフォークＦは、図５に示すように、台座レール５１にガイドされる。
【００３２】
緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する位置まで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入すると、つぎに、パレットトラックフォークＦは、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを台座レール５１に降ろすことにより、図６に示すように、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する（ステップＳ２）。
【００３３】
つぎに、パレットトラックフォークＦを主要坑道６まで搬出し、図７に示すように、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填する（ステップＳ３）。ここで充填するペレット状の緩衝材Ｂは、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、注水すると膨潤することにより遮水性能を発揮するものである。
【００３４】
処分坑道５に埋設処分する数の緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置し、ペレット状の緩衝材Ｂを充填すると、その処分坑道５の入口を閉鎖する（ステップＳ４）。つぎに、図８に示すように、注水孔５２から給水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する（ステップＳ５）。ペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、ペレット状の緩衝材Ｂが膨潤することにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間を遮水シールする。このように処分坑道５を閉鎖し、注水することにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐは処分坑道５ごとに埋設処分される。
【００３５】
なお、処分坑道５の内壁に微量の湧き水（滲み水）がある場合には、その湧き水が充填した後のペレット状の緩衝材Ｂに吸水されて、局部的にムラのある膨潤シール状態を呈する懸念がある。そのようなことがないように、処分坑道外部の止水と処分坑道内部の排水とを厳重に対処するが、万一、局部的に湧き水がある場合には、坑道支保材（たとえば、コンクリート）の要所に導入溝もしくは導水管を設けて、注水孔５２に導くことにより、当該注水孔５２を一時的な排水対策に利用してもよい。
【００３６】
また、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、短時間でペレット状の緩衝材Ｂは吸水膨潤して緩衝材（ベントナイト）と水が均質になった止水性の高い緩衝材になる。一部の緩衝材は、枝孔５２ｂの中に若干侵入するが、主孔５２ａに侵入するまでには、数日以上を要するので、その前に主孔５２ａに主要坑道６からグラウト材注入管を挿入し、主孔５２ａをグラウト材で充填する（ステップＳ６）。これにより、処分坑道５の軸方向への水みちはすべて止水シールされることになる。グラウト材には、セメント系無機材系、ベントナイト系の材料等を適用できるが、ベントナイトをエタノール水または無機塩水と混合して作ったスラリーを注入することが最も適している。
【００３７】
上述したように、主孔５２ａからペレット状の緩衝材Ｂに注水する一方、主孔５２ａにグラウト材を充填する場合には、図９に示すように、主孔５２ａにグラウト材注入管Ｔを挿入し、グラウト材注入管Ｔと主孔５２ａとを芯鞘構造に構成することが好ましい。このように構成すると、主孔５２ａからペレット状の緩衝材Ｂに注水する場合には、主孔５２ａとグラウト材注入管Ｔとの間に画成される環状の経路が注水経路Ｒ１（図１０参照）となり、主孔５２ａにグラウト材Ｇを充填する場合には、グラウト材注入管Ｔがグラウト材Ｇの充填経路Ｒ２（図１０参照）となる。なお、主孔５２ａに接続される鞘管５２ａ１には、注水経路Ｒ１に連通する注水口５２ａ２が設けてあり、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する場合には、ここから注水する。一方、グラウト材注入管Ｔの一端と他端とは開口しており、手前側（入口側）となる一端開口がグラウト材Ｇの注入口Ｔ１となり、グラウト材Ｇを注入する場合には、ここから注入する。
【００３８】
そして、図１０に示すように、注入口Ｔ１を塞ぎ、注水口５２ａ２から注水すると、注水された水は、注水経路Ｒ１、枝孔５２ｂを通り、吐出口５２ｂ１から吐出する。吐出した水は、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに供給され、ペレット状の緩衝材Ｂは膨潤することになる。
【００３９】
一方、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇを注入すると、注入されたグラウト材Ｇは、図１１−１に示すように、グラウト材注入管Ｔの内部を手前側から奥側に向けて侵入することになる。そして、グラウト材Ｇがグラウト材注入管Ｔの他端開口（吐出口Ｔ２）まで行き着くと、図１１−２に示すように、グラウト材Ｇは、吐出口Ｔ２から吐出することになる。そして、吐出口Ｔ２から吐出したグラウト材Ｇは、主孔５２ａの奥側から手前側に戻り、主孔５２ａに充填されることになる。主孔５２ａの奥側から手前側に充填されたグラウト材Ｇは、図１１−３に示すように、最終的には、注水口５２ａ２から吐出することになる。注水口５２ａ２からグラウト材Ｇが吐出した場合には、主孔５２ａにグラウト材Ｇが充填されたことになるから、グラウト材Ｇの充填作業を終了する。
【００４０】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば、パレットトラックフォークＦ）のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる台座レール５１を処分坑道５の床面から上方に突出する態様で処分坑道５の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２を設けたので、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道５に定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填したペレット状の緩衝材Ｂへの注水が可能となる。
【００４１】
また、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば,パレットトラックフォークＦ）のガイドレールとなるので、搬送出台車は搬入方向に向けて安定して移動することができる。
【００４２】
また、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐは、処分坑道５の床面から離隔した状態で定置されるので、ペレット状の緩衝材Ｂの充填が容易なものとなり、また、注水が満遍なく行われる。
【００４３】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１では、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からたんにグラウト材Ｇを注入することにしたが、グラウト材Ｇの注入手順には改良の余地がある。そこで、図１２を参照しながら、改良したグラウト材の注入手順（方法）を説明する。なお、図１２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、図１２―１は、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図、図１２―２は、グラウト材の充填開始途中の状態を示す図、図１２―３は、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【００４４】
改良したグラウト材の注入手順（方法）では、グラウト材Ｇの注入前に主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部を負圧にし、その状態を維持しながらグラウト材Ｇを注入する。具体的には、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇを注入する前に注水口５２ａ２に図示せぬ真空ポンプまたは真空タンクを連結する。そして、真空ポンプを駆動することにより、主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部空気を排除し、主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部を負圧（真空）にする。つぎに、真空ポンプの駆動を維持した状態で、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇの注入を開始する。すると、図１２―１に示すように、グラウト材Ｇは、グラウト材注入管Ｔの内部を手前側から奥側に向けて侵入することになる。そして、グラウト材Ｇがグラウト材注入管Ｔの吐出口Ｔ２まで行き着くと、図１２−２に示すように、グラウト材Ｇは、吐出口Ｔ２から吐出することになる。そして、吐出口Ｔ２から吐出したグラウト材Ｇは、主孔５２ａの奥側から手前側に戻り、主孔５２ａに充填される。このとき、負圧状態（真空状態）にある枝孔５２ｂにも充填されることになる。最終的には、図１２−３に示すように、主孔５２ａと枝孔５２ｂの内部すべてにグラウト材Ｇが充填されることになる。このように改良したグラウト材の注入手順（方法）によれば、主孔５２ａだけでなく、枝孔５２ｂをも確実にグラウト材Ｇで充填して止水シールできる。
【００４５】
また、上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、処分坑道５の床面中央に一つの台座レール５１を設けることとしたが、図１３に示すように、処分坑道５の床面両側にそれぞれ台座レール５３を設けてもよい。この場合には、台座レール５３ごとに主孔５４ａと枝孔５４ｂとを有する注水孔５４を設けることになる。
【００４６】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１では、定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填し、その後、注水孔５２から注水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂが膨潤し、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に長期間安定な遮水層を形成する。
【００４７】
図１４は、ペレット状の緩衝材に注水してから経過した時間（日数）とペレット状の緩衝材の透水係数との関係を示す図である。図１４に示すように、乾燥したペレット状の緩衝材Ｂに注水してもペレット状の緩衝材Ｂが直ちに遮水性能を発揮するわけではなく、注水から数日かけて遮水性能を発揮する。すなわち、乾燥したペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、各ペレット状の緩衝材Ｂが吸水膨張してペレット状の緩衝材Ｂの相互間の間隙を埋めることにより、数日かけて透水性が小さくなり、遮水性能を発揮する。図１４に示す例では、ペレット状の緩衝材Ｂに注水してから５〜６日で、透水係数が１．０Ｅ−１１ｍ／ｓとなり、緩衝材本来の遮水性能を発揮し、水みちは遮水シールされる。
【００４８】
このように、ペレット状の緩衝材Ｂは、注水してから数日かけて緩衝材本来の遮水性能を発揮するので、遮水性能を発揮するまで（図１４に示す例では、５〜６日）は、処分坑道５のまわりから処分坑道５の内部に地下水が流れ込むことによるシール材（膨潤し始めた緩衝材Ｂ）の損傷が懸念される。
【００４９】
図１５は、処分坑道が複数の湧水帯を貫通した廃棄体の埋設処分施設を示す図である。わが国の地質岩盤条件では、坑道が複数の湧水帯を貫通することは珍しくないので、処分坑道５の坑道延長が長い場合には、図１５に示すように、処分坑道５が複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを貫通することがある。このような場合には、シール材（膨潤し始めた緩衝材Ｂ）の損傷が懸念される。
【００５０】
図１６は、処分坑道を掘削する前の天然状態における地山の地下水圧分布を示す図である。図１６に示す例では、掘削する処分坑道の深度を５００ｍとし、掘削する処分坑道５が三つの湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを貫通するものとする。また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの地下水面が地表（深度０）にあるものとする。図１６に示すように、処分坑道５を掘削する前の天然状態において、水みちとなる湧水帯（断層、断層破砕帯、透水性の大きい火山性噴出物の層など）ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの地下水圧は、どこも同じような値となる。すなわち、地下水圧は、深度が深くなるにつれて大きくなるが、地下水圧を水頭値（その点にピエゾ管をつけて水位置で読み取った場合に相当する値）で表すならば、すべての点の地下水頭値は地表近くに存在する地下水位に等しい値を示すことになる。
【００５１】
地下水は、微少流速で地下を浸透しているので、動水勾配は完全にゼロではない。したがって、水頭値の分布が完全に一定というわけではない。しかしながら、仮に隣の湧水帯に比べて地下水圧に差があったとしても、廃棄体の埋設処分施設１が立地する地下深く（たとえば、深度３００〜１０００ｍ）の地山のマクロな動水勾配は、１／１００を上まわることは少ないと予想される。これにより、たとえば、５０ｍ離れた湧水帯の地下水圧の差圧は、水頭にして０．５ｍＨ２Ｏ程度（圧力差で５ｋＰａ程度）である。
【００５２】
図１７は、処分坑道を掘削し、その後、湧水量が落ち着いた状態における地山の地下水圧分布を示す図である。図１７に示すように、処分坑道を掘削した後は、湧水帯の坑道交差位置（処分坑道の壁面部）の水圧が大気圧と同じになるため、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの処分坑道周囲における水圧（水頭値）は、掘削後の時間の経過に伴って元の水圧から著しく低くなる。なお、図１７において、複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの透水特性が異なるため、たとえば、湧水帯ＷＢの透水性が隣の湧水帯ＷＡやＷＢの透水性の１０倍（たとえば、透水係数が２０倍、間隙容積が２倍）相当である場合には、湧水帯ＷＢの水圧は、湧水帯ＷＡやＷＣの水圧に比べて奥まで（処分坑道の壁面から地山に向けて離れたところまで）低いものとなる。
【００５３】
その後、処分坑道５と処分坑道５に定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐとの間にペレット状の緩衝材Ｂを充填した後、図示せぬ排水設備による地下水の湧水の排水行為を停止してから、処分坑道５と緩衝材一体型の廃棄体Ｐとの間に注水すると、その直後は、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣから処分坑道５の内部に地下水が流入する。水は、短時間の内に処分坑道５の内部に満たされるので、その後は、時間の経過とともに遮水性能を発揮する（図１４参照）。
【００５４】
図１８は、処分坑道と廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、処分坑道と廃棄体との間に注水した直後の状態における地山の地下水圧分布を示す図である。処分坑道５の内部が水で満たされると、湧水帯ＷＡやＷＣＣの水圧は上昇して、早々に元の地下水圧に回復していく。一方、透水性が大きく、貯留量が大きい湧水帯ＷＢの水圧回復は若干遅れる。このように、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣのそれぞれにおける地下水圧の回復速度は、その湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの透水特性に応じてばらつきがあり、湧水帯相互の地下水の湧水圧の差圧が一時的に大きくなる。たとえば、図１８に示すような湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの各々に異なる水圧回復現象が生じて、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣそれぞれの処分坑道抗壁面での湧水圧に差が生じると、同図の中に矢印で示すような湧水帯ＷＡやＷＣから湧水帯ＷＢに向かう地下水流れが坑道すき間部に生じる。この地下水流をもたらす坑道壁面における処分坑道５の軸方向の動水勾配ｉは、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの離間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃ、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの坑道閉鎖直前における湧水圧Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの値に対応してたとえば下記のような条件となる。
【００５５】
［湧水帯ＷＡから湧水帯ＷＢに向かう地下水流れの動水勾配］（試算例１）
離間距離 Ｌａｂ＝１０ｍ
湧水圧 Ｐａ＝３００ｍＨ２Ｏ，Ｐｂ＝１００ｍＨ２Ｏ
ｉ＝（３００−１００）／１０＝２０
【００５６】
［湧水帯ＷＣから湧水帯ＷＡに向かう地下水流れの動水勾配］（試算例２）
離間距離 Ｌｂｃ＝１００ｍ
湧水圧 Ｐｂ〜〜１００ｍＨ２Ｏ，Ｐｃ＝２００ｍＨ２Ｏ
ｉ＝（２００−１００）／１００＝１
【００５７】
上記の試算例は、一例であって、実際には、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣのそれぞれの水理特性に応じてさまざまな流動場となるので、複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを横切る処分坑道５の壁面付近を処分坑道５の軸方向に浸透する地下水の流れは、いろいろな条件で、地下水が流動することになる。たとえば、上記の試算例１や２で、試算例１のように、動水勾配が大きくなったり、圧力差が大きくなったりすると、シール性能が損なわれることが懸念される。具体的には、坑道壁面に沿って卓越して地下水が流れる流路が生じるパイピング現象が発生し、その後はその水みちを流動する地下水が流れとともに緩衝材Ｂを洗掘し、喪失させていくことが懸念される。
【００５８】
なお、このような現象は一時的なものであり、図１４に示すような遮水シール特性の材料を坑道壁面に沿った隙間の充填材として採用するならば、数日間でこのような動水勾配の大きな地下水流れ現象は解消するので、処分坑道５が地下水で満たされてから数日間の動水勾配の大きな浸透流れを抑制できれば、懸念は解消される。
【００５９】
実施の形態２
本発明の実施の形態２である廃棄体の埋設処分施設は、上述した懸念を解消するものであって、上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１に注水手段を備えたものである。注水手段は、上述した注水孔から注水するためのものであり、注水圧調整手段を備えている。注水手段は、たとえば、吐出圧力が調整可能な吐出ポンプ９（図２０および図２１参照）で構成され、吐出圧力を調整することにより、注水圧力を調整する。具体的には、大気圧と略同一となる圧力から段階的に高圧となるように調整し、最終的には、処分坑道を掘削する前の地下水圧と略同一の圧力に調整する。
【００６０】
つぎに、図１９に基づいて緩衝材一体型の廃棄体Ｐの埋設手順を説明する。図１９は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。ここでは、掘削する処分坑道５の深度を５００ｍとし、掘削する処分坑道５が三つの湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣを貫通するものとする。また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの地下水面が地表（深度０）にあるものとする。
【００６１】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分する場合には、図１９に示すように、まず、処分坑道５に廃棄体一体型の廃棄体Ｐを搬入する（ステップＳ１１）。緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬入には、搬送台車を用いるが、ここでは、一例としてローラー型タイヤを備えたパレットトラックフォークを用いる。
【００６２】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合には、主要坑道６において緩衝材一体型の廃棄体Ｐをパレットトラックフォークに載せ換える。緩衝材一体型の廃棄体Ｐが載せ換えられたパレットトラックフォークは、緩衝材一体型の廃棄体Ｐが台座レール５１と干渉しない高さまで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを持ち上げて、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを処分坑道５に搬入する。
【００６３】
緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する位置まで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入すると、つぎに、パレットトラックフォークは、緩衝材一体型の廃棄体を台座レール５１に降ろすことにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する（ステップＳ１２）。
【００６４】
つぎに、パレットトラックフォークを主要坑道６まで搬出し、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填する（ステップＳ１３）。ここで充填するペレット状の緩衝材Ｂは、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、注水すると膨潤することにより遮水性能を発揮する。
【００６５】
処分坑道５に埋設処分する数の緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置し、ペレット状の緩衝材Ｂを充填すると、その処分坑道５の入口を閉鎖する（ステップＳ１４）。つぎに、注水孔５２から吸水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する（ステップＳ１５）。
【００６６】
ペレット状の緩衝材Ｂに注水する水の圧力（注水圧力）は、吐出ポンプ９の吐出圧力を調整することにより、注水圧力が大気圧と略同一となる圧力から短時間で（あるいは速やかに）段階的に高圧になるように調整する（ステップＳ１６）。そして、注水圧力が処分坑道５を掘削する前の地下水圧と同等になった場合には、その状態を維持する（ステップＳ１７）。
【００６７】
図２０は、注水圧を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧まで昇圧する途上において、坑道壁面部における水圧が３００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図であり、図２１は、注水圧が坑道掘削前の元の地下水圧に相当する５００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図である。
【００６８】
図２０に示すように、各々の湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの坑道壁面における圧力が３００ｍＨ２０（圧力値で約３０ＭＰａ）まで上昇すると、注水した水は、逆流して湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣに浸入する。これにより、地下水圧が低下していた湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの圧力が回復する。急速な注水を行わなければ、図１８に見られるように、処分坑道５の壁面から離れた位置における地下水圧（水頭値）の回復速度の違いが顕著であり、その結果、湧水帯間の水圧差が大きくなることが問題となる。これにより、急速な注水を行えば、湧水帯間の水圧分布が非常に短時間で回復することにより、湧水帯間の水圧差が解消する。
【００６９】
図２１に示すように、注水圧力を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧と略同一となる５００ｍＨ２Ｏまで上昇させると、処分坑道周囲の地下水の水頭値は元の地下水圧Ｐｉに等しい値に回復する。その後は、湧水帯相互の地下水圧の水圧差はほとんどゼロになり、坑道軸方向の地下水の流れは発生しなくなる。
【００７０】
また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの水圧が処分坑道を掘削する前の地下水圧Ｐｉと略同一となる圧力になるまでの一時的な状況では、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣから処分坑道５に地下水が流入することがないので、処分坑道５の軸方向の地下水の流れは発生しにくくなる。その結果、隙間シール性能が損なわれる懸念を解消できる。
【００７１】
図２２は、入口区画に遮水プラグを設置した処分坑道を示す図である。注水圧の調整が可能な吐出ポンプ（注水手段）６を備えた廃棄体の埋設処分施設１は、図２２に示すように、処分坑道の入口区間に遮水プラグ１０を設置しておくことが好ましい。このように、遮水プラグ１０を設置すると、処分坑道の軸方向の地下水の流れが抑制される。
【００７２】
上述した廃棄体の埋設処分施設１の説明では、主要坑道６における地下水圧（水頭）の分布について省略したが、実際には主要坑道６においても地下水が湧出する。これにより、処分坑道５の入口区画において、主要坑道６を中心とする同心円状の地下水水頭の等高線Ｃが存在する（図２２参照）。
【００７３】
したがって、上述した遮水プラグ１０は、主要坑道６に向かう地下水の流れを抑制する効果のほか、注水した水が主要坑道６にまわらないで、効率的かつ短時間で湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣに供給される効果も発揮する。尚、遮水プラグ１０は、入口区間に一つに限られるものではなく、処分坑道５の途中に複数設置することも効果的である。
【００７４】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、注水する水の圧力を調整することにより、湧水帯相互の地下水圧の差はほとんどゼロとなるため、処分坑道５の軸方向の地下水流れは発生しなくなる。その結果、隙間シール性能が損なわれる懸念が解消する。
【符号の説明】
【００７５】
１ 廃棄体の埋設処分施設
２ 地上施設
３ 地下施設
４ アクセス坑道
５ 処分坑道
５１ 台座レール
５２ 注水孔
５２ａ 主孔
５２ａ１ 鞘管
５２ａ２ 注水口
５２ｂ 枝孔
５２ｂ１ 吐出口
５３ 台座レール
５４ 注水孔
５４ａ 主孔
５４ｂ 枝孔
６ 主要坑道
７ 連絡坑道
８ 処分パネル
９ 吐出ポンプ
１０ 遮水プラグ
Ｐ 緩衝材一体型の廃棄体
Ｂ ペレット状の緩衝材
Ｆ パレットトラックフォーク（搬送台車）
Ｇ グラウト材
Ｒ１ 注水経路
Ｒ２ 充填経路
Ｔ グラウト材注入管
Ｔ１ 注入口
Ｔ２ 吐出口
ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ 湧水帯
Ｃ 等高線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝材一体型の廃棄体を処分坑道に横置きに定置し、埋設処分する廃棄体の埋設処分施設および廃棄体の埋設処分方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
緩衝材一体型の廃棄体を処分坑道に横置きに定置し、埋設処分する場合には、緩衝材一体型の廃棄体の大きさに見合った坑道断面の処分坑道が必要となる。これにより、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間には隙間が生じることになるが、この隙間を空間のままにしておくと、処分坑道を支える支保工が劣化した場合に地山からの偏圧が作用して、緩衝材一体型の廃棄体の健全性を損なうことになる。このような問題を解決すべく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に生じる隙間に粘土系遮水材料を締め固めたペレット状の緩衝材が充填される（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間を遮水シールするためには、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材に注水する必要がある。これは、早期に注水することで、ペレット状の緩衝材は吸水膨潤して、止水材として機能する効果を発揮するからである。
【０００５】
しかしながら、注水管を処分坑道の壁面部に敷設すると、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材への注水を可能にする廃棄体の埋設処分施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分施設において、前記処分坑道に前記緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に前記緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、前記処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に前記緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを前記処分坑道の床面から上方に向けて突出する態様で前記処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、前記台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を前記台座レールの内部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記発明において、前記注水孔が、前記処分坑道の軸方向に沿って設けられた主孔と、主孔から分岐して処分坑道の内周に沿って設けられた複数の枝孔とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の枝孔の開口端部となる複数の吐出口は、前記処分坑道の軸方向において、前記緩衝材一体型の廃棄体の長さよりも短い間隔で開口したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、水圧が調整された水を前記注水孔から注水する注水手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記注水手段は、水圧を調整する注水圧調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分方法において、前記緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に処分坑道を掘削する前の地下水圧と同等の圧力まで段階的に調整された水を注水することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる廃棄体の埋設処分施設は、処分坑道に緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを処分坑道の床面から上方に突出する態様で処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を台座レールの内部に設けたので、緩衝材一体型の廃棄体を搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体と処分坑道との間に充填したペレット状の緩衝材への注水が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設を示す概念図である。
【図２】図２は、図１に示した埋設処分施設を構成する主要坑道と処分坑道とを示す概念図である。
【図３】図３は、図２に示した処分坑道を示す概念斜視図である。
【図４】図４は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、処分坑道を示す横断面図であって、緩衝材一体型の廃棄体の搬送時の状態を示す図である。
【図６】図６は、処分坑道を示す横断面図であって、緩衝材一体型の廃棄体の定置時の状態を示す図である。
【図７−１】図７−１は、処分坑道を示す横断面図であって、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填した状態を示す図である。
【図７−２】図７−２は、処分坑道を示す縦断面図であって、処分坑道に定置した緩衝材一体型の廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填した状態を示す図である。
【図８−１】図８−１は、処分坑道を示す横断面図であって、ペレット状の緩衝材に注水した状態を示す図である。
【図８−２】図８−２は、処分坑道を示す縦断面図であって、ペレット状の緩衝材に注水した状態を示す図である。
【図９】図９は、主孔にグラウト材注入管を挿入した状態を示す概念斜視図である。
【図１０】図１０は、水の注水経路を示す断面模式図である。
【図１１−１】図１１−１は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填途中の状態を示す図である。
【図１１−３】図１１−３は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【図１２−１】図１２―１は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図である。
【図１２−２】図１２―２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填途中の状態を示す図である。
【図１２−３】図１２―３は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、他の形態である処分坑道を示す横断面図である。
【図１４】図１４は、ペレット状の緩衝材に注水してから経過した時間とペレット状の緩衝材の透水係数との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、処分坑道が複数の湧水帯を貫通した廃棄体の埋設処分施設を示す図である。
【図１６】図１６は、処分坑道を掘削する前の天然状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１７】図１７は、処分坑道を掘削し、その後、湧水量が落ち着いた状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１８】図１８は、処分坑道と廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、処分坑道と廃棄体との間に注水した直後の状態における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図１９】図１９は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、注水圧を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧まで昇圧する途上において、坑道壁面部における水圧が３００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図である。
【図２１】図２１は、注水圧が坑道掘削前の元の地下水圧に相当する５００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水分布を示す図である。
【図２２】図２２は、入口区画に遮水プラグを設置した処分坑道を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる廃棄体の埋設処分施設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。
【００１８】
まず、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設に埋設処分される廃棄体について説明する。本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設に埋設処分される廃棄体は、原子力の利用に伴い発生する放射性の廃棄物であって、より具体的には、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）で、核燃料の核分裂によって生じた物質（核分裂生成物）等を含むものである。高レベル放射性廃棄物は、ガラスで固化した後、３０〜５０年間冷却のために貯蔵され、その後、地下深く埋設処分されることになるが、ここでは、ガラスで固化した高レベル放射性廃棄物をオーバーパックと称される金属製の容器に封入した後、さらにそのまわりを緩衝材で囲繞した円柱形状の緩衝材一体型の廃棄体Ｐ（図２参照）として埋設処分される。なお、緩衝材は、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、地震等の外力が加わって処分坑道が変形した場合に廃棄物に加わる外力を低減するとともに、地下水の侵入を阻止する。
【００１９】
つぎに、図１に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設の概要を説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設の概要を示す概念図である。
【００２０】
図１に示すように、廃棄体の埋設処分施設１は、地上施設２と地下施設３とから構成される。地上施設２は、ガラスで固化された放射性の廃棄物（ガラス固化体）を受け入れて検査し、オーバーパックと称される金属製の容器に封入した後、それを地下深部に搬送するために必要な施設や、建設・操業・閉鎖に関連して地上部に必要となる施設などから構成される。本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１の地上施設２には、金属製の容器のまわりを緩衝材で囲繞するための施設を備えている。地下施設３は、地上と地下の施設を結ぶアクセス坑道４、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置するための処分坑道５、処分坑道５を取り囲む主要坑道６と、主要坑道６と主要坑道６との間を結ぶ連絡坑道７などから構成される。また、緩衝体一体型の廃棄体Ｐの搬送にかかわる施設、坑道建設にかかわる施設、およびそれらの安全性を維持するための施設なども地下に建設される。
【００２１】
アクセス坑道４は、地上施設２と地下の連絡坑道７、主要坑道６とを結ぶものであり、地上施設２との位置関係に応じて柔軟に配置することが可能である。アクセス坑道４は、緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬送だけでなく、作業員の出入り、掘削土の搬出、換気、排水、エネルギー供給など多様な目的に使用される。また、搬送手段に応じ、エレベータなどの昇降設備を用いる立坑４１と、車両・レール方式を用いる斜抗４２に大別することができる。また、地下の作業員にとってアクセス坑道４は、緊急時の避難通路としての役割も有する。なお、廃棄体の埋設処分施設１の閉鎖に伴いアクセス坑道４は最後に埋め戻しが行われる地下施設３となる。
【００２２】
処分坑道５は、掘削など地下での作業の観点から一定の数の処分坑道群を一つの区画（処分パネル８）とし、複数の処分パネル８に分けて配置することが可能である。これにより対象となる岩体が小さい場合や傾斜している場合などその特徴に応じて処分パネル８を柔軟に配置することができる。処分パネル８の配置には、水平レベルで展開する分散配置や垂直方向に展開する多層配置が考えられる。分散配置は、断層など地質構造要素の特徴を踏まえた配置に適しており、多層配置は地下施設に必要な面積を確保できない場合などに有効である。
【００２３】
連絡坑道７は、処分パネル８間を結ぶ坑道であり、地上施設２からの緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬送など地下での作業に伴う物流や作業員の出入りに用いられる。緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分が終了した処分パネル８ごとに、不要となる連絡坑道７は埋め戻しを行うことができる状態となる。
【００２４】
つぎに、図２および図３に基づいて処分坑道をさらに詳しく説明する。なお、図２は、図１に示した主要坑道と処分坑道とを示す概念図であり、図３は、図２に示した処分坑道を示す概念斜視図である。
【００２５】
図２に示すように、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、円柱形状に形成された緩衝材一体型の廃棄体Ｐの軸方向を水平方向に向けた状態で定置する横置き方式を採用したもので、処分坑道５に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間には、ペレット状の緩衝材Ｂが充填される（図７参照）。
【００２６】
図３に示すように、本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１の処分坑道５には、台座レール５１が敷設してある。台座レール５１は、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば、パレットトラックフォーク）のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる。台座レール５１は、処分坑道５の床面から上方に向けて突出する態様で敷設され、その横断面は円弧形状を有しており、処分坑道５の軸方向に延在している。
【００２７】
また、台座レール５１の内部には、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２が設けてある。注水孔５２は、処分坑道５の軸方向に沿って設けられた主孔５２ａと、主孔５２ａから分岐して処分坑道５の内周に沿って設けられた複数の枝孔５２ｂとを有している。
【００２８】
枝孔５２ｂの開口端部となる吐出口５２ｂ１は、処分坑道５の軸方向において、緩衝材一体型の廃棄体Ｐの長さよりも短い間隔で開口している。
【００２９】
つぎに、図４に基づいて緩衝材一体型の廃棄体Ｐの埋設手順を説明する。なお、図４は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。
【００３０】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分する場合には、図４に示すように、まず、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する。緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬入には、搬送台車を用いるが、ここでは、図５および図６に図示されるローラー型タイヤを備えたパレットトラックフォークＦを用いる。
【００３１】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合には、主要坑道６において緩衝材一体型の廃棄体ＰをパレットトラックフォークＦに載せ換える。緩衝材一体型の廃棄体Ｐが載せ換えられたパレットトラックフォークＦは、図５に示すように、緩衝材一体型の廃棄体Ｐが台座レール５１と干渉しない高さまで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを持ち上げて、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを処分坑道５に搬入する（ステップＳ１）。このとき、台座レール５１は、パレットトラックフォークＦのガイドレールとなり、パレットトラックフォークＦは、図５に示すように、台座レール５１にガイドされる。
【００３２】
緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する位置まで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入すると、つぎに、パレットトラックフォークＦは、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを台座レール５１に降ろすことにより、図６に示すように、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する（ステップＳ２）。
【００３３】
つぎに、パレットトラックフォークＦを主要坑道６まで搬出し、図７に示すように、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填する（ステップＳ３）。ここで充填するペレット状の緩衝材Ｂは、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、注水すると膨潤することにより遮水性能を発揮するものである。
【００３４】
処分坑道５に埋設処分する数の緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置し、ペレット状の緩衝材Ｂを充填すると、その処分坑道５の入口を閉鎖する（ステップＳ４）。つぎに、図８に示すように、注水孔５２から給水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する（ステップＳ５）。ペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、ペレット状の緩衝材Ｂが膨潤することにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間を遮水シールする。このように処分坑道５を閉鎖し、注水することにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐは処分坑道５ごとに埋設処分される。
【００３５】
なお、処分坑道５の内壁に微量の湧き水（滲み水）がある場合には、その湧き水が充填した後のペレット状の緩衝材Ｂに吸水されて、局部的にムラのある膨潤シール状態を呈する懸念がある。そのようなことがないように、処分坑道外部の止水と処分坑道内部の排水とを厳重に対処するが、万一、局部的に湧き水がある場合には、坑道支保材（たとえば、コンクリート）の要所に導入溝もしくは導水管を設けて、注水孔５２に導くことにより、当該注水孔５２を一時的な排水対策に利用してもよい。
【００３６】
また、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、短時間でペレット状の緩衝材Ｂは吸水膨潤して緩衝材（ベントナイト）と水が均質になった止水性の高い緩衝材になる。一部の緩衝材は、枝孔５２ｂの中に若干侵入するが、主孔５２ａに侵入するまでには、数日以上を要するので、その前に主孔５２ａに主要坑道６からグラウト材注入管を挿入し、主孔５２ａをグラウト材で充填する（ステップＳ６）。これにより、処分坑道５の軸方向への水みちはすべて止水シールされることになる。グラウト材には、セメント系無機材系、ベントナイト系の材料等を適用できるが、ベントナイトをエタノール水または無機塩水と混合して作ったスラリーを注入することが最も適している。
【００３７】
上述したように、主孔５２ａからペレット状の緩衝材Ｂに注水する一方、主孔５２ａにグラウト材を充填する場合には、図９に示すように、主孔５２ａにグラウト材注入管Ｔを挿入し、グラウト材注入管Ｔと主孔５２ａとを芯鞘構造に構成することが好ましい。このように構成すると、主孔５２ａからペレット状の緩衝材Ｂに注水する場合には、主孔５２ａとグラウト材注入管Ｔとの間に画成される環状の経路が注水経路Ｒ１（図１０参照）となり、主孔５２ａにグラウト材Ｇを充填する場合には、グラウト材注入管Ｔがグラウト材Ｇの充填経路Ｒ２（図１０参照）となる。なお、主孔５２ａに接続される鞘管５２ａ１には、注水経路Ｒ１に連通する注水口５２ａ２が設けてあり、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する場合には、ここから注水する。一方、グラウト材注入管Ｔの一端と他端とは開口しており、手前側（入口側）となる一端開口がグラウト材Ｇの注入口Ｔ１となり、グラウト材Ｇを注入する場合には、ここから注入する。
【００３８】
そして、図１０に示すように、注入口Ｔ１を塞ぎ、注水口５２ａ２から注水すると、注水された水は、注水経路Ｒ１、枝孔５２ｂを通り、吐出口５２ｂ１から吐出する。吐出した水は、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに供給され、ペレット状の緩衝材Ｂは膨潤することになる。
【００３９】
一方、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇを注入すると、注入されたグラウト材Ｇは、図１１−１に示すように、グラウト材注入管Ｔの内部を手前側から奥側に向けて侵入することになる。そして、グラウト材Ｇがグラウト材注入管Ｔの他端開口（吐出口Ｔ２）まで行き着くと、図１１−２に示すように、グラウト材Ｇは、吐出口Ｔ２から吐出することになる。そして、吐出口Ｔ２から吐出したグラウト材Ｇは、主孔５２ａの奥側から手前側に戻り、主孔５２ａに充填されることになる。主孔５２ａの奥側から手前側に充填されたグラウト材Ｇは、図１１−３に示すように、最終的には、注水口５２ａ２から吐出することになる。注水口５２ａ２からグラウト材Ｇが吐出した場合には、主孔５２ａにグラウト材Ｇが充填されたことになるから、グラウト材Ｇの充填作業を終了する。
【００４０】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば、パレットトラックフォークＦ）のガイドレールとなり、処分坑道５に搬入した緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐの台座となる台座レール５１を処分坑道５の床面から上方に突出する態様で処分坑道５の軸方向に沿って敷設するとともに、台座レール５１に定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填されたペレット状の緩衝材Ｂに注水するための注水孔５２を設けたので、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合や定置する場合の障害となることなく、処分坑道５に定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に充填したペレット状の緩衝材Ｂへの注水が可能となる。
【００４１】
また、処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する際に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搭載した搬送台車（たとえば,パレットトラックフォークＦ）のガイドレールとなるので、搬送出台車は搬入方向に向けて安定して移動することができる。
【００４２】
また、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐは、処分坑道５の床面から離隔した状態で定置されるので、ペレット状の緩衝材Ｂの充填が容易なものとなり、また、注水が満遍なく行われる。
【００４３】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１では、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からたんにグラウト材Ｇを注入することにしたが、グラウト材Ｇの注入手順には改良の余地がある。そこで、図１２を参照しながら、改良したグラウト材の注入手順（方法）を説明する。なお、図１２は、グラウト材の充填経路を示す断面模式図であって、図１２―１は、グラウト材の充填開始直後の状態を示す図、図１２―２は、グラウト材の充填開始途中の状態を示す図、図１２―３は、グラウト材の充填終了後の状態を示す図である。
【００４４】
改良したグラウト材の注入手順（方法）では、グラウト材Ｇの注入前に主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部を負圧にし、その状態を維持しながらグラウト材Ｇを注入する。具体的には、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇを注入する前に注水口５２ａ２に図示せぬ真空ポンプまたは真空タンクを連結する。そして、真空ポンプを駆動することにより、主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部空気を排除し、主孔５２ａおよび枝孔５２ｂの内部を負圧（真空）にする。つぎに、真空ポンプの駆動を維持した状態で、グラウト材注入管Ｔの注入口Ｔ１からグラウト材Ｇの注入を開始する。すると、図１２―１に示すように、グラウト材Ｇは、グラウト材注入管Ｔの内部を手前側から奥側に向けて侵入することになる。そして、グラウト材Ｇがグラウト材注入管Ｔの吐出口Ｔ２まで行き着くと、図１２−２に示すように、グラウト材Ｇは、吐出口Ｔ２から吐出することになる。そして、吐出口Ｔ２から吐出したグラウト材Ｇは、主孔５２ａの奥側から手前側に戻り、主孔５２ａに充填される。このとき、負圧状態（真空状態）にある枝孔５２ｂにも充填されることになる。最終的には、図１２−３に示すように、主孔５２ａと枝孔５２ｂの内部すべてにグラウト材Ｇが充填されることになる。このように改良したグラウト材の注入手順（方法）によれば、主孔５２ａだけでなく、枝孔５２ｂをも確実にグラウト材Ｇで充填して止水シールできる。
【００４５】
また、上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、処分坑道５の床面中央に一つの台座レール５１を設けることとしたが、図１３に示すように、処分坑道５の床面両側にそれぞれ台座レール５３を設けてもよい。この場合には、台座レール５３ごとに主孔５４ａと枝孔５４ｂとを有する注水孔５４を設けることになる。
【００４６】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１では、定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填し、その後、注水孔５２から注水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂが膨潤し、緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間に長期間安定な遮水層を形成する。
【００４７】
図１４は、ペレット状の緩衝材に注水してから経過した時間（日数）とペレット状の緩衝材の透水係数との関係を示す図である。図１４に示すように、乾燥したペレット状の緩衝材Ｂに注水してもペレット状の緩衝材Ｂが直ちに遮水性能を発揮するわけではなく、注水から数日かけて遮水性能を発揮する。すなわち、乾燥したペレット状の緩衝材Ｂに注水すると、各ペレット状の緩衝材Ｂが吸水膨張してペレット状の緩衝材Ｂの相互間の間隙を埋めることにより、数日かけて透水性が小さくなり、遮水性能を発揮する。図１４に示す例では、ペレット状の緩衝材Ｂに注水してから５〜６日で、透水係数が１．０Ｅ−１１ｍ／ｓとなり、緩衝材本来の遮水性能を発揮し、水みちは遮水シールされる。
【００４８】
このように、ペレット状の緩衝材Ｂは、注水してから数日かけて緩衝材本来の遮水性能を発揮するので、遮水性能を発揮するまで（図１４に示す例では、５〜６日）は、処分坑道５のまわりから処分坑道５の内部に地下水が流れ込むことによるシール材（膨潤し始めた緩衝材Ｂ）の損傷が懸念される。
【００４９】
図１５は、処分坑道が複数の湧水帯を貫通した廃棄体の埋設処分施設を示す図である。わが国の地質岩盤条件では、坑道が複数の湧水帯を貫通することは珍しくないので、処分坑道５の坑道延長が長い場合には、図１５に示すように、処分坑道５が複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを貫通することがある。このような場合には、シール材（膨潤し始めた緩衝材Ｂ）の損傷が懸念される。
【００５０】
図１６は、処分坑道を掘削する前の天然状態における地山の地下水圧分布を示す図である。図１６に示す例では、掘削する処分坑道の深度を５００ｍとし、掘削する処分坑道５が三つの湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを貫通するものとする。また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの地下水面が地表（深度０）にあるものとする。図１６に示すように、処分坑道５を掘削する前の天然状態において、水みちとなる湧水帯（断層、断層破砕帯、透水性の大きい火山性噴出物の層など）ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの地下水圧は、どこも同じような値となる。すなわち、地下水圧は、深度が深くなるにつれて大きくなるが、地下水圧を水頭値（その点にピエゾ管をつけて水位置で読み取った場合に相当する値）で表すならば、すべての点の地下水頭値は地表近くに存在する地下水位に等しい値を示すことになる。
【００５１】
地下水は、微少流速で地下を浸透しているので、動水勾配は完全にゼロではない。したがって、水頭値の分布が完全に一定というわけではない。しかしながら、仮に隣の湧水帯に比べて地下水圧に差があったとしても、廃棄体の埋設処分施設１が立地する地下深く（たとえば、深度３００〜１０００ｍ）の地山のマクロな動水勾配は、１／１００を上まわることは少ないと予想される。これにより、たとえば、５０ｍ離れた湧水帯の地下水圧の差圧は、水頭にして０．５ｍＨ２Ｏ程度（圧力差で５ｋＰａ程度）である。
【００５２】
図１７は、処分坑道を掘削し、その後、湧水量が落ち着いた状態における地山の地下水圧分布を示す図である。図１７に示すように、処分坑道を掘削した後は、湧水帯の坑道交差位置（処分坑道の壁面部）の水圧が大気圧と同じになるため、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの処分坑道周囲における水圧（水頭値）は、掘削後の時間の経過に伴って元の水圧から著しく低くなる。なお、図１７において、複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの透水特性が異なるため、たとえば、湧水帯ＷＢの透水性が隣の湧水帯ＷＡやＷＢの透水性の１０倍（たとえば、透水係数が２０倍、間隙容積が２倍）相当である場合には、湧水帯ＷＢの水圧は、湧水帯ＷＡやＷＣの水圧に比べて奥まで（処分坑道の壁面から地山に向けて離れたところまで）低いものとなる。
【００５３】
その後、処分坑道５と処分坑道５に定置した緩衝材一体型の廃棄体Ｐとの間にペレット状の緩衝材Ｂを充填した後、図示せぬ排水設備による地下水の湧水の排水行為を停止してから、処分坑道５と緩衝材一体型の廃棄体Ｐとの間に注水すると、その直後は、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣから処分坑道５の内部に地下水が流入する。水は、短時間の内に処分坑道５の内部に満たされるので、その後は、時間の経過とともに遮水性能を発揮する（図１４参照）。
【００５４】
図１８は、処分坑道と廃棄体との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、処分坑道と廃棄体との間に注水した直後の状態における地山の地下水圧分布を示す図である。処分坑道５の内部が水で満たされると、湧水帯ＷＡやＷＣＣの水圧は上昇して、早々に元の地下水圧に回復していく。一方、透水性が大きく、貯留量が大きい湧水帯ＷＢの水圧回復は若干遅れる。このように、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣのそれぞれにおける地下水圧の回復速度は、その湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの透水特性に応じてばらつきがあり、湧水帯相互の地下水の湧水圧の差圧が一時的に大きくなる。たとえば、図１８に示すような湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの各々に異なる水圧回復現象が生じて、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣそれぞれの処分坑道抗壁面での湧水圧に差が生じると、同図の中に矢印で示すような湧水帯ＷＡやＷＣから湧水帯ＷＢに向かう地下水流れが坑道すき間部に生じる。この地下水流をもたらす坑道壁面における処分坑道５の軸方向の動水勾配ｉは、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの離間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃ、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣの坑道閉鎖直前における湧水圧Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの値に対応してたとえば下記のような条件となる。
【００５５】
［湧水帯ＷＡから湧水帯ＷＢに向かう地下水流れの動水勾配］（試算例１）
離間距離 Ｌａｂ＝１０ｍ
湧水圧 Ｐａ＝３００ｍＨ２Ｏ，Ｐｂ＝１００ｍＨ２Ｏ
ｉ＝（３００−１００）／１０＝２０
【００５６】
［湧水帯ＷＣから湧水帯ＷＡに向かう地下水流れの動水勾配］（試算例２）
離間距離 Ｌｂｃ＝１００ｍ
湧水圧 Ｐｂ〜〜１００ｍＨ２Ｏ，Ｐｃ＝２００ｍＨ２Ｏ
ｉ＝（２００−１００）／１００＝１
【００５７】
上記の試算例は、一例であって、実際には、湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣのそれぞれの水理特性に応じてさまざまな流動場となるので、複数の湧水帯ＷＡ，ＷＢ、ＷＣを横切る処分坑道５の壁面付近を処分坑道５の軸方向に浸透する地下水の流れは、いろいろな条件で、地下水が流動することになる。たとえば、上記の試算例１や２で、試算例１のように、動水勾配が大きくなったり、圧力差が大きくなったりすると、シール性能が損なわれることが懸念される。具体的には、坑道壁面に沿って卓越して地下水が流れる流路が生じるパイピング現象が発生し、その後はその水みちを流動する地下水が流れとともに緩衝材Ｂを洗掘し、喪失させていくことが懸念される。
【００５８】
なお、このような現象は一時的なものであり、図１４に示すような遮水シール特性の材料を坑道壁面に沿った隙間の充填材として採用するならば、数日間でこのような動水勾配の大きな地下水流れ現象は解消するので、処分坑道５が地下水で満たされてから数日間の動水勾配の大きな浸透流れを抑制できれば、懸念は解消される。
【００５９】
実施の形態２
本発明の実施の形態２である廃棄体の埋設処分施設は、上述した懸念を解消するものであって、上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１に注水手段を備えたものである。注水手段は、上述した注水孔から注水するためのものであり、注水圧調整手段を備えている。注水手段は、たとえば、吐出圧力が調整可能な吐出ポンプ９（図２０および図２１参照）で構成され、吐出圧力を調整することにより、注水圧力を調整する。具体的には、大気圧と略同一となる圧力から段階的に高圧となるように調整し、最終的には、処分坑道を掘削する前の地下水圧と略同一の圧力に調整する。
【００６０】
つぎに、図１９に基づいて緩衝材一体型の廃棄体Ｐの埋設手順を説明する。図１９は、緩衝材一体型の廃棄体の埋設手順を示すフローチャートである。ここでは、掘削する処分坑道５の深度を５００ｍとし、掘削する処分坑道５が三つの湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣを貫通するものとする。また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの地下水面が地表（深度０）にあるものとする。
【００６１】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを埋設処分する場合には、図１９に示すように、まず、処分坑道５に廃棄体一体型の廃棄体Ｐを搬入する（ステップＳ１１）。緩衝材一体型の廃棄体Ｐの搬入には、搬送台車を用いるが、ここでは、一例としてローラー型タイヤを備えたパレットトラックフォークを用いる。
【００６２】
処分坑道５に緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入する場合には、主要坑道６において緩衝材一体型の廃棄体Ｐをパレットトラックフォークに載せ換える。緩衝材一体型の廃棄体Ｐが載せ換えられたパレットトラックフォークは、緩衝材一体型の廃棄体Ｐが台座レール５１と干渉しない高さまで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを持ち上げて、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを処分坑道５に搬入する。
【００６３】
緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する位置まで緩衝材一体型の廃棄体Ｐを搬入すると、つぎに、パレットトラックフォークは、緩衝材一体型の廃棄体を台座レール５１に降ろすことにより、緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置する（ステップＳ１２）。
【００６４】
つぎに、パレットトラックフォークを主要坑道６まで搬出し、定置された緩衝材一体型の廃棄体Ｐと処分坑道５との間にペレット状の緩衝材Ｂを充填する（ステップＳ１３）。ここで充填するペレット状の緩衝材Ｂは、ベントナイトに代表される粘土系遮水材料を締め固めたもので、注水すると膨潤することにより遮水性能を発揮する。
【００６５】
処分坑道５に埋設処分する数の緩衝材一体型の廃棄体Ｐを定置し、ペレット状の緩衝材Ｂを充填すると、その処分坑道５の入口を閉鎖する（ステップＳ１４）。つぎに、注水孔５２から吸水することにより、ペレット状の緩衝材Ｂに注水する（ステップＳ１５）。
【００６６】
ペレット状の緩衝材Ｂに注水する水の圧力（注水圧力）は、吐出ポンプ９の吐出圧力を調整することにより、注水圧力が大気圧と略同一となる圧力から短時間で（あるいは速やかに）段階的に高圧になるように調整する（ステップＳ１６）。そして、注水圧力が処分坑道５を掘削する前の地下水圧と同等になった場合には、その状態を維持する（ステップＳ１７）。
【００６７】
図２０は、注水圧を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧まで昇圧する途上において、坑道壁面部における水圧が３００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図であり、図２１は、注水圧が坑道掘削前の元の地下水圧に相当する５００ｍＨ２Ｏに達した場合における地山の地下水圧分布を示す図である。
【００６８】
図２０に示すように、各々の湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの坑道壁面における圧力が３００ｍＨ２０（圧力値で約３０ＭＰａ）まで上昇すると、注水した水は、逆流して湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣに浸入する。これにより、地下水圧が低下していた湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの圧力が回復する。急速な注水を行わなければ、図１８に見られるように、処分坑道５の壁面から離れた位置における地下水圧（水頭値）の回復速度の違いが顕著であり、その結果、湧水帯間の水圧差が大きくなることが問題となる。これにより、急速な注水を行えば、湧水帯間の水圧分布が非常に短時間で回復することにより、湧水帯間の水圧差が解消する。
【００６９】
図２１に示すように、注水圧力を短時間で坑道掘削前の元の地下水圧と略同一となる５００ｍＨ２Ｏまで上昇させると、処分坑道周囲の地下水の水頭値は元の地下水圧Ｐｉに等しい値に回復する。その後は、湧水帯相互の地下水圧の水圧差はほとんどゼロになり、坑道軸方向の地下水の流れは発生しなくなる。
【００７０】
また、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣの水圧が処分坑道を掘削する前の地下水圧Ｐｉと略同一となる圧力になるまでの一時的な状況では、湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣから処分坑道５に地下水が流入することがないので、処分坑道５の軸方向の地下水の流れは発生しにくくなる。その結果、隙間シール性能が損なわれる懸念を解消できる。
【００７１】
図２２は、入口区画に遮水プラグを設置した処分坑道を示す図である。注水圧の調整が可能な吐出ポンプ（注水手段）６を備えた廃棄体の埋設処分施設１は、図２２に示すように、処分坑道の入口区間に遮水プラグ１０を設置しておくことが好ましい。このように、遮水プラグ１０を設置すると、処分坑道の軸方向の地下水の流れが抑制される。
【００７２】
上述した廃棄体の埋設処分施設１の説明では、主要坑道６における地下水圧（水頭）の分布について省略したが、実際には主要坑道６においても地下水が湧出する。これにより、処分坑道５の入口区画において、主要坑道６を中心とする同心円状の地下水水頭の等高線Ｃが存在する（図２２参照）。
【００７３】
したがって、上述した遮水プラグ１０は、主要坑道６に向かう地下水の流れを抑制する効果のほか、注水した水が主要坑道６にまわらないで、効率的かつ短時間で湧水帯ＷＡ，ＷＢ，ＷＣに供給される効果も発揮する。尚、遮水プラグ１０は、入口区間に一つに限られるものではなく、処分坑道５の途中に複数設置することも効果的である。
【００７４】
上述した本発明の実施の形態である廃棄体の埋設処分施設１は、注水する水の圧力を調整することにより、湧水帯相互の地下水圧の差はほとんどゼロとなるため、処分坑道５の軸方向の地下水流れは発生しなくなる。その結果、隙間シール性能が損なわれる懸念が解消する。
【符号の説明】
【００７５】
１ 廃棄体の埋設処分施設
２ 地上施設
３ 地下施設
４ アクセス坑道
５ 処分坑道
５１ 台座レール
５２ 注水孔
５２ａ 主孔
５２ａ１ 鞘管
５２ａ２ 注水口
５２ｂ 枝孔
５２ｂ１ 吐出口
５３ 台座レール
５４ 注水孔
５４ａ 主孔
５４ｂ 枝孔
６ 主要坑道
７ 連絡坑道
８ 処分パネル
９ 吐出ポンプ
１０ 遮水プラグ
Ｐ 緩衝材一体型の廃棄体
Ｂ ペレット状の緩衝材
Ｆ パレットトラックフォーク（搬送台車）
Ｇ グラウト材
Ｒ１ 注水経路
Ｒ２ 充填経路
Ｔ グラウト材注入管
Ｔ１ 注入口
Ｔ２ 吐出口
ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ 湧水帯
Ｃ 等高線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分施設において、
前記処分坑道に前記緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に前記緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、前記処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に前記緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを前記処分坑道の床面から上方に向けて突出する態様で前記処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、前記台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を前記台座レールの内部に設けたことを特徴とする廃棄体の埋設処分施設。
【請求項２】
前記注水孔は、前記処分坑道の軸方向に沿って設けられた主孔と、主孔から分岐して処分坑道の内周に沿って設けられた複数の枝孔とを有することを特徴とする請求項１に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項３】
前記複数の枝孔の開口端部となる複数の吐出口は、前記処分坑道の軸方向において、前記緩衝材一体型の廃棄体の長さよりも短い間隔で開口したことを特徴とする請求項２に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項４】
水圧が調整された水を前記注水孔から注水する注水手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項５】
前記注水手段は、水圧を調整する注水圧調整手段を備え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施設。
【請求項６】
処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置したことを特徴とする請求項４または５に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項７】
処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分方法において、
前記緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に処分坑道を掘削する前の地下水圧と同等の圧力まで段階的に調整された水を注水することを特徴とする廃棄体の埋設処分方法。
【請求項８】
処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置することを特徴とする請求項７に記載の廃棄体の埋設処分方法。
【請求項１】
処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分施設において、
前記処分坑道に前記緩衝材一体型の廃棄体を搬入する際に前記緩衝材一体型の廃棄体を搭載した搬送台車のガイドレールとなり、前記処分坑道に搬入した緩衝材一体型の廃棄体を定置する際に前記緩衝材一体型の廃棄体の台座となる台座レールを前記処分坑道の床面から上方に向けて突出する態様で前記処分坑道の軸方向に沿って敷設するとともに、前記台座レールに定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に注水するための注水孔を前記台座レールの内部に設けたことを特徴とする廃棄体の埋設処分施設。
【請求項２】
前記注水孔は、前記処分坑道の軸方向に沿って設けられた主孔と、主孔から分岐して処分坑道の内周に沿って設けられた複数の枝孔とを有することを特徴とする請求項１に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項３】
前記複数の枝孔の開口端部となる複数の吐出口は、前記処分坑道の軸方向において、前記緩衝材一体型の廃棄体の長さよりも短い間隔で開口したことを特徴とする請求項２に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項４】
水圧が調整された水を前記注水孔から注水する注水手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項５】
前記注水手段は、水圧を調整する注水圧調整手段を備え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施設。
【請求項６】
処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置したことを特徴とする請求項４または５に記載の廃棄体の埋設処分施設。
【請求項７】
処分坑道に搬入され、定置された緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間にペレット状の緩衝材を充填し、その後、緩衝材一体型の廃棄体を埋設処分する廃棄体の埋設処分方法において、
前記緩衝材一体型の廃棄体と前記処分坑道との間に充填されたペレット状の緩衝材に処分坑道を掘削する前の地下水圧と同等の圧力まで段階的に調整された水を注水することを特徴とする廃棄体の埋設処分方法。
【請求項８】
処分坑道の入口区間、さらには、処分坑道の途中の要所に、処分坑道の軸方向への地下水の流れを抑制する遮水プラグを設置することを特徴とする請求項７に記載の廃棄体の埋設処分方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８−１】
【図８−２】
【図９】
【図１０】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１１−３】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８−１】
【図８−２】
【図９】
【図１０】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１１−３】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−１１５９７（Ｐ２０１３−１１５９７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２３５０６（Ｐ２０１２−１２３５０６）
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
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