JP2000346994A - ソーダライト型放射性廃棄物固化体の合成方法 - Google Patents

ソーダライト型放射性廃棄物固化体の合成方法

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JP2000346994A
JP2000346994A JP11156506A JP15650699A JP2000346994A JP 2000346994 A JP2000346994 A JP 2000346994A JP 11156506 A JP11156506 A JP 11156506A JP 15650699 A JP15650699 A JP 15650699A JP 2000346994 A JP2000346994 A JP 2000346994A
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halide
fission product
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Shinzo Ueda
真三 上田
Wataru Saiki
渉 斎木
Hiroyasu Kato
博康 加藤
Toshiyuki Nakazawa
俊之 中澤
Kenichi Okada
賢一 岡田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済性に優れ、核分裂生成物のハロゲン化物
を高収率に固化するソーダライト型放射性廃棄物固化体
を合成する。 【解決手段】 NaAlO2、SiO2及び核分裂生成物
のハロゲン化物を混合する。NaOH、Al23、Si
2及び核分裂生成物のハロゲン化物を混合する。Na
OH、カオリンを主体とする材料及び核分裂生成物のハ
ロゲン化物を混合する。Ag2O、SiO2、Al(OH)
3及び核分裂生成物のハロゲン化物を混合する。Ag
2O、NaAlO2、SiO2、Al(OH)3及び核分裂生
成物のハロゲン化物を混合する。上記混合物を温度12
0から300℃又は80〜300℃、圧力0.1〜5M
Pa、水の存在下で1〜6時間水熱反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は使用済み核燃料の再
処理施設から発生する核分裂生成物を含む放射性廃棄物
の固化体を合成する方法に関する。更に詳しくはI−1
29等のヨウ素のようなハロゲン化物を固定するソーダ
ライト型放射性廃棄物の固化体の合成方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に使用済み核燃料再処理施設から発
生する核分裂生成物を含む放射性廃棄物に対してはガラ
ス中に固定化し処分する技術が確立している。このガラ
ス固化放射性廃棄物固化体は、乾式再処理法や乾式群分
離から発生する廃棄物中の塩素によりガラス化が阻害さ
れ、結果としては塩化物形態をなすこれらの廃棄物固化
体としては適していないという問題があった。またガラ
ス固化体に適する酸化物への転換を経てガラス固化体に
する方法は、塩化物から酸化物への転換が熱力学的に困
難であることと、その際に余剰となった塩素が塩素ガス
や塩化水素ガスなどの形態で発生することからその取扱
いが困難になり、プロセスが複雑になるという問題があ
った。この点を解決するため、天然に存在する鉱物の一
種で、そのアルミノケイ酸塩の三次元籠構造内にNaC
lなどのハロゲン化物を含む長期間安定な鉱物として知
られていて、塩化物形態の放射性廃棄物の固化に対して
有効なソーダライトを用いたソーダライト型廃棄物固化
体及びその合成方法が提案されている(特開平7−27
0596)。
【0003】この合成方法は、NaOH、Al23
SiO2 を混合し600〜900℃で加熱して中間反応
体をあらかじめ合成し、この中間反応体とアルカリ金属
元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、貴金属元素
などの塩化物などのハロゲン化物と混合し600〜90
0℃で加熱するか、或はNaAlO2 、SiO2 、アル
カリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、貴
金属元素などの塩化物などのハロゲン化物を混合し、次
いで700℃以上で加熱する方法である。上記方法によ
り合成された固化体は天然において塩化物を含む鉱物の
一種類であるソーダライト石と同じ三次元骨格構造によ
り核分裂生成物のハロゲン化物を保持することができ、
そのアルミノケイ酸塩のソーダライト籠構造内に保持さ
れたハロゲン化物の形態を持つ放射性廃棄物、例えば水
に溶け易いヨウ素を含む廃棄物を安定に固化することが
できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の合
成方法は高温常圧で操作されているため、ハロゲン化物
がヨウ素を含む場合には、合成中にヨウ素が揮発して飛
散するため、得られたソーダライト型放射性廃棄物固化
体中へのヨウ素の収率が低い問題がある。また合成が6
00℃以上の高温で行われ、しかも合成に24〜72時
間という長時間を要するため、合成装置の負担が大きく
て、エネルギーの消費量が多く、その結果、経済性に劣
る不都合がある。更に出発原料のハロゲン化物としてA
gI等の難溶性化合物を使用すると、目的とする放射性
廃棄物固化体の合成が困難になる問題点がある。本発明
の目的は、経済性に優れ、核分裂生成物のハロゲン化物
を高収率に固化するソーダライト型放射性廃棄物固化体
の合成方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1又は2に係る発
明は、NaAlO2、SiO2及び核分裂生成物のハロゲ
ン化物を混合するか、又はNaOH、Al23、SiO
2及び核分裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度12
0〜300℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1
〜6時間水熱反応させることによりソーダライト型放射
性廃棄物固化体を得ることを特徴とするソーダライト型
放射性廃棄物固化体の合成方法である。請求項3に係る
発明は、NaOH、カオリンを主体とする材料及び核分
裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度80〜300
℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時間水
熱反応させることによりソーダライト型放射性廃棄物固
化体を得ることを特徴とするソーダライト型放射性廃棄
物固化体の合成方法である。請求項4又は5に係る発明
は、Ag2O、SiO2、Al(OH)3及び核分裂生成物
のハロゲン化物を混合するか又はAg2O、NaAl
2、SiO2、Al(OH)3及び核分裂生成物のハロゲ
ン化物を混合し、温度120〜300℃、圧力0.1〜
5MPa、水の存在下で1〜6時間水熱反応させること
によりソーダライト型放射性廃棄物固化体を得ることを
特徴とするソーダライト型放射性廃棄物固化体の合成方
法である。請求項6に係る発明は、Ag2O、カオリン
を主体とする材及び核分裂生成物のハロゲン化物を混合
し、温度80〜300℃、圧力0.1〜5MPa、水の
存在下で1〜6時間水熱反応させることによりソーダラ
イト型放射性廃棄物固化体を得ることを特徴とするソー
ダライト型放射性廃棄物固化体の合成方法である。
【0006】請求項1〜6に係る発明によれば、0.1
〜5MPaの圧力下、120〜300℃又は80〜30
0℃のような比較的低い温度で水熱反応を行って、密閉
された水熱反応容器内でソーダライト型放射性廃棄物固
化体を合成するため、合成中にヨウ素が揮発して飛散す
るおそれは極めて少なくなり、高収率で核分裂生成物の
ハロゲン化物を固化することができる。請求項7に係る
発明は、請求項1ないし6いずれかに係る発明であっ
て、ハロゲン元素をXとするとき、ハロゲン化物がNa
X、AgX又はX2である合成方法である。請求項8に
係る発明は、請求項7に係る発明であって、ハロゲン元
素がヨウ素である合成方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の核分裂生成物のハロゲン
化物としては、NaF,NaCl,NaBr,NaIな
どのナトリウム化合物、AgF,AgCl,AgBr,
AgIなどの銀化合物、及びF2,Cl2,Br2,I2
どのハロゲンガスが挙げられる。
【0008】ハロゲン化物は,AgAlSiO4、(N
aAlSiO46・2MX等のソーダライト型の化合物
の形態で固化される。ここでMXはハロゲン化物を表
し、Xはハロゲン元素を、MはNa、Sr、Ag、C
s、Ba等の金属元素を意味する。固化物の合成反応は
核分裂生成物のハロゲン化物を含む化合物等を水熱反応
することにより行われる。この合成反応を促進するため
に、ハロゲン化物を含む混合物は圧縮固化してペレット
状で行われることが好ましい。
【0009】本発明では、水熱反応はオートクレーブの
ような耐圧密閉容器で温度80〜300℃、圧力0.1
〜5MPa、水の存在下で1〜6時間実施される。好ま
しい温度、圧力及び時間はそれぞれ150〜250℃、
0.1〜2MPa及び2〜6時間である。それぞれ温度
が80℃未満及び時間が1時間未満の場合には、ソーダ
ライト型放射性廃棄物固化体に取込まれる核分裂生成物
のハロゲン化物の収率が低いため、好ましくない。また
温度が300℃を超える場合、時間が6時間を超える場
合には、従来法との顕著な差異がなくなり、5MPaを
超えても反応がそれ程促進されない。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 <実施例1>NaAlO2、SiO2及びNaIをモル比
で3:3:1の割合で十分に混合した。この混合物を乳
鉢で粉砕し、得られた粉末を300MPa(3×108
N/m2)の圧力で圧縮固化してペレットを作製した。
得られたペレットを150℃の温度に保ったオートクレ
ーブ内で圧力0.4MPaで6時間水熱反応させること
により(NaAlSiO46・2NaIの組成を有する
ソーダライト型ヨウ素廃棄物固化体を得た。
【0011】<実施例2>NaOH、カオリンを主体と
する材料(Al2Si25(OH)4)及びNaIをモル
比で6:3:2の割合で十分に混合した。この混合物を
乳鉢で粉砕し、得られた粉末を300MPaの圧力で圧
縮固化してペレットを作製した。得られたペレットを1
50℃の温度に保ったオートクレーブ内で圧力0.4M
Paで6時間水熱反応させることにより(NaAlSi
46・2NaIの組成を有するソーダライト型ヨウ素
廃棄物固化体を得た。
【0012】<実施例3>Ag2O、SiO2、Al(O
H)3及びAgIをモル比で3:6:6:2の割合で十分
に混合した。この混合物を乳鉢で粉砕し、得られた粉末
を300MPaの圧力で圧縮固化してペレットを作製し
た。得られたペレットを150℃の温度に保ったオート
クレーブ内で圧力0.4MPaで6時間水熱反応させる
ことにより(AgAlSiO46・2AgIの組成を有
するソーダライト型ヨウ素廃棄物固化体を得た。
【0013】<実施例4>Ag2O、カオリンを主体と
する材料(Al2Si25(OH)4)及びAgIをモル
比で3:3:2の割合で十分に混合した。この混合物を
乳鉢で粉砕し、得られた粉末を300MPaの圧力で圧
縮固化してペレットを作製した。得られたペレットを1
50℃の温度に保ったオートクレーブ内で圧力0.4M
Paで6時間水熱反応させることにより(AgAlSi
46・2AgIの組成を有するソーダライト型ヨウ素
廃棄物固化体を得た。
【0014】<評価>本発明のソーダライト型放射性廃
棄物固化体の可能浸出性について、実施例1で得られた
ソーダライト型放射性廃棄物固化体についてのみ試験を
行った。その結果、ANS(American National Standa
rd)方式によるLI値(低レベル放射性廃棄物の可能浸
出値)で12.8となり、モルタルセメント固化体の場
合(LI値7)よりも優れ、かつ従来の技術によるソー
ダライト固化体に関する報告値(LI値12)と同等も
しくはそれ以上の優れた結果が得られた。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のソーダライ
ト型放射性廃棄物固化体の合成方法によれば、NaAl
2、SiO2、NaOH、Al23、Ag2O、Al(O
H)3及びカオリンを主体とする材料から選ばれた化合物
を適切に組合わせ、これに核分裂生成物のハロゲン化物
を混合し、温度80〜300℃、圧力0.1〜5MP
a、水の存在下で1〜6時間水熱反応させるので、従来
の合成方法に比べて、ヨウ素のようなハロゲン化物が揮
発して飛散するおそれがなく、高い収率でハロゲン化物
を取込んで固化するソーダライト型放射性廃棄物固化体
が得られる。合成温度が低くかつ合成時間が短くなるた
め、合成装置の負担が軽減され、しかもエネルギー消費
が少ないため、経済性に優れる効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 博康 茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭1002 番地の14 三菱マテリアル株式会社環境・ エネルギー研究所内 (72)発明者 中澤 俊之 茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭1002 番地の14 三菱マテリアル株式会社環境・ エネルギー研究所内 (72)発明者 岡田 賢一 茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭1002 番地の14 三菱マテリアル株式会社環境・ エネルギー研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NaAlO2、SiO2及び核分裂生成物
    のハロゲン化物を混合し、温度120〜300℃、圧力
    0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時間水熱反応さ
    せることによりソーダライト型放射性廃棄物固化体を得
    ることを特徴とするソーダライト型放射性廃棄物固化体
    の合成方法。
  2. 【請求項2】 NaOH、Al23、SiO2及び核分
    裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度120〜300
    ℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時間水
    熱反応させることによりソーダライト型放射性廃棄物固
    化体を得ることを特徴とするソーダライト型放射性廃棄
    物固化体の合成方法。
  3. 【請求項3】 NaOH、カオリンを主体とする材料及
    び核分裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度80〜3
    00℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時
    間水熱反応させることによりソーダライト型放射性廃棄
    物固化体を得ることを特徴とするソーダライト型放射性
    廃棄物固化体の合成方法。
  4. 【請求項4】 Ag2O、SiO2、Al(OH)3及び核
    分裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度120〜30
    0℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時間
    水熱反応させることによりソーダライト型放射性廃棄物
    固化体を得ることを特徴とするソーダライト型放射性廃
    棄物固化体の合成方法。
  5. 【請求項5】 Ag2O、NaAlO2、SiO2、Al
    (OH)3び核分裂生成物のハロゲン化物を混合し、温
    度120〜300℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在
    下で1〜6時間水熱反応させることによりソーダライト
    型放射性廃棄物固化体を得ることを特徴とするソーダラ
    イト型放射性廃棄物固化体の合成方法。
  6. 【請求項6】 Ag2O、カオリンを主体とする材料及
    び核分裂生成物のハロゲン化物を混合し、温度80〜3
    00℃、圧力0.1〜5MPa、水の存在下で1〜6時
    間水熱反応させることによりソーダライト型放射性廃棄
    物固化体を得ることを特徴とするソーダライト型放射性
    廃棄物固化体の合成方法。
  7. 【請求項7】 ハロゲン元素をXとするとき、ハロゲン
    化物がNaX、AgX又はX2である請求項1ないし6
    いずれか記載の合成方法。
  8. 【請求項8】 ハロゲン元素がヨウ素である請求項7記
    載の合成方法。
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