JPS605920B2 - 放射性廃棄物の球状ガラス化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射性廃棄物の処理法に関する。

より具体的にいえば放射性廃棄物をガラス固化体として
固化処理する方法の改良に関する。使用済燃料の再処理
によって発生する高レベル放射性廃棄物（核分裂生成物
を含む水溶液は、通常蒸発濃縮したあと、ガラス粉末等
を添加し、加熱融解して放射性物質（核分裂生成物）を
ガラス組織中に固定し、ステンレス網等の筒状容器（キ
ャニスタ−）に密封充填して崩壊による熱発生が低くな
るまで貯蔵した放射性廃棄物の処理場に埋棄することが
考えられる。

これをより安全にする為に、ガラスを小球状にして、そ
の隙間を鉛で充填した複合固化体とする方法が有効と考
えられているが、この際ガラス状に固化された小球体は
その後の取り扱い等のためにはなるだけ真球に近い形状
であることが望ましいづ上記の目的のためにガラス化さ
れた放射性廃棄物は、含有される放射性物質よりの発熱
等を考慮して２〜１仇蚊の直径の小球にされるが本発明
はすでにガラス化された放射性廃棄物の小球状化に関す
る。ガラスまたは類似の非晶質物質の球（微小球を含め
て）を製造する方法は多数知られている。

‘１｝溶融したガラス状物質を機械的にせん断し、樋状
の溝をころがす方法、【２｝機械的にせん断し空中に滞
留させて表面張力によって球状化させる方法、‘３’遠
心力によって分断し同機に表面張力によって球状化させ
る方法、‘４）相互に混合しない液体媒体中で鷹梓ない
し振動を与えて球状化させる方法、風ノズルより排出し
、電界中で表面張力によって球状化させる方法、■分断
した溶融物を付着性のない粉体中で振動を与えて球状化
する方法、‘７）機械的にせん断して平板上でころがす
方法、【８ー鋳造、■頃霧、皿機械的成型（摩耗）、等
が知られている。以上の方法は何れも何等かの機械的操
作を必要とし、高度に放射性の物質を取り扱う為の遮へ
いされた室のなかで、遠隔操作によって製造しなければ
ならない本発明の目的のためには何れも不都合である。
液滴をノズルより落下させる時に、液の表面張力によっ
て落下する液滴の大きさが一定となり、逆に液滴の重量
の測定によって該液の表面張力を測定することはよく知
られている。

この原理を応用すれば、ガラス様物質の球体を製造する
ことは可能な筈であるが、そのような製法が工業的な意
味で実施されたことがない。その理由は、製造速さや製
造される球の大きさに制限があるために検討もされなか
ったのであろう。しかしながら本発明の目的のように遮
へい内で遠隔操作を要する状況のもとでは、この方法の
可能性を検討することは大いに意味のあることであり、
本発明者（等）はこれを取り上げ、本発明を完成した。

本発明によれば放射性廃棄物を含むガラス様物質を所望
の大きさの液滴を形成する外蓬を有するノズルから滴下
させ、傾斜した上下振動を与えられた樋状体で受け、そ
の上をころがすことによって小球状体に形成する方法が
提供される。

ガラス様物質を溶融する容器の材質および大きさは適当
に選択できるがステンレス系の耐熱綱が好ましいものの
一つであり「容器は、好適には、外部からの熱頚射で加
熱される。

この方法で製造される球状体の直径はガラス様物質の性
状によって制限は受けるが、通常２〜２０肌が可能であ
る。

しかし本発明の目的のためには２〜肌ゆである球体の直
径はガラス様物質自身の表面張力等の性質とそれが排出
されるノズルの外径によって決定される。当該物質は溶
融状態でノズルの先端に出現し、液滴を形成し、該物質
の表面張力によって許されるだけの一定重量に成長し、
それに到達した時、ノズルより離脱落下する。

落下した液滴は表面張力により球形をとろうとするが、
その為にはかなり時間（球体となってしかもその形がく
ずれないようになるまで冷却されるまで）前記従来技術
の説明の一部で触れたように適当な温度と粘性を有する
気体Ｌ液体、または粉体の中に保持する必要がある。

本発明方法では、落下した４・球体を振動するわずかに
傾斜した樋状体（整形レール）で受けて、その上を転が
しながら冷却固化させる。

樋状体はその断面がＶ字状でＶ字の角は極端にいえば１
８０℃未満なら可であるが、好ましくは６０〜１２０ｏ
、最も好ましくは９０ｏ前後である。Ｖ字の頂点部分は
曲率を有してもよく「また逆八の字形に開放していても
よい。曲率を有する場合は曲率半径は所望球体の半径に
等しいことが好ましい。頂点部が開放している場合、そ
の隙間は所望球体の半径より小さいことが望ましい。樋
状体の傾斜は数度ないし十数度で、小球体の固化する時
間、ノズル先端におけり液滴形成速ご、樋状部の長さ、
後記する樋状部への加振条件との相関々孫によって定め
られる。

この樋状体は、適当な手段によって、適当な振動数、加
速度、振幅をもった振動を与えられる。

それにより樋状体上に落下した液滴は、振動によって定
まる頻度で空中にほうり上げられ、その間に自己の表面
張力で球体になろうとする一方、樋状体の肇からの作用
を受けて全体が球状に整形されつつ冷却される。振動が
ないと、液瓶は樋の壁に付着したり、長球状になったり
、落下時の「しずく」の形のまま凝固する。振動数はガ
ラスの場合１０皿Ｚ前後が好ましく、加速度は１〜１の
程度が好ましい。振幅は液滴の反溌力によって異なるが
０．１〜５肋が最も好ましい。樋状体の長さ‘ま液瓶が
十分冷却されて「変形や他の球との融着を起さなくなる
まで保持できる長さを有しており「 これは先に触れた
小球体の固化時間、樋状体（整形レール）の傾斜等との
相関によって定まるが「一本の長い樋でなく、ら線状に
してもよく、複数個の比較的短い樋をジグザグに組み合
せたものでよい。

そうすることにより空間を倹約でき、後者の場合液滴の
凝固状態に対応する振動をそれぞれの単位樋に与えるこ
とのできる利点がある。振動はどんな方法で与えても良
いが、最も好ましいのは磁石とバネを組み合わせた振動
発生機構であり、これは当業者が容易に設計製作できる
ものであるから、ここに詳細には述べない。

なお滴下ノズルと樋状体は、１個対１個に対応している
のが好ましい。

しかし複数個の滴下ノズルを充分（少なくとも相続〈液
滴が接触を起す可能性のない距離以上）に離して設ける
ならば、複数個のノズルと１個の樋状体という組み合せ
も可能である。しかし一般に１個の融解容器に複数個の
滴下ノズルとそれにそれぞれ対応する樋状物を設ける方
が有利である。樋状体の材質は当該ガラス様物質に付着
性を有しない材料なら何でもよいが「実際にはステンレ
ス綱アルミニウム等である。
・ノズルの先端に形成される液滴の大きさは前述の
ように表面張力（密度）によって定まる為に、一旦条件
（即ちノズルの外径とその材質、葛虫液の温度とそれに
よって決まる物性値、液体にかかる重量や圧力など）が
決まれば再現性をもって実現される。

次に本発明を実施例をもって具体的に説明する直径８２
伽、深さ１００弧、肉厚５肌の耐熱耐食綱の容器であっ
て、その底部に外径６．５肋、内径４物、の華直したノ
ズルを有し、電気抵抗加熱炉によって外部から加熱され
るものに、次の組成を有する融解したガラス様物質を保
持した。

Ｓｉ０２ ４３の％ 鷲０３１４の％ Ｌｉ２０，Ｋ２０，Ｃａ○，Ｚｎ○ 計１１の％Ｎ２０
３，Ｎａ２０その他 計３４の％ノズルの下方には
、そのＶ字の角度９０ｏで、長さ２ので、７０に煩斜し
た、バネと電磁石の組み合せによって、振動数１００日
２、加速度４Ｇ、振幅０．１〜１肋の振動を与えられた
ステンレス綱製の樋状体を設けた。

溶鮫ガラス様物質の温度１１５０ｑｏで、ノズルを開放
すると液滴は約２秒の間隔で樋状体上に落下し、振動を
受けて反跳しながらころがり、ほぼ完全な球状に形成さ
れた。

種々の外径のノズルに取りかえて実施した結果は次の第
１表に示されているり第１表 いずれの場合もその重量は極めて近い一定値を示してい
る。

ただ球体の径が大きくなるに従って球の重量のバラツキ
が大きくなって釆る。その−つの原因として、ノズルか
ら溶融ガラスが分離する瞬間に、徴量の飛沫が発生して
これが微小球となって落下することがあげられる。この
微小球が樋状体の上に大きい球体に付着する場合があり
、この際両者の温度が充分高い上流側で起った場合には
完全に整形されて１個のやや大きい粒となり、温度が低
い場合には突起状のある、極端な場合にはコプ付球体と
なることが認められた。しかしながらこの程度のバラツ
キは本発明の目的の場合許容される。いずれにしても本
発明の方法は、複雑な機械的操作を必要とせず、比較的
狭い空間内で操業でき、粒度のそろった小球体を製造で
きるという点において放射性廃棄物の処理法として極め
て優れたガラス様物質の球状体の製造法を提供するもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射性廃棄物を含むガラス様物質を所望の大きさの
   液滴を形成する外径を有するノズルから滴下させ、傾斜
   した上下振動を与えられた樋状体で受け、その上をころ
   がすことによって小球状体に形成する方法。