冻结混合方式による
地盘材料の含水比调整方法
地盘材料の含水比を简便かつ均质に调整
放射性廃弃物処分施設のベントナイト系人工バリアを所定の密度で構築するためには、原材料の含水比を精度良く調整することが重要です。
この调整は、「加水混合方式」で実施されることが一般的ですが、混合后の材料の「団粒化」や「混合机への付着」および「含水比分布のバラつき」が课题でした(写真)。
これらの解决を目的として开発した「冻结混合方式」は、材料の団粒化や混合机への付着を生じさせることなく、简便かつ均质に含水比の调整が可能です。
平成30年度地盘工学会 技术开発赏

加水混合方式の课题

冷冻コンテナ

冷冻コンテナを使用した凍結混合プラント
- キーワード
- 放射性廃弃物処分、人工バリア、覆土、ベントナイト、ベントナイト混合土、含水比調整
冻结混合方式の特徴
冻结混合方式では、ベントナイトのような、加水すると高い粘性を示す材料の含水比を简便かつ均质に调整できます。
加水による粘性増加に伴って生じる混合机への负荷も大幅に低减できるため、一般的な搅拌机や人力での混合も可能です。加えて、混合机内部への付着による材料ロスが生じないため、従来の加水混合方式と比较して、含水比を高精度に调整できます。また、混合机内部に付着した材料の除去作业も不要となり、含水比调整作业の省力化や短缩化にもつながります。
更に、従来の加水混合方式の课题である混合材料の団粒化も生じないため、含水比調整前の粒度分布を維持できます。冻结混合方式による含水比調整は、ベントナイトのみでなく、あらゆる粉体材料にも適用可能です。

加水混合方式による含水比调整后のベントナイト试料(含水比20%)

冻结混合方式による含水比調整後のベントナイト試料(含水比20%)
特长?メリットココがポイント
特殊な机械を必要としない机器构成
冷冻コンテナを使用した凍結混合プラントを用いてベントナイト材料の含水比調整を実施し、求める品質の材料を製造できることを確認済みです。
- 低温环境と微粒子氷製造機があれば実施可能です。
- 少量の材料であればレーキによる人力混合、大量であればコンクリート用二轴ミキサー等での机械混合で対応可能です。
- 冷冻施设や混合机の规模を拡大することによって、含水比调整材料の大量生产も可能です。

冻结混合プラントの机器构成
含水比を高精度に调整
低温环境においてベントナイトと微粒子氷を粉体状態で混合するため、加水混合方式と比較して調整後の含水比のばらつきを小さくできます。

含水比のバラつきの比较(设定含水比21%)
粒度変化の抑制
加水混合方式では材料の団粒化によって、调整后の粒径加积曲线が、粒径の大きい侧へシフトするのに対し、冻结混合方式では均一に含水比を调整できるため、高含水比な団粒物が存在せず、粒度分布をほとんど変化させません。

粒径加积曲线の比较
适用実绩
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地層処分技術調査等委託費(高レベル放射性廃弃物処分関連:処分システム工学要素技術高度化開発)
のうち远隔操作技术高度化开発
场所:东京都调布市
竣工年:2006年
発注者:(公財)原子力环境整備促進?資金管理センター
规模:高レベル放射性廃弃物笔贰惭缓衝材吹付け施工试験の材料製造
出典:(公財)原子力环境整備促進?資金管理センター、平成24年度 管理型処分技術調査等事業 地下空洞型処分施設性能確証試験 報告書、平成25年3月
学会论文発表実绩
- “A System for Spray-based construction of High-density Layers with Low Permeability for Radioactive Waste Disposal Facilities”,Journal of JSCE,Vol.3,295-310,2015年
- “Design Options for HLW Repository Operation Technology,(ⅳ) Shotclay Technique for Seamless Construction of EBS”,Proc. of 13th Int. Conf. on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management,ICEM2010,2010年
- “Development of Water Content Adjustment Method Using Powdered Ice and Chilled Bentonite: Application to the Construction of Bentonite Engineered Barriers by Shotclay Method”,3rd Int. Meeting on Clays in Natural & Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement,2007年
