JP2002257984A - 放射性廃棄物の溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減容率が大きく、化学的に安定であり、セシ
ウムの残存率が高く、コバルトの評価を容易かつ確実に
行なえる固化体を得ることができる放射性廃棄物の溶融
処理方法を提供する。 【解決手段】放射性濃縮廃液粉体を、ＳｉＯ₂を主成分
とする助剤または無機廃棄物と、還元材と、金属廃棄物
ともにるつぼに投入して高温で溶融し、ガラス層と金属
層とからなる固化体とする。投入物の（Ｎａ₂Ｏ+Ｃａ
Ｏ）/ＳｉＯ₂を制御することによりセシウムの残存率を
安定させることができる。コバルトは金属相中に均一分
散されるため、従来に比べて放射能評価が容易に行なえ
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、原子力施設から発
生する放射性廃棄物の溶融処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】原子力施設から発生する放射性廃液の処
理法としては、これを濃縮・乾燥させて放射性濃縮廃液
粉体としたうえ、セメント、アスファルト、プラスチッ
クなどの固形材に混合し、そのまま固化体とする方法が
普通であった。しかしこの方法では放射性濃縮廃液粉体
よりも固形材の体積が大きくなるため、減容効果が小さ
いという問題があった。また、アスファルト、プラスチ
ックなどの有機系の固形材を用いた場合には、固化体は
可燃性であった。

【０００３】そこで特開昭６０-４２６９８号公報など
に示されているように、放射性濃縮廃液粉体をシリカを
主成分とする助剤及び炭素を主成分とする反応促進剤と
ともに溶融し、生成されたガラス質中に放射性物質を封
入した固化体とする溶融固化法が提案されている。この
方法では放射性濃縮廃液粉体の主成分である硫酸ソーダ
がガラス原料となるため助剤の添加量は少なくて済み、
大きな減容効果を得ることができる。またガラス質の固
化体となるために燃焼のおそれがなく、化学的に安定と
なる利点がある。ところがこのガラス質の固化体には、
下記のような実用的な問題があった。

【０００４】すなわち、作成された固化体は放射性核種
であるセシウム及びコバルトの含有量を外部から放射線
センサで評価されるのであるが、この放射能評価を適正
に行なうことができるように、セシウムについては固化
体へ残存する割合を安定させる必要がある。しかし従来
法によって製造された固化体はセシウムの残存率が不安
定となる場合があった。また、重要核種であるコバルト
は１００％が固化体中に残存することが確認されている
ものの、固化体の下部に濃縮・偏在する傾向があるた
め、外側からの評価が行ないにくいという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、減容率が大きく、化学的に安定な固
化体が得られるうえ、安定したセシウムの残存率が得ら
れ、またコバルトの評価を容易かつ確実に行なえる固化
体を得ることができる放射性廃棄物の溶融処理方法を提
供するためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の放射性廃棄物の溶融処理方法は、
図1に示すように原子力施設から発生する放射性濃縮廃
液粉体を、ＳｉＯ₂を主成分とする助剤または無機廃棄
物と、還元材と、金属廃棄物ともに溶融し、セシウムを
分散含有するガラス層とコバルトを分散含有する金属層
とからなる固化体とすることを特徴とするものである。
なお、還元材として粒状カーボンを使用することが好ま
しい。また、溶融物中の金属廃棄物の量を１０％以上と
することが好ましい。さらに、溶融炉内の雰囲気を還元
性に保つことにより、ＳＯ₃の発生を防止することが好
ましい。

【０００７】原子力施設から発生する無機廃棄物の大部
分は、コンクリート、ガラス屑、ガラス繊維、保温材等
であり、ＳｉＯ₂を主成分とするものである。これらを
用いれば従来のようにシリカを主成分とする助剤を別途
準備する必要がないが、もちろんＳｉＯ₂を主成分とす
る助剤を用いても差し支えない。本発明の放射性廃棄物
の溶融処理方法は、金属廃棄物を使用する点に大きな特
徴がある。特に鉄を含む無機廃棄物を使用することによ
り、コバルトを金属層中に均一に分散させた固化体を得
ることが可能となり、コバルトの評価を容易かつ確実に
行なえる固化体を得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を示す。まず原子力施設から発生する放射性廃液、特に
ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）から発生する放射性廃液を従
来と同様に濃縮・乾燥して放射性濃縮廃液粉体とする。
この放射性濃縮廃液粉体は硫酸ソーダを主成分とするも
のであり、放射性核種としてセシウム、コバルト等を含
有するものである。

【０００９】この放射性濃縮廃液粉体を、ＳｉＯ₂を主
成分とする助剤または無機廃棄物と、還元材と、金属廃
棄物ともにるつぼに投入し、１４５０〜１５５０℃の高
温で溶融する。無機廃棄物としては、前記したような原
子力施設から発生するコンクリート、ガラス屑、ガラス
繊維、保温材等が用いられる。これらの無機廃棄物の主
成分はＳｉＯ₂であり、Ａｌ₂Ｏ₃やＣａＯを副成分とし
て含むものである。

【００１０】これらの廃棄物は溶融されてガラス質とな
る。また放射性濃縮廃液粉体の主成分である硫酸ソーダ
Ｎａ₂ＳＯ₄は炭素により還元されてＮａ₂ＳＯ₃となり、
さらに無機廃棄物の主成分であるＳｉＯ₂と反応してＮ
ａ₂Ｏ-ＳｉＯ₂系のガラスとなる。また金属廃棄物は溶
融し、比重差によりガラス層から分離した金属層とな
る。このとき、図２に示すように放射性核種であるセシ
ウムはガラス層１中に分散含有され、コバルトは金属層
２中に均一に分散含有される。

【００１１】前記したように、セシウムの残存率を安定
させることが必要とされるのであるが、図３に示すよう
にガラス固化体中のセシウムの残存率は（Ｎａ₂Ｏ+Ｃａ
Ｏ）/ＳｉＯ₂の値により変化する。例えば、セシウムの
残存率を５０％以上で安定させるためには、Ｎａ₂Ｏの
供給源は放射性濃縮廃液粉体であるから、通常はＳｉＯ
₂を主成分とする助剤または無機廃棄物１００重量部に
対する放射性濃縮廃液粉体の混合比を１００重量部以下
とすればよい。また、無機廃棄物中のＳｉＯ₂含有割合
が低い場合は、ＳｉＯ₂を主成分とする助剤を添加し、
（Ｎａ₂Ｏ+ＣａＯ）/ＳｉＯ₂の値を１以下に調整すれば
よい。

【００１２】なお、本発明では金属廃棄物を同時に溶融
することにより、従来は粒子状となって、るつぼの底部
に偏在していたコバルトを、金属層２中に均一分散させ
ることができる。特に鉄中におけるコバルトの分散性は
良好である。このため、本発明により得られた固化体は
セシウムのみならずコバルトの評価が容易かつ確実に行
なえるようになる。しかし金属の含有率が１０％未満で
あると金属層２の厚さが薄くなって評価が行ないにくく
なるため、１０％以上の金属を含むものとしておくこと
が好ましい。また、るつぼに投入される無機廃棄物中の
１０重量％程度をＡｌ₂Ｏ₃またはＣａＯとし、固化体の
耐水性を高めることが好ましい。

【００１３】なお、Ｎａ₂ＳＯ₄を還元するためにるつぼ
中に添加されるカーボン量は、Ｎａ₂ＳＯ₄の１０〜１５
％とする。粉末状のカーボンは表面積が大きすぎてすぐ
に燃焼してしまい還元反応に十分に寄与せず、逆に粒径
の大きいカーボンは反応しにくいため、粒径が３〜５ｍ
ｍ程度の粒状カーボンを用いることが好ましい。

【００１４】通常このような溶融工程においてＳＯ_xが
発生した場合、その一部が配管腐食や白煙の原因となる
ＳＯ₃となる。しかし還元材として粒状カーボンを用
い、またカーボンを含んだるつぼを使用することにより
溶融炉内の雰囲気を還元性に保てば、発生するＳＯ_xの
ほとんどがＳＯ₂となり、配管腐食や白煙を防止するこ
とができる。

【００１５】本発明では、放射性濃縮廃液粉体と不燃性
廃棄物を同時に溶融するが、この溶融炉は不燃性廃棄物
のみの溶融処理装置としても使用できるから、放射性濃
縮廃液粉体の処理と不燃性廃棄物との兼用とすることが
できる。また、可燃性廃棄物の焼却灰も溶融することが
できる。以下に本発明の実施例を示す。

【００１６】

【実施例】（実施例１）ＢＷＲ型原子力発電所から発生
する放射性廃液を濃縮し乾燥器で乾燥した放射性濃縮廃
液粉体１５０ｋｇと、原子力発電所から発生する無機廃
棄物１４５ｋｇ（ＳｉＯ₂：１３５ｋｇ，ＣａＯ+Ａｌ₂
Ｏ₃：１０ｋｇ）と、放射性金属廃棄物(配管屑)１０５
ｋｇとを、粒径が３〜５ｍｍの粒状カーボン１８ｋｇと
もにるつぼに投入し、高周波誘導加熱によって１４５０
℃で溶融した。その結果、るつぼの底部には金属層が、
るつぼの上部にはガラス層が分離形成された。これを冷
却したガラス固化体をドラム缶に入れ、周囲にセメント
を充填してセメント固化した。

【００１７】（実施例２）ＢＷＲ型原子力発電所から発
生する放射性廃液を濃縮し乾燥器で乾燥した放射性濃縮
廃液粉体５０ｋｇと、原子力発電所から発生する無機廃
棄物である珪酸カルシウム保温材２００ｋｇと、放射性
金属廃棄物(配管屑)１０５ｋｇとを、粒径が３〜５ｍｍ
の粒状カーボン６ｋｇともにるつぼに投入し、高周波誘
導加熱によって１５５０℃で溶融した。その結果、るつ
ぼの底部には金属層が、るつぼの上部にはガラス層が分
離形成された。これを冷却したガラス固化体をドラム缶
に入れ、周囲にセメントを充填してセメント固化した。

【００１８】これらの実施例１、２により得られた固化
体中のガラス層にはセシウムが分散含有されており、そ
の残存率はいずれも５０％以上であり安定していた。ま
たコバルトは金属層中に均一に分散含有されているた
め、外部から放射線センサを用いて行なわれる放射能評
価によって、コバルトの量も正確に測定することが可能
であった。

【００１９】なお、溶融炉からの排ガスはセラミックフ
ィルタ→ＨＥＰＡフィルタの排ガス処理設備により処理
されるが、実施例１におけるセラミックフィルタの出口
におけるＳＯ₂の濃度は３８００ｐｐｍであり、ＳＯ₃の
濃度は０.６５ｐｐｍであって、配管腐食や白煙の発生
はなかった。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の放射性
廃棄物の溶融処理方法によれば、放射性の無機廃棄物を
用いて放射性濃縮廃液粉体を処理することができるの
で、大きい減容効果を得ることができる。またセシウム
の残存率を安定させることができるうえ、金属廃棄物を
同時に溶融することにより、コバルトを金属層中に均一
に分散させた固化体を得ることが可能となり、放射能評
価を容易かつ確実に行なえる固化体を得ることができ
る。もちろん得られた固化体は化学的に安定で火災や水
にも強く、長期間の保存に十分に耐えることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理工程を示すブロック図である。

【図２】ガラス固化体の断面図である。

【図３】セシウムの残存率を示すグラフである。

【符号の説明】 １ ガラス層、２ 金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 統一郎 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 小畑 政道 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4D004 AA50 AB09 CA29 CC11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力施設から発生する放射性濃縮廃液
   粉体を、ＳｉＯ₂を主成分とする助剤または無機廃棄物
   と、還元材と、金属廃棄物ともに溶融し、セシウムを分
   散含有するガラス層とコバルトを分散含有する金属層と
   からなる固化体とすることを特徴とする放射性廃棄物の
   溶融処理方法。
2. 【請求項２】 還元材として粒状カーボンを使用する請
   求項１記載の放射性廃棄物の溶融処理方法。
3. 【請求項３】 溶融物中の金属廃棄物の量を１０％以上
   とした請求項１記載の放射性廃棄物の溶融処理方法。
4. 【請求項４】 溶融炉内の雰囲気を還元性に保つことに
   より、ＳＯ₃の発生を防止した請求項１記載の放射性廃
   棄物の溶融処理方法。