JPS633280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、とくに使用済核燃料を再処理する
際に生ずる、高レベル放射性廃棄物の固化処理方
法及びこれに使用する固化処理容器に関する。

使用済核燃料の再処理プラントから排出される
廃棄物は、核分裂生成物（以下単にFPという）
やアクチニドを含有し、きわめて高い放射能（排
液１当り10³キユリー）を有しているので高レ
ベル放射性廃棄物と呼ばれ、これを生物の生活環
境から完全に隔離するために、仮焼体化、ガラス
固化、金属固化、セラミツク固化等の種々の処理
方法が提案されている。

その中でホツトプレスを用いて焼結固化させる
セラミツク固化法は、放射性廃液を可及的に減容
処理することができ、さらに比較的低い温度で固
化処理することが可能であることから、セシウム
−137やルテニウム−106等の揮発性成分の揮発を
可及的に防止できるので、有望な固化処理法とし
て注目されている。

この発明の目的は、主として高レベル放射性廃
棄物を固化処理するに当り、上述した揮発性成分
の揮発を可及的に防止して減容処理をすることが
でき、しかもこの減容処理と容器による封入とを
同時に行うことのできる固化処理方法、及びこの
方法を実施するのに使用して最適な処理容器を提
供せんとするにある。

尚、この発明は主として高レベル放射性廃棄物
を固化処理するために開発されたものであるが、
この発明が他の中、低レベルの放射性廃棄物を固
化処理する場合にも、そのまま応用できることは
申すまでもない。

以下に、この発明を図面に基づいて詳細に説明
すると、例えば、使用済核燃料の再処理プラント
より排出された高レベル放射性廃棄物を、数年間
タンクに貯蔵させた後、蒸発器等を用いて蒸発濃
縮させ、次いでこれをロータリーキルンのような
燬焼手段で燬焼させて粉粒体とし、この粉粒体と
セラミツク形成物質等の固化処理剤とを適当なる
配合比で配合させ、ホツパー１よりプレス型２内
へ収容させる。

次に、この混合物３をコールドプレスさせ、こ
の混合成型物４を上部開放筒状の処理容器本体５
内へ収容させる。次に、この処理容器本体５に下
部開放筒状の蓋体６を嵌入させて、例えば真空ホ
ツトプレス内に収容させ、所定時間加熱させた
後、同加熱状態を保持させたままで上下方向から
パンチ棒で圧力を加える。すると、処理容器本体
５内に嵌入される蓋体６は、その内部に押しこま
れる混合成型物４によつて強く処理容器本体５の
内壁に圧接させられつつ圧入せられ、ついには混
合成型物４を上下方向から圧縮させ、その容積を
減少させつつ理論的密度に近い状態で焼結させ
て、セラミツク固化体を形成させ、同時にこの焼
結物の処理容器７による封入がなされるものであ
る。

実施例 ロータリーキルンを用いて650℃で２時間燬焼
させた粒子寸法200メツシユ以下の高レベル放射
性廃棄物の30重量部と、600℃で１時間加熱処理
した天然ゼオライト70重量部とを混合させた混合
物をホツパーより内径が50mmφ、深さ100ｍのプ
レス型内に充填させ、これをプレスを用い常温で
1t／cm²の圧力で加圧成型させた後、この成型物を
取り出して、内径が51mmφ、深さが50mmのステン
レス鋼製缶状の処理容器本体内へ収納させた。次
いで、この処理容器本体へ外径が51mm、高さが50
mmの同じくステンレス鋼製缶状の蓋体をかぶせ、
これを最高使用温度1250℃のタンタル発熱体と、
最高全圧力10tonの能力を有するホツトプレス内
の炉心管内部へセツトした。内部を真空排気させ
た後、炉内温度を200℃／ｈの昇温速度で950℃ま
で高めてこの加熱温度で１時間保持し、その後、
150Kg／cm²の圧力で加圧して30分経過させた後、
室温まで自然冷却させて外部へ取り出した。

得られた処理容器は蓋体が完全に処理容器本体
に嵌入し、両者が互いに密着することによつて内
部の機密性が完全に保たれていることが解つた。

次いでこの処理容器を割つて内容物を取り出
し、これを調べたところ密度が、2808／cm³の緻密
なセラミツク固化体であることが解つた。

その他の実施態様として、コールドプレスは最
初から処理容器本体５内でなされても良い。この
場合にはさらにこの処理容器本体５内で放射性廃
棄物と固化処理剤とを混合してスラツジを作り、
これを乾燥させて後、コールドプレスしても良
い。

さらに、ホツトプレスする場合には、一旦ホツ
トプレスで焼結させたセラミツク固化体の上に、
さらに混合粉粒体を添加してホツトプレスするこ
とにより、連続ホツトプレスして行くという方法
がとられても良い。この場合には最終のホツトプ
レスの際に蓋体３が嵌合せられる。

或いは、焼結を一回のホツトプレスで完了さ
せ、その効果を最大限に得ようとする場合には、
蓋体６の方にも上記混合粉粒体３をコールドプレ
スしておき、これを固化処理容器５内へ嵌入させ
て、ホツトプレスする方法を用いると良い。

尚、蓋体６は処理容器本体５内へ圧入される構
成のものであれば、必ずしも筒状であることを要
しないが、これを筒状とすれば、その外壁を圧入
時に処理容器本体５の内壁へ圧着させることが可
能であるから、該処理容器本体５を密封し易く、
かつ強度を増大できる利点がある。そして、この
筒状となした蓋体６の下端縁の内側を削除するこ
とによつて、鋭角に尖らせると、これによつて、
処理容器本体５内の混合粉粒体３が蓋体６内部へ
圧入され易くなり、蓋体６の外側へ広がろうとす
る力は大になり、密封の効果はさらに増大する。

したがつて、これだけで蓋体６は充分に処理容
器本体５内へ圧入固着され内部を密封できるが、
尚安全を期するために、蓋体６の外周と処理容器
本体５の内周との接合部を溶着すれば、両者の固
着状態と焼結体の密封とは、より完全になされる
ものである。処理容器本体５と蓋体６の材質は例
えばステンレス鋼のような耐水性かつ耐熱性のあ
るものを用い、その肉厚は通常の缶体よりも厚め
のものとする。そして、必要な場合には蓋体６、
その他の個所に透孔を設け、焼結時のガス抜き手
段とするとよい。この場合には後で透孔を溶接等
の手段で塞いでおくことが望まれよう。尚、コー
ルドプレスで混合粉粒体の組織を充分に緻密な状
態とすることができる場合には、透孔は必ずしも
必要ではない。

高レベル放射性廃棄物の固化処理方法として、
技術的に最も進んでいるガラス固化法は、ガラス
組成配合比の原料に高レベル放射性廃棄物の仮焼
体を加え、約1200℃に加熱溶融し、ガラス化する
ものであるが、溶融温度が高いためにセシウムや
ルテニウム等の揮発といつた安全性の面から問題
があり、さらに、ガラスは熱力学的に不安定で部
分的に結晶化し易く、性能劣化の恐れが多分にあ
る他、熱伝導率等、固化体の性能から放射性廃棄
物含有率を20％以下に押さえなくてはならないと
いつた問題が指摘されている。

これに対して、セラミツク固化法は、加熱温度
が最高でも950℃とガラス固化法に較べて低いの
で、セシウム等の揮発をそれだけ防止できること
から、これらの有害揮発性成分の補集、吸置装置
を簡略化できる点で安全性、経済性の面で有利で
あり、さらに、ガラス固化法に較べて密度を約
1.1倍に緻密化ができるのでそれだけ減容処理で
きる他、ガラス固化法に較べ熱伝導率で約２倍の
大きさを持つという点で有利であるが、そのまま
では水による含有廃棄物の浸出を完全に防止する
ことができない点でガラス固化法に較べて不利で
あるとされていたところ、この発明によればステ
ンレス製の耐水性、耐熱性に優れた処理容器に焼
結させつつ封入できるので、上述したセラミツク
固化法の利点をそのまま保有した上で、上述した
不利な点を充分に補完できるものである。

以上詳細に説明したようにこの発明は、処理容
器本体内で、焼結と封入を同時に行うので、処理
容器本体が直ちに最終処理容器となつて、極めて
経済的、かつ合理的であると共に、これによつて
放射能を含んだ粉粒体が四散するのを極力防止で
きるので、より一層安全に処理できるという作用
効果を奏し得る。

さらに、固化処理容器は完全に焼結体の封入の
目的を果すことができ、焼結処理後冷却タンク内
で冷却させておく場合でも、内部のものが洩れ出
て来たり、錆びたり或いはしかる後の貯蔵保管時
においても割れてしまつたりする恐れがないの
で、含有廃棄物が外へ漏れてくることがないとい
う作用効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はそ
の系統図、第２図は同処理容器の断面図である。 ２……プレス型、３……混合物、４……成型
物、５……処理容器本体、６……蓋体、７……処
理容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性廃棄物を固化処理するに当り、該放射
   性廃棄物を燬焼手段で燬焼させて粉粒体と成し、
   この粉粒体とセラミツク形成物質とを適当な混合
   比で混合させた混合物をプレス型でプレスして混
   合成型物と成し、この混合成型物を耐水性及び耐
   熱性に富んだ材質のもので構成した缶状の処理容
   器本体内へ収納させ、次いでこの処理容器本体に
   これを同一の材料で構成した筒状の蓋体を嵌合さ
   せ、これをホツトプレス内に収納させてセラミツ
   クを形成するのに必要な温度と圧力で上下方向か
   ら加圧させることにより、前記蓋体を前記処理容
   器本体内へ圧入させつつ前記混合物を加熱圧縮さ
   せ、もつて前記混合成型物の減容焼結によるセラ
   ミツク固化体形成と容器による封入を同時に為す
   ことを特徴とする、放射性廃棄物の固化処理方
   法。 ２ 処理容器内に圧入させる蓋体に、筒状を呈
   し、その先端縁の内側を斜めに削除することによ
   り鋭角に尖らせたものを使用することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の
   処理方法。 ３ 耐水性かつ耐熱性の材料で造つた上部開放筒
   状の処理容器本体と、この処理容器本体内に挟嵌
   入される前記処理容器本体と同一の材料で造つた
   下部開放筒状の蓋体とから成り、蓋体はその先端
   縁の内側を斜めに削除することにより鋭角に尖ら
   せたものであることを特徴とする、放射性廃棄物
   の固化処理容器。