JP4055121B2

JP4055121B2 - Method for removing air from granular bentonite and method for producing bentonite solid

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Publication number: JP4055121B2
Application number: JP2002173838A
Authority: JP
Inventors: 卓石井; 健吾岩佐; 均中島
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2003279689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状ベントナイトから空気を除去する方法、及びベントナイト固状体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における最大のテーマは、社会産業の発展における結果としての産業廃棄物や一般廃棄物を埋め立てるための廃棄物処分施設の設置、さらには、原子力発電における高、低レベルの放射性廃棄物に関する数百年以上に及ぶ廃棄物の処置を社会生活に障害を与えることなく如何に処理するかである。
【０００３】
産業廃棄物や一般廃棄物を埋め立てるための処分施設では、産業廃棄物が人間の生活環境に影響を与えないようにするために、そこからの漏出汚水が地下に浸透することで環境汚染を引き起こさないように処置することが義務付けられており、地下に埋設するために、図７（ａ）に示すような貯蔵施設が計画されている。
【０００４】
このような施設では、これら廃棄物を格納する躯体として、廃棄物格納用躯体３１が計画されており、廃棄物格納用躯体３１と周辺地盤３２との間に地下水を透過し難い粘土系の充填材３３を設置することが考えられている。
【０００５】
この粘土系充填材３３は、地下水が廃棄物格納用躯体３１の内部に侵入するのを大きく遅らせる、或いは廃棄物中の有毒物質が地下水によって漏出することを防止するために、廃棄物格納用躯体３１の全周を十分な厚さで取り囲む形態に設置すると同時に、廃棄物格納用躯体３１の底部にも粘土系の充填材を敷設することになる。
【０００６】
又、原子力分野における低レベルの放射性廃棄物に関しては、これらの低レベル放射性廃棄物が人間の生活環境に影響を与えないようにするために、図７（ｂ）に示すように、低レベルの放射性廃棄物３４を放射性廃棄物格納用躯体３５に貯蔵して、地下空洞３６に埋設する施設が計画されている。
【０００７】
このような施設においても、貯蔵した放射性廃棄物を格納する放射性廃棄物格納用躯体３５と周辺地盤３７との間に地下水を透過しにくい粘土系の充填材３８を設置することが考えられている。
【０００８】
この粘土系充填材３８も、地下水の放射性廃棄物格納用躯体３５の内部に侵入するのを大きく遅らせる、或いは放射性廃棄物３４の中の有毒物質や放射性核種が浸入してきた地下水中に溶出することで施設外に漏出するのを防止するために、図示のように放射性廃棄物格納用躯体３５の全周を十分な厚さで取り囲む形態で設置されると同時に、放射性廃棄物格納用躯体３５の底部にも粘土系の充填材３８が敷設されることになる。
【０００９】
さらに、高レベル放射性廃棄物を人間の生活環境から安全に隔離するためには、高レベル放射性廃棄物を図７（ｃ）に示すように堅固な金属容器に収納するための廃棄体パッケージ３９を、地下数百ｍの以深に掘削された地下坑道４０に縦向きに埋設処分する高レベル放射性廃棄物処分施設も計画されており、この処分施設でも、廃棄体パッケージ３９と地下坑道４０の隙間に粘土系の充填材４１を設置することが考えられている。
【００１０】
この粘土系充填材４１の場合も、地下水の廃棄体パッケージ３９ヘの接触を抑制すること、廃棄体パッケージ３９から放射性核種が浸入してきた地下水中に溶出することによって施設外へ漏出すること等を抑止するために、図示のように廃棄体パッケージ３９の全周を十分な厚さで取り囲む形態に設置され、同時に廃棄体パッケージ３９の底部にも粘土系の充填材４１が敷設されている。
【００１１】
しかして、上記の産業廃棄物或いは放射性廃棄物の処分施設においては、千年や万年単位の長期間に亘って、施設が所要のバリア機能を有していることが重要とされており、廃棄物格納用躯体や廃棄体パッケージ周囲に設置される粘土系充填材には、長期に亘って遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を維持できることが必要とされている。
【００１２】
このために、廃棄物格納用躯体３１や放射性廃棄物格納用躯体３５或いは廃棄体パッケージ３９の周辺に充填される粘土系充填材３３、３８、４１としては、ベントナイト粉末或いはベントナイトに砂あるいは砂礫などの骨材を混合したものを、１．３〜２．５Ｍｇ／ｍ³程度の密度に締固めた充填材を使うことが考えられている。
【００１３】
ベントナイト系充填材は、透水係数が著しく小さいので地下水が廃棄体に接触する量を抑制できるし、拡散現象による放射性核種の漏出も抑制できる。又、廃棄体容器が長期間の腐食によって体積膨張する場合を想定しても、ベントナイト系充填材が力学的な緩衝効果を発揮すると考えられている。
【００１４】
しかるに、１００％配合のベントナイト系充填材の場合に、現場施工によって乾燥密度１．３Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材を構築することは困難であると言われている。
【００１５】
同様に、骨材配合率２０％の充填材でも、乾燥密度１．６Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材を構築することも困難であると言われている。
【００１６】
以上の実態から、現状では、１００％配合のベントナイト系充填材の場合には、現場施工によって乾燥密度１．３Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材を構築することや、骨材配合率２０％の充填材では、乾燥密度１．６Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材充填材を構築するためには、事前に機械成型加工によらなければならないとされていた。
【００１７】
従って、我が国での高レベル放射性廃棄物は、図８に示すように堅固な金属容器に収納した廃棄体パッケージ３９を、地下数百ｍ以上の深さに掘削された地下坑道４０の処分孔４２に縦向きに埋設処分する処分施設では、廃棄体パッケージ３９と処分孔４２との隙間４３にブロック状に加工された粘土系の充填材４１を設置することが考えられている。
【００１８】
このために、成形加工されたブロック状の粘土系充填材４１を積み重ねて構築する場合には、施工時に生じるブロック間の隙間が水みちとなることの危倶が伴っており、廃棄体パッケージ３９と処分孔４２との隙間４３や内側の廃棄体パッケージ３９との間に存在する間隙４４に隙間充填材４５を設置することが必須になっている。
【００１９】
そこで、本発明者等は、廃棄体パッケージ３９と処分孔４２との隙間４３に設置するブロック状に加工された粘土系の充填材４１を排除することで、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立すると共に、長期に亘って維持できる充填材を容易に施工できる埋設廃棄物の充填材と製造方法及びその施工方法を、特願２００２−９５１３号として既に提案している。
本提案による充填材の製造方法５０は、図９にその工程を示すように、粉末状のベントナイト５１に水５２を注入しながら、これを混練５３することでベントナイトスラリー５４を練成している。
【００２０】
次いで、このベントナイトスラリー５４に密度の大きな粒状のベントナイト高密度固状体５５を追加して混練５６することを特徴にしており、これによって、ベントナイトと水を主成分とする複合粘性流体のベントナイト・コンクリート７を練成している。
【００２１】
しかして、充填材の施工方法は、このベントナイト・コンクリート５７を埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間に流体として満遍無くかつ効率良く打設５８できるものであり、通常のセメントコンクリートと同様の施工方法である一般的なポンプ打設法や流し込み打設法を採用することを可能にしている。
【００２２】
そして、ベントナイト・コンクリートは、打設後においてベントナイトスラリー部とベントナイト固状体との含水比が均一になってベントナイトと水との組成比が全体的に均質になって、流体であったものが最終的に固化することになる。
【００２３】
従って、既提案による埋設廃棄物の充填材は、従来のようにブロック状の充填材部材を積み重ねる構築方法と違って流体として打設できることから、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立して長期に亘って維持できると共に、セメントコンクリートの打設と同程度の施工効率で構築することができるものである。
【００２４】
しかして、既提案による埋設廃棄物の充填材は、ベントナイト１００％の粒状固状体を用いているが、本ベントナイト固状体は、固状体部に空気を含んでいるのが実態である。
【００２５】
即ち、ベントナイト・コンクリート中に、ベントナイト固状体が体積百分率７０％を占めていて、その乾燥密度を２．３Ｍｇ／ｍ³とした場合には、固状体部中に含まれている空気が、作成されたベントナイト・コンクリート中に体積百分率６％程度存在しており、この場合におけるベントナイト・コンクリートの乾燥密度は、１．５８Ｍｇ／ｍ³程度になっている。
【００２６】
これに対して、空気が全く排除された場合を想定して計算すると、ベントナイトスラリー中に体積比をスラリー：固状体＝０．３：０．７の比率で混練するとして、乾燥密度が２．３Ｍｇ／ｍ³程度のベントナイト固状体を使った場合にできあがるベントナイト・コンクリートの乾燥密度は、（２．３×０．７＋０．１３×０．３）÷１＝１．６５Ｍｇ／ｍ³程度であり、湿潤密度は２．０４Ｍｇ／ｍ³程度（含水比２４％）になる。
【００２７】
従って、空気を全く排除した、密度約２．３Ｍｇ／ｍ³程度であるベントナイト１００％の粒状固状体を、ベントナイトスラリー中に体積比、スラリー：固状体＝０．３：０．７の比率で混練することによって、空気が残っている場合に比べてより大きな密度のベントナイト・コンクリートを造ることができる。
【００２８】
さらに、この材料中のベントナイト固状体は、短時間では水に溶けないので、ベントナイトスラリー中に漂う状態になって、当該材料は全体として流体状に振る舞うことになり、セメントコンクリートにおける粗骨材・細骨材とセメントミルクとの混練状態に類似した状態をいっそう増長するものである。
【００２９】
以上のことから、廃棄物充填材を構成している粒状のベントナイト固状体を、そこに含まれている空気がゼロになるように造形することが出来ると、廃棄物充填材に求められる長期に亘っての遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を維持できる特性を、さらに向上させることが可能になる。
【００３０】
一方、粘土系充填材は、地下に埋設する廃棄物の周囲に設置するものなので、水で飽和した状態における透水係数、拡散係数、力学特性等の各種特性を測定したいが、粘土系充填材は、透水性が極めて小さく１Ｅ−８ｍ／ｓ〜１Ｅ−１４ｍ／ｓであることから、粘土系充填材の試験供試体を水で飽和させるためには１ヶ月以上の長期間を要するのが実情であり、各種特性を迅速に測定できる試験供試体の確保が嘱望されていた。
【００３１】
しかるに、現状においては、難透水性材料について飽和状態の供試体を作るのに長時間が必要であることから、供試体の圧縮成型段階において水で飽和した高密度のベントナイト固状体を作りたいが、上述したように、廃棄物の周囲に設置して地下水への漏洩を防止するために用いるベントナイト系粘土等の難透水性粘土は、透水係数が１Ｅ−８ｍ／ｓ〜１Ｅ−１４ｍ／ｓと非常に難透水性を呈しなければならないので、透水試験や力学試験を実施する際には、供試体に高い圧力で水を注入して徐々に水を浸潤させることで飽和状態にする必要がある。
【００３２】
さらに、当該材料は、地下１００ｍの坑道に廃棄物を埋設する際の漏出防止材料として使用するものであることから、実際の条件を模擬する必要があり、このために、地下水で飽和した上で透水係数を上記のように小さくした試験用の供試体を作成することになるが、透水係数１Ｅ−１２ｍ／ｓ程度の材料で厚さ５０ｍｍ程度の供試体を飽和させるためには、約３ヶ月を要すると言う具合に長時間を要することになる。
【００３３】
【表１】

表1は、供試体高さ１００ｍｍの供試体を、圧力１〜３２ａｔｍ (１０〜３２０ｍ水頭換算値)で注水した場合について算定した理想的な最短飽和時間の結果であるが、この試算では、飽和浸潤面の上部領域の透水係数を十分大きいものと仮定しているが、実際には不透水領域の媒体についても透水抵抗を見込む必要があり、供試体の実際の透水係数が想定している透水係数１Ｅ−１３ｍ／ｓの１／１０になると飽和時間が１０倍になる可能性もしくは均一に飽和しないことから更に数倍の時間を待つ必要も考えられるものである。
【００３４】
以上のように、難透水性粘土は、透水試験や力学試験を実施する際の供試体として、高い圧力で水を注入しながら徐々に浸潤させて飽和状態にする必要があるが、高密度で難透水性を呈しなければならないので、水で飽和したベントナイト固状体を作るにも、空気が含有されることで目標値の遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を長期に亘って維持できる特性を追求することは困難であった。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況に鑑みて提案するものであり、ベントナイトに混入させるためのベントナイト固状体を、含有する空気をゼロにした高密度に造形することで施工を容易にすると共に、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立しながら長期に亘って維持できる特性をさらに増強させることや各種特性を迅速に測定できる試験供試体を短時間で容易に確保できる粒状ベントナイトの空気除去方法及びベントナイト固状体の製造方法を提供している。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である粒状ベントナイトの空気除去方法は、粒状ベントナイトから空気を除去する方法であって、一端を封鎖したシリンダーに含水量を調節した粒状ベントナイトを装填する工程と、粒状ベントナイトを装填したシリンダーの他方端にピストンを嵌入させると共に、真空ポンプの吸引によってシリンダー内を真空状態に維持する工程と、前記シリンダー内が真空状態の下で前記ピストンの圧入によって前記粒状ベントナイトを圧縮する工程とを含むことを特徴とする。
【００３７】
請求項２に記載の発明である粒状ベントナイトの空気除去方法は、粒状ベントナイトから空気を除去する方法であって、炭酸ガスを吹き込むことによって空気を追い出した炭酸ガス封入容器の中において一端を封鎖したシリンダーに含水量を調節した粒状ベントナイトを装填する工程と、前記シリンダーに粒状ベントナイトを装填した状態で前記炭酸ガス封入容器を撹拌する工程と、前記シリンダーの他方端にピストンを嵌入させ、真空ポンプによって炭酸ガスを吸引すると共に、シリンダーに装填した粒状ベントナイトをプレスする工程とを含むことを特徴とする。
【００３８】
請求項３に記載の発明であるベントナイト固状体の製造方法は、ベントナイトスラリーから埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との間に充填される廃棄物充填材を練成する際に適用され、ベントナイトスラリーに追加して混練されるベントナイト固状体を製造する方法であって、一端を封鎖したシリンダーに含水量を調節した粒状ベントナイトを装填する工程と、粒状ベントナイトを装填したシリンダーの他方端にピストンを嵌入させると共に、真空ポンプの吸引によってシリンダー内を真空状態に維持する工程と、前記シリンダー内が真空状態の下で前記ピストンの圧入による前記粒状ベントナイトの圧縮によって所定密度のベントナイト固状体を成型する工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
請求項４に記載の発明であるベントナイト固状体の製造方法は、ベントナイトスラリーから埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との間に充填される廃棄物充填材を練成する際に適用され、ベントナイトスラリーに追加して混練されるベントナイト固状体を製造する方法であって、炭酸ガスを吹き込むことによって空気を追い出した炭酸ガス封入容器の中において一端を封鎖したシリンダーに含水量を調節した粒状ベントナイトを装填する工程と、前記シリンダーに粒状ベントナイトを装填した状態で前記炭酸ガス封入容器を撹拌する工程と、前記シリンダーの他方端にピストンを嵌入させ、真空ポンプによって炭酸ガスを吸引すると共に、シリンダーに装填した粒状ベントナイトをプレスすることによって所定密度のベントナイト固状体を成型する工程とを含むことを特徴とする。
【００４０】
請求項５に記載のベントナイト固状体の製造方法は、請求項３又は４に記載の製造方法において、ベントナイト固状体が、成型された後にピストンの追加挿入によってシリンダーから取り出されることを特徴とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明による廃棄物充填材のベントナイト高密度固状体は、ベントナイト中の水を飽和状態にして含入空気量をほぼゼロに構成するものであり、両端を開放されたシリンダーとシリンダーの両端に嵌入可能なピストン、シリンダーもしくはピストンの少なくとも一方に設ける通気孔及び通気孔に接続された真空ポンプから構成される製造装置を用いながら、シリンダーの一端を封鎖して含水量を調整した粒状ベントナイトを装填し、次いで、他方端にピストンを嵌入させると共に真空ポンプの吸引によってシリンダー内を真空状態にして粒状ベントナイトに含まれる空気を吸引し、しかる後に、真空状態の下でピストンの圧入による粒状ベントナイトの圧縮によって所定密度のベントナイト高密度固状体を成型することで製造している。
【００４７】
これによって製造されたベントナイト高密度固状体は、廃棄物充填材を施工容易にし、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立して長期に亘って維持できる特性を増強させている。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４８】
図１、２は、本発明によるベントナイト高密度固状体を製造する装置と製造方法の実施の形態を示している。
【００４９】
本実施の形態において、ベントナイト高密度固状体の製造装置１は、両端を開放されているシリンダー２とこのシリンダー２の下方端３に配置されている蓋４及びシリンダー２の上方端５から嵌入されるピストン６から構成されている。
【００５０】
蓋４には、シリンダー２の中央部に該当する位置に通気孔７を設けており、この通気孔７には、図示されていない真空ポンプが接続されている。尚、蓋４は本実施の形態に限定されるものでなく、上記ピストン６と同様の形状であってシリンダー２の下方端３から嵌入されるピストンでも採用できるものである。
【００５１】
又、通気孔７は、図１（ａ）に見られる本実施の形態のように、蓋４に特定して設けるものでなく、シリンダーに投入される粒状ベントナイトから空気を吸引できる位置であれば、任意の位置に設けられるものであり、ピストン６もしくはシリンダー２のいずれの位置に設置することも可能である。
【００５２】
本発明によるベントナイト高密度固状体の製造方法では、シリンダー２に含水量を調節された粒状ベントナイト９を投入した後に、図１（ｂ）に示されるようにピストン６をシリンダー２に嵌入している。
【００５３】
しかして、本実施の形態では粒状ベントナイト９の投入に先だって、ポーラス板８が、シリンダー２の下方端３側に配置されている。
【００５４】
即ち、本発明では、蓋４で封鎖しているシリンダー２に粒状ベントナイト９を投入した後にピストン６を嵌入してベントナイト固状体中に含まれる空気を吸引するが、ポーラス板８は、この際にベントナイト固状体中の空気が容易に吸引されるように機能している。
【００５５】
本実施の形態では、図１（ｂ）のようにシリンダー２に含水量を調節された粒状ベントナイト９を投入してピストン６を嵌入した後に、真空ポンプを稼働させている。
【００５６】
これによって、シリンダー２内は真空状態に形成されるので、含水量を調節された粒状ベントナイト９は、真空ポンプの吸引によってその内部に含まれている空気を蓋４の通気孔７から排除されており、粒状ベントナイト９は、含入空気量がほぼゼロの状態に構成されることになる。
【００５７】
図２（ａ）は、ピストン１０に別途の通気孔１１とその先端に配置されるポーラス板１２を設けている他の実施の形態を示しており、粒状ベントナイト９の内部に含まれている空気を図１（ｂ）の実施の形態よりも急速かつ完全に除去することができる。
【００５８】
尚、本実施の形態では、ピストン１０の外周面にＯリング等のシール構造１３を装備させており、外側からシリンダー２に空気が侵入するのを防止しているが、このような処置は、他の部位においても必要に応じて適宜に採用できるものである。
【００５９】
図２（ｂ）は、外周面にシール構造１３を装備しているピストン１０を嵌入させた実施の形態で、所定密度のベントナイト高密度固状体を成型する工程を示している。
【００６０】
本工程では、シリンダー２の内部を、上記の工程で形成した真空状態に維持したままで実施されるものであり、粒状ベントナイトは、空気ゼロの状態を維持されている。
【００６１】
しかして、ピストン１０は、所定の圧力１４でシリンダー２に圧入されており、シリンダー２にさらに挿入されることで粒状ベントナイトを圧縮して所定の圧縮密度に成形するものであり、所定の含水比を維持されたベントナイト高密度固状体１５を製造している。
【００６２】
このために、シリンダー２の内面には、ピストン１０を所定の圧入位置に停止させるためのストッパー１６が設けられており、ピストン１０で計量された所定量の粒状ベントナイトをこの位置まで圧縮することで、ベントナイト高密度固状体１５を所定の高密度に成形している。
【００６３】
即ち、本実施の形態では、ベントナイト高密度固状体１５を乾燥密度０．８Ｍ／ｍ³の飽和供試体として作成することを目標にしたが、結果として乾燥密度０．７８Ｍ／ｍ³を確保して目標の約９９％に至る飽和度の供試体を作成できている。
【００６４】
その後において、ベントナイト高密度固状体１５は、シリンダー２から取り出される。この工程は、図２（ｃ）に示すようにシリンダー２から蓋４を取り外すと同時にストッパー１６を撤去してから、シリンダー２を支持筒体１７に設置してから実施するものであり、ピストン１０をシリンダー２にさらに追加挿入させることによって、ベントナイト高密度固状体１５をシリンダー２から支持筒体１７内に押し出している。
【００６５】
又、ベントナイト高密度固状体１５の取り出しは、この他にもピストン１０を撤去してから、蓋４を取り外すと共にシリンダー２の下方端側から新規のピストンを挿入させてシリンダー２の上方端側からベントナイト高密度固状体１５を取り出したり、蓋４に換えてピストンを嵌入する他の実施形態の場合には、ピストンをそのまま挿入させることで、ベントナイト高密度固状体１５を取り出すこともできる。
【００６６】
そして、本発明によって製造されたベントナイト高密度固状体は、その用途に対応させながら、その大きさを任意に構成できるものであり、仮に試験供試体として提供する場合には、４１Φ×４０Ｈの形状に製作することも可能にし、実際の現場に適用する場合には、装置の大型化を図ることで種々の寸法に作製しながら要求性能に対処することができるものである。
【００６７】
以上のように、本実施の形態におけるベントナイト高密度固状体は、廃棄物充填材を上記の工程に従って構成することで、廃棄物充填材に求められる遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を長期に亘って維持できる特性を一層増強させると共に各種特性を迅速に測定するために求められる殆ど充分な試験供試体を短時間で容易に確保しながら確実に提供できるものである。
【００６８】
しかして、本発明によるベントナイト高密度固状体の製造装置と製造方法は、目標の約１００％に迫る遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を長期に亘って維持できる特性を追求することができる。
【００６９】
即ち、以下に説明する他の実施の形態では、ベントナイト高密度固状体を目標にする乾燥密度の飽和供試体として作成できるものである。
【００７０】
本実施の形態は、所定含水比によって空気ゼロの状態を維持する供試体を作成する手段と、炭酸ガス雰囲気中で所定密度にプレス成形することで空気と置換した残存の炭酸ガスを水に溶解させて消滅する手段とを併用することで、飽和状態の供試体を短時間で作成している。
【００７１】
図３は、本実施の形態において、粒状ベントナイトを炭酸ガス雰囲気中で製造装置１に投入した工程を示している。
【００７２】
本工程において、製造装置１に投入される粒状ベントナイト９’は、含水量を調節された粒状ベントナイト９をビニール袋もしくは市販されているグローブボックス等の炭酸ガス封入容器１８の中に入れてから、炭酸ガスボンベ１９からの炭酸ガスを炭酸ガス封入容器中に吹き込むことによって満たしていた空気を追い出して製造されるものであり、次いでの含有されている空気を粒状ベントナイト９から排除するための操作は、炭酸ガス封入容器１８を攪拌しながら粒状ベントナイト９を炭酸ガスで洗うようにしている。
【００７３】
粒状ベントナイト９’は、以上の操作を複数回実施することによって、空気の全く無い炭酸ガスと水と粒状ベントナイト９のみから構成されることになっており、図３での工程では、所定含水比によって空気ゼロの状態を維持できる粒状ベントナイト９’を製造装置１に投入することで供試体を作成するための準備態勢を完了している。
【００７４】
本実施の形態における以降の工程は、製造装置１を炭酸ガス雰囲気中に保持することで空気を炭酸ガス封入容器１８から追い出している以外は、図１、２に示した上記実施の形態における以降の工程と全く同様である。
【００７５】
上記に図示した例のように、以降の工程では、炭酸ガスを真空ボンプで吸引することによって、空気がゼロの極めて希薄な炭酸ガス封入容器１８の中で粒状ベントナイト９’を所定の圧力でプレスすることになり、空気含有量ゼロで炭酸ガスもほとんど含まない所定密度で飽和状態にあるベントナイト高密度固状体を作成することが出来る。
【００７６】
図４は、ベントナイト高密度固状体１５’のミクロな構造を概念的に示したものである。
【００７７】
以上の工程において、上記の実施の形態では、炭酸ガス雰囲気でないために空気のミクロな気泡が約１％の微量ながら残存することになり、これを排除することに時間を要していた。しかるに、本実施の形態では、粒状ベントナイト９’が炭酸ガス雰囲気の炭酸ガス封入容器１８の中で作成されるので、空気のミクロな気泡はゼロであり、仮に微量の炭酸ガスが残った場合でも、炭酸ガスの気泡は周囲の水に溶解することによって炭酸ガスは水で置き換えられることになるので、本実施の形態で作成されるベントナイト高密度固状体１５’は、残存空気ゼロの理想的な供試体を作成できている。
【００７８】
以上の工程によって製造されたベントナイト高密度固状体は、上記実施の形態に比較して、残存空気ゼロの廃棄物充填材を構成しており、廃棄物充填材に求められる遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を長期に亘って維持できる特性を一層増強させると共に、各種特性を迅速に測定できる試験供試体を短時間で容易に確保して確実に提供することができるものである。
【００７９】
図５、６は、本発明によるベントナイト高密度固状体の製造装置と製造方法における他の実施形態を示している。
【００８０】
本実施の形態における特徴は、上述の各実施の形態で説明した製造装置を真空容器中に設置することで、ベントナイト高密度固状体を成型製造するものである。
【００８１】
本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、粒状のベントナイト２０は、真空混練容器２１に装填されて真空引きされ、しかる後に所定の含水比にするための水を真空混練容器２１中に投入し、さらに続けて真空混練容器２１を振り回すことで均質な含水比に操作されている。
【００８２】
図５（ｂ）に見る工程では、図１に示した実施の形態であるベントナイト高密度固状体の製造装置１を真空容器２２に設置しており、真空ポンプとの接続とピストン６を真空容器２２の外部に突出させている。
【００８３】
真空混練容器２１は、真空容器２２の挿入口２３に結合され、真空混練容器２１と挿入口２３との各開閉扉を操作して、真空状態が確保される状態を保ちながら、所定の数値に調整されかつ均質にされた含水比の粒状のベントナイト２０をベントナイト高密度固状体の製造装置１に装填している。
【００８４】
しかる後の製造工程とその操作は、上記実施の形態と同様であり、図６（ａ）、（ｂ）に表現している。
【００８５】
図６（ａ）では、ピストン６が矢印２４のように押圧されることで製造装置１のシリンダー２に嵌入されており、ピストン６の嵌入後に真空ポンプを稼働させている。
【００８６】
これによって、シリンダー２内は真空状態に形成されるので、含水量を調節された粒状ベントナイト２０は、真空ポンプの吸引によってその内部に含まれている空気を排除されており、粒状ベントナイト２０は、含入空気量がほぼゼロの状態に構成されることになる。
【００８７】
図６（ｂ）は、外周面にシール構造１３を装備しているピストン６の圧入で、所定密度のベントナイト高密度固状体を成型する工程を示している。
【００８８】
本工程では、シリンダー２の内部と真空容器２２の内部とが真空状態に維持されていることから、粒状ベントナイトは空気ゼロの状態に維持されている。
【００８９】
しかして、ピストン６は、所定の圧力２５でシリンダー２に圧入されており、シリンダー２にさらに挿入されることで粒状ベントナイト２０を圧縮して所定の圧縮密度に成形するものであり、所定の含水比を維持されたベントナイト高密度固状体２６を製造している。
【００９０】
本実施の形態の場合も、シリンダー２の内面には、ピストン６を所定の圧入位置に停止させるためのストッパーが設けられており、ピストン６で計量された所定量の粒状ベントナイトをこの位置まで圧縮することで、ベントナイト高密度固状体２６を所定の高密度に成形している。
【００９１】
以上の工程によって製造されたベントナイト高密度固状体は、上記実施の形態と同様に廃棄物充填材を構成することで、廃棄物充填材に求められる遮水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を長期に亘って維持できる特性を一層増強させると共に、各種特性を迅速に測定できる試験供試体を短時間で容易に確保して確実に提供することができるものである。
【００９２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による廃棄物充填材のベントナイト高密度固状体及びその製造装置と製造方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、出願時において既に公知のものを適用することによる種々の変更が可能であることは、当然のことである。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との間に充填される埋設廃棄物の充填材に混入するベントナイト固状体であって、ベントナイト中の水を飽和状態にして含入空気量をほぼゼロに構成することを特徴としており、廃棄物充填材を施工容易にすると共に、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立して長期に亘って維持できる特性を増強させることと各種特性を迅速に測定できる試験供試体を短時間で容易に確保できる効果を発揮している。
【００９４】
また本発明によれば、含入空気を炭酸ガスに置換することを特徴としており、上記効果に加えて、空気ゼロの状態に形成することで特性の充実を更に増強できる効果を発揮している。
【００９５】
また本発明によれば、ベントナイトを所定の密度に成型することを特徴としており、上記効果に加えて、施工容易性と特性の充実を一層増強できる効果を発揮している。
【００９６】
また本発明によれば、両端を開放されたシリンダーとシリンダーの両端に嵌入可能なピストン、シリンダーもしくはピストンの少なくとも一方に設ける通気孔及び通気孔に接続された真空ポンプから構成されており、ベントナイト固状体の成型を容易にできる効果を発揮している。
【００９７】
また本発明によれば、一方のピストンをシリンダーの蓋として構成することを特徴としており、上記効果に加えて、製造装置の安定な設置を可能にできる効果を発揮している。
【００９８】
また本発明によれば、ポーラス板をピストンに備える通気孔の前面に配置することを特徴としており、上記効果に加えて、ベントナイト固状体中に含まれる空気の吸引を容易にできる効果を発揮している。
【００９９】
また本発明によれば、一端を封鎖したシリンダーに含水量を調整した粒状ベントナイトを装填し、次いで、他方端にピストンを嵌入させると共に真空ポンプの吸引によってシリンダー内を真空状態にして粒状ベントナイトに含まれる空気を吸引し、しかる後に、真空状態の下でピストンの圧入による粒状ベントナイトの圧縮によって所定密度のベントナイト固状体を成型しており、廃棄物充填材を施工容易にし、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立して長期に亘って維持できる特性を増強させるベントナイト固状体の製造を確実にできる効果を発揮している。
【０１００】
また本発明によれば、炭酸ガス中で一端を封鎖したシリンダーに含水量を調整した粒状ベントナイトを装填し、次いで、他方端にピストンを嵌入させると共に真空ポンプの吸引と炭酸ガスの供給によってシリンダー内を炭酸ガスに置換し、しかる後に、該炭酸ガス状態の下でピストンの圧入による粒状ベントナイトの圧縮によって所定密度のベントナイト固状体を成型しており、廃棄物充填材を施工容易にし、空気ゼロの状態に形成することで遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立して長期に亘って維持できる特性を増強させるベントナイト固状体の製造を確実にできる効果を発揮している。
【０１０１】
また本発明によれば、ベントナイト固状体を成型した後にピストンの再挿入によってシリンダーから取り出すことを特徴としており、上記効果に加えて、ベントナイト固状体の製造を容易にできる効果を発揮している。
【０１０２】
また本発明によれば、ベントナイト固状体を成型した後にピストンの追加挿入によってシリンダーから取り出すことを特徴としており、上記効果に加えて、ベントナイト固状体の製造を容易にできる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄物充填材のベントナイト高密度固状体を製造する装置と工程の実施形態図
【図２】ベントナイト高密度固状体を製造する実施形態の次工程図
【図３】本発明によるベントナイト高密度固状体を製造する装置と工程を示す他の実施形態図
【図４】他の実施形態で生成したベントナイト高密度固状体を概念的に示すミクロ構造図
【図５】本発明によるベントナイト高密度固状体を製造する装置と工程の他の実施形態図
【図６】ベントナイト高密度固状体を製造する他の実施形態の次工程図
【図７】産業廃棄物や高、低レベル放射性廃棄物の処分施設
【図８】埋設廃棄物の概要図
【図９】埋設廃棄物における充填材の製造方法を示す工程図
【符号の説明】
１製造装置、２シリンダー、３下方端、５上方端、
６、１０ピストン、７、１１通気孔、８、１２ポーラス板、
９、９’、２０粒状ベントナイト、１３シール構造、１４圧力、
１５、１５’、２６ベントナイト高密度固状体、１６ストッパー、
１７支持筒体、１８炭酸ガス封入容器、１９炭酸ガスボンベ、
２１真空混練容器、２２真空容器、２３挿入口、
２４、２５矢印、３１廃棄物格納用躯体、３２、３７周辺地盤、
３３、３８、４１粘土系充填材、３４低レベル放射性廃棄物、
３５放射性廃棄物格納用躯体、３６地下空洞、
３９廃棄体パッケージ、４０地下坑道、４２処分孔、
４３隙間、４４、４４隙間、４５隙間充填材、
５０充填材の製造方法、５１ベントナイト、５２水、
５３、５６混練、５４ベントナイトスラリー、
５５ベントナイト高密度固状体、５７ベントナイト・コンクリート、
５８打設、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionThe present invention relates to a method for removing air from granular bentonite and a method for producing bentonite solids..
[0002]
[Prior art]
The biggest theme in recent years has been the establishment of waste disposal facilities to landfill industrial and municipal waste as a result of social industry development, and hundreds of high and low levels of radioactive waste in nuclear power generation. It is how to deal with waste disposal over more than a year without causing any obstacle to social life.
[0003]
In a disposal facility for reclaiming industrial waste and general waste, in order to prevent industrial waste from affecting the human living environment, the leaked sewage from it penetrates underground and causes environmental pollution. In order to bury it underground, a storage facility as shown in FIG. 7 (a) is planned.
[0004]
In such a facility, a waste storage housing 31 is planned as a housing for storing these wastes, and a clay-based filling that does not allow permeation of groundwater between the waste storage housing 31 and the surrounding ground 32 is planned. It is considered to install the material 33.
[0005]
This clay-based filler 33 greatly delays the entry of groundwater into the waste storage enclosure 31 or prevents the toxic substances in the waste from leaking out due to the groundwater. At the same time as installing in a form that surrounds the entire circumference of 31 with a sufficient thickness, a clay-based filler is also laid on the bottom of the waste storage casing 31.
[0006]
As for the low-level radioactive waste in the nuclear field, in order to prevent these low-level radioactive wastes from affecting the human living environment, as shown in FIG. A facility is planned in which radioactive waste 34 is stored in a radioactive waste storage housing 35 and is buried in an underground cavity 36.
[0007]
Even in such a facility, it is considered to install a clay-based filler 38 that hardly transmits groundwater between the radioactive waste storage housing 35 for storing the stored radioactive waste and the surrounding ground 37. .
[0008]
This clay-based filler 38 also greatly delays the entry of the groundwater into the radioactive waste storage enclosure 35 or elutes into the groundwater into which toxic substances and radionuclides in the radioactive waste 34 have entered. In order to prevent leakage outside the facility, the radioactive waste storage casing 35 is installed with a sufficient thickness so as to surround the entire circumference of the radioactive waste storage casing 35 as shown in the figure. The clay filler 38 is also laid at the bottom.
[0009]
Further, in order to safely isolate the high-level radioactive waste from the human living environment, a waste package 39 for storing the high-level radioactive waste in a solid metal container as shown in FIG. In addition, a high-level radioactive waste disposal facility that is buried vertically in the underground mine 40 that has been excavated to a depth of several hundreds of meters is planned. In this disposal facility, the gap between the waste package 39 and the underground mine 40 It is considered to install a clay-based filler 41.
[0010]
In the case of this clay filler 41, the contact with the groundwater waste package 39 is suppressed, and the radionuclide leaks out of the facility by elution from the waste package 39 into the groundwater into which it has entered. In order to suppress this, as shown in the figure, the waste package 39 is installed in a form that surrounds the entire circumference with a sufficient thickness, and at the same time, a clay-based filler 41 is laid on the bottom of the waste package 39.
[0011]
Therefore, in the industrial waste or radioactive waste disposal facilities described above, it is important that the facilities have the required barrier function for a long period of thousands or thousands of years. The clay-based fillers installed around the enclosure for storing goods and the waste package are required to be able to maintain barrier functions such as water shielding performance and radionuclide delay performance over a long period of time.
[0012]
For this reason, as the clay-based

fillers

33, 38, 41 filled around the waste storage casing 31, the radioactive waste storage casing 35, or the waste package 39, bentonite powder or bentonite, sand or gravel, etc. 1 to 2.5 Mg / m^ThreeIt is considered to use fillers compacted to a certain degree of density.
[0013]
Since the bentonite filler has a remarkably small water permeability coefficient, the amount of groundwater coming into contact with the waste can be suppressed, and leakage of radionuclides due to the diffusion phenomenon can also be suppressed. Further, even if it is assumed that the waste container expands in volume due to long-term corrosion, it is considered that the bentonite filler exhibits a dynamic buffering effect.
[0014]
However, in the case of a 100% blended bentonite filler, a dry density of 1.3 Mg / m by on-site construction.^ThreeIt is said that it is difficult to construct the above bentonite filler.
[0015]
Similarly, a dry density of 1.6 Mg / m for a filler with an aggregate content of 20%^ThreeIt is said that it is difficult to construct the above bentonite filler.
[0016]
From the above facts, at present, in the case of 100% blended bentonite filler, a dry density of 1.3 Mg / m2 by field construction^ThreeFor the above-mentioned bentonite-based fillers or fillers with an aggregate content of 20%, the dry density is 1.6 Mg / m.^ThreeIn order to construct the above bentonite-based filler, it has been assumed that it must be performed in advance by mechanical molding.
[0017]
Therefore, the high-level radioactive waste in Japan is a disposal hole 42 in an underground tunnel 40 in which a waste package 39 stored in a solid metal container is excavated to a depth of several hundreds of meters or more, as shown in FIG. In a disposal facility which is buried in the vertical direction, it is considered to install a clay-based filler 41 processed into a block shape in a gap 43 between the waste package 39 and the disposal hole 42.
[0018]
For this reason, in the case where the block-shaped clay-based fillers 41 that have been molded are stacked and constructed, there is a danger that the gaps between the blocks that are generated during the construction become water spots, and the waste package 39 It is indispensable to install a gap filler 45 in a gap 44 existing between the gap 43 and the disposal hole 42 and the waste package 39 inside.
[0019]
Therefore, the present inventors have excluded the clay-based filler 41 processed into a block shape to be installed in the gap 43 between the waste package 39 and the disposal hole 42, so that the water shielding performance, the radionuclide delay performance, etc. Has already been proposed as Japanese Patent Application No. 2002-9513 for a buried waste filler, a manufacturing method, and a construction method thereof that can easily establish a filler that can be maintained over a long period of time. .
In the filler manufacturing method 50 according to the present proposal, as shown in FIG. 9, the bentonite slurry 54 is kneaded by pouring water 52 into the powdered bentonite 51 while kneading 53. .
[0020]
Next, the bentonite slurry 54 is characterized in that a granular bentonite high-density solid body 55 having a high density is added and kneaded 56, whereby the bentonite and the complex viscous fluid mainly composed of bentonite and water are mixed. Concrete 7 is kneaded.
[0021]
Therefore, the filling material construction method is such that the bentonite concrete 57 can be cast 58 uniformly and efficiently as a fluid in the gap between the housing for storing the buried waste and the buried disposal hole. It is possible to adopt a general pumping method and a pouring method that are the same construction methods as concrete.
[0022]
  The bentonite / concrete is bentonite slurry and bentonite after casting.SolidMoisture content withButIt becomes uniform and the composition ratio of bentonite and water becomes uniform as a whole, and what is a fluid finally solidifies.
[0023]
Therefore, unlike the conventional construction method in which block-shaped filler members are stacked as in the conventional method, the proposed buried waste filler can be placed as a fluid, so it has barrier functions such as water shielding performance and radionuclide delay performance. It is established from the beginning and can be maintained over a long period of time, and can be constructed with a construction efficiency comparable to that of cement concrete.
[0024]
Thus, the proposed filler for buried waste uses a 100% bentonite granular solid, but the actual condition is that the bentonite solid contains air in the solid body. .
[0025]
  That is, bentonite and concrete are bentonite.SolidOccupies 70% by volume, and its dry density is 2.3 Mg / m^ThreeIn this case, the air contained in the solid body part is present in the produced bentonite / concrete with a volume percentage of about 6%. In this case, the dry density of the bentonite / concrete is 1. 58 Mg / m^ThreeIt is about.
[0026]
On the other hand, when the calculation is performed assuming that air is completely excluded, the dry density is 2 assuming that the volume ratio is kneaded in the bentonite slurry at a ratio of slurry: solid = 0.3: 0.7. .3Mg / m^ThreeThe dry density of bentonite-concrete obtained when using a bentonite solid body of the order of (2.3 × 0.7 + 0.13 × 0.3) ÷ 1 = 1.65 Mg / m^ThreeThe wet density is 2.04 Mg / m^ThreeIt becomes a degree (water content ratio 24%).
[0027]
Therefore, the density is about 2.3 Mg / m with no air.^ThreeCompared to the case where the air remains by kneading a granular solid body of 100% bentonite in a ratio of volume ratio, slurry: solid body = 0.3: 0.7 in the bentonite slurry. Greater density bentonite concrete can be made.
[0028]
  In addition, bentonite in this materialSolidSince it does not dissolve in water in a short time, it will float in the bentonite slurry and the material will behave as a fluid as a whole, and kneading of coarse aggregate / fine aggregate and cement milk in cement concrete It further increases the state similar to the state.
[0029]
  From the above, the granular bentonite constituting the waste fillerSolidIf it can be shaped so that the air contained in it becomes zero, it can maintain the barrier function such as water shielding performance and radionuclide delay performance over the long term required for waste fillers Can be further improved.
[0030]
On the other hand, since clay-based fillers are installed around waste to be buried underground, we want to measure various characteristics such as hydraulic conductivity, diffusion coefficient, and mechanical properties in a state saturated with water. Since the water permeability is extremely small and is 1E-8 m / s to 1E-14 m / s, it is a fact that it takes a long period of one month or more to saturate the test specimen of the clay-based filler with water. Therefore, it was desired to secure a test specimen capable of quickly measuring various characteristics.
[0031]
However, at present, since it takes a long time to make a saturated specimen for a poorly permeable material, we want to make a dense bentonite solid saturated with water in the compression molding stage of the specimen. However, as described above, the poorly permeable clay such as bentonite clay used to prevent leakage to groundwater by being installed around waste has a permeability coefficient of 1E-8 m / s to 1E-14 m / s. Therefore, when conducting a water permeability test or a mechanical test, it is necessary to inject water at a high pressure into the specimen and gradually infiltrate the water so that it becomes saturated. is there.
[0032]
Furthermore, since the material is used as a leakage prevention material when burying waste in a 100m underground tunnel, it is necessary to simulate actual conditions. For this reason, after being saturated with groundwater, A test specimen having a low water permeability as described above will be prepared. In order to saturate a specimen having a thickness of about 50 mm with a material having a water permeability of about 1E-12 m / s, it takes about 3 months. It takes a long time.
[0033]
[Table 1]

Table 1 shows the result of the ideal shortest saturation time calculated for the case where a specimen with a specimen height of 100 mm was injected at a pressure of 1 to 32 atm (10 to 320 m head converted value). Although it is assumed that the permeability coefficient of the upper area of the infiltrating surface is sufficiently large, it is actually necessary to consider the permeability resistance for the medium in the impermeable area, and the permeability that is assumed by the actual permeability coefficient of the specimen If the coefficient becomes 1/10 of 1E-13 m / s, the saturation time may increase 10 times, or it may not be uniformly saturated, so it may be necessary to wait several more times.
[0034]
As described above, the hardly permeable clay needs to be gradually infiltrated while injecting water at a high pressure as a specimen when conducting a water permeability test and a mechanical test, Because it must exhibit poor water permeability, even when making bentonite solids saturated with water, the inclusion of air provides barrier functions such as target water shielding performance and radionuclide retardation performance over a long period of time. It has been difficult to pursue characteristics that can be maintained.
[0035]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention is proposed in view of the above situation, and by making a bentonite solid body to be mixed into bentonite with a high density with zero contained air, the construction is facilitated and the shielding is achieved. Establishing barrier functions such as water performance and radionuclide delay performance from the beginning while further enhancing the characteristics that can be maintained over a long period of time, and easily securing test specimens that can quickly measure various characteristicsA method for removing air from granular bentonite and a method for producing bentonite solids are provided.
[0036]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1The air removal method of granular bentonite is a method of removing air from granular bentonite, a step of loading granular bentonite with adjusted water content into a cylinder sealed at one end, and a piston at the other end of the cylinder loaded with granular bentonite And a step of maintaining the inside of the cylinder in a vacuum state by suction of a vacuum pump, and a step of compressing the granular bentonite by press-fitting the piston under a vacuum state in the cylinder..
[0037]
  The invention according to claim 2The air removal method for granular bentonite is a method for removing air from granular bentonite, in which the moisture content is adjusted in a cylinder sealed at one end in a carbon dioxide sealed container in which carbon dioxide gas is blown out. A step of agitating the carbon dioxide gas-sealed container with the cylinder filled with granular bentonite, a piston fitted into the other end of the cylinder, and suction of carbon dioxide gas by a vacuum pump, And a step of pressing the loaded granular bentonite.
[0038]
  The invention according to claim 3The bentonite solid body manufacturing method is applied when kneading a waste filler to be filled between a housing for storing buried waste and a buried disposal hole from bentonite slurry, and kneading in addition to the bentonite slurry. A bentonite solid body, a step of loading a granular bentonite with adjusted water content into a cylinder sealed at one end, a piston fitted into the other end of the cylinder loaded with granular bentonite, and a vacuum A step of maintaining the inside of the cylinder in a vacuum state by suction of a pump, and a step of forming a bentonite solid body having a predetermined density by compressing the granular bentonite by press-fitting the piston under a vacuum state in the cylinder. Characterized by.
[0039]
  The invention according to claim 4The bentonite solid body manufacturing method is applied when kneading a waste filler to be filled between a housing for storing buried waste and a buried disposal hole from bentonite slurry, and kneading in addition to the bentonite slurry. A method for producing a bentonite solid body, the step of charging granular bentonite with adjusted water content into a cylinder sealed at one end in a carbon dioxide sealed container in which air is expelled by blowing carbon dioxide, and The step of stirring the carbon dioxide enclosure with the granular bentonite loaded in the cylinder, the piston fitted into the other end of the cylinder, the carbon dioxide sucked by the vacuum pump, and the granular bentonite loaded in the cylinder were pressed Forming a bentonite solid body having a predetermined density by And Features.
[0040]
  Claim 5The method for producing a bentonite solid body according to

claim

3 or 4, wherein the bentonite solid body is removed from the cylinder by additional insertion of a piston after being molded..
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The bentonite high density solid body of the waste filler according to the present invention is configured so that water in the bentonite is saturated and the air content is almost zero. While using a manufacturing device consisting of a piston that can be inserted, a vent hole provided in at least one of the cylinder or the piston, and a vacuum pump connected to the vent hole, it is charged with granular bentonite whose water content is adjusted by sealing one end of the cylinder Next, the piston is inserted into the other end and the inside of the cylinder is evacuated by suction of the vacuum pump to suck the air contained in the particulate bentonite, and then the granular bentonite is compressed by press-fitting the piston under the vacuum state. Is produced by molding a bentonite high density solid body having a predetermined density.
[0047]
The bentonite high density solid material produced thereby makes it easier to construct waste fillers and enhances the characteristics that can be maintained over the long term by establishing barrier functions such as water shielding performance and radionuclide retardation performance from the beginning. ing.
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0048]
1 and 2 show an embodiment of an apparatus and a manufacturing method for manufacturing a bentonite high-density solid body according to the present invention.
[0049]
In the present embodiment, the bentonite high-density solid production apparatus 1 is fitted from a cylinder 2 that is open at both ends, a lid 4 that is disposed at the lower end 3 of the cylinder 2, and an upper end 5 of the cylinder 2. It is comprised from the piston 6 made.
[0050]
The lid 4 is provided with a vent hole 7 at a position corresponding to the center of the cylinder 2, and a vacuum pump (not shown) is connected to the vent hole 7. The lid 4 is not limited to the present embodiment, and can be a piston having the same shape as the piston 6 and fitted from the lower end 3 of the cylinder 2.
[0051]
In addition, the vent hole 7 is not provided specifically for the lid 4 as in the present embodiment shown in FIG. 1A, but can be at a position where air can be sucked from the granular bentonite charged into the cylinder. It is provided at an arbitrary position, and can be installed at any position of the piston 6 or the cylinder 2.
[0052]
In the method for producing a bentonite high-density solid according to the present invention, after the granular bentonite 9 having a controlled water content is introduced into the cylinder 2, the piston 6 is fitted into the cylinder 2 as shown in FIG. Yes.
[0053]
Thus, in the present embodiment, the porous plate 8 is disposed on the lower end 3 side of the cylinder 2 prior to the introduction of the granular bentonite 9.
[0054]
That is, in the present invention, the granular bentonite 9 is introduced into the cylinder 2 sealed with the lid 4 and then the piston 6 is inserted to suck the air contained in the bentonite solid body. It functions so that the air in the bentonite solid body is easily sucked.
[0055]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the granular bentonite 9 whose water content is adjusted is inserted into the cylinder 2 and the piston 6 is inserted, and then the vacuum pump is operated.
[0056]
As a result, the inside of the cylinder 2 is formed in a vacuum state, so that the granular bentonite 9 whose water content is adjusted has its air contained therein removed from the vent hole 7 of the lid 4 by suction of the vacuum pump. Thus, the granular bentonite 9 is configured in a state where the amount of air contained is substantially zero.
[0057]
FIG. 2A shows another embodiment in which a separate vent hole 11 and a porous plate 12 disposed at the tip of the piston 10 are provided in the piston 10, and the air contained in the granular bentonite 9 is shown. Can be removed more rapidly and completely than in the embodiment of FIG.
[0058]
In this embodiment, the outer peripheral surface of the piston 10 is equipped with a seal structure 13 such as an O-ring to prevent air from entering the cylinder 2 from the outside. Other portions can be appropriately employed as necessary.
[0059]
FIG. 2B shows a process of molding a bentonite high density solid body having a predetermined density in an embodiment in which the piston 10 equipped with the seal structure 13 is fitted on the outer peripheral surface.
[0060]
In this step, the inside of the cylinder 2 is carried out while maintaining the vacuum state formed in the above step, and the granular bentonite is maintained in a state of zero air.
[0061]
Thus, the piston 10 is press-fitted into the cylinder 2 with a predetermined pressure 14, and is further inserted into the cylinder 2 to compress the granular bentonite to form a predetermined compression density. The bentonite high density solid body 15 is maintained.
[0062]
For this purpose, a stopper 16 for stopping the piston 10 at a predetermined press-fitting position is provided on the inner surface of the cylinder 2, and a predetermined amount of granular bentonite measured by the piston 10 is compressed to this position. The bentonite high-density solid body 15 is molded to a predetermined high density.
[0063]
That is, in the present embodiment, the bentonite high density solid body 15 is dried at a density of 0.8 M / m.^ThreeThe target was to create a saturated specimen of the product, but as a result, the dry density was 0.78 M / m^ThreeAnd a specimen having a saturation level of about 99% of the target can be created.
[0064]
Thereafter, the bentonite high density solid body 15 is taken out from the cylinder 2. As shown in FIG. 2C, this step is performed after removing the lid 4 from the cylinder 2 and simultaneously removing the stopper 16 and then installing the cylinder 2 on the support cylinder 17. Is further inserted into the cylinder 2 to push out the bentonite high density solid body 15 from the cylinder 2 into the support cylinder 17.
[0065]
In addition, the bentonite high-density solid body 15 is taken out by removing the piston 10 and then removing the lid 4 and inserting a new piston from the lower end side of the cylinder 2 to the upper end side of the cylinder 2. In the case of another embodiment in which the bentonite high-density solid body 15 is taken out from or from the lid 4 and the piston is inserted, the bentonite high-density solid body 15 can be taken out by inserting the piston as it is. .
[0066]
And the bentonite high-density solid produced by the present invention can be arbitrarily configured in size while corresponding to its use. When provided as a test specimen, it is 41Φ × 40H. It can also be manufactured in a shape, and when it is applied to an actual site, the required performance can be coped with while making it to various dimensions by increasing the size of the apparatus.
[0067]
As described above, the bentonite high-density solid body in the present embodiment is configured such that the barrier material such as the water shielding performance and the radionuclide delay performance required for the waste filler is formed by configuring the waste filler according to the above-described steps. In addition to further enhancing the characteristics capable of maintaining the function over a long period of time, it is possible to reliably provide almost sufficient test specimens required for quickly measuring various characteristics while ensuring easily in a short time.
[0068]
Therefore, the bentonite high-density solid production apparatus and production method according to the present invention pursue characteristics that can maintain a barrier function such as a water shielding performance and a radionuclide delay performance approaching the target of about 100% over a long period of time. be able to.
[0069]
That is, in another embodiment described below, it can be prepared as a saturated specimen having a dry density targeting a bentonite high density solid.
[0070]
In this embodiment, a means for preparing a specimen that maintains a zero air state with a predetermined water content ratio, and the remaining carbon dioxide gas that has been replaced with air by press molding in a carbon dioxide atmosphere to a predetermined density are dissolved in water. By using together with the means that disappears, a saturated specimen is created in a short time.
[0071]
FIG. 3 shows a process in which granular bentonite is charged into the production apparatus 1 in a carbon dioxide atmosphere in the present embodiment.
[0072]
In this step, the granular bentonite 9 ′ charged into the production apparatus 1 is put into a carbon dioxide-sealed container 18 such as a plastic bag or a commercially available glove box after the granular bentonite 9 whose water content has been adjusted, The carbon dioxide gas from the carbon dioxide gas cylinder 19 is blown into the carbon dioxide gas filled container to expel the air that has been filled, and the operation for excluding the contained air from the granular bentonite 9 is as follows. The granular bentonite 9 is washed with carbon dioxide while stirring the carbon dioxide enclosure 18.
[0073]
The granular bentonite 9 ′ is composed of only carbon dioxide, water, and granular bentonite 9 without any air by performing the above operation a plurality of times. In the process shown in FIG. Thus, the preparation for preparing the specimen is completed by introducing the granular bentonite 9 ′ capable of maintaining the state of zero air into the manufacturing apparatus 1.
[0074]
The subsequent steps in the present embodiment are the subsequent steps in the above-described embodiment shown in FIGS. 1 and 2 except that the manufacturing apparatus 1 is kept in the carbon dioxide atmosphere to expel air from the carbon dioxide enclosure 18. This is exactly the same as the process.
[0075]
As in the example illustrated above, in the subsequent steps, carbonic acid gas is sucked with a vacuum pump to press the granular bentonite 9 ′ at a predetermined pressure in a very dilute carbon dioxide enclosure 18 with zero air. As a result, a bentonite high density solid body having a predetermined density and a saturated density with almost no carbon dioxide gas can be produced.
[0076]
FIG. 4 conceptually shows the micro structure of the bentonite high-density solid 15 '.
[0077]
In the above steps, in the above embodiment, since the atmosphere is not a carbon dioxide gas atmosphere, micro bubbles of air remain in a minute amount of about 1%, and it takes time to eliminate this. However, in the present embodiment, since the granular bentonite 9 ′ is created in the carbon dioxide enclosure 18 in the carbon dioxide atmosphere, there are no micro air bubbles, and even if a small amount of carbon dioxide remains. Since the bubbles of carbon dioxide gas are dissolved in the surrounding water, the carbon dioxide gas is replaced with water. Therefore, the bentonite high-density solid body 15 ′ created in this embodiment is ideal for zero residual air. The test specimen has been created.
[0078]
Compared to the above embodiment, the bentonite high-density solid body produced by the above steps constitutes a waste filler with no residual air, and has a water shielding performance and radioactivity required for the waste filler. In addition to further enhancing the characteristics that can maintain the barrier function such as nuclide delay performance over a long period of time, it is possible to easily and reliably provide a test specimen that can quickly measure various characteristics. .
[0079]
5 and 6 show another embodiment of the manufacturing apparatus and manufacturing method for bentonite high-density solid according to the present invention.
[0080]
The feature of this embodiment is that the bentonite high-density solid body is molded and manufactured by installing the manufacturing apparatus described in each of the above-described embodiments in a vacuum vessel.
[0081]
In this embodiment, as shown in FIG. 5 (a), the granular bentonite 20 is loaded into a vacuum kneading vessel 21 and evacuated, and then water for making a predetermined water content ratio is added to the vacuum kneading vessel 21. The water content is controlled to be a uniform water content ratio by continuously charging the vacuum kneading vessel 21.
[0082]
In the step shown in FIG. 5B, the bentonite high-density solid-state production apparatus 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 is installed in the vacuum vessel 22, and the connection with the vacuum pump and the piston 6 are evacuated. It protrudes to the outside of the container 22.
[0083]
The vacuum kneading container 21 is coupled to the insertion port 23 of the vacuum container 22 and operates the open / close doors of the vacuum kneading container 21 and the insertion port 23 to maintain a vacuum state while maintaining a predetermined numerical value. The bentonite 20 having a moisture content adjusted and homogenized is loaded into the bentonite high-density solid production apparatus 1.
[0084]
The subsequent manufacturing process and its operation are the same as those in the above embodiment, and are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
[0085]
In FIG. 6A, the piston 6 is pressed as indicated by an arrow 24 so as to be fitted into the cylinder 2 of the manufacturing apparatus 1, and the vacuum pump is operated after the piston 6 is fitted.
[0086]
As a result, since the inside of the cylinder 2 is formed in a vacuum state, the granular bentonite 20 whose water content has been adjusted is excluded from the air contained therein by the suction of the vacuum pump. It will be comprised in the state in which the amount of included air is almost zero.
[0087]
FIG. 6B shows a step of molding a bentonite high-density solid body having a predetermined density by press-fitting the piston 6 equipped with the seal structure 13 on the outer peripheral surface.
[0088]
In this step, since the inside of the cylinder 2 and the inside of the vacuum vessel 22 are maintained in a vacuum state, the granular bentonite is maintained in a state of zero air.
[0089]
Thus, the piston 6 is press-fitted into the cylinder 2 with a predetermined pressure 25, and is further inserted into the cylinder 2 to compress the granular bentonite 20 to form a predetermined compression density. The bentonite high density solid body 26 in which the ratio is maintained is manufactured.
[0090]
Also in the present embodiment, a stopper for stopping the piston 6 at a predetermined press-fitting position is provided on the inner surface of the cylinder 2, and a predetermined amount of granular bentonite measured by the piston 6 is compressed to this position. By doing so, the bentonite high-density solid body 26 is formed at a predetermined high density.
[0091]
The bentonite high-density solid produced by the above steps constitutes a waste filler in the same manner as in the above embodiment, thereby providing barriers such as water shielding performance and radionuclide retardation performance required for the waste filler. In addition to further enhancing the characteristics that can maintain the function over a long period of time, it is possible to easily and reliably ensure a test specimen that can quickly measure various characteristics.
[0092]
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiment. However, the bentonite high density solid body of the waste filler according to the present invention, the manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof are limited to the above embodiment. Of course, various modifications can be made by applying what is already known at the time of filing without departing from the spirit of the present invention.
[0093]
【The invention's effect】
  According to the present invention,It is a bentonite solid body mixed in the buried waste filler filled between the buried waste storage enclosure and the buried disposal hole, and the water content in the bentonite is saturated to reduce the amount of air contained. It is characterized by zero construction, making it easy to construct waste fillers, and enhancing barrier characteristics such as water shielding performance and radionuclide delay performance from the beginning and maintaining characteristics that can be maintained over a long period of time The test specimen that can measure various properties quickly can be easily secured in a short time.
[0094]
  Also according to the invention,It is characterized by substituting the contained air with carbon dioxide gas. In addition to the above effects, the effect of further enhancing the enhancement of the characteristics can be exhibited by forming it in a state of zero air.
[0095]
  Also according to the invention,It is characterized by molding bentonite to a predetermined density, and in addition to the above effects, it demonstrates the effect of further enhancing the ease of construction and enhancement of characteristics.
[0096]
  Also according to the invention,Consists of a cylinder open at both ends, a piston that can be fitted to both ends of the cylinder, a vent hole provided in at least one of the cylinder or piston, and a vacuum pump connected to the vent hole, making it easy to mold bentonite solids The effect that can be done is demonstrated.
[0097]
  Also according to the invention,One of the pistons is configured as a cylinder lid, and in addition to the above-described effects, the manufacturing apparatus can be stably installed.
[0098]
  Also according to the invention,A porous plate is arranged in front of a vent hole provided in the piston, and in addition to the above effects, the effect of facilitating the suction of air contained in the bentonite solid body is exhibited.
[0099]
  Also according to the present inventionThen, the bentonite whose water content is adjusted is loaded into the cylinder sealed at one end, and then the piston is inserted into the other end and the inside of the cylinder is evacuated by suction of the vacuum pump to suck the air contained in the bentonite. After that, a bentonite solid body with a predetermined density is formed by compressing granular bentonite by press-fitting a piston under vacuum conditions, making it easy to install waste fillers, barriers such as water shielding performance and radionuclide retardation performance. It has the effect of ensuring the production of bentonite solids that enhance the properties that can be established from the beginning and maintained over a long period of time.
[0100]
  Also according to the present inventionThen, a granular bentonite whose water content is adjusted is loaded into a cylinder sealed at one end in carbon dioxide gas, and then the piston is inserted into the other end, and the inside of the cylinder is replaced with carbon dioxide gas by suction of a vacuum pump and supply of carbon dioxide gas. Then, a bentonite solid body having a predetermined density is formed by compressing granular bentonite by press-fitting a piston under the carbon dioxide state, thereby making it easy to construct the waste filler and forming it in a state of zero air. In this way, the barrier function such as water shielding performance and radionuclide delay performance is established from the beginning, and the effect of ensuring the production of bentonite solid bodies that enhance the characteristics that can be maintained for a long time is exhibited.
[0101]
  Also according to the invention,The bentonite solid body is molded and removed from the cylinder by reinserting the piston. In addition to the above effects, the bentonite solid body can be easily manufactured.
[0102]
  Also according to the invention,The bentonite solid body is molded and then removed from the cylinder by additional insertion of a piston. In addition to the above effects, the bentonite solid body can be easily manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an embodiment diagram of an apparatus and process for producing a bentonite high density solid body of waste filler according to the present invention.
FIG. 2 is a next process diagram of an embodiment for producing a bentonite high density solid body.
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of an apparatus and process for producing a bentonite high density solid body according to the present invention.
FIG. 4 is a microstructure diagram conceptually showing a bentonite high density solid produced in another embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of an apparatus and process for producing a bentonite high-density solid according to the present invention.
FIG. 6 is a next process diagram of another embodiment for producing a bentonite high density solid body.
[Figure 7] Industrial waste and high- and low-level radioactive waste disposal facilities
[Figure 8] Outline of buried waste
FIG. 9 is a process diagram showing a method for producing a filler in buried waste.
[Explanation of symbols]
1 manufacturing equipment, 2 cylinders, 3 lower end, 5 upper end,
6, 10 piston, 7, 11 vent hole, 8, 12 porous plate,
9, 9 ', 20 Granular bentonite, 13 Seal structure, 14 Pressure,
15, 15 ', 26 Bentonite high density solid body, 16 stopper,
17 support cylinder, 18 carbon dioxide gas container, 19 carbon dioxide cylinder,
21 vacuum kneading container, 22 vacuum container, 23 insertion port,
24, 25 arrows, 31 waste storage enclosure, 32, 37 surrounding ground,
33, 38, 41 Clay-based fillers, 34 Low-level radioactive waste,
35 Housing for radioactive waste storage, 36 Underground cavity,
39 waste package, 40 underground tunnel, 42 disposal hole,
43 gap, 44, 44 gap, 45 gap filler,
50 Filler manufacturing method, 51 Bentonite, 52 Water,
53, 56 kneading, 54 bentonite slurry,
55 Bentonite high density solid, 57 Bentonite concrete,
58 casting,

Claims

A method for removing air from granular bentonite,
Loading a bentonite having a controlled water content into a cylinder sealed at one end;
A step of fitting a piston into the other end of the cylinder loaded with granular bentonite and maintaining the inside of the cylinder in a vacuum state by suction of a vacuum pump;
Compressing the granular bentonite by press-fitting the piston under vacuum in the cylinder;
An air removal method for granular bentonite, comprising:

A method for removing air from granular bentonite,
  A step of loading granular bentonite with adjusted water content into a cylinder sealed at one end in a carbon dioxide sealed container in which air is expelled by blowing carbon dioxide,
  A step of stirring the carbon dioxide gas-sealed container in a state where granular bentonite is charged in the cylinder;
  A step of inserting a piston into the other end of the cylinder, sucking carbon dioxide gas by a vacuum pump, and pressing granular bentonite loaded in the cylinder;
  A method for removing air from granular bentonite, comprising:

It is applied when kneading the waste filler filled between the enclosure for storing the buried waste and the buried disposal hole from the bentonite slurry, and produces a bentonite solid body kneaded in addition to the bentonite slurry. A method,
Loading a bentonite having a controlled water content into a cylinder sealed at one end;
A step of fitting a piston into the other end of the cylinder loaded with granular bentonite and maintaining the inside of the cylinder in a vacuum state by suction of a vacuum pump;
Molding a bentonite solid body having a predetermined density by compressing the granular bentonite by press-fitting the piston under vacuum in the cylinder;
The manufacturing method of the bentonite solid body characterized by including this .

It is applied when kneading the waste filler filled between the enclosure for storing the buried waste and the buried disposal hole from the bentonite slurry, and produces a bentonite solid body kneaded in addition to the bentonite slurry. A method,
A step of loading granular bentonite with adjusted water content into a cylinder sealed at one end in a carbon dioxide sealed container in which air is expelled by blowing carbon dioxide,
Agitating the carbon dioxide enclosure with the bentonite loaded into the cylinder; and
A step of molding a bentonite solid body having a predetermined density by inserting a piston into the other end of the cylinder, sucking carbon dioxide gas by a vacuum pump, and pressing granular bentonite loaded in the cylinder;
The manufacturing method of the bentonite solid body characterized by including this .

The method for producing a bentonite solid body according to claim 3 or 4, wherein the bentonite solid body is taken out of the cylinder by additional insertion of a piston after being molded .