廃棄体の回収方法
【課題】塩水を再利用可能な廃棄体の回収方法を提供すること。
【解決手段】廃棄体を囲繞する緩衝材に塩水を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた塩水とが混ざった懸濁液を一次沈澱槽に回収し一次沈澱槽で自然沈殿させ（ステップＳ１、Ｓ２）、上澄み液を緩衝材に噴射する塩水として利用するので、塩水の再利用が可能となる。また、沈殿した沈澱物をフィルタープレスによって圧蜜脱水して回収するので（ステップＳ４）、地下施設から運び出す廃棄物が少なくてすむ。
【解決手段】廃棄体を囲繞する緩衝材に塩水を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた塩水とが混ざった懸濁液を一次沈澱槽に回収し一次沈澱槽で自然沈殿させ（ステップＳ１、Ｓ２）、上澄み液を緩衝材に噴射する塩水として利用するので、塩水の再利用が可能となる。また、沈殿した沈澱物をフィルタープレスによって圧蜜脱水して回収するので（ステップＳ４）、地下施設から運び出す廃棄物が少なくてすむ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄体の回収方法に関するもので、特に緩衝材の撤去に好適な廃棄体の回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、緩衝材と称されるベントナイト系粘土材料で廃棄体のまわりを囲繞し、周りからの地圧を緩衝させるとともに、地下水の浸入を抑制し、廃棄体からの放射性物質の漏洩を抑止することが考えられている。
【０００３】
緩衝材は、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この土質材料を締め固めることにより、所定の弾性および遮水性が発揮される。そして、緩衝材は、地震等の外力が加わって処分坑道あるいは処分孔が変形した場合に廃棄体に加わる外力を低減するとともに、地下水の浸入と放射性物質の漏洩とを抑止する。
【０００４】
ところで、実際に廃棄体の埋設処分を実施するためには、倫理的、政治経済的な要因などを考慮して、埋設処分の適切性について社会的な合意を得る必要がある。このためには、事業計画の可逆性を確保する上で、廃棄体を随時取り出して回収できる技術を確保しておかなければならない。
【０００５】
廃棄体を取り出して回収するには、廃棄体の取り出し作業に先立って廃棄体のまわりを囲繞する緩衝材を撤去する必要があり、その方法の一つとして、たとえば、電解質溶液（塩水）を噴射して緩衝材を崩壊せしめ、スラリー化したものを流動体として取り出す緩衝材の撤去方法が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００６】
なお、電解質溶液を噴射して緩衝材をスラリー化したものを流動体として撤去する方法は、遠隔操作が容易であり、機械的な撤去方法に比べて廃棄体を損傷する懸念が少ないというメリットを有するが、電解質溶液を再利用しなければ多量のスラリーが発生するため、遠心分離機によってスラリーを脱水減容して固体状の廃棄物として搬出するとともに、固液分離した後の塩水を噴射に再利用することが考えられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】中島均 他 「廃棄体回収のための塩水を利用した緩衝材除去技術」土木学会年次学術講演会講演概要集（ＣＤ−ＲＯＭ），２０１０年８月５日，第６５巻ＣＳ７−０３２，ｐ．６３−６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ベントナイトには遠心分離機では短時間に効率的に分離できない微粒子成分が多いため、再利用する電解質溶液に微粒の粘土鉱物が残存する。たとえば、図１６に遠心分離機等の脱水装置を適用可能な懸濁液に含まれる固相の粒径範囲を示しているが、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトという粘度鉱物の粒径分布をみると、１μｍ以下の粒子を約４割含んでいるため、効率的な脱水を実施しにくい。
【０００９】
なお、脱水を効率的に行う方策として、凝集剤を添加して粒径を大きくして固液分離しやすくする方法があるが、再利用したい電解質溶液に凝集剤成分が増加するため、電解質溶液の成分を一定に維持できなくなるという安全管理上の欠点が問題となる。これにより、できれば、凝集剤の添加をしないで電解質溶液中の固相を沈殿させて、さらには脱水を加速して減容してから、地下坑道から地上への搬出を行いたい。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電解質溶液を再利用可能な廃棄体の回収方法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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、廃棄体を囲繞する緩衝材に電解質溶液を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を一次沈殿槽内で自然沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用する一方、前記一次沈殿槽で自然沈殿した沈澱物を二次脱水槽に移設し、フィルタープレスによって脱水処理することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタープレスに用いるフィルターが微細孔を有する高分子フィルターであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタープレスに用いる荷重を載荷した重石または圧縮空気圧から得ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、脱水処理の終了後、フィルタープレス装置を取り除き、その後、蓋で密閉した前記二次脱水槽をそのまま施設外に搬出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、脱水処理により回収した電解質溶液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる廃棄体の回収方法は、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用するので、電解質溶液の再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【図２】図２は、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【図３】図３は、廃棄体の回収装置を示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した固液分離装置を示す拡大図である。
【図５】図５は、固液分離装置における固液分離処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、フィルタープレス処理を説明するための図である。
【図７】図７は、固液分離装置の性能確認実験の内容とその手順を示す概念図である。
【図８】図８は、固液分離装置の性能確認実験の結果を数値で示す図である。
【図９】図９は、固液分離装置の性能確認実験の結果をグラフで示す図であって、脱水・減容時間が３０時間までのものである。
【図１０】図１０は、固液分離装置の性能確認実験の結果をグラフで示す図であって、脱水・減容時間が１０時間までのものである。
【図１１】図１１は、固液分離装置の性能確認実験の結果を示す図であって、沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と沈殿させることなくフィルタープレスした場合の脱水傾向とを数値で示す図である。
【図１２】図１２は、固液分離装置の性能確認実験の結果を示す図であって、沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と沈殿させることなくフィルタープレスした場合の脱水傾向とをグラフで示す図である。
【図１３】図１３は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設の仕様を示す概念図である。
【図１４】図１４は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。
【図１５】図１５は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの他の例を示す図である。
【図１６】図１６は、遠心分離機等の脱水装置を適用可能な懸濁液に含まれる固相の粒径範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる廃棄体の回収方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
まず、図１および図２に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の回収方法を適用する放射性廃棄物の埋設処分施設について説明する。なお、図１は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図であり、図２は、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、放射性廃棄物の埋設処分施設は、ガラスで固化した放射性廃棄物（ガラス固化体）をさらに金属製の容器に封入し、地下深く埋設処分するための施設であって、地上施設から廃棄体（ガラス固化体を金属製の容器に封入したもの、あるいはさらに肉厚の金属製オーバーパックに封入したもの）Ｐや建設資材などを搬送するためのアクセス坑道や連絡坑道、主要坑道Ａや廃棄体Ｐを定置するための処分坑道Ｇあるいは処分孔Ｈなどから構成される。
【００２１】
廃棄体Ｐの定置方法には、処分坑道Ｇの床面から鉛直下向きに処分孔Ｈを一定間隔で掘削し、そこに廃棄体Ｐを定置する廃棄体縦置き方式（図１参照）と、処分坑道Ｇに廃棄体Ｐを直接定置する廃棄体横置き方式（図２参照）の二種類がある。
【００２２】
図１に示すように、廃棄体縦置き方式は、処分孔内を廃棄体Ｐと緩衝材Ｂとによって充填するように定置する方式であって、処分孔Ｈと廃棄体Ｐとの間に緩衝材Ｂが配置される。一方、図２に示すように、廃棄体横置き方式は、処分坑道内を廃棄体Ｐと緩衝材Ｂとによって充填するように定置する方式であって、処分坑道Ｇと廃棄体Ｐとの間に緩衝材Ｂが配置される。
【００２３】
緩衝材Ｂは、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この緩衝材Ｂを締め固め等により高密度にすることにより、所定の弾性および遮水性を発揮する。そして、緩衝材Ｂは、地震等の外力が加わって処分坑道Ｇや処分孔Ｈが変形した場合に廃棄体Ｐ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。
【００２４】
つぎに、図３および図４に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の回収方法について説明する。なお、図３は、廃棄体の回収装置を示す概念図であり、図４は、図３に示した固液分離装置を示す拡大図である。
【００２５】
ここでは、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設で用いる廃棄体の回収装置を例に説明する。図３に示すように、廃棄体の回収装置（以下、「回収装置」という）１は、廃棄体Ｐを囲繞する高密度に締め固めた緩衝材Ｂを撤去回収するためのもので、電解質溶液を高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射することにより、高密度に締め固めた緩衝材Ｂを崩壊せしめ、崩壊した緩衝材を撤去回収する。高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射する電解質溶液は、塩水（塩化ナトリウム水溶液）、塩化カリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液のように、無機電解質水溶液のいずれであってもよいが、本発明の実施の形態では、塩水を用いる。
【００２６】
回収装置１は、上述したように、塩水を高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射するもので、処分坑道Ｇを走行する走行装置２と、噴射ノズル３が装着されたノズルヘッド４と、走行装置２とノズルヘッド４との間に取り付けられ、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともに、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けるハンドリング装置５と、塩水を噴射ノズル３から噴射させる吐出ポンプ６と、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止める堰板装置７と、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを回収し、塩水を分離する固液分離装置８とを備えている。
【００２７】
走行装置２は、上述したように処分坑道Ｇを走行するためのもので、円筒形に形成された処分坑道Ｇの断面円弧状に湾曲した床面を走行する。また、回収装置１の走行装置２は、履帯型の走行装置であって、リモコン（図示せず）や走行装置２の後方域に設けた運転席２１からの操作により、任意の方向に任意の速度で走行させることが可能である。また、回収装置１の走行装置２は、上述したハンドリング装置５と協働することにより、処分坑道Ｇの内部において奥行き方向任意の位置にノズルヘッド４を移動させることが可能である。なお、走行装置２は、履帯型の走行装置に限られるものではなく、たとえば、車輪型の走行装置であってもよい。
【００２８】
ノズルヘッド４には、上述したように、噴射ノズル３が装着されている。噴射ノズル３は、高密度に締め固めた緩衝材Ｂに塩水を噴射するためのもので、吐出ポンプ６から圧送された塩水は噴射ノズル３を通ることにより圧力が高くなり、噴射ノズル３から噴射する。
【００２９】
なお、ノズルヘッド４に装着する噴射ノズル３の数は、一つに限られるものではなく、緩衝材Ｂの除去効率を考慮して複数の噴射ノズル３を任意の位置に装着することが可能である。
【００３０】
ハンドリング装置５は、上述したように、走行装置２とノズルヘッド４との間に取り付けられ、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともに、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けるためのもので、多関節型のハンドリング装置によって構成されている。
【００３１】
ハンドリング装置５は、ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２とを備えている。ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２とは、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるための構成部品であり、ハンドリングブーム５１と走行装置２、ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２、ハンドリングアーム５２とノズルヘッド４は、ハンドリング装置５の関節を構成する。
【００３２】
すなわち、ハンドリングブーム５１の一端部（基端部）は、走行装置２に回動自在に取り付けてあり、ハンドリングブーム５１の他端部（先端部）は、走行装置２とハンドリングブーム５１の中程との間に架設した油圧シリンダ５３により、任意の位置に移動させることが可能である。また、ハンドリングブーム５１の先端部には、ハンドリングアーム５２の一端部（基端部）が回動自在に取り付けてあり、ハンドリングアーム５２の他端部（先端部）は、ハンドリングブーム５１の先端部とハンドリングアーム５２の中程との間に架設した油圧シリンダ５４により、任意の位置に移動させることが可能である。さらに、ハンドリングアーム５２の先端部には、ノズルヘッド４が回動可能に取り付けてあり、図示せぬアクチュエータ（たとえば、油圧シリンダ）により、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けることが可能である。
【００３３】
吐出ポンプ６は、上述したように、塩水を噴射ノズル３から噴射させるためのもので、主要坑道Ａに設置される。吐出ポンプ６は、塩水を貯留する塩水貯槽６１を備えており、塩水貯槽６１に貯留した塩水を汲み上げ、噴射ノズル３から噴射させる。
【００３４】
堰板装置７は、上述したように、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材が混じった懸濁液（スラリー）Ｓを堰き止めるための装置であり、走行装置２の前方域に取り付けてある。堰板装置７は、堰板７１と、堰板７１を支持する支持アーム７２とを備えている。堰板７１は、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止めるためのもので、円筒形に形成された処分坑道Ｇの断面円弧状に湾曲した床面に密着するように、処分坑道Ｇの断面下半分に合致する半円板形に形成してある。
【００３５】
また、堰板７１は、図示せぬアクチュエータ（たとえば、油圧シリンダ）により昇降可能であり、回収装置１は、堰板７１を上昇させた状態で走行装置２により走行可能となり、走行装置２が停止した状態で堰板７１が下降可能となる。そして、堰板７１が下降した場合に堰板７１が処分坑道Ｇの床面に密着し、処分坑道Ｇの下半分を封鎖する。これにより、堰板７１は、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止める。堰き止められた懸濁液Ｓは、固相濃度が５〜１０％（含水比１９００〜９００％）であり、このままでは、緩衝材Ｂの１０〜２０倍の重量の懸濁液Ｓを搬出しなければならないことになる。
【００３６】
固液分離装置８は、上述したように、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを回収し、塩水を分離するための装置であり、主要坑道Ａに設置される。固液分離装置８は、分離後の固相（土質材料）の含水比が１００％、すなわち、撤去回収する緩衝材Ｂの２倍程度の重量となるまで減容することを目標にする。
【００３７】
図４に示すように、固液分離装置８は、汚泥ポンプ（図示せず）と、汚泥ポンプによって回収された懸濁液Ｓを貯留し、懸濁液Ｓに含まれる土質材料を自然沈殿させる一次沈殿槽８１と、一次沈殿槽８１で自然沈殿した土質材料（沈殿物）を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）８２に受け入れてさらに脱水処理するフィルタープレス処理装置（図示せず）とを備えている。
【００３８】
汚泥ポンプは、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを一次沈殿槽８１に回収するためのもので、堰板装置７と一次沈殿槽８１との間に設けられ、堰板装置７と汚泥ポンプとの間、汚泥ポンプと一次沈殿槽８１との間は、ホース８１ａによって接続されている。
【００３９】
一次沈殿槽８１は、上述したように、汚泥ポンプによって回収された懸濁液Ｓを貯留し、懸濁液Ｓに含まれる土質材料を自然沈殿させるためのもので、一つに限られるものはなく、回収する懸濁液Ｓの量に対応して複数備えられる。一次沈殿槽８１において、固相濃度が５〜１０％の懸濁液Ｓ（含水比１９００〜９００％）を１時間程度貯留すると、懸濁液Ｓの約半分が上澄み液となり、残りの約半分が沈殿物（高濃度の懸濁液）となる。この上澄み液は、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、沈殿物は、二次脱水槽兼搬出容器８２に移設した後に、フィルタープレス処理装置よって、さらに、脱水処理（減容処理）される。
【００４０】
フィルタープレス処理装置は、上述したように、自然沈殿した沈殿物を二次脱水槽兼搬出容器８２に受け入れてさらに脱水処理するためのもので、フィルター部（図示せず）と、フィルター部に荷重を付与するプレス部（図示せず）とを備えている。
【００４１】
二次脱水槽兼搬出容器８２は、上述したように、一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物を受け入れるための容器であり、一つに限られるものではなく、受け入れる沈殿物の量に応じて複数備えられる。また、二次脱水槽兼搬出容器８２は、ドラム缶と同一の形状を有しており、その上に二次脱水槽兼搬出容器８２と略同一の横断面を有する嵩上げカラー８３によって嵩上げされた状態で、沈殿物を受け入れる。
【００４２】
フィルター部は、二次脱水槽兼搬出容器８２に受け入れた沈殿物を脱水・減容するためのもので、嵩上げカラー８３の上方部から嵩上げカラー８３の内部に挿入される。また、フィルター部は、枠体（濾体）（図示せず）にフィルター（濾材）（図示せず）を張ったもので、枠体に張られたフィルターは、高分子細孔径フィルムにより構成され、沈殿物（土質材料）による目詰まりを防止する。
【００４３】
プレス部は、上述したように、フィルター部に荷重を付与するもので、ここでは、予め用意した重石（図示せず）をフィルター部に載荷する。
【００４４】
上述した廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設において、高密度に締め固めた緩衝材Ｂを撤去回収する場合には、まず、ノズルヘッド４、ハンドリング装置５が取り付けられた走行装置２を処分坑道Ｇに搬入するとともに、吐出ポンプ６、固液分離装置８を主要坑道Ａに設置する。その後、回収装置１は、走行装置２を用いて処分坑道Ｇを走行し、噴射ノズル３が撤去回収対象となる緩衝材Ｂに近づくまで移動する。つぎに、回収装置１は、堰板装置７を用いて堰板７１を下降させ、処分坑道Ｇの下半分を封鎖する。
【００４５】
つぎに、回収装置１は、ハンドリング装置５を用いてノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともにノズルヘッド４を任意の方向に傾ける。本発明の実施の形態である廃棄体Ｐの回収方法では、噴射ノズル３から噴射した塩水が処分坑道Ｇの天井面近くに位置する緩衝材Ｂに当たるように、ノズルヘッド４を移動させるとともにノズルヘッド４を傾ける。
【００４６】
つぎに、回収装置１は、吐出ポンプ６を用いて塩水貯槽６１から塩水を圧送し、噴射ノズル３から緩衝材Ｂに向けて塩水を噴射する。そして、緩衝材Ｂに噴射された塩水は、緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂを崩壊させる。この緩衝材Ｂの崩壊により、処分坑道Ｇの近くに位置する緩衝材Ｂにくぼみができ、塩水あるいは塩水に崩壊した緩衝材が混じった懸濁液Ｓが溜まることがある。このように、緩衝材Ｂにできたくぼみに塩水あるいは塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓが溜まると、さらに緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂの崩壊を促進することになる。そして、手前側から奥側に向けて緩衝材Ｂを漸次崩壊させ、その後、上側から下側に向けて緩衝材Ｂを漸次崩壊させる。このとき、懸濁液Ｓが溜まっていたくぼみ部分は、粘結性が低下しているので、塩水を噴射すると、比較的容易に崩壊する。
【００４７】
そして、塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓは、最終的に堰板７１により堰き止められる。そして、堰板７１により堰き止められた懸濁液Ｓは、崩壊していない緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂの崩壊を促進することになる。
【００４８】
このように、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓは、固液分離装置８に送られて、液層（塩水）と固相（土質材料）とに分離されることになる。
【００４９】
図５および図６に基づいて、固液分離装置における固液分離処理を具体的に説明する。なお、図５は、固液分離装置における固液分離処理手順を示すフローチャートであり、図６は、フィルタープレス処理を説明するための図である。
【００５０】
堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓは、汚泥ポンプによって一次沈殿槽８１に回収され、貯留される（ステップＳ１）。一次沈殿槽８１において懸濁液を１時間〜２時間程度貯留すると、懸濁液Ｓの約半分が上澄み液となり、残りの約半分が自然沈殿する（ステップＳ２）。この上澄み液は、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物は、二次脱水槽兼搬出容器８２に移送され、フィルタープレス処理装置によって、さらに脱水処理される。
【００５１】
フィルタープレス処理装置では、まず、嵩上げカラー８３によって嵩上げされた二次脱水槽兼搬出容器８２に一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物Ｄを受け入れる（ステップＳ３）。つぎに、嵩上げカラー８３の上方部から嵩上げカラー８３の内部にフィルター部８４を挿入し（図６（ａ）参照）、プレス部８５においてフィルター部８４に荷重を付与する（図６（ｂ）参照）。プレス部８５は、たとえば、重石で構成され、フィルター部８４に重石を載荷し、一定時間が経過すると、図６（ｃ）に示すように、沈殿物Ｄは、脱水・減容され、沈殿物Ｄは二次脱水槽兼搬出容器８２に収まる量に減容される（ステップＳ４）。これにより、減容された沈殿物Ｄは二次脱水槽兼搬出容器８２に収容され、上澄み液（塩水）Ｌは嵩上げされた嵩上げカラー８３の内部に留まることになる（ステップＳ５）。なお、プレス部８５は、前述の重石に代えて圧縮空気圧や油圧を利用して載荷してもよい。
【００５２】
図６（ｄ）に示すように、嵩上げカラー８３の内部に留まった上澄み液Ｌは、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、減容した沈殿物Ｄを収容した二次脱水槽兼搬出容器８２は、嵩上げカラー８３が取り外され、図６（ｅ）に示すように、蓋がされて主要坑道Ａから連絡坑道、アクセス坑道を通り施設の外部に搬出される（ステップＳ６）。このように、緩衝材Ｂを撤去回収すると、廃棄体Ｐが露出し、廃棄体Ｐの回収が可能になる。
【００５３】
上述した回収装置１は、固液分離装置８で懸濁液Ｓを上澄み液（塩水）と土質材料（脱水・減容された沈殿物）とに分離するので、搬出する土質材料に含まれる水分（塩水）を少なくできる。また、懸濁液Ｓに含まれる塩水を再利用するので、廃棄物となる塩水が少なくて済み、廃棄物の搬出に要するエネルギーも節減できる。
【００５４】
また、一次沈殿槽８１において懸濁液Ｓが約半分まで減容されるので、フィルタープレス処理装置で脱水処理する懸濁液（沈殿物）の容量を減らすことができる。
【００５５】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５においてフィルター部８４に重石を載荷するが、フィルター部８４に重石を載荷する場合には、沈殿物Ｄを圧密するためにエネルギーを補充する必要がなく、保管スペースさえ確保できれば、数時間〜数日にかけて脱水することも可能である。
【００５６】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５において付与する圧力を後述するように１２ｋＰａ以上にすると、含水比８０％程度まで減容可能である。
【００５７】
また、フィルタープレス処理装置のフィルター部８４のフィルターを高分子細孔フィルムにより構成するので、ベントナイト系土質材料に含まれるモンモリロナイトのような微粒子も除去できる。したがって、分離した塩水にはモンモリロナイトのような微粒子が残存することがなく、塩水の粘度が大きくなることもない。これにより、吐出ポンプ６の効率を維持できる。
【００５８】
また、フィルタープレス処理装置では、二次脱水槽兼搬出容器８２において沈殿物Ｄから上澄み液（塩水）Ｌを分離するので、二次脱水槽兼搬出容器８２のほかにフィルタープレス処理槽を備える必要がない。
【００５９】
なお、上述したフィルタープレス処理装置で用いる二次脱水槽兼搬出容器８２は嵩上げカラー８３で嵩上げすることとしたが、二次脱水槽兼搬出容器８２の容量と略同一の分量まで沈殿物Ｄを減容すれば、蓋をしやすくなる。このことを考慮して、嵩上げカラー８３の下端部が二次脱水槽兼搬出容器８２の内部に嵌り込む構造にすることが好ましい。このように、嵩上げカラー８３の下端部が二次脱水槽兼搬出容器８２の内部に嵌り込む構造にすると、脱水・減容された沈殿物Ｄが二次脱水槽兼搬出容器８２から溢れることを防止できる。なお、脱水により生じた液相（塩水）はバキューム排水することにより、二次脱水槽兼搬出容器８２と嵩上げカラー８３との間から漏れることもない。
【００６０】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５の例として重石を示したが、プレス部８５は重石に限られるものではなく、圧縮空気あるいは油圧を駆動源とするプレス装置であってもよい。
【００６１】
上述した実施の形態である廃棄体Ｐの回収方法において、既存のフィルタープレス装置で懸濁液Ｓを脱水すると、フィルターが懸濁液Ｓの微粒成分により目詰まりするとともに、プレス速度と脱水速度の不整合により、二次脱水槽兼搬出容器８２とフィルター部との間から沈殿物が漏れ出ることがある。このことを考慮すると、フィルターが沈殿物Ｄの微粒成分で目詰まりしにくいものであること、プレス速度が脱水速度と整合するようにプレス速度を遅くすること、が要求される。
【００６２】
また、フィルターの目詰まりを解消するために、懸濁液Ｓに凝集剤（たとえば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）［Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ］ｍ（１≦ｎ≦５、ｍ≦１０））を添加することも可能であるが、再利用する塩水に凝集剤が混じることになるので、十分な検討が必要である。
【００６３】
なお、固液分離装置８に遠心分離機を適用することも可能であるが、遠心分離機で分離した液相（塩水）にはモンモリロナイトの微粒子が残存するため、液相の粘度が大きくなり、噴射ノズル３から噴射する効率は減じる。懸濁液Ｓに凝集剤を添加した後に遠心分離機で脱水することにより、分離した液相からモンモリロナイトの微粒子を取り除くことは可能であるが、再利用する液相に凝集剤が混じることになるので、十分な検討が必要である。
【００６４】
以上を踏まえて、上述した固液分離装置の性能確認実験を実施したので、まず、図７〜図１０に基づいて、固液分離装置の性能確認実験の内容とその結果について説明する。なお、図７は、固液分離装置の性能確認実験の概要とその手順を示す概念図である。また、図８〜図１２は、実験結果を示す図である。
【００６５】
この実験では、一次沈殿槽に２０００ｍＬのメスシリンダーを用いる。また、初期状態の懸濁液（堰板に堰き止められた懸濁液）として、固相１００ｇ（ベントナイト（クニゲルＶ１）：７０ｇ，ケイ砂３号＆５号：３０ｇの混合材）、液相９００ｇ（含水比９００％、スラリー中の固相濃度１０％）の混合液（懸濁液）を用いる。
【００６６】
また、フィルタープレス装置のフィルター部に用いるフィルターには、高分子フィルター膜（マイクロポーラスポリプロピレンフィルム製濾紙）を用いる。ここで用いる高分子フィルター膜は、フィルムの厚みが２５μｍ，面積ファクターが０．０８５２ｍ２／ｇ，空孔率が４５％，密度が０．４９Ｍｇ／ｍ３，孔径が０．０４μｍ×０．４μｍのものである。
【００６７】
また、フィルタープレス装置のプレス部は、重石を用いることにし、３０Ｎあるいは６０Ｎの荷重を付与する。
【００６８】
実験では、一次沈殿槽（メスシリンダー）において１時間あるいは２時間貯留することにより自然沈殿した懸濁液を二次脱水槽兼搬出容器に２バッチ分移し、その後、フィルター部に３０Ｎあるいは６０Ｎの重石荷重を載荷し、液相（塩水）と固相（土質材料）とに分離する。
【００６９】
図７に示す実験手順では、まず、含水比９００％の懸濁液（スラリー）を二つ作成する。懸濁液を構成する固相の材料は、上述したように、ベントナイト（クニゲルＶ１）７０％とケイ砂３０％の混合材であり、液相の材料は、４ｗｔ％濃度の塩水である。そして、固相１００ｇと液相９００ｇを１分間機械撹拌することにより、懸濁液を作成する。
【００７０】
この懸濁液を塩水噴射によって生ずる懸濁液（堰板に堰き止められた懸濁液）として、一次沈殿槽（メスシリンダー）で自然沈殿させる。自然沈殿させる時間（待機時間）は、１時間と２時間の二つのケースとする。なお、一次沈殿槽（メスシリンダー）の内径を８８ｍｍとすると、懸濁液の液深は１５５ｍｍとなる。
【００７１】
１時間が経過すると、懸濁液は半分程度まで自然沈殿するので、上澄み液（塩水）を取り除く。自然沈殿させる時間が２時間の場合には、１時間経過後と２時間経過後の二回に分けて上澄み液（塩水）を取り除く。
【００７２】
このように上澄み液を取り除いた沈殿物（懸濁液）は、高濃度の懸濁液となる。
【００７３】
つぎに、一次沈殿槽（メスシリンダー）に自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移して、一定の圧力でフィルタープレス（圧密）する。一定の圧力は、６ｋＰａと１２ｋＰａの二つのケースとする。そして、一定時間経過した時点でフィルターの上に分離された液（塩水）を取り除き、懸濁液の重さを測定する。なお、二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）の内径を８０ｍｍとすると、含水比３００％の懸濁液の液深は約１３ｃｍとなり、含水比２５０％の懸濁液の液深は約１２ｃｍとなる。
【００７４】
図８に示すように、一次沈殿槽で懸濁液を自然沈殿させると、当初の含水比が９００％であった懸濁液は１時間経過することにより含水比３００％まで減容し、２時間経過することにより含水比２５０％まで減容する。このことから、自然沈殿に要する時間（沈殿時間）は１時間で十分であり、噴射した塩水の約半分は１時間以内に再利用可能であることがわかる。
【００７５】
一次沈殿槽で１時間あるいは２時間自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）は、流動性を有するスラリー状態である。これにより、沈殿物は一次沈殿槽から二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移すことができる。
【００７６】
図９に示すように、一次沈殿槽で１〜２時間自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）をフィルタープレスすると、一次沈殿槽で継続して自然沈殿させるよりも減容する速度が早くなる。たとえば、一次沈殿槽で継続して自然沈殿させると、２０時間後に含水比１５５％の含水比まで減容されるが、一次沈殿槽で１〜２時間自然沈殿した沈殿物を一定の圧力（たとえば、１２ｋＰａ）でフィルタープレスすると、３〜４時間で同じ含水比まで減容する（図８参照）。
【００７７】
また、図１０に示すように、減容時間の総計が６時間以内の範囲において、所定の含水比に達するまでの時間に注目すると、一次沈殿槽における沈殿時間が１時間の場合よりも２時間の場合のほうが長くかかる。したがって、一次沈殿槽における沈殿時間を１時間程度にして自然沈殿した沈殿物を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移すことが好ましい。
【００７８】
また、図９に示すように、フィルタープレスの圧力を１２ｋａとすると、８時間で含水比は８０％程度となる。この減容程度は遠心分離機による脱水程度と同等程度の脱水程度であり、目安となる含水比１００％よりも小さくなる。
【００７９】
また、図１１および図１２に示すように、一次沈殿槽で２時間自然沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と、一次沈殿槽で２時間自然沈殿した沈殿物と同一程度の含水比の懸濁液を一次沈殿槽で自然沈殿させることなく、そのままフィルタープレスした場合の懸濁液の脱水傾向を比較した。図１１および図１２に示す例では、沈殿物の含水比と懸濁液の含水比とが完全に一致していないので、単純な比較はできないが、一次沈殿槽で自然沈殿させてからフィルタープレスした場合のほうが、脱水速度が早い傾向にある。
【００８０】
その原因として、自然沈殿後の上澄み液中に微粒子が残っており、この微粒子の有無がその後のフィルターの目詰まりに影響を与えたことが要因であると考えられる。そのように考えるならば、懸濁液を一次沈殿槽で自然沈殿させないで直接フィルタープレスするよりも、一次沈殿槽で自然沈殿させてからフィルタープレスするほうが脱水効率は良いことになる。
【００８１】
一方、自然沈殿後の上澄み液に微粒子が残るとしたら、上澄み液を繰り返し使うことにより、上澄み液（塩水）の固相成分（微粒子）が次第に増加して粘度が大きくなることが懸念される。そこで、上澄み液を１０回繰り返し使い、その都度、上澄み液をサンプリングしたが、固相（微粒子）の濃度増大傾向は見られない。したがって、上澄み液を繰り返し使うことにより、上澄み液（塩水）の固相成分（微粒子）が増大して粘度が大きくなることを考慮する必要はない。
【００８２】
つぎに、上述した固液分離装置の性能確認実験の実験結果に基づいて、固液分離装置の実用性を検証する。
【００８３】
実際に使用する二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）は、内径６００ｍｍ，深さ１５００ｍｍのものが想定される。この二次脱水槽兼搬出容器においてフィルタープレスする場合には、減容に要する時間が長くなることが想定される。しかしながら、二次脱水槽兼搬出容器を複数用意し、並行してフィルタープレスすることが可能であるから、減容に要する時間が長くなることが大きな問題となることはなく、むしろ、時間をかければ確実に含水比１００％以下になることの利点のほうが大きい。
【００８４】
図１３に基づいて、実際に想定される緩衝材の物量を用いて検討する。なお、図１３は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設の仕様を示す概念図である。図１３に示すように、撤去回収する緩衝材の物量は、乾燥重量で約２４トンである。これは、廃棄体と廃棄体を囲繞する緩衝材の体積、廃棄体の体積、乾燥密度により求められる。
【００８５】
廃棄体と廃棄体を囲繞する緩衝材の体積Ｖ１は、
Ｖ１＝１．１１×１．１１×３．１４１５×４．１３＝１５．９９ｍ３であり、
廃棄体の体積Ｖ２は、
Ｖ２＝０．４１×０．４１×３．１４１５×１．７３＝０．９１ｍ３（廃棄体の体積）である。
そして、撤去回収する緩衝材の物量は、
（１５．９９−０．９１）×１．６＝２４．１２８ｔｏｎ（乾燥重量）である。
【００８６】
また、実際の二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）の数に換算すると、１６４本である。
これは、含水比１００％で換算したもので、
含水比１００％の緩衝材（脱水ケーキ）の乾燥密度ρは、
ρ＝１／（１／２．７７８＋１／１）＝０．７３５ｋｇ／Ｌであり、
二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）が搬出する緩衝材の重量Ｗは、
Ｗ＝２００×０．７３５＝１４７ｋｇ／本である。
そして、必要な二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）の数は、
２４１２８ｋｇ÷１４７ｋｇ＝１６４本である。
【００８７】
塩水噴射で２４トンの緩衝材を除去するには長時間を要する。たとえば、緩衝材の除去速度を、１０ｋｇ／ｍｉｎと仮定すると、約５日間を要する。
２４１２８ｋｇ÷１０ｋｇ／ｍｉｎ＝２４１３ｍｉｎ＝４０時間＝８時間／日×５日
【００８８】
このように、緩衝材の除去には約１週間を要するので、１６４本の二次脱水槽兼搬出容器（ドラム缶）を主要坑道に１週間程度、置いておくことは問題がないものと考えられる。したがって、緩衝材を５日間で脱水処理することが目安になる。
【００８９】
さらに、短い時間で沈殿物（固相）を減容するには、段階的に沈殿物を補充しながらフィルタープレスすることが考えられる。フィルタープレスにより、沈殿物から分離された液層（塩水）は、フィルターを透過して上澄み液となる。これにより、減容が進むにしたがって減容された沈殿物（脱水ケーキ）が増加し、沈殿物（脱水ケーキ）の密度は大きくなるため、液層（塩水）の浸透性（分離性）が幾何級数的に小さくなる。この結果、脱水速度が遅くなるが、下記に述べる二つの項目を採用することにより、改善が可能である。
【００９０】
一つ目は、フィルターに高分子細孔径フィルムを用いることで、沈殿物（ベントナイト系土質材料）のフィルターへの侵入と目詰まりを防ぐことである。高分子細径フィルムは、不織布などの繊維系材料に較べて目詰まりしにくい点で有効である。また、高分子細孔径フィルムを用いると、フィルターに沈殿物（脱水ケーキ）が固着することがなく、フィルター部を上昇させるだけで、脱水され、密度が大きくなった沈殿物（脱水ケーキ）からフィルターを分離できる。また、モンモリロナイトのような微粒子も除去できるような細孔径の高分子フィルム製フィルターを採用すれば、微粒の粘度鉱物（モンモリロナイト）が液層（塩水）に残存することもないので、液層（塩水）の粘性が高くなることはなく、液層（塩水）の再利用も容易である。
【００９１】
二つ目は、二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に投入する沈殿物を小分けにし、複数回に分けて投入することである。沈殿物を小分けにし、複数回に分けて投入すると、一回に投入する沈殿物の液深が浅くなるため、フィルタープレスが効率よく脱水できる。なお、沈殿物を小分けに、複数回に分けて投入しても、投入とフィルタープレスを繰り返すことにより、二次脱水槽兼搬出容器を満杯に満たすことができる。
【００９２】
つぎに、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に投入する場合についても実験規模で検証したので、その検証結果を説明する。
【００９３】
実験で用いる沈殿物（固相）を乾燥重量２００ｇ、含水比約３００％のものとすると、その体積は、２００／２．７７８＋２００×３００／１００＝６７２ｍＬである。実験で用いた二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）の内径を８０ｍｍとすると、沈殿物の液深は、６７２÷（４×４×３．１４１５）＝１３４ｍｍとなる。
【００９４】
減容後の沈殿物（脱水ケーキ）の含水比を１００％とすると、その体積は、２００／２．７７８＋２００×１００／１００＝２７２ｍＬである。また、減容後の沈殿物（脱水ケーキ）の液深（高さ）は、２７２÷（４×４×３．１４１５）＝５４ｍｍである。
【００９５】
以上のことを考慮すると、二次脱水槽兼搬出容器（ドラム缶）に８２０ｍｍの沈殿物（脱水ケーキ）を収容するには、８２０÷５４≒１５、すなわち、１５層に分けて投入することが必要となる。
【００９６】
また、含水比１００％まで脱水減容するのに必要な時間を図１０の結果より６時間とすると、６時間×１５層＝９０時間＜４日間となる。
【００９７】
以上の検討結果を整理すると、
（１）処分孔一つあたりの緩衝材の乾燥重量は約２４トン、２００Ｌドラム缶に含水比１００％（乾燥重量１４７ｋｇ／本）状態で装填するならば１６４本のドラム缶が必要である。
（２）ドラム缶に深さ８２０ｍｍまで１５層に分けて脱水減容するならば、含水比１００％まで減容するに要する時間を６時間とすると、４日間を要する。
（３）このことから、処分坑道の近傍の主要坑道に１６４本のドラム缶を４日間以上置いておくことが必要であるが、順次搬出すれば、１６４本のドラム缶を置く必要はない。
【００９８】
なお、図１４は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。図１４に示す例では、沈殿物Ｄを１５回に分けて二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）８２に投入し、上澄み液Ｌをその都度バキューム排水する。
【００９９】
また、図１５は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。図１５に示す例では、フィルター部に接続する管を芯鞘構造にし、芯となる管から沈殿物Ｄを投入する一方、芯となる管と鞘となる管の間から上澄み液Ｌを排水する。この例によれば、沈殿物の投入、フィルタープレス（脱水）、上澄み液の排水（バキューム排水）、という一連のプロセスを効率よく実行できる。
【０１００】
ちなみに、プレス圧１２ｋＰａをドラム缶の断面積（直径５６７ｍｍ）に作用させるためには下記の荷重が必要である。
（１）重石の荷重を使う場合
１２ｋＰａ×（０．２８×０．２８×３．１４１５）ｍ２＝２．９５ｋＮ＝２．９５×１０００÷９．８０６６５≒３００ｋｇ
（２）エアー圧を使う場合
１２ｋＰａ≒０．１２ａｔｍ
エアー圧を使う場合にはプレス圧を５倍程度に増加させることは容易である。
【０１０１】
以上要約すると、
（１）懸濁液は、一次沈殿処理により、比較的短時間で半分以下に減容できるため、二次減容槽となる二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス処理槽）の容積を小さなものにできる。また、１時間程度で噴射した塩水の約半分を再利用できる。
（２）二次脱水槽（フィルタープレス処理槽）においてプレス圧を１２ｋＰａ以上とすれば、含水比８０％程度まで減容できる。
（３）フィルターを微細孔を有する高分子フィルムにすることで、スラリー中の微粒子によるフィルターの目詰まりを抑制できる。これにより、フィルタープレス処理の効率を向上できる。
（４）フィルタープレス法による減容処理を施すとともに二次脱水槽を搬出用容器と兼用するため、効率よく減容してそのまま容器とともに施設外へ搬出できる。また、万一、回収したスラリーが放射性物質で汚染していても、周囲を再汚染させることなく、密閉した状態で搬出できる。
（５）フィルタープレス処理槽のプレス圧を重石で与えるならば、エネルギーを最小の条件で処理できる。
（６）処分孔一つあたりの緩衝材の乾燥重量は約２４トン、２００Ｌドラム缶に含水比１００％（乾燥重量１４７ｋｇ／本）状態で装填するならば１６４本のドラム缶が必要である。ドラム缶に深さ８２０ｍｍまで１５層に分けて脱水減容するならば、含水比１００％まで減容するに要する時間を６時間とすると、４日間を要する。処分坑道の近傍の主要坑道に１６４本のドラム缶を４日間以上置いておくことが必要であるが、実際には順次ドラム缶を搬出できるので保管スペースは膨大にはならない。
（７）今回の作業時間の算定では、プレス圧１２ｋＰａでの実験データを参考にしていたが、エアー圧を使う場合にはプレス圧を５倍程度に増加させることは容易であると考えられる。その場合には、脱水に要する時間を短時間にできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 回収装置
２ 走行装置
３ 噴射ノズル
４ ノズルヘッド
５ ハンドリング装置
６ 吐出ポンプ
６１ 塩水貯槽
７ 堰板装置
７１ 堰板
７２ 支持アーム
８ 固液分離装置
８１ 一次沈殿槽
８１ａ ホース
８２ 二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）
８３ 嵩上げカラー
８４ フィルター部
８５ プレス部
Ａ 主要坑道
Ｇ 処分坑道
Ｈ 処分孔
Ｐ 廃棄体
Ｂ 緩衝材
Ｓ 懸濁液
Ｄ 沈殿物
Ｌ 上澄み液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄体の回収方法に関するもので、特に緩衝材の撤去に好適な廃棄体の回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、緩衝材と称されるベントナイト系粘土材料で廃棄体のまわりを囲繞し、周りからの地圧を緩衝させるとともに、地下水の浸入を抑制し、廃棄体からの放射性物質の漏洩を抑止することが考えられている。
【０００３】
緩衝材は、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この土質材料を締め固めることにより、所定の弾性および遮水性が発揮される。そして、緩衝材は、地震等の外力が加わって処分坑道あるいは処分孔が変形した場合に廃棄体に加わる外力を低減するとともに、地下水の浸入と放射性物質の漏洩とを抑止する。
【０００４】
ところで、実際に廃棄体の埋設処分を実施するためには、倫理的、政治経済的な要因などを考慮して、埋設処分の適切性について社会的な合意を得る必要がある。このためには、事業計画の可逆性を確保する上で、廃棄体を随時取り出して回収できる技術を確保しておかなければならない。
【０００５】
廃棄体を取り出して回収するには、廃棄体の取り出し作業に先立って廃棄体のまわりを囲繞する緩衝材を撤去する必要があり、その方法の一つとして、たとえば、電解質溶液（塩水）を噴射して緩衝材を崩壊せしめ、スラリー化したものを流動体として取り出す緩衝材の撤去方法が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００６】
なお、電解質溶液を噴射して緩衝材をスラリー化したものを流動体として撤去する方法は、遠隔操作が容易であり、機械的な撤去方法に比べて廃棄体を損傷する懸念が少ないというメリットを有するが、電解質溶液を再利用しなければ多量のスラリーが発生するため、遠心分離機によってスラリーを脱水減容して固体状の廃棄物として搬出するとともに、固液分離した後の塩水を噴射に再利用することが考えられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】中島均 他 「廃棄体回収のための塩水を利用した緩衝材除去技術」土木学会年次学術講演会講演概要集（ＣＤ−ＲＯＭ），２０１０年８月５日，第６５巻ＣＳ７−０３２，ｐ．６３−６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ベントナイトには遠心分離機では短時間に効率的に分離できない微粒子成分が多いため、再利用する電解質溶液に微粒の粘土鉱物が残存する。たとえば、図１６に遠心分離機等の脱水装置を適用可能な懸濁液に含まれる固相の粒径範囲を示しているが、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトという粘度鉱物の粒径分布をみると、１μｍ以下の粒子を約４割含んでいるため、効率的な脱水を実施しにくい。
【０００９】
なお、脱水を効率的に行う方策として、凝集剤を添加して粒径を大きくして固液分離しやすくする方法があるが、再利用したい電解質溶液に凝集剤成分が増加するため、電解質溶液の成分を一定に維持できなくなるという安全管理上の欠点が問題となる。これにより、できれば、凝集剤の添加をしないで電解質溶液中の固相を沈殿させて、さらには脱水を加速して減容してから、地下坑道から地上への搬出を行いたい。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電解質溶液を再利用可能な廃棄体の回収方法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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、廃棄体を囲繞する緩衝材に電解質溶液を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を一次沈殿槽内で自然沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用する一方、前記一次沈殿槽で自然沈殿した沈澱物を二次脱水槽に移設し、フィルタープレスによって脱水処理することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタープレスに用いるフィルターが微細孔を有する高分子フィルターであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタープレスに用いる荷重を載荷した重石または圧縮空気圧から得ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、脱水処理の終了後、フィルタープレス装置を取り除き、その後、蓋で密閉した前記二次脱水槽をそのまま施設外に搬出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、脱水処理により回収した電解質溶液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる廃棄体の回収方法は、崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用するので、電解質溶液の再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【図２】図２は、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【図３】図３は、廃棄体の回収装置を示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した固液分離装置を示す拡大図である。
【図５】図５は、固液分離装置における固液分離処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、フィルタープレス処理を説明するための図である。
【図７】図７は、固液分離装置の性能確認実験の内容とその手順を示す概念図である。
【図８】図８は、固液分離装置の性能確認実験の結果を数値で示す図である。
【図９】図９は、固液分離装置の性能確認実験の結果をグラフで示す図であって、脱水・減容時間が３０時間までのものである。
【図１０】図１０は、固液分離装置の性能確認実験の結果をグラフで示す図であって、脱水・減容時間が１０時間までのものである。
【図１１】図１１は、固液分離装置の性能確認実験の結果を示す図であって、沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と沈殿させることなくフィルタープレスした場合の脱水傾向とを数値で示す図である。
【図１２】図１２は、固液分離装置の性能確認実験の結果を示す図であって、沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と沈殿させることなくフィルタープレスした場合の脱水傾向とをグラフで示す図である。
【図１３】図１３は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設の仕様を示す概念図である。
【図１４】図１４は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。
【図１５】図１５は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの他の例を示す図である。
【図１６】図１６は、遠心分離機等の脱水装置を適用可能な懸濁液に含まれる固相の粒径範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる廃棄体の回収方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
まず、図１および図２に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の回収方法を適用する放射性廃棄物の埋設処分施設について説明する。なお、図１は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図であり、図２は、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設を示す概念図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、放射性廃棄物の埋設処分施設は、ガラスで固化した放射性廃棄物（ガラス固化体）をさらに金属製の容器に封入し、地下深く埋設処分するための施設であって、地上施設から廃棄体（ガラス固化体を金属製の容器に封入したもの、あるいはさらに肉厚の金属製オーバーパックに封入したもの）Ｐや建設資材などを搬送するためのアクセス坑道や連絡坑道、主要坑道Ａや廃棄体Ｐを定置するための処分坑道Ｇあるいは処分孔Ｈなどから構成される。
【００２１】
廃棄体Ｐの定置方法には、処分坑道Ｇの床面から鉛直下向きに処分孔Ｈを一定間隔で掘削し、そこに廃棄体Ｐを定置する廃棄体縦置き方式（図１参照）と、処分坑道Ｇに廃棄体Ｐを直接定置する廃棄体横置き方式（図２参照）の二種類がある。
【００２２】
図１に示すように、廃棄体縦置き方式は、処分孔内を廃棄体Ｐと緩衝材Ｂとによって充填するように定置する方式であって、処分孔Ｈと廃棄体Ｐとの間に緩衝材Ｂが配置される。一方、図２に示すように、廃棄体横置き方式は、処分坑道内を廃棄体Ｐと緩衝材Ｂとによって充填するように定置する方式であって、処分坑道Ｇと廃棄体Ｐとの間に緩衝材Ｂが配置される。
【００２３】
緩衝材Ｂは、たとえば、ベントナイトと砂とを混合したベントナイト系土質材料が使用され、この緩衝材Ｂを締め固め等により高密度にすることにより、所定の弾性および遮水性を発揮する。そして、緩衝材Ｂは、地震等の外力が加わって処分坑道Ｇや処分孔Ｈが変形した場合に廃棄体Ｐ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。
【００２４】
つぎに、図３および図４に基づいて、本発明の実施の形態である廃棄体の回収方法について説明する。なお、図３は、廃棄体の回収装置を示す概念図であり、図４は、図３に示した固液分離装置を示す拡大図である。
【００２５】
ここでは、廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設で用いる廃棄体の回収装置を例に説明する。図３に示すように、廃棄体の回収装置（以下、「回収装置」という）１は、廃棄体Ｐを囲繞する高密度に締め固めた緩衝材Ｂを撤去回収するためのもので、電解質溶液を高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射することにより、高密度に締め固めた緩衝材Ｂを崩壊せしめ、崩壊した緩衝材を撤去回収する。高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射する電解質溶液は、塩水（塩化ナトリウム水溶液）、塩化カリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液のように、無機電解質水溶液のいずれであってもよいが、本発明の実施の形態では、塩水を用いる。
【００２６】
回収装置１は、上述したように、塩水を高密度に締め固めた緩衝材Ｂに噴射するもので、処分坑道Ｇを走行する走行装置２と、噴射ノズル３が装着されたノズルヘッド４と、走行装置２とノズルヘッド４との間に取り付けられ、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともに、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けるハンドリング装置５と、塩水を噴射ノズル３から噴射させる吐出ポンプ６と、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止める堰板装置７と、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを回収し、塩水を分離する固液分離装置８とを備えている。
【００２７】
走行装置２は、上述したように処分坑道Ｇを走行するためのもので、円筒形に形成された処分坑道Ｇの断面円弧状に湾曲した床面を走行する。また、回収装置１の走行装置２は、履帯型の走行装置であって、リモコン（図示せず）や走行装置２の後方域に設けた運転席２１からの操作により、任意の方向に任意の速度で走行させることが可能である。また、回収装置１の走行装置２は、上述したハンドリング装置５と協働することにより、処分坑道Ｇの内部において奥行き方向任意の位置にノズルヘッド４を移動させることが可能である。なお、走行装置２は、履帯型の走行装置に限られるものではなく、たとえば、車輪型の走行装置であってもよい。
【００２８】
ノズルヘッド４には、上述したように、噴射ノズル３が装着されている。噴射ノズル３は、高密度に締め固めた緩衝材Ｂに塩水を噴射するためのもので、吐出ポンプ６から圧送された塩水は噴射ノズル３を通ることにより圧力が高くなり、噴射ノズル３から噴射する。
【００２９】
なお、ノズルヘッド４に装着する噴射ノズル３の数は、一つに限られるものではなく、緩衝材Ｂの除去効率を考慮して複数の噴射ノズル３を任意の位置に装着することが可能である。
【００３０】
ハンドリング装置５は、上述したように、走行装置２とノズルヘッド４との間に取り付けられ、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともに、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けるためのもので、多関節型のハンドリング装置によって構成されている。
【００３１】
ハンドリング装置５は、ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２とを備えている。ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２とは、ノズルヘッド４を任意の位置に移動させるための構成部品であり、ハンドリングブーム５１と走行装置２、ハンドリングブーム５１とハンドリングアーム５２、ハンドリングアーム５２とノズルヘッド４は、ハンドリング装置５の関節を構成する。
【００３２】
すなわち、ハンドリングブーム５１の一端部（基端部）は、走行装置２に回動自在に取り付けてあり、ハンドリングブーム５１の他端部（先端部）は、走行装置２とハンドリングブーム５１の中程との間に架設した油圧シリンダ５３により、任意の位置に移動させることが可能である。また、ハンドリングブーム５１の先端部には、ハンドリングアーム５２の一端部（基端部）が回動自在に取り付けてあり、ハンドリングアーム５２の他端部（先端部）は、ハンドリングブーム５１の先端部とハンドリングアーム５２の中程との間に架設した油圧シリンダ５４により、任意の位置に移動させることが可能である。さらに、ハンドリングアーム５２の先端部には、ノズルヘッド４が回動可能に取り付けてあり、図示せぬアクチュエータ（たとえば、油圧シリンダ）により、ノズルヘッド４を任意の方向に傾けることが可能である。
【００３３】
吐出ポンプ６は、上述したように、塩水を噴射ノズル３から噴射させるためのもので、主要坑道Ａに設置される。吐出ポンプ６は、塩水を貯留する塩水貯槽６１を備えており、塩水貯槽６１に貯留した塩水を汲み上げ、噴射ノズル３から噴射させる。
【００３４】
堰板装置７は、上述したように、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材が混じった懸濁液（スラリー）Ｓを堰き止めるための装置であり、走行装置２の前方域に取り付けてある。堰板装置７は、堰板７１と、堰板７１を支持する支持アーム７２とを備えている。堰板７１は、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止めるためのもので、円筒形に形成された処分坑道Ｇの断面円弧状に湾曲した床面に密着するように、処分坑道Ｇの断面下半分に合致する半円板形に形成してある。
【００３５】
また、堰板７１は、図示せぬアクチュエータ（たとえば、油圧シリンダ）により昇降可能であり、回収装置１は、堰板７１を上昇させた状態で走行装置２により走行可能となり、走行装置２が停止した状態で堰板７１が下降可能となる。そして、堰板７１が下降した場合に堰板７１が処分坑道Ｇの床面に密着し、処分坑道Ｇの下半分を封鎖する。これにより、堰板７１は、噴射ノズル３から噴射した塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓを堰き止める。堰き止められた懸濁液Ｓは、固相濃度が５〜１０％（含水比１９００〜９００％）であり、このままでは、緩衝材Ｂの１０〜２０倍の重量の懸濁液Ｓを搬出しなければならないことになる。
【００３６】
固液分離装置８は、上述したように、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを回収し、塩水を分離するための装置であり、主要坑道Ａに設置される。固液分離装置８は、分離後の固相（土質材料）の含水比が１００％、すなわち、撤去回収する緩衝材Ｂの２倍程度の重量となるまで減容することを目標にする。
【００３７】
図４に示すように、固液分離装置８は、汚泥ポンプ（図示せず）と、汚泥ポンプによって回収された懸濁液Ｓを貯留し、懸濁液Ｓに含まれる土質材料を自然沈殿させる一次沈殿槽８１と、一次沈殿槽８１で自然沈殿した土質材料（沈殿物）を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）８２に受け入れてさらに脱水処理するフィルタープレス処理装置（図示せず）とを備えている。
【００３８】
汚泥ポンプは、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓを一次沈殿槽８１に回収するためのもので、堰板装置７と一次沈殿槽８１との間に設けられ、堰板装置７と汚泥ポンプとの間、汚泥ポンプと一次沈殿槽８１との間は、ホース８１ａによって接続されている。
【００３９】
一次沈殿槽８１は、上述したように、汚泥ポンプによって回収された懸濁液Ｓを貯留し、懸濁液Ｓに含まれる土質材料を自然沈殿させるためのもので、一つに限られるものはなく、回収する懸濁液Ｓの量に対応して複数備えられる。一次沈殿槽８１において、固相濃度が５〜１０％の懸濁液Ｓ（含水比１９００〜９００％）を１時間程度貯留すると、懸濁液Ｓの約半分が上澄み液となり、残りの約半分が沈殿物（高濃度の懸濁液）となる。この上澄み液は、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、沈殿物は、二次脱水槽兼搬出容器８２に移設した後に、フィルタープレス処理装置よって、さらに、脱水処理（減容処理）される。
【００４０】
フィルタープレス処理装置は、上述したように、自然沈殿した沈殿物を二次脱水槽兼搬出容器８２に受け入れてさらに脱水処理するためのもので、フィルター部（図示せず）と、フィルター部に荷重を付与するプレス部（図示せず）とを備えている。
【００４１】
二次脱水槽兼搬出容器８２は、上述したように、一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物を受け入れるための容器であり、一つに限られるものではなく、受け入れる沈殿物の量に応じて複数備えられる。また、二次脱水槽兼搬出容器８２は、ドラム缶と同一の形状を有しており、その上に二次脱水槽兼搬出容器８２と略同一の横断面を有する嵩上げカラー８３によって嵩上げされた状態で、沈殿物を受け入れる。
【００４２】
フィルター部は、二次脱水槽兼搬出容器８２に受け入れた沈殿物を脱水・減容するためのもので、嵩上げカラー８３の上方部から嵩上げカラー８３の内部に挿入される。また、フィルター部は、枠体（濾体）（図示せず）にフィルター（濾材）（図示せず）を張ったもので、枠体に張られたフィルターは、高分子細孔径フィルムにより構成され、沈殿物（土質材料）による目詰まりを防止する。
【００４３】
プレス部は、上述したように、フィルター部に荷重を付与するもので、ここでは、予め用意した重石（図示せず）をフィルター部に載荷する。
【００４４】
上述した廃棄体横置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設において、高密度に締め固めた緩衝材Ｂを撤去回収する場合には、まず、ノズルヘッド４、ハンドリング装置５が取り付けられた走行装置２を処分坑道Ｇに搬入するとともに、吐出ポンプ６、固液分離装置８を主要坑道Ａに設置する。その後、回収装置１は、走行装置２を用いて処分坑道Ｇを走行し、噴射ノズル３が撤去回収対象となる緩衝材Ｂに近づくまで移動する。つぎに、回収装置１は、堰板装置７を用いて堰板７１を下降させ、処分坑道Ｇの下半分を封鎖する。
【００４５】
つぎに、回収装置１は、ハンドリング装置５を用いてノズルヘッド４を任意の位置に移動させるとともにノズルヘッド４を任意の方向に傾ける。本発明の実施の形態である廃棄体Ｐの回収方法では、噴射ノズル３から噴射した塩水が処分坑道Ｇの天井面近くに位置する緩衝材Ｂに当たるように、ノズルヘッド４を移動させるとともにノズルヘッド４を傾ける。
【００４６】
つぎに、回収装置１は、吐出ポンプ６を用いて塩水貯槽６１から塩水を圧送し、噴射ノズル３から緩衝材Ｂに向けて塩水を噴射する。そして、緩衝材Ｂに噴射された塩水は、緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂを崩壊させる。この緩衝材Ｂの崩壊により、処分坑道Ｇの近くに位置する緩衝材Ｂにくぼみができ、塩水あるいは塩水に崩壊した緩衝材が混じった懸濁液Ｓが溜まることがある。このように、緩衝材Ｂにできたくぼみに塩水あるいは塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓが溜まると、さらに緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂの崩壊を促進することになる。そして、手前側から奥側に向けて緩衝材Ｂを漸次崩壊させ、その後、上側から下側に向けて緩衝材Ｂを漸次崩壊させる。このとき、懸濁液Ｓが溜まっていたくぼみ部分は、粘結性が低下しているので、塩水を噴射すると、比較的容易に崩壊する。
【００４７】
そして、塩水に崩壊した緩衝材Ｂが混じった懸濁液Ｓは、最終的に堰板７１により堰き止められる。そして、堰板７１により堰き止められた懸濁液Ｓは、崩壊していない緩衝材Ｂの粘結性を低下せしめ、緩衝材Ｂの崩壊を促進することになる。
【００４８】
このように、堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓは、固液分離装置８に送られて、液層（塩水）と固相（土質材料）とに分離されることになる。
【００４９】
図５および図６に基づいて、固液分離装置における固液分離処理を具体的に説明する。なお、図５は、固液分離装置における固液分離処理手順を示すフローチャートであり、図６は、フィルタープレス処理を説明するための図である。
【００５０】
堰板装置７によって堰き止められた懸濁液Ｓは、汚泥ポンプによって一次沈殿槽８１に回収され、貯留される（ステップＳ１）。一次沈殿槽８１において懸濁液を１時間〜２時間程度貯留すると、懸濁液Ｓの約半分が上澄み液となり、残りの約半分が自然沈殿する（ステップＳ２）。この上澄み液は、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物は、二次脱水槽兼搬出容器８２に移送され、フィルタープレス処理装置によって、さらに脱水処理される。
【００５１】
フィルタープレス処理装置では、まず、嵩上げカラー８３によって嵩上げされた二次脱水槽兼搬出容器８２に一次沈殿槽８１において自然沈殿した沈殿物Ｄを受け入れる（ステップＳ３）。つぎに、嵩上げカラー８３の上方部から嵩上げカラー８３の内部にフィルター部８４を挿入し（図６（ａ）参照）、プレス部８５においてフィルター部８４に荷重を付与する（図６（ｂ）参照）。プレス部８５は、たとえば、重石で構成され、フィルター部８４に重石を載荷し、一定時間が経過すると、図６（ｃ）に示すように、沈殿物Ｄは、脱水・減容され、沈殿物Ｄは二次脱水槽兼搬出容器８２に収まる量に減容される（ステップＳ４）。これにより、減容された沈殿物Ｄは二次脱水槽兼搬出容器８２に収容され、上澄み液（塩水）Ｌは嵩上げされた嵩上げカラー８３の内部に留まることになる（ステップＳ５）。なお、プレス部８５は、前述の重石に代えて圧縮空気圧や油圧を利用して載荷してもよい。
【００５２】
図６（ｄ）に示すように、嵩上げカラー８３の内部に留まった上澄み液Ｌは、塩水貯槽６１に回収され、再利用される。一方、減容した沈殿物Ｄを収容した二次脱水槽兼搬出容器８２は、嵩上げカラー８３が取り外され、図６（ｅ）に示すように、蓋がされて主要坑道Ａから連絡坑道、アクセス坑道を通り施設の外部に搬出される（ステップＳ６）。このように、緩衝材Ｂを撤去回収すると、廃棄体Ｐが露出し、廃棄体Ｐの回収が可能になる。
【００５３】
上述した回収装置１は、固液分離装置８で懸濁液Ｓを上澄み液（塩水）と土質材料（脱水・減容された沈殿物）とに分離するので、搬出する土質材料に含まれる水分（塩水）を少なくできる。また、懸濁液Ｓに含まれる塩水を再利用するので、廃棄物となる塩水が少なくて済み、廃棄物の搬出に要するエネルギーも節減できる。
【００５４】
また、一次沈殿槽８１において懸濁液Ｓが約半分まで減容されるので、フィルタープレス処理装置で脱水処理する懸濁液（沈殿物）の容量を減らすことができる。
【００５５】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５においてフィルター部８４に重石を載荷するが、フィルター部８４に重石を載荷する場合には、沈殿物Ｄを圧密するためにエネルギーを補充する必要がなく、保管スペースさえ確保できれば、数時間〜数日にかけて脱水することも可能である。
【００５６】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５において付与する圧力を後述するように１２ｋＰａ以上にすると、含水比８０％程度まで減容可能である。
【００５７】
また、フィルタープレス処理装置のフィルター部８４のフィルターを高分子細孔フィルムにより構成するので、ベントナイト系土質材料に含まれるモンモリロナイトのような微粒子も除去できる。したがって、分離した塩水にはモンモリロナイトのような微粒子が残存することがなく、塩水の粘度が大きくなることもない。これにより、吐出ポンプ６の効率を維持できる。
【００５８】
また、フィルタープレス処理装置では、二次脱水槽兼搬出容器８２において沈殿物Ｄから上澄み液（塩水）Ｌを分離するので、二次脱水槽兼搬出容器８２のほかにフィルタープレス処理槽を備える必要がない。
【００５９】
なお、上述したフィルタープレス処理装置で用いる二次脱水槽兼搬出容器８２は嵩上げカラー８３で嵩上げすることとしたが、二次脱水槽兼搬出容器８２の容量と略同一の分量まで沈殿物Ｄを減容すれば、蓋をしやすくなる。このことを考慮して、嵩上げカラー８３の下端部が二次脱水槽兼搬出容器８２の内部に嵌り込む構造にすることが好ましい。このように、嵩上げカラー８３の下端部が二次脱水槽兼搬出容器８２の内部に嵌り込む構造にすると、脱水・減容された沈殿物Ｄが二次脱水槽兼搬出容器８２から溢れることを防止できる。なお、脱水により生じた液相（塩水）はバキューム排水することにより、二次脱水槽兼搬出容器８２と嵩上げカラー８３との間から漏れることもない。
【００６０】
また、フィルタープレス処理装置のプレス部８５の例として重石を示したが、プレス部８５は重石に限られるものではなく、圧縮空気あるいは油圧を駆動源とするプレス装置であってもよい。
【００６１】
上述した実施の形態である廃棄体Ｐの回収方法において、既存のフィルタープレス装置で懸濁液Ｓを脱水すると、フィルターが懸濁液Ｓの微粒成分により目詰まりするとともに、プレス速度と脱水速度の不整合により、二次脱水槽兼搬出容器８２とフィルター部との間から沈殿物が漏れ出ることがある。このことを考慮すると、フィルターが沈殿物Ｄの微粒成分で目詰まりしにくいものであること、プレス速度が脱水速度と整合するようにプレス速度を遅くすること、が要求される。
【００６２】
また、フィルターの目詰まりを解消するために、懸濁液Ｓに凝集剤（たとえば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）［Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ］ｍ（１≦ｎ≦５、ｍ≦１０））を添加することも可能であるが、再利用する塩水に凝集剤が混じることになるので、十分な検討が必要である。
【００６３】
なお、固液分離装置８に遠心分離機を適用することも可能であるが、遠心分離機で分離した液相（塩水）にはモンモリロナイトの微粒子が残存するため、液相の粘度が大きくなり、噴射ノズル３から噴射する効率は減じる。懸濁液Ｓに凝集剤を添加した後に遠心分離機で脱水することにより、分離した液相からモンモリロナイトの微粒子を取り除くことは可能であるが、再利用する液相に凝集剤が混じることになるので、十分な検討が必要である。
【００６４】
以上を踏まえて、上述した固液分離装置の性能確認実験を実施したので、まず、図７〜図１０に基づいて、固液分離装置の性能確認実験の内容とその結果について説明する。なお、図７は、固液分離装置の性能確認実験の概要とその手順を示す概念図である。また、図８〜図１２は、実験結果を示す図である。
【００６５】
この実験では、一次沈殿槽に２０００ｍＬのメスシリンダーを用いる。また、初期状態の懸濁液（堰板に堰き止められた懸濁液）として、固相１００ｇ（ベントナイト（クニゲルＶ１）：７０ｇ，ケイ砂３号＆５号：３０ｇの混合材）、液相９００ｇ（含水比９００％、スラリー中の固相濃度１０％）の混合液（懸濁液）を用いる。
【００６６】
また、フィルタープレス装置のフィルター部に用いるフィルターには、高分子フィルター膜（マイクロポーラスポリプロピレンフィルム製濾紙）を用いる。ここで用いる高分子フィルター膜は、フィルムの厚みが２５μｍ，面積ファクターが０．０８５２ｍ２／ｇ，空孔率が４５％，密度が０．４９Ｍｇ／ｍ３，孔径が０．０４μｍ×０．４μｍのものである。
【００６７】
また、フィルタープレス装置のプレス部は、重石を用いることにし、３０Ｎあるいは６０Ｎの荷重を付与する。
【００６８】
実験では、一次沈殿槽（メスシリンダー）において１時間あるいは２時間貯留することにより自然沈殿した懸濁液を二次脱水槽兼搬出容器に２バッチ分移し、その後、フィルター部に３０Ｎあるいは６０Ｎの重石荷重を載荷し、液相（塩水）と固相（土質材料）とに分離する。
【００６９】
図７に示す実験手順では、まず、含水比９００％の懸濁液（スラリー）を二つ作成する。懸濁液を構成する固相の材料は、上述したように、ベントナイト（クニゲルＶ１）７０％とケイ砂３０％の混合材であり、液相の材料は、４ｗｔ％濃度の塩水である。そして、固相１００ｇと液相９００ｇを１分間機械撹拌することにより、懸濁液を作成する。
【００７０】
この懸濁液を塩水噴射によって生ずる懸濁液（堰板に堰き止められた懸濁液）として、一次沈殿槽（メスシリンダー）で自然沈殿させる。自然沈殿させる時間（待機時間）は、１時間と２時間の二つのケースとする。なお、一次沈殿槽（メスシリンダー）の内径を８８ｍｍとすると、懸濁液の液深は１５５ｍｍとなる。
【００７１】
１時間が経過すると、懸濁液は半分程度まで自然沈殿するので、上澄み液（塩水）を取り除く。自然沈殿させる時間が２時間の場合には、１時間経過後と２時間経過後の二回に分けて上澄み液（塩水）を取り除く。
【００７２】
このように上澄み液を取り除いた沈殿物（懸濁液）は、高濃度の懸濁液となる。
【００７３】
つぎに、一次沈殿槽（メスシリンダー）に自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移して、一定の圧力でフィルタープレス（圧密）する。一定の圧力は、６ｋＰａと１２ｋＰａの二つのケースとする。そして、一定時間経過した時点でフィルターの上に分離された液（塩水）を取り除き、懸濁液の重さを測定する。なお、二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）の内径を８０ｍｍとすると、含水比３００％の懸濁液の液深は約１３ｃｍとなり、含水比２５０％の懸濁液の液深は約１２ｃｍとなる。
【００７４】
図８に示すように、一次沈殿槽で懸濁液を自然沈殿させると、当初の含水比が９００％であった懸濁液は１時間経過することにより含水比３００％まで減容し、２時間経過することにより含水比２５０％まで減容する。このことから、自然沈殿に要する時間（沈殿時間）は１時間で十分であり、噴射した塩水の約半分は１時間以内に再利用可能であることがわかる。
【００７５】
一次沈殿槽で１時間あるいは２時間自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）は、流動性を有するスラリー状態である。これにより、沈殿物は一次沈殿槽から二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移すことができる。
【００７６】
図９に示すように、一次沈殿槽で１〜２時間自然沈殿した沈殿物（高濃度の懸濁液）をフィルタープレスすると、一次沈殿槽で継続して自然沈殿させるよりも減容する速度が早くなる。たとえば、一次沈殿槽で継続して自然沈殿させると、２０時間後に含水比１５５％の含水比まで減容されるが、一次沈殿槽で１〜２時間自然沈殿した沈殿物を一定の圧力（たとえば、１２ｋＰａ）でフィルタープレスすると、３〜４時間で同じ含水比まで減容する（図８参照）。
【００７７】
また、図１０に示すように、減容時間の総計が６時間以内の範囲において、所定の含水比に達するまでの時間に注目すると、一次沈殿槽における沈殿時間が１時間の場合よりも２時間の場合のほうが長くかかる。したがって、一次沈殿槽における沈殿時間を１時間程度にして自然沈殿した沈殿物を二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に移すことが好ましい。
【００７８】
また、図９に示すように、フィルタープレスの圧力を１２ｋａとすると、８時間で含水比は８０％程度となる。この減容程度は遠心分離機による脱水程度と同等程度の脱水程度であり、目安となる含水比１００％よりも小さくなる。
【００７９】
また、図１１および図１２に示すように、一次沈殿槽で２時間自然沈殿させてからフィルタープレスした場合の沈殿物の脱水傾向と、一次沈殿槽で２時間自然沈殿した沈殿物と同一程度の含水比の懸濁液を一次沈殿槽で自然沈殿させることなく、そのままフィルタープレスした場合の懸濁液の脱水傾向を比較した。図１１および図１２に示す例では、沈殿物の含水比と懸濁液の含水比とが完全に一致していないので、単純な比較はできないが、一次沈殿槽で自然沈殿させてからフィルタープレスした場合のほうが、脱水速度が早い傾向にある。
【００８０】
その原因として、自然沈殿後の上澄み液中に微粒子が残っており、この微粒子の有無がその後のフィルターの目詰まりに影響を与えたことが要因であると考えられる。そのように考えるならば、懸濁液を一次沈殿槽で自然沈殿させないで直接フィルタープレスするよりも、一次沈殿槽で自然沈殿させてからフィルタープレスするほうが脱水効率は良いことになる。
【００８１】
一方、自然沈殿後の上澄み液に微粒子が残るとしたら、上澄み液を繰り返し使うことにより、上澄み液（塩水）の固相成分（微粒子）が次第に増加して粘度が大きくなることが懸念される。そこで、上澄み液を１０回繰り返し使い、その都度、上澄み液をサンプリングしたが、固相（微粒子）の濃度増大傾向は見られない。したがって、上澄み液を繰り返し使うことにより、上澄み液（塩水）の固相成分（微粒子）が増大して粘度が大きくなることを考慮する必要はない。
【００８２】
つぎに、上述した固液分離装置の性能確認実験の実験結果に基づいて、固液分離装置の実用性を検証する。
【００８３】
実際に使用する二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）は、内径６００ｍｍ，深さ１５００ｍｍのものが想定される。この二次脱水槽兼搬出容器においてフィルタープレスする場合には、減容に要する時間が長くなることが想定される。しかしながら、二次脱水槽兼搬出容器を複数用意し、並行してフィルタープレスすることが可能であるから、減容に要する時間が長くなることが大きな問題となることはなく、むしろ、時間をかければ確実に含水比１００％以下になることの利点のほうが大きい。
【００８４】
図１３に基づいて、実際に想定される緩衝材の物量を用いて検討する。なお、図１３は、廃棄体縦置き方式を採用した放射性廃棄物の埋設処分施設の仕様を示す概念図である。図１３に示すように、撤去回収する緩衝材の物量は、乾燥重量で約２４トンである。これは、廃棄体と廃棄体を囲繞する緩衝材の体積、廃棄体の体積、乾燥密度により求められる。
【００８５】
廃棄体と廃棄体を囲繞する緩衝材の体積Ｖ１は、
Ｖ１＝１．１１×１．１１×３．１４１５×４．１３＝１５．９９ｍ３であり、
廃棄体の体積Ｖ２は、
Ｖ２＝０．４１×０．４１×３．１４１５×１．７３＝０．９１ｍ３（廃棄体の体積）である。
そして、撤去回収する緩衝材の物量は、
（１５．９９−０．９１）×１．６＝２４．１２８ｔｏｎ（乾燥重量）である。
【００８６】
また、実際の二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）の数に換算すると、１６４本である。
これは、含水比１００％で換算したもので、
含水比１００％の緩衝材（脱水ケーキ）の乾燥密度ρは、
ρ＝１／（１／２．７７８＋１／１）＝０．７３５ｋｇ／Ｌであり、
二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）が搬出する緩衝材の重量Ｗは、
Ｗ＝２００×０．７３５＝１４７ｋｇ／本である。
そして、必要な二次脱水槽兼搬出容器（２００Ｌのドラム缶）の数は、
２４１２８ｋｇ÷１４７ｋｇ＝１６４本である。
【００８７】
塩水噴射で２４トンの緩衝材を除去するには長時間を要する。たとえば、緩衝材の除去速度を、１０ｋｇ／ｍｉｎと仮定すると、約５日間を要する。
２４１２８ｋｇ÷１０ｋｇ／ｍｉｎ＝２４１３ｍｉｎ＝４０時間＝８時間／日×５日
【００８８】
このように、緩衝材の除去には約１週間を要するので、１６４本の二次脱水槽兼搬出容器（ドラム缶）を主要坑道に１週間程度、置いておくことは問題がないものと考えられる。したがって、緩衝材を５日間で脱水処理することが目安になる。
【００８９】
さらに、短い時間で沈殿物（固相）を減容するには、段階的に沈殿物を補充しながらフィルタープレスすることが考えられる。フィルタープレスにより、沈殿物から分離された液層（塩水）は、フィルターを透過して上澄み液となる。これにより、減容が進むにしたがって減容された沈殿物（脱水ケーキ）が増加し、沈殿物（脱水ケーキ）の密度は大きくなるため、液層（塩水）の浸透性（分離性）が幾何級数的に小さくなる。この結果、脱水速度が遅くなるが、下記に述べる二つの項目を採用することにより、改善が可能である。
【００９０】
一つ目は、フィルターに高分子細孔径フィルムを用いることで、沈殿物（ベントナイト系土質材料）のフィルターへの侵入と目詰まりを防ぐことである。高分子細径フィルムは、不織布などの繊維系材料に較べて目詰まりしにくい点で有効である。また、高分子細孔径フィルムを用いると、フィルターに沈殿物（脱水ケーキ）が固着することがなく、フィルター部を上昇させるだけで、脱水され、密度が大きくなった沈殿物（脱水ケーキ）からフィルターを分離できる。また、モンモリロナイトのような微粒子も除去できるような細孔径の高分子フィルム製フィルターを採用すれば、微粒の粘度鉱物（モンモリロナイト）が液層（塩水）に残存することもないので、液層（塩水）の粘性が高くなることはなく、液層（塩水）の再利用も容易である。
【００９１】
二つ目は、二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に投入する沈殿物を小分けにし、複数回に分けて投入することである。沈殿物を小分けにし、複数回に分けて投入すると、一回に投入する沈殿物の液深が浅くなるため、フィルタープレスが効率よく脱水できる。なお、沈殿物を小分けに、複数回に分けて投入しても、投入とフィルタープレスを繰り返すことにより、二次脱水槽兼搬出容器を満杯に満たすことができる。
【００９２】
つぎに、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）に投入する場合についても実験規模で検証したので、その検証結果を説明する。
【００９３】
実験で用いる沈殿物（固相）を乾燥重量２００ｇ、含水比約３００％のものとすると、その体積は、２００／２．７７８＋２００×３００／１００＝６７２ｍＬである。実験で用いた二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）の内径を８０ｍｍとすると、沈殿物の液深は、６７２÷（４×４×３．１４１５）＝１３４ｍｍとなる。
【００９４】
減容後の沈殿物（脱水ケーキ）の含水比を１００％とすると、その体積は、２００／２．７７８＋２００×１００／１００＝２７２ｍＬである。また、減容後の沈殿物（脱水ケーキ）の液深（高さ）は、２７２÷（４×４×３．１４１５）＝５４ｍｍである。
【００９５】
以上のことを考慮すると、二次脱水槽兼搬出容器（ドラム缶）に８２０ｍｍの沈殿物（脱水ケーキ）を収容するには、８２０÷５４≒１５、すなわち、１５層に分けて投入することが必要となる。
【００９６】
また、含水比１００％まで脱水減容するのに必要な時間を図１０の結果より６時間とすると、６時間×１５層＝９０時間＜４日間となる。
【００９７】
以上の検討結果を整理すると、
（１）処分孔一つあたりの緩衝材の乾燥重量は約２４トン、２００Ｌドラム缶に含水比１００％（乾燥重量１４７ｋｇ／本）状態で装填するならば１６４本のドラム缶が必要である。
（２）ドラム缶に深さ８２０ｍｍまで１５層に分けて脱水減容するならば、含水比１００％まで減容するに要する時間を６時間とすると、４日間を要する。
（３）このことから、処分坑道の近傍の主要坑道に１６４本のドラム缶を４日間以上置いておくことが必要であるが、順次搬出すれば、１６４本のドラム缶を置く必要はない。
【００９８】
なお、図１４は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。図１４に示す例では、沈殿物Ｄを１５回に分けて二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）８２に投入し、上澄み液Ｌをその都度バキューム排水する。
【００９９】
また、図１５は、沈殿物を小分けにし、複数回に分けて二次脱水槽兼搬出容器に投入するフィルタープレスの例を示す図である。図１５に示す例では、フィルター部に接続する管を芯鞘構造にし、芯となる管から沈殿物Ｄを投入する一方、芯となる管と鞘となる管の間から上澄み液Ｌを排水する。この例によれば、沈殿物の投入、フィルタープレス（脱水）、上澄み液の排水（バキューム排水）、という一連のプロセスを効率よく実行できる。
【０１００】
ちなみに、プレス圧１２ｋＰａをドラム缶の断面積（直径５６７ｍｍ）に作用させるためには下記の荷重が必要である。
（１）重石の荷重を使う場合
１２ｋＰａ×（０．２８×０．２８×３．１４１５）ｍ２＝２．９５ｋＮ＝２．９５×１０００÷９．８０６６５≒３００ｋｇ
（２）エアー圧を使う場合
１２ｋＰａ≒０．１２ａｔｍ
エアー圧を使う場合にはプレス圧を５倍程度に増加させることは容易である。
【０１０１】
以上要約すると、
（１）懸濁液は、一次沈殿処理により、比較的短時間で半分以下に減容できるため、二次減容槽となる二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス処理槽）の容積を小さなものにできる。また、１時間程度で噴射した塩水の約半分を再利用できる。
（２）二次脱水槽（フィルタープレス処理槽）においてプレス圧を１２ｋＰａ以上とすれば、含水比８０％程度まで減容できる。
（３）フィルターを微細孔を有する高分子フィルムにすることで、スラリー中の微粒子によるフィルターの目詰まりを抑制できる。これにより、フィルタープレス処理の効率を向上できる。
（４）フィルタープレス法による減容処理を施すとともに二次脱水槽を搬出用容器と兼用するため、効率よく減容してそのまま容器とともに施設外へ搬出できる。また、万一、回収したスラリーが放射性物質で汚染していても、周囲を再汚染させることなく、密閉した状態で搬出できる。
（５）フィルタープレス処理槽のプレス圧を重石で与えるならば、エネルギーを最小の条件で処理できる。
（６）処分孔一つあたりの緩衝材の乾燥重量は約２４トン、２００Ｌドラム缶に含水比１００％（乾燥重量１４７ｋｇ／本）状態で装填するならば１６４本のドラム缶が必要である。ドラム缶に深さ８２０ｍｍまで１５層に分けて脱水減容するならば、含水比１００％まで減容するに要する時間を６時間とすると、４日間を要する。処分坑道の近傍の主要坑道に１６４本のドラム缶を４日間以上置いておくことが必要であるが、実際には順次ドラム缶を搬出できるので保管スペースは膨大にはならない。
（７）今回の作業時間の算定では、プレス圧１２ｋＰａでの実験データを参考にしていたが、エアー圧を使う場合にはプレス圧を５倍程度に増加させることは容易であると考えられる。その場合には、脱水に要する時間を短時間にできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 回収装置
２ 走行装置
３ 噴射ノズル
４ ノズルヘッド
５ ハンドリング装置
６ 吐出ポンプ
６１ 塩水貯槽
７ 堰板装置
７１ 堰板
７２ 支持アーム
８ 固液分離装置
８１ 一次沈殿槽
８１ａ ホース
８２ 二次脱水槽兼搬出容器（フィルタープレス槽）
８３ 嵩上げカラー
８４ フィルター部
８５ プレス部
Ａ 主要坑道
Ｇ 処分坑道
Ｈ 処分孔
Ｐ 廃棄体
Ｂ 緩衝材
Ｓ 懸濁液
Ｄ 沈殿物
Ｌ 上澄み液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄体を囲繞する緩衝材に電解質溶液を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、
崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を一次沈殿槽内で自然沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用する一方、
前記一次沈殿槽で自然沈殿した沈澱物を二次脱水槽に移設し、フィルタープレスによって脱水処理することを特徴とする廃棄体の回収方法。
【請求項２】
前記フィルタープレスに用いるフィルターが微細孔を有する高分子フィルターであることを特徴とする請求項１に記載の廃棄体の回収方法。
【請求項３】
前記フィルタープレスに用いる荷重を載荷した重石または圧縮空気圧から得ることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄体の回収方法。
【請求項４】
脱水処理の終了後、フィルタープレス装置を取り除き、その後、蓋で密閉した前記二次脱水槽をそのまま施設外に搬出する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回収方法。
【請求項５】
脱水処理により回収した電解質溶液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の廃棄体の回収方法。
【請求項１】
廃棄体を囲繞する緩衝材に電解質溶液を噴射することにより、緩衝材を崩壊せしめ、廃棄体を取り出す廃棄体の回収方法において、
崩壊した緩衝材と緩衝材を崩壊させた電解質溶液とが混ざった懸濁液を一次沈殿槽内で自然沈殿させ、上澄み液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用する一方、
前記一次沈殿槽で自然沈殿した沈澱物を二次脱水槽に移設し、フィルタープレスによって脱水処理することを特徴とする廃棄体の回収方法。
【請求項２】
前記フィルタープレスに用いるフィルターが微細孔を有する高分子フィルターであることを特徴とする請求項１に記載の廃棄体の回収方法。
【請求項３】
前記フィルタープレスに用いる荷重を載荷した重石または圧縮空気圧から得ることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄体の回収方法。
【請求項４】
脱水処理の終了後、フィルタープレス装置を取り除き、その後、蓋で密閉した前記二次脱水槽をそのまま施設外に搬出する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回収方法。
【請求項５】
脱水処理により回収した電解質溶液を緩衝材に噴射する電解質溶液として利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の廃棄体の回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１５５７（Ｐ２０１３−１１５５７Ａ）
【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２０１１−１４５５５３（Ｐ２０１１−１４５５５３）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【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２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
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