JPH077108B2 - 放射性廃棄物の溶融固化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波加熱により酸化鉛や酸化アンチモ
ンのような放射線遮蔽効果もしくは減衰効果のある低融
点の金属もしくは金属化合物で放射性廃棄物を固化処理
する方法に関する。

［従来の技術］ 原子炉や再処理施設、あるいは核燃料施設等からは放射
性物質を含む廃棄物が発生する。このような放射性廃棄
物は、更に安全な保管や安全な廃棄処分を行うために固
化処理される。

放射性廃棄物の固化処理方法としては、セメント、アス
ファルト、プラスチック、ガラス等を用いた固化法が行
われている。

［発明が解決しようとする問題点］ セメント固化法は常温で固化できるため装置が簡単で操
作も容易であり、比較的安価に行なえる利点がある反
面、セメントや砂などが増量剤となるため容積や重量が
極めて大きくなり、輸送や最終貯蔵する場合のスペース
や費用が大きくなる欠点がある。

アスファルト固化法やプラスチック固化法は比較的低い
温度で作業できる利点があるが、セメント固化法ほどで
はないにしてもアスファルトやプラスチックが増量剤と
なるし、放射線に対する減衰効果がほとんどなく、また
火災に弱いという大きな欠点がある。

更にガラス固化法はガラス化のためにかなり高い温度が
必要であるし、また放射線に対する遮蔽効果が少ない欠
点がある。その他、高レベル廃液のガラス固化に必要な
ガラス成形剤添加量の割合が大きい欠点もある。例えば
典型的な比率としては、放射性廃液30重量％に対してガ
ラス成形剤70重量％程度である。ガラス成形剤は熱伝達
効率が悪いから、その割合がこれより少なくなると実用
規模の固化体では崩壊熱の除去が困難となり、温度上昇
が著しくなってしまうからである。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、比較的低温で安全に溶融固化させることができ、ま
た放射線に対する遮蔽効果あるいは減衰効果が高く、ま
た伝熱放熱効果も高く従来技術よりもはるかに減容効果
が大きい放射性廃棄物の溶融固化処理方法を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、放
射性廃棄物と混合する固化剤として放射線遮蔽効果もし
くは減衰効果を有する低融点の金属もしくは金属化合物
を用いる点に大きな特徴があり、それらを金属製のルツ
ボ中に供給した後、マイクロ波を印加して加熱溶融し、
その後、冷却固化するようにした固化処理方法である。

低融点の金属もしくは金属化合物としては例えば金属
鉛、酸化鉛、酸化アンチモン、酸化ビスマス等、約1000
℃以下の融点あるいは作業温度を呈する物質の粉体もし
くは粒体が用いられる。

［作用］ マイクロ波を印加することによって上記のような被処理
物は比較的低い温度で溶融し、その後冷却することによ
って安定した固化体を得ることができる。

前記のような低融点の金属もしくは金属化合物は、放射
線減衰効果が高く、特に金属鉛や酸化鉛を用いれば極め
て良好な放射線遮蔽効果が得られる。また伝熱性も良好
であるため、固化体内部で発生した崩壊熱に基づく自己
発熱は速やかに外部に放散され内部温度の上昇を抑える
ことができる。

本発明によれば、例えば放射性廃液70重量％に対して約
30重量％の低融点の金属もしくは金属化合物を用いて良
好な固化体が得られる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る溶融固化処理工程の一例を示すフ
ローチャートである。液体あるいは固体の放射性廃棄物
と放射線遮蔽効果もしくは減衰効果を有する低融点の金
属もしくは金属化合物の粉体あるいは粒体とは、それぞ
れ対応する供給装置10,12によりマイクロ波溶融炉14内
の金属製ルツボ中に供給される。ここで低融点の金属も
しくは金属化合物とは例えば金属鉛、酸化鉛、酸化アン
チモン、酸化ビスマスのような約1000℃以下の融点また
は作業温度を有する物質である。金属製のルツボとして
は、例えばステンレス製のルツボ、あるいはステンレス
製のルツボの内側にセラミック・ライニングを行ったも
の等が用いられる。マイクロ波溶融炉14は連続炉でもよ
いしバッチ炉でもよい。この溶融炉14内はマイクロ波発
振装置16から印加されたマイクロ波によって使用してい
る低融点の金属もしくは金属化合物の融点もしくは作業
温度以上の温度に加熱される。これによって金属製のル
ツボ中の放射性廃棄物と低融点の金属もしくは金属化合
物は加熱溶融され均一に混合し、その後冷却することに
よって良好な固化体となる。

溶融固化された固化体の断面の一例を第２図に示す。こ
こで金属製のルツボ20はステンレスからなり、その内面
にセラミック・ライニング22を施したものである。低融
点の金属もしくは金属化合物24が固化した中で、放射性
廃棄物26が分散埋設された状態となる。もちろん低融点
の金属もしくは金属化合物24と放射性廃棄物26との境界
にはそれぞれ含有物質による混合物質や化合物質が生じ
ることもありうる。このようにして放射性廃棄物26は低
融点の金属もしくは金属化合物24によって覆われ固めら
れた構造となり、安定した固化体が得られることにな
る。

なお本発明においてルツボとして金属製のものを用いて
いるのは、それによってマイクロ波の漏洩を防止するこ
とができるからである。またその内側にセラミック・ラ
イニングを施すとマイクロ波加熱効率を一層向上させる
ことができる。

次に模擬廃棄物として放射性廃棄物の代わりに炭酸ナト
リウムを用いて固化処理した実験例について述べる。

［実験例］ 炭酸ナトリウムを70重量％、酸化鉛を30重量％という割
合の試料を、2450MHzのマイクロ波を用いた5kWのマイク
ロ波溶融炉の中に連続的に供給し、マイクロ波を印加し
て約830〜900℃に加熱した。これにより被処理物を溶融
し、その後冷却固化することによって１時間あたり4kg
の固化体を得ることができた。この固化体は空気中に長
時間放置しても極めて安定であった。

低融点である酸化鉛の量を小さな重量％値から徐々に増
加させて固化体を作成すると、空気中（20℃の室内）に
30日間放置しても潮解しない点が見出せる。それが酸化
鉛30重量％、放射性廃棄物70重量％の点である。

低融点である酸化鉛をこれ以上増加させてもよいが増量
となるので好ましくない。

［発明の効果］ 本発明は上記のように放射性廃棄物を固化処理する物質
として低融点の金属もしくは金属化合物を用いているた
め、約1000℃以下の比較的低い温度での加熱で安定した
溶融固化体を作ることができるという優れた効果を有す
る。

低融点の金属もしくは金属化合物として放射線遮蔽効果
のある、もしくは放射線減衰効果が高い物質を用いてい
るため、得られた固化体は放射線遮蔽効果が生じ、また
伝熱効果も高いため崩壊熱に基づく自己発熱を伴う廃棄
物であっても内部で発生する熱を効率よく放散すること
ができ、温度上昇を抑えるることができる効果もある。

更に本発明は、低融点の金属もしくは金属化合物を用い
たことによって減容効果が極めて高くなり、例えば従来
のガラス固化処理方法の場合に比べて半分以下の減容が
可能であるなどの優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射性廃棄物の溶融固化処理方法
の一実施例を示すフローチャート、第２図はそれにより
得られた固化体の一例を示す説明図である。 10,12……供給装置、14……マイクロ波溶融炉、16……
マイクロ波発振装置、20……ステンレス製のルツボ、22
……セラミック・ライニング、24……低融点の金属もし
くは金属化合物、26……放射性廃棄物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉井 秀昭 埼玉県上福岡市大字福岡1500番地23 新日 本無線株式会社川越製作所内 (72)発明者 木佐貫 郁朗 埼玉県上福岡市大字福岡1500番地23 新日 本無線株式会社川越製作所内 (56)参考文献 特開 昭55−80735（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製のルツボ中に、金属鉛、酸化鉛、酸
   化アンチモン、酸化ビスマスから選択された１種以上の
   粉体もしくは粒体と、ナトリウム塩からなる放射性廃棄
   物とを、放射性廃棄物が約70重量％に対して前記粉体も
   しくは粒体が約30重量％の割合で供給し、マイクロ波を
   印加して約1000℃以下で加熱溶融した後、冷却固化する
   ことを特徴とする放射性廃棄物の溶融固化処理方法。