[发明专利]放射性废物处置场用水泥类材料

说明书

本发明提供一种放射性废物处置场用水泥类材料，其具备基础水泥和多孔且非晶质的硅石粉。在质量基准下，硅石粉相对于水泥类材料总体的量在35％～65％的范围内。

技术领域

本发明涉及构成放射性废物处置场的建筑物材料的水泥类材料，还涉及为了对放射性废物处置场进行地基改良从而向地基中注入的灌浆材料。

背景技术

高水平放射性废物需要被深埋在建造于地下350米以上的深地层的放射性废物处置场，从而确保其至少数万年的安全性。另外，低水平放射性废物被埋设在地下50～100m的混凝土槽等中，受到数百年的管理。

在建造放射性废物处置场时，首先，向地下350m以上的深地层的基岩的龟裂中注入灌浆材料，在止水的同时使基岩稳定。接着，在稳定后的深地层挖掘长度超过100km的坑道，再以数米为间隔地挖掘竖坑并向竖坑内埋设密封了高水平放射性废物的密封容器。

坑道的周围通过支护混凝土等加固，埋设了密封容器的竖坑用膨润土密封。由此，通过膨润土(人造屏障)和基岩(天然屏障)包围密封了高水平放射性废物的密封容器，防止地下水受到污染。

为了灌浆和支护混凝土等的致密化，通常向原料水泥中添加作为掺合料的硅石粉(二氧化硅)。水泥中的二氧化硅与通过水合反应生成的氢氧化钙相反应(火山灰反应)从而使水泥硬化体致密化。

作为揭示放射性废物处置场用的水泥类材料或灌浆材料的在先技术文献，有日本特开2000-65992号公报(专利文献1)、日本特开2003-290734号公报(专利文献2)、日本特开2011-59044号公报(专利文献3)、日本特开2011-196806号公报(专利文献4)、日本特开2012-224694号公报(专利文献5)。

专利文献1(日本特开2000-65992号公报)揭示的水泥类材料包含粉煤灰、微硅粉等硅质掺合料。专利文献2(日本特开2003-290734号公报)给出了在膨润土类材料层和水泥类材料层相接的边界部存在包含硅石系材料的缓冲层的启示。包含硅石系材料的缓冲层通过使用微硅粉、粉煤灰、铁精炼渣、无铁精炼渣等中选择的粉末而构成。

专利文献3(日本特开2011-59044号公报)揭示一种含有球形二氧化硅微粉和消石灰微粉的注入材料。球形二氧化硅是在高温气流中熔融二氧化硅质材料从而得到的二氧化硅的球形体。专利文献4(日本特开2011-196806号公报)揭示的注入材料也含有在高温气流中熔融二氧化硅质材料从而得到的二氧化硅的球形体。专利文献5(日本特开2012-224694号公报)揭示了一种以钠型膨润土为主体的止水性填充材料，其通过向膨润土中混合比率为30重量％以下的火山灰物质而成。火山灰物质是粉煤灰或微硅粉。

如上述专利文献所述，在现有技术中，建造放射性废物处置场的水泥类材料或灌浆材料所含有的硅石粉原料典型地为粉煤灰、微硅粉等。粉煤灰是在火力发电厂与煤炭燃烧气体一起被喷出的球形微粒，微硅粉是在电炉中精炼金属硅或硅铁时的排气中所包含的球形微粒。

另外，虽然是与放射性废物处置场没有关联的领域，但存在将稻谷壳等植物性材料的烧成灰作为水泥掺和料使用的尝试。日本专利第4524721号公报(专利文献6)揭示了一种含有大量作为产业废物的稻谷壳灰且压缩强度大的水泥组成物。日本特开平5-194007号公报(专利文献7)揭示了一种混入了以稻谷壳作为原料的非晶质二氧化硅微粉的混凝土产品。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-65992号公报

专利文献2：日本特开2003-290734号公报

专利文献3：日本特开2011-59044号公报

专利文献4：日本特开2011-196806号公报

专利文献5：日本特开2012-224694号公报