JPH01223398A - 放射性廃棄物用固化材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物用固化材、詳しくはセメント質物
質、超微粉、高性能減水剤、へｌ含有急硬性物質及び凝
結調節剤からなる水硬性材料を主成分とし、放射性物質
の浸出が少なく、放射性無機塩のベレットも固化可能で
永久貯蔵も可能な、安全な放射性廃棄物の固化材に関す
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕放射性
廃棄物とは放射性アイソトープ使用の工場・病院・研究
所、放射性鉱物の採鉱又は精練工場等から発生するもの
もあるが、はとんどは、原子力発電所や核燃料再処理工
場等の原子力施設から発生するものである。

このような原子力施設から発生する放射性廃棄物として
は濃縮廃液、それらを処理した無機塩のベレット、抽出
溶媒残渣、使用済イオン交換樹脂比される建設廃材など
のいわゆる低、中レベル放射性廃棄物及び高レベル放射
性廃棄物等が挙げられる。

核燃料再処理工場から出てくる放射性廃液は、硝酸ソー
ダが約２５重量％含まれており、溶液のままでは膨大な
貯蔵スペースが必要となる。そこで水分を蒸発させ無機
塩とし、これをペレット化する必要がある。同様のこと
が濃縮廃液（主成分硫酸ソーダ、ホウ酸ソーダ）ついて
も言える。

又、ウラン、プルトニウムの分離、精製の抽出工程では
、リン酸カルシウムやピロリン酸カルシウムなどが抽出
溶媒残渣として生成する。

これら放射性廃棄物、特に低・中レベル放射性廃棄物の
固化処理法としては、セメント固化法、ビチューメン固
化法及びプラスチック固化法等が実用されあるいは検討
されている。

しかしながら、セメント固化方法は耐久性にはすぐれて
いるものの処理能力が小さいことや浸出性が比較的大き
いこと等の欠点があった。また、ビチューメン固化法や
プラスチック固化法は処理能力は大きいものの処理方法
が複雑であることや耐候性等の面で安全性に問題がある
ことなどの課題があった。

以上のことから処理能力が大きく、かつイオンの浸出性
が少なく、耐候性のすぐれた放射性廃棄物の固化方法や
固化材が切望されている。

本出願人は、これらの点を改良した固化材としてセメン
ト質物質、超微粉、高性能減水剤を主成分とする放射性
廃棄物の固化材を提供した（特開昭６１−２１５９９９
号公報）。しかしながら、無機塩のベレット等の固化に
おいては、硬化時間が通常のセメントと同じか、より遅
くなるため固化までにベレットが溶解したり、崩壊して
しまう場合もあり、より安全に全ての放射性廃棄物に適
用可能な固化材の選定が切望されている。

本発明者らは、上記課題を解消すべく種々検討を行った
結果、特定の成分を主成分とする固化材を用いることに
より上記課題を改良することができる知見を得て、本発
明を完成するに到った。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明はセメント質物質、超微粉、高性能減水剤
、ＡＡ’含有急硬性物質及び凝結調節剤からなり、しか
も該ＡＪ含有急硬性物質がセメント質物質と超微粉の合
計量１００重量部に対して１０重量部未満である水硬性
材料を主成分とする放射性廃棄物処理用固化材である。

以下、本発明の詳細な説明する。

セメント質物質とは、通常、早強、超早強及び白色等の
各種ポルトランドセメントが通常使用でき、その他のセ
メントも使用できる。

超微粉は、平均粒径がセメント質物質（通常１０〜２０
μｍ程度）よりも少なくとも１オーダー低いものであり
、特に平均粒径が２オーダー程度低いものが望ましい。

超微粉としてはシリコン、含シリコン合金ならびにジル
コニアを製造する際に副型するシリカダスト（シリカヒ
ユーム）やシリカ質ダストが好適であり、炭酸カルシウ
ム、シリカゲル、オパール質珪石、酸化チタン、酸化ア
ルミニウムなども使用出来る。このような超微粉の製造
は、シリカダストのように気相で生成する以外に、分級
器と粉砕機を組み合せて粉砕する方法もある。また、粉
砕工程でバグフィルタ−により回収したものは、より粒
径の細かいものを得ることができる。

超微粉の使用量は、セメント質物質６０〜９５重量部に
対して５〜４０重量部、好ましくはセメント質物質６５
〜９０重量部に対して１０〜３５重量部である。５重量
部未満では高強度（堅牢性）を得ることが困難であり、
また、４０重量部を超えると混練物の流動性が著しく低
下し、成型することが困難となり、かつ、強度発現も不
十分となる。

本発明で使用する高性能減水剤（以下単に減水の大きな
界面活性剤であって、ナフタリンスルホン酸塩、メラミ
ン樹脂スルホン酸塩およびポリカルボン酸塩などを主成
分とするものがあげられる。

減水剤は、混線物を低水セメント比で得るために必要な
ものであり、従来の使用量はセメントに対し固形分換算
で０．３〜１重量％が使用されているが、本発明におい
てはそれよりも多量に使用することが望ましい。具体的
には、セメント質物質と超微粉との混合物（以下粉体と
云う）　１００重量部に対し固形分換算で１０重量部程
度まで使用され、それよりも多量に使用すると硬化反応
にかえって悪影響を与える。特に好ましい使用量は１〜
５重量部である。

Ａｌ含有急硬性物質（以下急硬性物質と云う）としては
、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミネート固
溶体（結晶性でも非品性でも、また混合物でもよく、例
えばＣＡ−ＣＡｚ、、ＣＡ、　Ｃ＋ｚＡｔ、Ｃ３Ａ及び
Ｃ，ＡＰなどがあげられる。）及びこれらと硫酸根を含
む化合物及び／又は混合物を主成分とする急硬性物質。

水酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムと硫酸根を
含む化合物及び／又は混合物を主成分とする急硬性物質
、硫酸アルミニウム及び硫酸アルミニウムと水酸化カル
シウムを主成分とする急硬性物質。仮焼明ばん石を主成
分とする急硬性物質等があげられる。また、それぞれを
適宜混合したものを急硬性物質として使用できる。

急硬性物質の使用量は、粉体１００重量部に対し１０重
量部未満、好ましくは５重量部以下である。１０重量部
以上では可使時間の調節に特別の混練方法等が必要とな
る。

凝結調節剤としては、急硬性物質による可使時間を調節
するもので、通常遅延剤として利用しているものを用い
ることが出来るが、特に、ホウ酸、オキシカルボン酸及
び炭酸塩のうち１種類又は２種以上が使用できる。特に
、ホウ酸、クエン酸、酒石酸及びグルコン酸等またはそ
れらの塩等を使用することは好ましい。

凝結調節剤の使用量は使用する材料により一概には言え
ないが、粉体と急硬性物質の合計量に対しｌＯ重景％以
下、好ましくは５重量％以下程度である。それ以上の使
用は硬化反応に悪影響を与える。

この凝結時間の調節は、特に放射性廃棄物の無機塩、例
えば硝酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、リン酸塩及びピロリン
酸塩等の固化においては重要であり、硬化時間を数時間
にコントロールする必要がある。これによりペレットの
溶解や崩壊を防止するこ止が可能であり、強固な固化体
を形成することが初めて可能となる。

これにより、放射性物質の浸出を少なくすることが可能
となる。

さら龜必要に応じ、上記材料の他に骨材を併用すること
が出来る。骨材は、−ｍの砂、砂利でも可能であるが、
モース硬度６以上又はヌープ圧子硬度７００　ｋｇｆ　
／ｖｍ”以上の基準で選定された硬質骨材を使用すれば
、強度及び弾性率の向上に極めて有効である。硬質骨材
としては、珪石、黄鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、黄玉、ロー
ソン石、コランダム、ツェナサイト、スピネル、緑柱石
、金縁石、電気石、花こう岩、十字石、ジルコン、焼成
ボーキサイト、炭化はう素及びフェロクロムスラグ等が
ある。また、鉄、ステンレス等の金属粉の使用も有効で
ある。

さらに、各種繊維や鉄筋その他の補強材を組み合せて使
用することも出来る。

以上の材料に水を加えて混練物を得る。

水の使用量は、粉体と急硬性物質の合計量１００重量部
に対して１３〜３５重量部であり、好ましくは１５〜２
５重量部である。

混練方法は特に限定されるものではなく、十分に混線で
きればよい０例えばモルタルミキサー、コンクリートミ
キサー、ハンドミキサー、オムニミキサー等が使用出来
る。また、急硬性成分とセメント質物質をそれぞれ別々
のスラリーとしておき、所定の装置やプラントで順次混
練して行く方法も有効である。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例−１ 表−１実験陽１〜８に示す配合で実験を行ない、練り上
り後操作時間、発熱時間、圧縮強度（ＩＤ、２８Ｄ養生
）を測定した。結果を表−１に併記する。混練方法は材
料を一括投入し、空練りした後、凝結調節剤を溶解した
混練水を加えて混練した。

混練は２０℃、８０％ＲＨで行ない、型枠に打設した。

養生は、材令ＩＤまで２５℃、８０％ＲＨ１その後材令
２８Ｄまでポリ袋中に濡れウェスに包み、２５℃で養生
した。

尚、クロルイオンの拡散実験をプレートを作って実施し
たところ、普通セメントに比べ１〜２桁小さい結果が得
られた。

比較例−１ 表−１実験Ｎａ９及び１０の配合を用いたこと以外は実
施例１と同様に行った。結果を表−１に併記する。

〈使用材料〉 セメント　：アンデスセメント（株）普通ポルトランド
セメント 超微粉ニジリカヒユーム（フェロシリコン製造時のシリ
カダスト、平均粒径０．１ μｍ） 減　水　剤：電気化学工業（株） 商品名ｒＦＴ−５００Ｊ　　（固形分 換算で使用） 主成分、β−ナフタレンスルホン 酸高縮合物塩 急硬性物質：電気化学工業（株） 商品名「デンカコスミック」 主成分、カルシウムアルミネート とセラコラ 細　骨　材：珪石（最大粒径５龍） 凝結調節剤Ａニホウ酸（試薬１級） Ｂ：酒石酸（〃） Ｃ：炭酸カリウム（試薬１級） 水　　　　　：水道水 実施例−２ 模擬放射性廃棄物として、硝酸ソーダをφ２ｃｍ＋×厚
さ１Ｇのベレットに成形し、φ１０ｃｍＸ２０ｃｍの型
枠へ充填率が堆積率で４０〜６０％となるようにベレッ
トを充填させた。

表−１実験隘６の配合の固化材を注入し、成型し、硬化
した。２８後脱型し、２８Ｄ養生後圧縮試験を実施した
。混練方法、養生条件は実施例−１と同様とした。結果
を表−２に示す。

表−２ 実施例−３ 模擬放射性廃棄物として、ピロリン酸カルシウムのベレ
ット及び焼却灰のベレットの充填率が、体積率で６０％
になるようにしたこと以外は実施例−２と同様とし、固
化体を作製した。

いずれの場合も、しっかりとした固化体を得ることがで
き、ピロリン酸カルシウムのベレットを固化した場合は
、２８Ｄ養生の圧縮強度が４００ｋｇｆ／ｃｄであった
。

〔発明の効果〕

本発明により、放射性廃棄物の浸出が少なく、硬化時の
収縮が無く、放射性無機塩のベレットも固化可能で、注
入固化もできる放射性廃棄物用固化材が得られた。

特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）セメント質物質、超微粉、高性能減水剤、Ａｌ含有
   急硬性物質及び凝結調節剤からなり、しかも該Ａｌ含有
   急硬性物質がセメント質物質と超微粉の合計量１００重
   量部に対して１０重量部未満である水硬性材料を主成分
   とする放射性廃棄物用固化材。