JPS6331758B2 - - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はトリチウムを含有する放射性固体廃棄
物の熱間静水圧プレス(以下HIPと略称する)に
よる減容固化処理に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to volume reduction and solidification treatment of radioactive solid waste containing tritium by hot isostatic pressing (hereinafter abbreviated as HIP).
石油を始めとする化石燃料が早晩枯渇すると予
想される作今、その代替エネルギー源としての原
子力の利用が発達しつつあるが、原子力エネルギ
ー産出の過程において長い半減期を有する多くの
放射性廃棄物を排出するため、かかる放射性廃棄
物を安全に貯蔵する技術の確立は環境汚染防止上
頓に重要視されている。例えば、動力用原子炉内
で新燃料の燃焼度を抑制・制御し、炉内燃焼度を
均一に保つバーナブルポイズンの使用済のもの
は、炉内で中性子の照射を受けてトリチウムを発
生し、あるいは、再処理工場の前処理工程から発
生する剪断溶解後の使用済燃料被覆管,燃料集合
体の上下端末部材,スペーサ,スプリグ等の金属
廃棄物(以下ハルと称する)はトリチウムを吸収
して、高レベルの放射性固体廃棄物となるばかり
でなく、その材質、即ちジルカロイの有する自然
発火の危険性から特殊なハンドリングと貯蔵技術
が強く要求される。 Nowadays, fossil fuels such as petroleum are expected to run out sooner or later, and the use of nuclear power as an alternative energy source is being developed. Establishment of technology to safely store such radioactive waste is important in order to prevent environmental pollution. For example, used burnable poison, which suppresses and controls the burnup of new fuel in a power reactor and maintains a uniform burnup in the reactor, generates tritium when irradiated with neutrons inside the reactor. Alternatively, metal waste (hereinafter referred to as hull) such as spent fuel cladding tubes, upper and lower end members of fuel assemblies, spacers, and sprigs (hereinafter referred to as hulls) after shear melting generated from the pretreatment process of a reprocessing plant absorbs tritium. Not only does it constitute a high-level radioactive solid waste, but the material, namely Zircaloy, poses a risk of spontaneous combustion, which strongly requires special handling and storage techniques.
従来、かかる放射性固体廃棄物は、その取扱い
の困難さから、ドラム缶中に収納し、ステンレス
ライニングした水槽中に沈めて貯蔵されて来た。 Conventionally, such radioactive solid waste has been stored in drums and submerged in stainless steel-lined water tanks due to the difficulty of handling.
しかしながら、この方法はハル等が約1.1Kg/
lという低密度であるため貯蔵スペースが膨大な
ものとなり、また万一の外乱に対して強固な結合
体となつていない等の問題点を有している。 However, with this method, Hull et al.
Since the density is as low as 1, a large amount of storage space is required, and there are other problems such as not being able to form a strong bond against unexpected disturbances.
そこで、よりコンパクトで、かつ安定な貯蔵形
態の検討が各方面で進められ、例えば金属廃棄物
の場合には加熱炉中で一旦溶解して固化すること
により緻密なブロツク体とする方法が提案されて
おり、また可燃性廃棄物を焼却して発生した放射
性焼却灰の場合には、これをマイクロ波溶融手段
によつて溶融固化する方法が提案されている。 Therefore, more compact and stable storage formats are being investigated in various fields. For example, in the case of metal waste, a method has been proposed in which it is melted and solidified in a heating furnace to form a dense block. Furthermore, in the case of radioactive incineration ash generated by incinerating combustible waste, a method has been proposed in which this is melted and solidified using microwave melting means.
これらの方法は減容化という点ではいずれも一
応の成功を収めているが、溶解時の放射性ガス及
び炉の耐火物の放射能汚染など二次廃棄物の処理
問題の発生という難がある。 All of these methods have achieved some success in terms of volume reduction, but they suffer from problems in the disposal of secondary waste, such as radioactive gas during melting and radioactive contamination of furnace refractories.
最近、上記の如き難点を補うものとして放射性
固体廃棄物を減容固化するためにHIPを利用する
ことが注目されて来た。 Recently, attention has been paid to the use of HIP to reduce the volume and solidify radioactive solid waste as a way to compensate for the above-mentioned difficulties.
HIPは元来アルゴンガス等の不活性ガス又は耐
熱グリース,溶融ガラス等の耐熱性非圧縮流体,
BN粉末,パイロフエライト,タルク,酸化ジル
コニウム,酸化マグネシウム等の耐熱性粉粒体等
を圧力媒体として被処理体に高温下に三次元的静
水圧を加えて等方圧縮し、焼結,拡散接合,鋳造
品の欠陥除去等を行なう方法である。 HIP originally consists of inert gas such as argon gas, heat-resistant grease, heat-resistant incompressible fluid such as molten glass, etc.
Using heat-resistant powder such as BN powder, pyroferrite, talc, zirconium oxide, magnesium oxide, etc. as a pressure medium, three-dimensional hydrostatic pressure is applied to the object to be processed under high temperature to isotropically compress, sinter, and diffusion bond. This is a method for removing defects in cast products.
本出願人もかかる技術動向に追随し、かねて
HIP処理を利用した放射性固体廃棄物の減容固化
法について研究を行ない、既にその幾つかについ
て提案して来た。例えば、ハル等を収納したカプ
セルが圧縮時に局部的に変形して破損することを
防止するためにカプセル空間内に金属粉末やセラ
ミツクス粉末を充填したり、予めハル等を機械的
プレスにより予備圧縮体としておき、延展性に富
んだカプセルに収容してHIP処理に付すことを提
案した。またそれらの方法においては特にハル等
を構成するジルカロイの自然発火を防止するため
にカプセル中にTiまたはZr等の酸素のゲツター
を添加混入したり、あるいはカプセルを密封する
に先立つて脱気する等の配慮が払われているが、
発生するトリチウムガスの封じ込め対策としては
カプセル材料としてトリチウムガスを透過しにく
い材料、例えばCu又はAlを用いる程度のことが
開示されているに過ぎない。ところがハル等を
HIP処理する場合、ハル等の融点温度の約60%程
度の温度迄昇温するためトリチウムが著しく活性
化し、それをカプセル内に完全に封じ込め、確実
に固定化することは従来提案した方法では尚不充
分であるばかりでなく、トリチウム以外の放射性
核種の漏出を完全に防止することができず、二次
廃棄物発生の危険が伴なう。 The applicant has also followed such technological trends and has
We have been conducting research on volume reduction and solidification methods for radioactive solid waste using HIP processing, and have already proposed some of them. For example, in order to prevent the capsule housing the hull etc. from being locally deformed and damaged during compression, the capsule space may be filled with metal powder or ceramic powder, or the hull etc. may be pre-compressed by mechanical pressing. We proposed that the material be placed in a highly ductile capsule and subjected to HIP treatment. In addition, in these methods, in order to prevent spontaneous combustion of Zircaloy, which constitutes the hull, etc., an oxygen getter such as Ti or Zr is added to the capsule, or the capsule is degassed before being sealed. Although consideration is given to
As a measure to contain the generated tritium gas, only the use of a material that is difficult to permeate tritium gas, such as Cu or Al, as an encapsulant material has been disclosed. However, Hull et al.
When HIPing, the temperature rises to approximately 60% of the melting point of the hull, etc., which significantly activates tritium, making it difficult to completely confine it within the capsule and securely immobilize it using conventional methods. Not only is this insufficient, but it is also impossible to completely prevent the leakage of radionuclides other than tritium, and there is a risk of secondary waste generation.
本発明は上述の問題点を解消するために鋭意研
究の末完成されたもので、その目的とするところ
は、長期間の安全な貯蔵に適するように、トリチ
ウム等の放射性核種を一切漏出することなく、且
つ著しく減容固定化された放射性固体廃棄物のブ
ロツクを提供するにあ昭る。他の目的はかかるブ
ロツクを成形するための放射性固体廃棄物減容処
理工程を通じてトリチウム等の放射性物質の系外
への漏出を防止し、二次廃棄物の発生を防止する
ことにある。更に別の目的は、上記の目的を達成
するために有効に適用し得る装置を提供すること
である。その他の目的は以下の記載から逐次明ら
かにされよう。 The present invention was completed after intensive research to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to completely release radionuclides such as tritium so that it is suitable for long-term safe storage. The purpose of the present invention is to provide a block of radioactive solid waste that is immobilized and has a significantly reduced volume. Another purpose is to prevent radioactive substances such as tritium from leaking out of the system through the radioactive solid waste volume reduction treatment process used to form such blocks, and to prevent the generation of secondary waste. Yet another objective is to provide a device that can be effectively applied to achieve the above objectives. Other purposes will become clear from the description below.
上記目的を達成するための本発明方法の特徴と
するところは、放射性固体廃棄物を圧縮プレスに
より圧縮して形成された予備圧縮体を金属カプセ
ルに収納して脱気密封した後、、HIP処理を施し
て緻密一体化する方法において、前記金属カプセ
ルを脱気密封するに先立つて昇温処理に対し、前
記予備圧縮体から放出されるトリチウムガスを金
属カプセル内に配置した酸化剤の作用により、必
要に応じて酸化触媒の扶けをかりて酸化して水に
転換し、しかる後、金属カプセルをその内部に水
を閉じ込めた状態で脱気密封することにある。又
かかる本発明方法に好適に適用するために発明さ
れた装置は、内面が銅又はアルミニウム,外面が
ステンレス鋼となるように複合された複合金属板
を以つて形成された金属カプセルと該金属カプセ
ル内面に少くとも脱気管に通ずる導孔を覆つて添
装された酸化剤または酸化触媒よりなる層と、脱
気管内に装填された水分吸着剤とよりなり、金属
カプセルを加熱するための加熱手段と、脱気管を
冷却するための冷却手段とを具えてなることを特
徴とするものである。 The feature of the method of the present invention for achieving the above object is that a pre-compressed body formed by compressing radioactive solid waste with a compression press is stored in a metal capsule, degassed and sealed, and then subjected to HIP treatment. In this method, prior to degassing and sealing the metal capsule, the tritium gas released from the pre-compressed body is heated by the action of an oxidizing agent placed inside the metal capsule. If necessary, the water is oxidized and converted to water with the aid of an oxidation catalyst, and then the metal capsule is degassed and sealed with the water trapped inside. Further, an apparatus invented to suitably apply the method of the present invention includes a metal capsule formed of a composite metal plate having an inner surface made of copper or aluminum and an outer surface made of stainless steel, and the metal capsule. A heating means for heating the metal capsule, comprising a layer of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst loaded on the inner surface so as to cover at least a conduit leading to the degassing tube, and a moisture adsorbent loaded in the degassing tube. and a cooling means for cooling the degassing pipe.
以下、本発明の態様を添付図面を参照しつつ詳
述する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
本発明方法の基本的工程は次の通りである。 The basic steps of the method of the present invention are as follows.
(1) 酸化剤または酸化触媒の粉末あるいはペレツ
トをハル等の放射性固体廃棄物に実質的に均一
に分散するよう混合する。(1) Mixing powder or pellets of an oxidizing agent or oxidizing catalyst into a radioactive solid waste such as a hull so that it is substantially uniformly dispersed.
(2) 上記混合物を圧縮プレスにより予備圧縮し、
酸化剤または酸化触媒が実質的に均一に分散含
有された予備圧縮体とする。(2) Preliminary compression of the above mixture using a compression press;
The pre-compressed body contains an oxidizing agent or an oxidizing catalyst substantially uniformly dispersed therein.
(3) 予備圧縮体を金属カプセルに収納する。(3) Store the pre-compressed body in a metal capsule.
(4) 脱気管を立設した蓋を溶接する。(4) Weld the lid with the degassing pipe upright.
(5) 金属カプセルを昇温する。(5) Raise the temperature of the metal capsule.
(6) 脱気管より、金属カプセル内を脱気する。(6) Degas the inside of the metal capsule through the degassing pipe.
(7) 脱気管を密封する。(7) Seal the degassing pipe.
(8) 金属カプセルをHIP処理に付す。(8) Subject the metal capsule to HIP treatment.
第1図はかかる本発明方法の各工程を示す系統
図であり、先ず、適当な長さに切断されたハル等
の放射性固体廃棄物1を酸化剤又は酸化触媒の粉
末又はペレツト2と実質的に均一に混合しながら
プレス成形機3に装填し、常温付近の温度で圧縮
して予備圧縮体4とする。酸化剤としては、酸化
銅,酸化銀等、酸素を出し易い金属酸化物,
Na2O2,PbO2等の金属過酸化物の他、酸素酸塩
類等も適用可能であるが、就中、酸化銅,酸化銀
が最適である。 FIG. 1 is a system diagram showing each step of the method of the present invention. First, radioactive solid waste 1 such as a hull cut into an appropriate length is mixed with powder or pellets 2 of an oxidizing agent or an oxidation catalyst. The mixture is uniformly mixed and loaded into a press molding machine 3, and compressed at a temperature around room temperature to form a pre-compressed body 4. Oxidizing agents include metal oxides that easily release oxygen, such as copper oxide and silver oxide.
In addition to metal peroxides such as Na 2 O 2 and PbO 2 , oxyacid salts and the like can also be used, but copper oxide and silver oxide are particularly suitable.
かような酸化剤によらず、空気中の酸素を酸化
剤とするときは、酸化触媒の扶けをかりて酸化反
応を促進する必要上、白金,パラジウム等の酸化
触媒を分散混合する。かくして予備圧縮中には酸
化剤又は酸化触媒が実質的に均一に分散して含有
されることとなる。このような予備圧縮を行なう
主な目的は、爾後のHIP装置への装入時の見掛け
密度を向上させるためであり、見掛け密度が低い
場合はHIP工程で緻密化を行なうときに金属カプ
セルの破損を起こす惧れがある。従つてこの破損
を防止するため予め圧縮して真密度の60%以上の
密度を有する成形体としておくのである。 When oxygen in the air is used as the oxidizing agent, an oxidizing catalyst such as platinum or palladium is dispersed and mixed in order to promote the oxidizing reaction with the aid of an oxidizing catalyst. Thus, the oxidizing agent or oxidizing catalyst is contained in a substantially uniformly dispersed state during precompression. The main purpose of such pre-compression is to improve the apparent density when later charging into the HIP equipment, and if the apparent density is low, it may cause damage to the metal capsule during densification in the HIP process. There is a risk of causing Therefore, in order to prevent this damage, the molded product is compressed in advance to have a density of 60% or more of the true density.
また耐熱グリース,溶融ガラス等の非圧縮性流
体又はBN粉末,タルク,グラフアイト,パイロ
フエライト,二硫化モリブデン等の流動性粉粒体
等を圧媒とし、機械的プレスにより圧縮するHIP
法の場合は、より低い密度でも充分である。 In addition, HIP compresses using a mechanical press using an incompressible fluid such as heat-resistant grease or molten glass, or a fluid powder such as BN powder, talc, graphite, pyroferrite, or molybdenum disulfide as a pressure medium.
In the case of methods, lower densities are sufficient.
次に上記圧縮プレスによりデイスク状に成形さ
れた予備圧縮体4は複数個、金属材料で作られた
金属カプセル5内に収納される。 Next, a plurality of pre-compressed bodies 4 formed into a disk shape by the compression press are housed in a metal capsule 5 made of a metal material.
この場合、カプセルに使用する材質としては、
Cu,Alの単体もしくはステンレス鋼と組合わせ
た2重管あるいはそれらをクラツドした合板等の
複合板を用い、複合板の場合はCu,Al等がカプ
セル内面に、ステンレス鋼が外面に配置されるよ
うに用いる。 In this case, the material used for the capsule is
A composite board such as a double pipe made of Cu or Al alone or a combination of stainless steel or plywood made by cladding them is used. In the case of a composite board, Cu, Al, etc. are placed on the inside of the capsule, and stainless steel is placed on the outside. Use it like this.
かくすることによつて、ハル等に吸収されたト
リチウム3Hが後の加熱処理時にカプセル外へ漏
出することをできるだけ防止すると共に、加熱時
の酸化防止,長期貯蔵時の耐食に対して有効であ
る。何故ならば、一般にCu,Alはトリチウムを
透過し難い材料とされており、またステンレンス
鋼はトリチウムの透過は大であるが、酸化,腐食
に耐性を示すからである。 By doing so, tritium 3H absorbed in the hull, etc. is prevented as much as possible from leaking out of the capsule during subsequent heat treatment, and it is also effective in preventing oxidation during heating and corrosion resistance during long-term storage. be. This is because Cu and Al are generally considered to be materials that are difficult for tritium to pass through, and stainless steel allows tritium to pass through to a large extent, but is resistant to oxidation and corrosion.
次いで、予備圧縮体4が収納された金属カプセ
ル5に対し、脱気管6を立設した蓋7を溶接する
が、溶接に際しては溶接時の熱がハル等に吸収さ
れたトリチウムを活性化しないように溶接個所は
できるだけハル等と離れた位置とすることが好ま
しい。また、金属カプセルのハンドリングを考慮
して磁性ステンレス板を蓋に溶接し、マグネツト
による吊上げ,搬送等のハンドリングを容易なら
しめることも好適な手段である。 Next, a lid 7 with a degassing pipe 6 erected is welded to the metal capsule 5 in which the pre-compressed body 4 is housed, but care is taken during welding to prevent the heat from welding from activating the tritium absorbed by the hull etc. It is preferable that the welding point be located as far away from the hull, etc. as possible. In addition, considering the handling of the metal capsule, it is also a suitable means to weld a magnetic stainless steel plate to the lid to facilitate handling such as lifting and transportation using a magnet.
かくして予備圧縮体4を内部に収納し脱気管6
を立設した蓋7を溶接した金属カプセル5は、次
いで昇温処理に付される。すなわち電熱等の加熱
手段8によつて金属カプセル5を加熱し昇温する
と、酸化触媒を混合した予備圧縮体の場合には、
加熱により活性化されてハル等から放出されたト
リチウムガスは、触媒の作用によりカプセル内の
空気中の酸素と反応して水に転換する。若し、ト
リチウムガスの量が多い場合には、脱気管6から
酸化に必要な空気を補給する。 In this way, the pre-compression body 4 is stored inside and the degassing pipe 6 is opened.
The metal capsule 5 with the lid 7 erected thereon welded thereon is then subjected to a temperature raising treatment. That is, when the metal capsule 5 is heated and heated by the heating means 8 such as electric heating, in the case of a pre-compressed body mixed with an oxidation catalyst,
Tritium gas activated by heating and released from the hull etc. reacts with oxygen in the air inside the capsule under the action of a catalyst and is converted to water. If the amount of tritium gas is large, air necessary for oxidation is supplied from the degassing pipe 6.
また酸化剤を混合した予備圧縮体の場合には、
同様に加熱により発生したトリチウムガスは酸化
剤と反応し、トリチウム水となる。この場合は脱
気管6を真空装置9に接続して脱気しながら行な
うことができる。 In addition, in the case of a pre-compressed body mixed with an oxidizing agent,
Similarly, tritium gas generated by heating reacts with the oxidizing agent and becomes tritium water. In this case, the degassing can be carried out by connecting the degassing tube 6 to the vacuum device 9 and degassing.
いずれの場合も金属カプセル5の内部が水の沸
点以上の温度に達しない程度に加熱することがた
肝要であり、高温になると生成したトリチウム水
は水蒸気となつて脱気管から排出され二次汚染の
原因となる惧れがある。 In either case, it is important to heat the inside of the metal capsule 5 to a degree that does not reach a temperature higher than the boiling point of water; at high temperatures, the tritium water generated becomes steam and is discharged from the degassing pipe, causing secondary pollution. There is a risk that it may cause
上述の如くにして金属カプセル内のトリチウム
ガスを水に転換後、脱気管6に接続した真空装置
9を作動して金属カプセル5内を脱気し、しかる
後、脱気管を圧接又は鍛圧10して密封する。こ
のようにして脱気密封された金属カプセルはその
後のHIP処理時の加熱時に内圧上昇による金属カ
プセルの破損の危険がなく、ジルカロイの発火防
止上も有効である。 After converting the tritium gas in the metal capsule into water as described above, the vacuum device 9 connected to the deaeration pipe 6 is operated to deaerate the inside of the metal capsule 5, and then the deaeration pipe is pressed or forged 10. and seal. The metal capsule sealed and degassed in this way is free from the risk of damage to the metal capsule due to an increase in internal pressure during heating during subsequent HIP treatment, and is also effective in preventing ignition of Zircaloy.
予備圧縮体4を収納し密封された金属カプセル
5には、次いでHIP処理が施される。HIP処理時
には既述の如く固体廃棄物の融点温度の約60%の
温度迄の昇温、例えば材質がジルカロイのハル等
の場合には約900℃迄の昇温が必要である。この
時にはカプセル内のトリチウム水は水蒸気になる
ため、カプセル内に圧力が発生することとなる。
しかしながら、実際にはトリチウム水は極めて微
量であり、カプセルを破壊する程の圧力を発生す
るには至らない。 The sealed metal capsule 5 containing the pre-compressed body 4 is then subjected to HIP treatment. As mentioned above, during HIP treatment, it is necessary to raise the temperature to approximately 60% of the melting point temperature of the solid waste, for example, in the case of a hull made of Zircaloy, it is necessary to raise the temperature to approximately 900°C. At this time, the tritium water inside the capsule turns into water vapor, and pressure is generated inside the capsule.
However, in reality, the amount of tritiated water is extremely small and does not generate enough pressure to destroy the capsule.
例えば、HIP処理後のカプセルの寸法がφ300
mm×600Hmmの場合について計算してみると次の
通りとなる。 For example, the capsule size after HIP treatment is φ300.
The calculation for the case of mm x 600Hmm is as follows.
ハル重量=π/4×302×60×65×10-3=275Kg
ハル中のトリチウム量=300〜1000μCi/g※
=0.3〜1 Ci/Kg
※注:The Community′s R&D Programme
on Radioactive Waste Management
and
Storageによる。Hull weight = π/4×30 2 ×60×65×10 -3 = 275Kg Amount of tritium in hull = 300~1000μCi/g* =0.3~1 Ci/Kg *Note: The Community's R&D Programme on Radioactive Waste Management
By and Storage.
カプセル内トリチウム量=8.25〜275Ci
トリチウムガス容積=0.37Nc.c./Ci
カプセル内トリチウムガス量=31〜102Nc.c.
カプセル内トリチウム水量=31〜102/22400×18
=0.02〜0.08g
900℃におけるカプセル内ガス容積
=(31〜102)×273+900/273+25
=122〜400c.c.(1atm)
=3.6〜12c.c.(30atm)
=1〜3c.c.(130atm)
すなわちカプセル内のトリチウム水は僅かに1
〜2滴に過ぎず、900℃の加熱時には同時にHIP
処理のために例えば1000atmにも及ぶ外圧が掛つ
ているからカプセルが破壊する懸念は全くない。
又、HIP処理後、処理体の温度が低下すると、カ
プセル内の水蒸気は再び凝結して水となりカプセ
ル内に残留する。Amount of tritium in the capsule = 8.25-275Ci Volume of tritium gas = 0.37Nc.c./Ci Amount of tritium gas in the capsule = 31-102Nc.c. Amount of tritium water in the capsule = 31-102/22400×18 = 0.02-0.08g 900℃ Gas volume inside the capsule = (31-102) x 273 + 900/273 + 25 = 122-400 c.c. (1 atm) = 3.6-12 c.c. (30 atm) = 1-3 c.c. (130 atm) In other words, tritium in the capsule water is only 1
~ Only 2 drops, HIP at the same time when heated to 900℃
Because external pressures of up to 1,000 atm are applied for processing, there is no concern that the capsules will break.
Further, when the temperature of the treated body decreases after the HIP treatment, the water vapor within the capsule condenses again and becomes water, which remains within the capsule.
HIP処理は従来公知のHIP装置を用い、固体廃
棄物が塑性変形を起す程度の温度まで加熱しつ
つ、不活性ガスを圧力媒体として30分以上高圧に
保持する公知の方法を採用し略々真密度に近い成
形体に押し固め緻密化することができる。 HIP treatment uses a conventionally known HIP device to heat the solid waste to a temperature that causes plastic deformation, while maintaining the high pressure using inert gas as a pressure medium for 30 minutes or more. It can be compacted and densified into a compact with a density close to that of the compact.
一方、かかるHIP処理は不活性ガスのHIP装置
への導入、HIP装置からの排出の機構及び圧縮性
ガスによる安全性からの見地と高圧ガス取締法の
規制下における設置、保守に関する取扱いの煩雑
さ、更には昇温,昇圧時間に起因する処理サイク
ルタイムの長さと生産効率の低さ等の問題があ
り、必ずしも最適の方法ということができない。
そこで、最近では不活性ガスによらない圧媒例え
ばBN粉末,グラフアイト,パイロフエライト,
タルク,二硫化モリブデン,酸化ジルコニウム,
酸化マグネシウム粉末等の粉粒体又は溶融ガラ
ス,耐熱グリース等の非圧縮性流体を用い、高圧
シリンダと往復動可能なステムとからなる圧縮装
置内で前記媒体を介して、その中に埋設された金
属カプセルを圧縮する方法(以下これを準HIP処
理と称する)が採用されている。本発明方法にお
いても準HIP処理は有利に適用することができ、
その工程を第1図について説明すると、密封金属
カプセルは加熱工程に送られ電気炉等11で加熱
される。 On the other hand, such HIP processing is complicated from the viewpoint of introducing inert gas into the HIP device, the mechanism for discharging from the HIP device, safety due to compressible gas, and handling of installation and maintenance under the regulations of the High Pressure Gas Control Law. Furthermore, there are problems such as a long processing cycle time and low production efficiency due to the time required to raise the temperature and pressure, and it cannot necessarily be said to be an optimal method.
Therefore, recently, pressure media that do not rely on inert gas, such as BN powder, graphite, pyroferite, etc.
Talc, molybdenum disulfide, zirconium oxide,
Using a powder or granular material such as magnesium oxide powder or an incompressible fluid such as molten glass or heat-resistant grease, the compressor is embedded within a compression device consisting of a high-pressure cylinder and a reciprocating stem via the medium. A method of compressing metal capsules (hereinafter referred to as quasi-HIP processing) has been adopted. Semi-HIP treatment can also be advantageously applied to the method of the present invention,
The process will be explained with reference to FIG. 1. The sealed metal capsule is sent to a heating process and heated in an electric furnace or the like 11.
加熱は後続の準HIP処理に好適な温度に加熱す
るものであり、通常、準HIP処理時の圧媒の種類
により異なり、BN粉末,タルク,パイロフエラ
イト,酸化ジルコニウム,酸化マグネシウムなど
では2300℃以下、溶融塩では塩の融点以上、耐熱
グリースでは1250℃以下の適宜な温度が選定され
る。 Heating is carried out to a temperature suitable for the subsequent semi-HIP process, which usually varies depending on the type of pressure medium used during the semi-HIP process, and is 2300°C or lower for BN powder, talc, pyroferite, zirconium oxide, magnesium oxide, etc. For molten salt, an appropriate temperature is selected, which is above the melting point of the salt, and for heat-resistant grease, below 1250°C.
加熱処理終了後、密封金属カプセル12は準
HIP処理工程に送られ、所要の圧縮処理に付され
る。 After the heat treatment, the sealed metal capsule 12 is
It is sent to the HIP process and subjected to the required compression process.
準HIP処理においては、高圧シリンダ13と往
復動可能なステム14からなる圧縮装置内に圧力
媒体15を充填し、該圧媒中に前記加熱された密
封カプセル12を埋設してステム14を移動させ
ることにより前記圧媒を介して圧縮する。 In the semi-HIP process, a pressure medium 15 is filled into a compression device consisting of a high-pressure cylinder 13 and a reciprocating stem 14, the heated sealed capsule 12 is buried in the pressure medium, and the stem 14 is moved. This results in compression via the pressure medium.
ここで、本発明方法における準HIP処理におい
て圧力媒体が具備すべき条件としては次の諸点が
挙げられる。 Here, the conditions that the pressure medium should satisfy in the semi-HIP process in the method of the present invention include the following points.
(1) 反覆使用が可能であること。(1) Can be used repeatedly.
即ち、カプセルを介して加圧するので本来は圧
媒が汚染することはないが、万が一カプセルが破
損した場合、あるいはトリチウムの透過により圧
媒の汚染することが考えられる。従つてその場
合、二次廃棄物として発生しないよう反覆使用が
要求される。 That is, since pressure is applied through the capsule, the pressure medium will not be contaminated in the first place, but if the capsule is damaged or tritium permeates, the pressure medium may be contaminated. Therefore, in that case, repeated use is required to prevent generation of secondary waste.
(2) 断熱性があること。(2) Must have insulation properties.
カプセルの熱が高圧シリンダへ伝熱し、シリン
ダの強度を低下させないよう、圧媒は断熱性を有
することが好ましい。 The pressure medium preferably has heat insulating properties so that the heat of the capsule does not transfer to the high-pressure cylinder and reduce the strength of the cylinder.
(3) 潤滑性があること。(3) Must have lubricity.
シリンダ内のステムの進入に対応して移動する
際、シリンダの摩擦抵抗が小さいことが望まし
い。 It is desirable that the cylinder has low frictional resistance when moving in response to the entry of the stem into the cylinder.
(4) 変形抵抗が小さいこと。(4) Low deformation resistance.
カプセルに等圧を与えるためには変形抵抗が小
さいことが要求される。 In order to apply equal pressure to the capsule, low deformation resistance is required.
(5) 焼結体にならないこと。(5) Do not become a sintered body.
焼結体になれば折角の等方圧縮性が阻害され
る。 If it becomes a sintered body, its isotropic compressibility will be hindered.
(6) 熱により分解が起らないこと。(6) No decomposition occurs due to heat.
(7) シリンダ内壁を傷付けないこと。(7) Do not damage the inner wall of the cylinder.
以上のような諸条件を満足するものとして、前
記処理時の温度と対応して、BN,グラフアイ
ト,パイロフエライト,タルク,二硫化モリブデ
ン等の粉末あるいはペレツトが考えられる。そし
て処理温度が低い場合には溶融塩の他、耐熱グリ
ースは好ましい圧媒の1つであるが、反覆使用に
よる劣化の面で稍難がある。しかし、耐熱グリー
スは流動性,離型性,コスト面から極めて実用的
である。 Powders or pellets of BN, graphite, pyropherite, talc, molybdenum disulfide, etc. can be considered as materials that satisfy the above conditions, depending on the temperature during the treatment. In addition to molten salt, heat-resistant grease is one of the preferred pressure media when the processing temperature is low, but it has some drawbacks in terms of deterioration due to repeated use. However, heat-resistant grease is extremely practical in terms of fluidity, mold releasability, and cost.
これら圧媒の使用により密封カプセルに及ぼす
圧力はガス圧と異なり、20000気圧位までは充分
対応可能であるが、圧縮装置の寿命を考慮すれば
10000気圧以下、通常は1000〜10000気圧の範囲に
おいて実施される。 The pressure exerted on the sealed capsule by using these pressure media is different from gas pressure, and it can fully handle up to 20,000 atmospheres, but considering the life of the compression equipment,
It is carried out at a pressure of 10,000 atmospheres or less, usually in the range of 1,000 to 10,000 atmospheres.
この場合、準HIP処理時における高圧保持時間
は昇圧後、一般的には比較的短かくてよく、従来
のHIP処理が30分以上要していたのに対し数分
間、圧媒によつては1分程度で充分である。 In this case, the high pressure holding time during semi-HIP treatment is generally relatively short after pressurization, and can take several minutes depending on the pressure medium, whereas conventional HIP treatment requires 30 minutes or more. About 1 minute is sufficient.
以上のような各工程を経て、トリチウムを排出
することなく、トリチウム水に転換して内部に閉
じ込めた状態で放射性固体廃棄物を一体に緻密化
して減容し、且つ強い結合力を有するブロツク体
に押し固めることができる。 Through each of the above steps, the radioactive solid waste is densified and reduced in volume while the tritium is converted into tritium water and confined inside without being discharged, and a block body with strong binding strength is created. It can be compacted.
なお、前記高圧シリンダ13の内壁又は密封金
属カプセル12の外周に断熱層を配設すれば、圧
縮装置内での密封カプセルの保持時間を延ばすこ
とができるので耐熱グリースの如き圧媒を使用し
た場合には好適である。 Note that if a heat insulating layer is provided on the inner wall of the high-pressure cylinder 13 or on the outer periphery of the sealed metal capsule 12, the retention time of the sealed capsule in the compression device can be extended, so when a pressure medium such as heat-resistant grease is used. It is suitable for
又、前記各工程は本発明方法の基本的な処理工
程であるが、本発明の範囲内で種々の改変を加え
ることができる。 Further, each of the above steps is a basic processing step of the method of the present invention, but various modifications can be made within the scope of the present invention.
即ち、酸化剤又は酸化触媒を金属カプセル内に
配置する手段として、予備圧縮体中に均一に分散
混合する代わりに、第2図に示す如く、金属カプ
セル5の内面に酸化剤又は酸化触媒の焼結体から
なる層16を少なくとも脱気管6に通ずる導孔1
7を覆つて添装することにより同等の効果を得る
ことができる。 That is, instead of uniformly dispersing and mixing the oxidizing agent or oxidizing catalyst in the metal capsule, as shown in FIG. A conduit 1 that communicates the layer 16 made of solids to at least the degassing pipe 6
The same effect can be obtained by covering and mounting 7.
又、前記基本工程に示した方法および第2図に
示した装置による場合、予備圧縮体を収納した金
属カプセルの昇温時または脱気時に条件を誤ると
微量のトリチウムガスまたはトリチウム水蒸気が
排出される危険性が皆無とは云えない。従つて、
それらの危険性を完全に解消するための本発明の
好ましい態様について以下に説明する。 Furthermore, when using the method shown in the basic process and the apparatus shown in Figure 2, if the conditions are incorrect when heating or degassing the metal capsule containing the pre-compressed body, trace amounts of tritium gas or tritium water vapor may be emitted. It cannot be said that there is no risk of Therefore,
Preferred embodiments of the present invention for completely eliminating these risks will be described below.
第3図は、かかる本発明方法の好ましい態様に
用いられる装置の概要説明図であり、第2図に示
した装置の脱気管6の内部に、その先端の若干部
分を残して水分吸着剤18が充填されている。該
吸着剤18は後の加熱工程で発生する水分を捕捉
する作用をなし、例えばモレキユラーシーブスが
好適に使用される。 FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used in a preferred embodiment of the method of the present invention, in which a moisture adsorbent 18 is placed inside the degassing tube 6 of the apparatus shown in FIG. is filled. The adsorbent 18 functions to trap moisture generated in the subsequent heating step, and for example, molecular sieves are preferably used.
又、脱気管6の先端部分は鍛圧等により閉塞す
る場合のために吸着剤を充填せずに残しておく。
更に脱気管6の周囲には例えば冷却コイル19等
の冷却手段が設けられ、金属カプセル5の周囲に
は例えば電熱20等の加熱手段が設けられる。 In addition, the tip portion of the deaeration pipe 6 is left without being filled with adsorbent in case it becomes clogged due to forging pressure or the like.
Further, a cooling means such as a cooling coil 19 is provided around the degassing tube 6, and a heating means such as an electric heater 20 is provided around the metal capsule 5.
かような装置に予備圧縮体を収納し、電熱20
に通電して加熱すれば、予備圧縮体から放出され
るトリチウムガスは酸化剤又は酸化触媒の層16
の中へ導かれて水に転換すると共に、高温により
気化して水蒸気となる。水蒸気は更に脱気管6中
へ導通され、冷却域に達して凝結し、再び水とな
り、吸着剤18によつて捕捉される。その後、脱
気管6に連結した真空装置9によつて金属カプセ
ル5内を脱気し、既述の如く密封する。 The pre-compressed body is stored in such a device and heated by electric heat for 20 minutes.
When heated by applying electricity, the tritium gas released from the pre-compressed body forms a layer 16 of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst.
It is led into the water and converted to water, and at the same time, it is vaporized by high temperature and becomes water vapor. The water vapor is further conducted into the degassing tube 6, reaches the cooling zone, condenses, becomes water again, and is captured by the adsorbent 18. Thereafter, the inside of the metal capsule 5 is degassed by the vacuum device 9 connected to the deaeration pipe 6, and the metal capsule 5 is sealed as described above.
この装置によれば生成したトリチウム水が高温
若しくは減圧のために気化しても再凝結水又はミ
ストとなつて吸着剤により完全に捕集されるので
外部への漏出を防止することができる。 According to this device, even if the generated tritiated water is vaporized due to high temperature or reduced pressure, it becomes recondensed water or mist and is completely collected by the adsorbent, so that leakage to the outside can be prevented.
第4図は第3図の装置の改良型を示す概要説明
図であり、底部に金属カプセル5の内部空間21
に向かつて開口するキヤリアガス導入管22を設
けたものである。かかる装置においては、該キヤ
リアガス導入管22から順次、金属カプセルの内
部空間21,酸化剤又は酸化触媒よりなる層16
を経て脱気管6へ通ずるキヤリアガス流路が形成
される。 FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing an improved version of the device shown in FIG.
A carrier gas introduction pipe 22 is provided which opens towards the front. In such a device, from the carrier gas introduction pipe 22, the inner space 21 of the metal capsule, the layer 16 made of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst, etc.
A carrier gas flow path leading to the degassing pipe 6 is formed through the degassing tube 6.
層16が酸化剤である上記の装置に予備圧縮体
を収容し、加熱しつつヘリウム等の不活性ガスよ
りなるキヤリアガスを送入して、発生するトリチ
ウムガスを酸化剤の層16へ導き、水に転換し、
高熱のために気化したトリチウム水蒸気を更に脱
気管6の冷却域に導いて凝結せしめ、吸着剤18
で捕捉する。 The pre-compressed body is housed in the above-mentioned device in which the layer 16 is an oxidizing agent, and a carrier gas made of an inert gas such as helium is introduced while heating to guide the generated tritium gas to the oxidizing agent layer 16. Convert to
The tritium water vapor vaporized due to the high heat is further guided to the cooling area of the degassing pipe 6 and condensed, and the adsorbent 18
Capture with.
又、層16が酸化触媒である場合は、キヤリア
ガス導入管22から空気を送入すれば、トリチウ
ムガスを完全に酸化するに充分な量の空気を供給
することができる。 Further, when the layer 16 is an oxidation catalyst, by introducing air from the carrier gas introduction pipe 22, a sufficient amount of air can be supplied to completely oxidize the tritium gas.
かかる装置を用いれば、トリチウムガスは予備
圧縮体中に滞留することなく、次々に酸化剤又は
酸化触媒と接触して反応し、生成した水も効率良
く吸着剤に捕集される。 If such a device is used, tritium gas will not remain in the precompression body, but will contact and react with the oxidizing agent or oxidation catalyst one after another, and the generated water will also be efficiently captured by the adsorbent.
第5図及び第6図はそれぞれ第3図及び第4図
の改良型を示す概要説明図である。 FIGS. 5 and 6 are schematic explanatory diagrams showing improved versions of FIGS. 3 and 4, respectively.
第5図において、金属カプセル5の内径及び高
さよりもそれぞれ小さい外径と高さとを有する倒
立コツプ状の銅製又はアルミニウム製内側カプセ
ルル23が金属カプセル5内部に同心的に内装さ
れており、かくして、金属カプセル5と内側カプ
セル23との間には套状部が形成されると共に、
内側カプセルの下端部は底面から離れた状態とな
るか、又は密着した場合には下端部近傍に設けた
透孔によつてカプセルの内部空間21と前記套状
部との間の流通路が形成される。また套状部に
は、酸化剤又は酸化触媒よりなる層が装填されて
いる。この装置によれば、内側カプセルにトリチ
ウムガスを透過しにくい銅又はアルミニウムを使
用したので加熱によつてハル等から放出されたト
リチウムガスは套状部に装填された酸化剤又は酸
化触媒層の全長を通過することになり、カプセル
内のトリチウムガスを残留することなく、トリチ
ウム水に完全に転換し、これを吸着するのでカプ
セル外へトリチウムが漏出することがない。 In FIG. 5, an inverted cup-shaped copper or aluminum inner capsule 23 having an outer diameter and height smaller than the inner diameter and height of the metal capsule 5, respectively, is housed concentrically inside the metal capsule 5. , a mantle-shaped portion is formed between the metal capsule 5 and the inner capsule 23, and
The lower end of the inner capsule is separated from the bottom surface, or if they are in close contact with each other, a through hole provided near the lower end forms a flow path between the internal space 21 of the capsule and the mantle. be done. The mantle is also loaded with a layer of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst. According to this device, since copper or aluminum, which is difficult for tritium gas to permeate, is used for the inner capsule, the tritium gas released from the hull etc. by heating is absorbed over the entire length of the oxidizer or oxidation catalyst layer loaded in the mantle. The tritium gas inside the capsule is completely converted to tritium water without remaining, and this is adsorbed, so no tritium leaks out of the capsule.
第6図は、第5図に示した装置に更にキヤリア
ガス導入管22を脱気管中に挿入して設けたもの
で、その作用は第4図の場合に準ずるが、効果は
第5図の装置を用いたものより格段に優れること
は云う迄もない。 Fig. 6 shows a device shown in Fig. 5 in which a carrier gas introduction pipe 22 is further inserted into the degassing pipe, and its operation is similar to that shown in Fig. 4, but the effect is the same as that of the device shown in Fig. 5. Needless to say, it is much better than the one using .
以上詳述した本発明の効果は次の通りである。 The effects of the present invention detailed above are as follows.
(1) ハル等の減容処理(HIP処理または準HIP処
理)中にトリチウム(トリチウムガス又はトリ
チウム水)がカプセルの外に漏出することがな
い。(1) Tritium (tritium gas or tritium water) will not leak out of the capsule during volume reduction treatment (HIP treatment or semi-HIP treatment) of hulls, etc.
(2) 処理後のカプセル内にはトリチウム水の形態
で残留するので、カプセル壁からの透過による
外部への漏出がない。(2) Since tritium water remains in the capsule after treatment, there is no leakage to the outside due to permeation through the capsule wall.
(3) トリチウム以外の核種も酸化剤,吸着剤の部
分で捕捉され、カプセル外へ漏出することがな
い。すなわち、酸化剤,吸着剤は粉末あるいは
粉末の焼結体を使用するのでフイルター作用を
なし、ダスト状放射性核種は捕集される。また
加熱によりヒユーム状になつた核種は冷却帯域
で冷却されダスト状になり、吸着剤で捕集され
る。すなわち、二次廃棄物の発生が皆無であ
る。(3) Nuclides other than tritium are also captured by the oxidizer and adsorbent, and do not leak out of the capsule. That is, since powder or a sintered body of powder is used as the oxidizing agent and adsorbent, it acts as a filter, and dusty radionuclides are collected. Furthermore, the nuclide that has become fume-like due to heating is cooled in the cooling zone and becomes dust-like, which is collected by an adsorbent. In other words, no secondary waste is generated.
(4) カプセル外でトリチウムを捕集処理する方式
では捕集したトリチウムを貯蔵するためにチタ
ン等への吸収,トリチウム水に転換後セメント
で固める等の別途の固定化処理が必要であり、
ハル等廃棄物処理体とは別に処理体が生ずるこ
ととなる。本発明ではトリチウムを処理対象廃
棄物と同一カプセル内に閉じ込めた固化体とな
るので、処理固化体が最少個数となる。(4) In the method of collecting and processing tritium outside the capsule, in order to store the collected tritium, separate immobilization processing is required, such as absorption into titanium etc., conversion to tritium water, and hardening with cement.
A processing body will be generated separately from the waste processing body such as the hull. In the present invention, since tritium is sealed in the same capsule as the waste to be treated, the number of solidified bodies to be treated is minimized.
次に本発明方法の具体的な実施例を掲げる。 Next, specific examples of the method of the present invention are listed.
実施例 1
動力用原子炉における使用済核燃料被覆管を剪
断した廃棄物である、外径12mm,厚さ0.8mm,長
さ30〜50mmのジルカロイ短尺管を、それに対し酸
化銅粉末を均一に撤布混合しながら、メカニカル
プレスに装填し、35t/cm2の圧力で圧縮して直径
約80mm,厚さ約50mmの円板状に予備成形した。こ
の予備圧縮体の見掛密度は3.2g/cm2であり、ト
リチウム含量は約800μCi/gすなわち円板1個
当に0.6Ciであつた。このような予備圧縮体6個
を、次に内面に銅板をクラツドしたステンレス・
スチール製の内径85mm,高さ310mmのカプセル容
器中に収納し、脱気管を有する蓋を溶接した。し
かる後、脱気管を真空装置に接続し、約80℃迄カ
プセルを昇温しながら該脱気管を通じてカプセル
内部を10-1トルまで真空脱気し、その状態で脱気
管を鍛接し、カプセルを密封した。真空吸引中、
真空装置へのトリチウムガスの排出は実質的に検
知されなかつた。Example 1 A Zircaloy short tube with an outer diameter of 12 mm, a thickness of 0.8 mm, and a length of 30 to 50 mm, which is a waste product obtained by shearing spent nuclear fuel cladding tubes in a power reactor, was uniformly stripped of copper oxide powder. While mixing the cloth, it was loaded into a mechanical press and compressed at a pressure of 35 t/cm 2 to preform into a disk shape with a diameter of about 80 mm and a thickness of about 50 mm. The apparent density of this precompacted body was 3.2 g/cm 2 and the tritium content was about 800 μCi/g, or 0.6 Ci per disk. Six such pre-compressed bodies were then made of stainless steel with a copper plate clad on the inside.
It was housed in a steel capsule with an inner diameter of 85 mm and a height of 310 mm, and a lid with a degassing tube was welded to it. After that, connect the degassing tube to a vacuum device, and while raising the temperature of the capsule to about 80°C, vacuum deaerate the inside of the capsule to 10 -1 torr through the degassing tube, and in this state, forge weld the degassing tube to remove the capsule. Sealed. During vacuum suction,
There was virtually no detectable emission of tritium gas into the vacuum system.
かくして形成した密封カプセル容器を通常の
HIP装置内に装入し、アルゴンガスを圧力媒体と
して900℃×1000Kg/cm2×1Hr(昇温,昇圧後の維
持時間)の条件でHIP処理を行なつた。その結
果、密封カプセル容器はHIP処理前に比較し、減
嵩が顕著であるにも拘らず、カプセルの破損もな
く、空隙のない強固なブロツク体であり、その密
度は5.2g/cm2であり理論密度に近い値を示して
いた。 The thus formed sealed capsule container is
The sample was placed in a HIP apparatus, and HIP treatment was performed using argon gas as a pressure medium under the conditions of 900°C x 1000Kg/cm 2 x 1Hr (maintenance time after temperature and pressure rise). As a result, although the sealed capsule container had a significant decrease in bulk compared to before HIP treatment, the capsule did not break and was a strong block with no voids, and its density was 5.2 g/cm 2 . It showed a value close to the theoretical density.
実施例 2
酸化銅粉末を撤布混合しない外は前記実施例1
と同様にして円板状予備圧縮体を作つた。このよ
うな予備圧縮体3個を内径85mm,高さ155mmの第
5図に示した型式の金属カプセルに収納し、長さ
75mmの脱気管を有する蓋を溶接した。金属カプセ
ルの周壁および頂壁においてアルミニウム製内側
カプセル23とステンレス・スチール製外側カプ
セル15との間に形成された套状部には酸化銀粒
子が充填されており、また、脱気管内部にはその
先端部分45mmを残してモレキユラーシーブスを充
填した。脱気管を真空装置に接続した状態で脱気
管の周囲に冷却コイルを装着し、更に金属カプセ
ル容器の周囲に電熱装置を設けた。電熱装置に通
電し、カプセル容器を約500℃まで加熱すると同
時に冷却コイルで脱気管の部分を冷却しつつ、真
空装置を作動して容器内部を10-1トルまで真空脱
気し、その状態で脱気管を鍛接し、カプセルを密
封した。。真空脱気操作中、トリチウムガス及び
トリチウム水蒸気の容器外漏出は実質的に検知さ
れなかつた。Example 2 Same as Example 1 except that the copper oxide powder was not removed and mixed.
A disc-shaped pre-compressed body was made in the same manner. Three such pre-compressed bodies were housed in a metal capsule of the type shown in Figure 5 with an inner diameter of 85 mm and a height of 155 mm.
Welded a lid with a 75 mm degassing tube. The mantle formed between the aluminum inner capsule 23 and the stainless steel outer capsule 15 on the peripheral wall and top wall of the metal capsule is filled with silver oxide particles, and the interior of the degassing tube is filled with silver oxide particles. Molecular sieves were filled leaving 45 mm at the tip. A cooling coil was installed around the deaeration tube while the deaeration tube was connected to a vacuum device, and an electric heating device was further provided around the metal capsule container. The electric heating device was energized to heat the capsule container to approximately 500°C, and at the same time, the cooling coil cooled the deaeration tube, the vacuum device was activated to evacuate the inside of the container to 10 -1 torr, and in that state. The degassing tube was forged and the capsule was sealed. . During the vacuum degassing operation, virtually no leakage of tritium gas or tritium water vapor from the container was detected.
かくして形成した密封カプセル容器を、高圧シ
リンダと往復動可能なステムとからなる圧縮装置
内に充填された耐熱グリース内に埋入し、更に、、
温度が1200℃となる迄加熱した後、この耐熱グリ
ースを圧力媒体として5000Kg/cm2×1minの条件
で準HIP処理を施した。その結果、密封カプセル
容器は準HIP処理前に比較し、外観的に減嵩が顕
著で空隙のない強固なブロツク体であり、その密
度は理論密度に達していた。また、容器外への放
射能の漏出は全く検知されなかつた。 The thus formed sealed capsule container is embedded in heat-resistant grease filled in a compression device consisting of a high-pressure cylinder and a reciprocating stem, and further,
After heating to a temperature of 1200° C., semi-HIP treatment was performed at 5000 kg/cm 2 ×1 min using this heat-resistant grease as a pressure medium. As a result, the sealed capsule container had a significant decrease in bulk compared to before semi-HIP treatment, and was a solid block with no voids, and its density had reached the theoretical density. Furthermore, no leakage of radioactivity outside the container was detected.
実施例 3
層16に白金およびパラジウム粒子の焼結板を
用いた第4図に示した型式の金属カプセル容器中
に前記実施例2で得られた予備圧縮体を収納し、
電熱装置に通電しカプセル容器を500℃に加熱す
ると同時に、冷却コイルで脱気管の部分を冷却し
つつ、キヤリアガス導入管22よりカプセル内部
へ空気を送入した。その間脱気管からトリチウム
またはトリチウム水蒸気の排出は検出されなかつ
た。その後、キヤリアガス導入管22を鍛接し、
脱気管に真空装置を接続した上、真空装置を作動
して容器内部を10-1トルまで真空脱気してカプセ
ルを密封し、前記実施例2と全く同様にして準
HIP処理を行ない。安定強固にして真密度に極め
て近い密度を有するハルのブロツクを成形した。
このブロツクからの放射能の漏出は全く検出され
なかつた。Example 3 The pre-compressed body obtained in Example 2 was housed in a metal capsule container of the type shown in FIG. 4 using a sintered plate of platinum and palladium particles as the layer 16,
Electricity was applied to the electric heating device to heat the capsule container to 500° C., and at the same time, air was introduced into the capsule through the carrier gas introduction pipe 22 while cooling the degassing pipe portion with the cooling coil. During this period, no tritium or tritium water vapor was detected from the degassing tube. After that, the carrier gas introduction pipe 22 is forged welded,
A vacuum device was connected to the degassing tube, and the vacuum device was activated to evacuate the inside of the container to a vacuum of 10 -1 torr, sealing the capsule, and carrying out preparations in exactly the same manner as in Example 2 above.
Perform HIP processing. A stable and strong hull block with a density extremely close to the true density was molded.
No radioactivity leakage from this block was detected.
上述した本発明によつて得られた緻密ブロツク
体の密度は殆んど真密度か、又は真密度に近いも
のである。従つて、当初の放射性固体廃棄物は予
備圧縮とHIP処理又は準HIP処理とによつて大幅
にその嵩が減ぜられ、減容固化されたブロツク体
としてドラム缶などの内部に難なく納められ、あ
るいは納めることなくそのまま安定した貯蔵を行
なうことができる。その結果、貯蔵空間を従来の
貯蔵方式に比較し効率的に利用することが可能と
なり、放射能廃棄物を長期間安定に、かつ比較的
狭いスペースで合理的に貯蔵し得る特長があり、
しかも気密に密封された容器内で塑性変形および
拡散接合によつて緻密化が進むので、放射性ガス
などの二次廃棄物の生成の心配もない。 The density of the dense block body obtained according to the present invention described above is almost the true density or close to the true density. Therefore, the volume of the original radioactive solid waste can be significantly reduced through pre-compression and HIP treatment or semi-HIP treatment, and it can be easily stored inside a drum can as a volume-reduced and solidified block body, or It can be stored stably without being stored. As a result, it is possible to use storage space more efficiently than with conventional storage methods, and radioactive waste can be stored stably for a long period of time and rationally in a relatively small space.
Moreover, since densification progresses through plastic deformation and diffusion bonding within an airtightly sealed container, there is no need to worry about the generation of secondary waste such as radioactive gas.
このように本発明は、原子力エネルギーの利用
が増大される今後に必要な、放射性廃棄物の安全
性の見地からも頗る有用であり意義がある。 As described above, the present invention is extremely useful and significant from the viewpoint of the safety of radioactive waste, which will be necessary in the future as the use of nuclear energy increases.
第1図は本発明方法における工程を示す系統
図、第2図乃至第6図は本発明方法に用いられる
金属カプセルのそれぞれ異なつた態様を示す概要
説明図である。
1……放射性固体廃棄物、2……酸化剤または
酸化触媒、3……プレス成形体、4……予備圧縮
体、5……金属カプセル、6……脱気管、7……
蓋、8……加熱手段、9……真空装置、11……
電気炉、12……密封金属カプセル、13……高
圧シリンダ、14……ステム、15……圧力媒
体、16……焼結体の層、17……導孔、18…
…水分吸着剤、9……冷却コイル、20……電
熱、21……内部空間、22……キヤリアガス導
入管、23……内側カプセル。
FIG. 1 is a system diagram showing the steps in the method of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are schematic diagrams showing different embodiments of the metal capsule used in the method of the present invention. 1... Radioactive solid waste, 2... Oxidizing agent or oxidation catalyst, 3... Press molded body, 4... Pre-compressed body, 5... Metal capsule, 6... Degassing tube, 7...
Lid, 8... Heating means, 9... Vacuum device, 11...
Electric furnace, 12... sealed metal capsule, 13... high pressure cylinder, 14... stem, 15... pressure medium, 16... layer of sintered body, 17... guide hole, 18...
... Moisture adsorbent, 9 ... Cooling coil, 20 ... Electric heating, 21 ... Internal space, 22 ... Carrier gas introduction pipe, 23 ... Inner capsule.
Claims (1)
て形成された予備圧縮体を金属カプセルに収納し
て脱気密封した後、熱間静水圧プレス処理を施し
て緻密一体化する方法において、前記金属カプセ
ルを脱気密封するに先立つて昇温処理に付し、前
記予備圧縮体から放出されるトリチウムガスを金
属カプセル内に配置した酸化剤の作用により、必
要に応じて酸化触媒の扶けをかりて酸化して水に
転換し、しかる後金属カプセルをその内部に水を
閉じ込めた状態で脱気密封することを特徴とする
放射性固体廃棄物の減容固化方法。 2 金属カプセルが銅、アルミニウム若しくはこ
れらとステンレス鋼との複合材で形成されている
特許請求の範囲第1項記載の放射性固体廃棄物の
減容固化方法。 3 酸化が酸化銅または酸化銀よりなる酸化剤の
作用により行なわれる前記特許請求の範囲第1項
または第2項記載の放射性固体廃棄物の減容固化
方法。 4 酸化が空気中の酸素を酸化剤とし、酸化触媒
の作用により行なわれる前記特許請求の範囲第1
項または第2項記載の放射性固体廃棄物の減容固
化方法。 5 酸化触媒が白金またはパラジウムの粉末ある
いはペレツトである特許請求の範囲第4項記載の
放射性固体廃棄物の減容固化方法。 6 酸化剤または酸化触媒を放射性固体廃棄物に
均一に分散混合した後、圧縮プレスにより圧縮し
て予備圧縮体を形成することにより、該酸化剤ま
たは酸化触媒を金属カプセル内に収納された予備
圧縮体中に均一に分散した状態で配置する前記特
許請求の範囲各項のいずれかに記載の放射性固体
廃棄物の減容固化方法。 7 予備圧縮体から放出されるトリチウムガスを
金属カプセル内において酸化剤または酸化触媒よ
りなる層の中へ導き水に転換すると共に昇温によ
り気化して生じた水蒸気を更に冷却域に導いて凝
結せしめ吸着剤によつて捕捉し、しかる後金属カ
プセルを脱気密封する前記特許請求の範囲第1項
乃至第5項のいずれかに記載の放射性固体廃棄物
の減容固化方法。 8 吸着剤がモレキユラーシーブスである特許請
求の範囲第7項記載の放射性固体廃棄物の減容固
化方法。 9 金属カプセル内の予備圧縮体へキヤリアガス
を送入してトリチウムガスを酸化剤の層へ導き、
更に水蒸気を冷却域に導く特許請求の範囲第7項
または第8項記載の放射性固体廃棄物の減容固化
方法。 10 キヤリアガスが不活性ガスである特許請求
の範囲第9項記載の放射性固体廃棄物の減容固化
方法。 11 金属カプセル内の予備圧縮体へ空気を送入
してトリチウムガスを酸化触媒の層へ導き更に水
蒸気を冷却域に導く特許請求の範囲第7項または
第8項記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 12 熱間静水圧プレス装置ならびに該装置に装
入可能で、内面が銅又はアルミニウム、外面がス
テンレス鋼となるように複合された複合金属板を
以つて形成された金属カプセルからなり、該カプ
セルはその頂部に突設された脱気管と、該金属カ
プセル内面に少なくとも脱気管に通ずる導孔を覆
つて添装された酸化剤又は酸化触媒よりなる層
と、脱気管内に装填された水分吸着剤を有し、か
つ金属カプセルを加熱するための加熱手段と、脱
気管を冷却するための冷却手段とを具えてなるこ
とを特徴とする放射性固体廃棄物の減容固化方法
に用いられる装置。 13 金属カプセルの内径及び高さよりもそれぞ
れ小さい外径と高さとを有し、金属カプセル内部
に同心的に且つ下端部に流通路を形成して内設さ
れた倒立コツプ状の銅製またはアルミニウム製内
側カプセルを備え、酸化剤又は酸化触媒よりなる
層が金属カプセルと前記内側カプセルとの間に形
成された套状部に装填されてなる前記特許請求の
範囲第12項記載の装置。 14 金属カプセルの内部空間に向つて開口する
キヤリアガス導入管を備え、該キヤリアガス導入
管から順次金属カプセル内部空間、酸化剤又は酸
化触媒層を経て脱気管へ通ずるキヤリアガス流路
を形成してなる前記特許請求の範囲第12項又は
第13項記載の装置。 15 酸化剤又は酸化触媒よりなる層が金属又は
金属酸化物の粉体又は粒体の焼結体である特許請
求の範囲第12項乃至第14項のいずれかに記載
の装置。 16 水分吸着剤がモレキユラーシーブスである
前記特許請求の範囲第12項乃至第15項のいず
れかに記載の装置。 17 酸化剤が酸化銅又は酸化銀である前記特許
請求の範囲第12項乃至第16項のいずれかに記
載の装置。 18 酸化触媒が白金又はパラジウムである前記
特許請求の範囲第12項乃至第16項のいずれか
に記載の装置。[Scope of Claims] 1. A pre-compressed body formed by compressing radioactive solid waste using a compression press is housed in a metal capsule, degassed and sealed, and then subjected to hot isostatic pressing treatment to form a dense unit. In the method, the metal capsule is subjected to a temperature raising treatment prior to being degassed and sealed, and the tritium gas released from the pre-compressed body is treated as an oxidation catalyst by the action of an oxidizing agent disposed inside the metal capsule. A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste, which comprises converting it into water through oxidation with the aid of a metal capsule, and then deaerating and sealing a metal capsule with water trapped inside. 2. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 1, wherein the metal capsule is made of copper, aluminum, or a composite material of these and stainless steel. 3. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 1 or 2, wherein the oxidation is carried out by the action of an oxidizing agent consisting of copper oxide or silver oxide. 4. Claim 1, wherein the oxidation is carried out using oxygen in the air as an oxidizing agent and by the action of an oxidation catalyst.
The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to item 1 or 2. 5. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 4, wherein the oxidation catalyst is platinum or palladium powder or pellets. 6. The oxidizing agent or oxidizing catalyst is uniformly dispersed and mixed in radioactive solid waste, and then compressed using a compression press to form a pre-compressed body, thereby pre-compressing the oxidizing agent or oxidizing catalyst housed in a metal capsule. A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to any one of the preceding claims, wherein the radioactive solid waste is disposed in a uniformly dispersed state throughout the body. 7 Tritium gas released from the pre-compression body is guided into a layer made of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst in a metal capsule to be converted into water, and the water vapor produced by vaporization due to temperature rise is further guided to a cooling area where it is condensed. 6. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid waste is captured by an adsorbent, and then the metal capsule is degassed and sealed. 8. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 7, wherein the adsorbent is molecular sieves. 9. Inject carrier gas into the pre-compressed body within the metal capsule to guide tritium gas to the oxidizer layer;
A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 7 or 8, further comprising introducing water vapor into a cooling region. 10. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 9, wherein the carrier gas is an inert gas. 11. Reducing radioactive solid waste as set forth in claim 7 or 8 by introducing air into the pre-compression body within the metal capsule to guide tritium gas to the oxidation catalyst layer and further lead water vapor to the cooling zone. Consolidation method. 12 A hot isostatic press device and a metal capsule that can be loaded into the device and is formed from a composite metal plate with an inner surface made of copper or aluminum and an outer surface made of stainless steel; A deaeration pipe protruding from the top of the metal capsule, a layer made of an oxidizing agent or an oxidation catalyst added to the inner surface of the metal capsule so as to cover at least the conduit leading to the deaeration pipe, and a moisture adsorbent loaded in the deaeration pipe. 1. An apparatus for use in a method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste, characterized in that it comprises a heating means for heating a metal capsule, and a cooling means for cooling a degassing tube. 13 An inverted cup-shaped copper or aluminum inner side having an outer diameter and height smaller than the inner diameter and height of the metal capsule, and installed inside the metal capsule concentrically and forming a flow path at the lower end. 13. The device of claim 12, comprising a capsule and a layer of oxidizing agent or oxidizing catalyst loaded into a mantle formed between the metal capsule and the inner capsule. 14 The above-mentioned patent is provided with a carrier gas introduction pipe that opens toward the internal space of a metal capsule, and forms a carrier gas flow path that sequentially passes from the carrier gas introduction pipe to the metal capsule internal space, an oxidizing agent or an oxidizing catalyst layer, and then a degassing pipe. An apparatus according to claim 12 or 13. 15. The device according to any one of claims 12 to 14, wherein the layer consisting of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst is a sintered body of powder or granules of a metal or metal oxide. 16. The device according to any one of claims 12 to 15, wherein the moisture adsorbent is a molecular sieve. 17. The device according to any one of claims 12 to 16, wherein the oxidizing agent is copper oxide or silver oxide. 18. The device according to any one of claims 12 to 16, wherein the oxidation catalyst is platinum or palladium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6696982A JPS58182598A (en) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | Device and method for volume-decreasing and solidifying radioactive solid waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6696982A JPS58182598A (en) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | Device and method for volume-decreasing and solidifying radioactive solid waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182598A JPS58182598A (en) | 1983-10-25 |
| JPS6331758B2 true JPS6331758B2 (en) | 1988-06-27 |
Family
ID=13331353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6696982A Granted JPS58182598A (en) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | Device and method for volume-decreasing and solidifying radioactive solid waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58182598A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547453B2 (en) * | 1989-09-28 | 1996-10-23 | 動力灯・核燃料開発事業団 | Volume reduction method for radioactive metal waste |
| US11033962B2 (en) * | 2016-07-08 | 2021-06-15 | American Isostatic Presses, Inc. | Nuclearized hot isostatic press |
-
1982
- 1982-04-20 JP JP6696982A patent/JPS58182598A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58182598A (en) | 1983-10-25 |
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