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JPH087280B2 - 放射性廃棄物の固化処理方法 - Google Patents
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JPH087280B2 - 放射性廃棄物の固化処理方法 - Google Patents

放射性廃棄物の固化処理方法

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JPH087280B2
JPH087280B2 JP1829487A JP1829487A JPH087280B2 JP H087280 B2 JPH087280 B2 JP H087280B2 JP 1829487 A JP1829487 A JP 1829487A JP 1829487 A JP1829487 A JP 1829487A JP H087280 B2 JPH087280 B2 JP H087280B2
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radioactive waste
mixture
powder
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千左人 大野
和昭 松尾
太加夫 杉野
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、放射能取り扱い施設から発生する廃棄物の
固化処理方法に関し、さらに詳しくは、中間貯蔵方式に
適した固化処理方法に関する。
(従来の技術) 原子力施設や核燃料再処理施設から発生する濃縮廃液
やスラッジ類、その処分基準がまだ確立していないの
で、これが確立するまでの期間、安定な中間貯蔵体の状
態で暫定的に貯蔵する中間貯蔵方式がとられている。従
来、このような中間貯蔵方法に関する技術としては、放
射性廃棄物と適当なペレタイザーによりペレット化する
方法が開発されている。これは、押し出し成形造粒機や
圧縮成形造粒機により、廃棄物の粉体に単位面積あたり
数百kg〜数tonの圧力をかけて粉体を凝集成形する方法
である。
この方法の利点としては、従来より行われているセメ
ント固化法やアスファルト固化方法に比べて減容性が高
いこと、他の中間貯蔵方式として考えられている廃液貯
蔵や粉体貯蔵に比べて腐食や飛散による汚染の心配が少
ないことなどが挙げられる。
(発明が解決しようとする問題点) 放射性廃棄物をペレット化する上記方法は、簡単なプ
ロセスで廃棄物をペレット化できる利点を有するが、廃
棄物中にバインダーを入れていないため、生成ペレット
に一定の物性を与えるためには非常に高い圧力をかける
必要があった。例えば、核燃料再処理施設から発生する
廃液の主成分は硝酸ナトリウムであるが、これを一定の
ペレットに成形するためには約500kgf/cm2以上の圧力が
必要であり、廃棄物中にシリカ等成形性を悪くする不純
物が入っている場合には約1ton/cm2近くも必要となる。
そのため装置が非常に大形化するばかりでなく、ペレッ
トの取り出しが困難になる等の問題があった。
また上記方法ではペレットの機械的強度はその粉体を
構成する物質の物性に大きく左右され、バインダーが入
っていないためにペレットの縁が割れて粉塵等が発生す
るという問題があった。
そこで本発明者らはかかる問題点を解決すべく研究を
重ねた結果、放射性廃棄物の乾燥粉体にシリカゾル,リ
チウムシリケートまたはこれらの混合物からなる無機質
結合剤とこの結合剤の硬化を促進させるための硬化促進
剤さらに生成物の耐水性を向上させるための耐水性向上
剤を混合してプレス成形することにより、機械的強度が
高く粉塵発生量が少ないペレットを生成することができ
ることを見出した。
ところでこのような配合によりペレットを作る場合、
ペレットの性状は混合物の均一性に大きく依存すること
がわかった。上記無機質結合剤,硬化促進剤,耐水性向
上剤等のバインダーは廃棄物減容化のため廃棄物量に対
して極めて少量であるので、これらを均一に分散させる
ことは一層必要となる。しかしながら、シリカゾルやリ
チウムシリケートは液状であり、その硬化反応は脱水縮
合であるため、粉体中に前記バインダーを同時に混合し
た場合、粉体中でバインダー同士の硬化反応がまず始ま
るために均一な分散が難しくなり、良好なペレットが得
られない。特に、結合剤に比べて硬化促進剤や耐水性向
上剤が少ない場合には、この傾向が強い。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明者らは上記問題点を解決すべく研究を重ねた結
果、まず放射性廃棄物の乾燥粉体に硬化促進剤と耐水性
向上剤を添加して均一に混合した後、これに無機質結合
剤を添加混合することにより均質な混合物が得られるこ
とを見出し、本発明に達した。
すなわち本発明は、放射性廃棄物の乾燥粉体に硬化促
進剤および耐水性向上剤を添加して均一に混合した後、
シリカゾル,リチウムシリケートまたはこれらの混合物
からなる無機質結合剤を混合し、得られた混合物をペレ
ット状に加圧成形して硬化させることを特徴とする放射
性廃棄物固化処理方法に関する。
放射性廃棄物としては、沸騰水型原子炉発電所から発
生する硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液の乾燥粉
体,加圧型原子炉発電所から発生するホウ酸ナトリウム
を主成分とする廃液の乾燥粉体,あるいは核燃料再処理
工場から発生する硝酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃
液の乾燥粉体等である。
上記無機質結合剤の使用量は、放射性廃棄物に対して
2〜25重量%が適当である。これより少ないと結合硬化
が低くなり、一方これより多いと減容性が悪くなる。
上記硬化促進剤としては、メタケイ酸アルミン酸マグ
ネシウム,トリポリリン酸二水素アルミニウム,無機質
リン酸化合物,電融マグネシア,焼結マグネシア,タル
ク,フライアッシュ,アルミナセメント,石綿,NH4F,Al
(OH)3,MgO,Mg(OH)2,CaO,Ca(OH)等種々挙げられ
るが、これらのうち特にトリポリリン酸二水素アルミニ
ウムに代表されるようなリン酸アルミニウム,カルシウ
ムアルミネート,カルシウムシリケートを主成分とする
水硬性セメント、あるいはこれらの併用が好ましい。こ
れらの添加量は0.1〜15重量%が好ましい。
また耐水性向上剤としては、例えばケイ酸マグネシウ
ム,メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、シリカ超微粉
等を挙げることができる。これらの添加量は0.5〜15重
量%が好ましい。
本発明において加圧成形によりペレットを生成するに
は、約150kgf/cm2以上の加圧が必要である。これ以下で
は混合物内の結合剤が適当に密着しないために成形不良
を起すことがある。成形圧の上限は主にその装置により
きまるが、ペレットのラミネーション(ペレット割れ)
から4ton/cm2以下が望ましい。
生成ペレットは加圧成形直後でも十分な強度が得られ
るが、成形後時間とともに強度を徐々に上げていく。し
かしながら、成形後直ぐにペレットの最終強度を出した
い場合は、室温以上の温度で乾燥処理すると効果的であ
る。この加熱乾燥温度は室温以上で100℃以下が適当で
ある。
(作 用) 本発明で用いられる硬化促進剤および耐水性向上剤は
いずれも粉体であるので、これらは放射性廃棄物粉末と
容易に均一に混合することができる。かかる均一な粉末
混合物を作った後に、水分散型無機質結合剤であるシリ
カゾルまたはリチウムシリケートを添加すれば、結合剤
が均一に分散した混合物が得られ、結合剤の硬化不良が
生ずることがない。かかる均質な混合物を加圧成形する
ことにより、良好なペレットが作られる。なお、結合剤
を粉体中に均一に混ぜるには、ある程度撹拌力の強い混
合機を使う必要がある。
本発明において用いられるシリカゾルあるいはリチウ
ムシリケートはいずれもシラノール基をもつコロイド状
のシリカを主成分とするものであり、脱水反応により縮
合して高分子多量体を作り硬化する性質がある。硬化生
成物は無規則網目構造を有し、放射性廃棄物粉体を網目
構造中に封じ込めることができる。またこれら硬化体は
いわゆるゲル状物質でその表面積が非常に大きく、廃棄
物粉体を吸着する傾向があり、このためさらに生成物が
安定化される。
また硬化促進剤は前記結合剤のシラノール基に作用し
て脱水反応を促進させ、無規則網目構造を作らせる。硬
化促進剤としてセメントを使用した場合には、脱水反応
により生成した水がセメントに吸収され、水和反応によ
り結晶水となり固定化されるので、さらに効果的であ
る。
耐水性向上剤として用いられるケイ酸マグネシウムは
通称タルクとして知られ、シリカゾルやリチウムシリケ
ートの増粘,ゲル化凝集を進めてさらに多量体化させ、
網目構造を強化させる作用がある。またメタケイ酸アル
ミン酸マグネシウムやシリカ超微粉は非常に大きい表面
積を有するポーラスな物質で、吸着能力が非常に高いの
で、生成ペレットの溶出性をおさえ、さらに潮解防止に
も効果がある。
本発明ではこのようなバインダーが添加されて加圧成
形されるので、従来より低い成形圧で、強固な、長期耐
久性のあるペレットが成形される。
(実施例) 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
核燃料再処理工場から発生する放射性廃液を模擬した
硝酸ナトリウムを主成分とする液を乾燥機にて粉体とし
た。これに、第1表に示すように重量割合で、結合剤と
してシリカゾルまたはリチウムシリケート、硬化促進剤
としてトリポリリン酸二水素アルミニウム,ポルトラン
ドセメント、耐水性向上剤としてメタケイ酸マグネシウ
ムを混合し、300kgf/cm2の圧力にてペレットに成形し
た。
このとき、上記バインダーの混合を、(A)廃棄物粉
体に結合剤、硬化促進剤および耐水性向上剤を同時に混
合する方法。(B)廃棄物粉体に硬化促進剤および耐水
性向上剤を同時に混合して均一に分散させた後、結合剤
を混合する方法。の二つの方法で行なった。
生成した各ペレットについて、落下破損率を調べた。
落下破損率は、約5mの高さから鉄板上にペレットを自然
落下させ、重量減少率により破損の程度を比較した。結
果を第2表に示す。表中、○は破損による重量減少が少
ないもの、×は重量減少が多いものを示す。また、表
中、上−1,上−2,中−1,中−2,下−1,下−2は混合物を
混合機よりサンプリングしたときの混合機中のサンプル
の存在位置を表わしている。
第2表から明らかなように、A方法により作ったペレ
ットは混合機下部からサンプリングした場合、落下強度
が弱いが、B方法で作ったペレットは混合機のどの部分
からサンプリングしても良好なペレットが得られること
がわかった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、均質な成形混
合物が得られ、この混合物を加圧成形することによっ
て、長期にわたって化学的にも機械的にも安定な放射性
廃棄物ペレットを容易に形成することができる。
しかも、本発明により作成される放射性廃棄物のペレ
ットは耐水性にも優れているため、これを最終処理体と
して水硬性無機充填材で固化体パッケージにより固定化
しても、無機充填材中の水分と相互作用を起こさず、化
学的に安定な固化体パッケージを形成することができ
る。また、本発明により処理された放射性廃棄物ペレッ
トをそのままの状態で貯蔵・保管する場合にも耐水性に
優れているため、貯蔵エリアの湿度制御が緩和でき、そ
の空調設備の負担軽減により、経済性に優れた貯蔵・保
管を行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 和昭 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 杉野 太加夫 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (56)参考文献 特開 昭63−187196(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射性廃棄物の乾燥粉体に硬化促進剤およ
    び耐水性向上剤を添加して均一に混合した後、シリカゾ
    ル,リチウムシリケートまたはこれらの混合物からなる
    無機質結合剤を混合し、得られた混合物をペレット状に
    加圧成形して硬化させることを特徴とする放射性廃棄物
    の固化処理方法。
  2. 【請求項2】硬化を室温で、または室温以上100℃以下
    で乾燥させて行なう特許請求の範囲第1項記載の放射性
    廃棄物の固化処理方法。
  3. 【請求項3】放射性廃棄物は原子力発電所から発生する
    硫酸ナトリウムを主成分とした廃液または核燃料再処理
    施設から発生する硝酸ナトリウムを主成分とした含硝酸
    塩廃液を乾燥して得られる粉体である特許請求の範囲第
    1項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
  4. 【請求項4】硬化促進剤はリン酸アルミニウム,カルシ
    ウムシリケートおよびカルシウムアルミネートを主成分
    とする水硬性セメントあるいはこれらの混合物であるこ
    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
    物の固化処理方法。
  5. 【請求項5】リン酸アルミニウムがトリポリリン酸二水
    素アルミニウムである特許請求の範囲第4項記載の放射
    性廃棄物の固化処理方法。
  6. 【請求項6】耐水性向上剤はケイ酸マグネシウム,メタ
    ケイ酸アルミン酸マグネシウムおよびシリカ超微粉から
    選ばれる少なくとも1種からなる特許請求の範囲第1項
    記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
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