JPH03199999A - 放射性廃液処理用カートリッジ - 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、放射性廃液を廃棄処分するに際し、放射性廃
液を含浸させて加熱溶融し、ガラス固化させるのに使用
される放射性廃液処理用カートリッジに関する。

「従来の技術」 原子力発電において使用された使用済み燃料を再処理工
場において再処理するに際し、ウラン、超ウラン元素お
よび核分裂生成物を含んだ硝酸を含む高レベル放射性廃
液が副生ずる。そこで、かかる放射性廃液を安全にかつ
効率的に廃棄する技術が望まれている。

従来、この放射性廃液を処理するには、放射性廃液を直
接または脱硝濃縮してスラリー状とし、ガラス原料と混
合して高温のガラス溶融炉に供給し、炉内で廃液中の液
体成分を蒸発させると共に放射性物質をガラス中に溶融
させて、この溶融ガラスをステンレス製の容器に注入し
て固化する技術が開発されてきている。

このような廃液処理技術においては、ガラス溶融炉内で
廃液が激しく沸騰する際、多量の放射性物質を含む粉塵
が発生し、排ガスに同伴して流出するため、この粉塵の
飛散を防止することが重要となる。

本出願人らは、ガラス繊維を部分的に融着して成形した
カートリッジに、上記放射性廃液を含浸させて加熱溶融
し、ガラス固化させる技術を既に提案している（特開昭
６０−２４４８９９号、特開昭６２２２２１９８号）。

このカートリッジを用いると、加熱溶融時における粉塵
の発生が防止され、取り扱いも容易となるという利点が
得られる。

上記カートリッジにおいては、゛充分な圧縮強度を得る
ため１７０　ｋｇ／ｍ３以上の密度が好ましく、かつ、
落下強度の低下を防ぐため２３０ｋｇ／ｍ”以下の密度
が好ましいとされている（特開昭６０−２４４８９９号
の明細書第８頁参照）。

しかしながら、ガラス溶融炉を大型化し、放射性廃液の
処理量を増大させる場合は、自ずと必要なガラス量も増
大する。このガラス量を確保するためにはカートリッジ
をより多く供給すればよいが、カートリッジの体積が著
しく増大してしまうという問題があった。

そこで、上記カートリッジと共にガラスの不足分を補う
ガラスビーズなどのガラス原料を別に加えることも考え
られる。しかしながら、廃液処理設備にカートリッジと
ガラス原料とを別々に供給することになり、供給系統が
複雑化する。また、ガラス原料を別に加えることにより
、粉塵の発生も増大する虞れがあった。

［発明が解決しようとする課題」 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、放射性廃液を含浸させて加熱溶融
する際、別の供給源からガラス原料を補充しなくても充
分なガラス量が確保できるようにした放射性廃液処理用
カートリッジを提供することにある。

［課題を解決するための手段」 本発明は、ガラス繊維が部分的に加熱融着されブロック
状に成形されてなる放射性廃液処理用カートリッジにお
いて、前記ガラス繊維中にガラス増量材が埋設されてな
ることを特徴とする。

「作用」 上記のようにガラス増量材を埋設することにより、放射
性廃液を含浸させて加熱溶融するとき、別の供給源から
ガラス原料を補充しなくても、放射性物質を安全にガラ
ス固化させるのに必要なガラス量を確保することができ
る。これにより、廃液処理設備への供給系統が一本化し
、安全性を高めることができる。また、別のガラス原料
を投入することによる粉塵の発生増大も防止できる。

また、ガラス増量材は、ガラス繊維中に埋設されている
ので、衝撃時においてガラス繊維が緩衝材となり、落下
強度の低下などもできるだけ少なくすることができる。

さらに、取扱い時にガラス増量材が漏出することも防止
される。

［発明の好ましい態様」 本発明において、ガラス増量材としては、例えばガラス
マーブル、ガラスビーズ、ガラスカレット、ガラス棒、
ガラス塊、ガラスフレーク、加熱溶融してガラス化する
無機化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種が好
ましく使用できる。

これらのガラス増量材は、いずれもガラス繊維よりも密
度が高いので、カートリッジの体積をそれほど増大させ
ることなく、必要なガラス量を確保することができる。

なお、加熱溶融してガラス化する無機化合物としては、
例えばＢ　、Ｓｉ、　Ｌｉ、Ｂａ、　Ｃａ、　Ｚｎ、　
Ａ１．Ｎａ、　Ｋ　、　Ｍｇなとのガラス構成元素の硝
酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩や、あるいは上記ガラ
ス構成元素の無機酸などが自由に使用できる。

また、放射性物質をガラス固化して廃棄したとき、放射
性物質の漏出をできるだけ安全に防止するためには、放
射性物質を固化したときのガラス組成が一定しているこ
とが要求される。したがって、ガラス繊維およびガラス
増量材を加熱溶融してガラス化したとき、その最終組成
が一定となるように、それぞれの組成や配合割合を予め
定めておくことが好ましい。

カートリッジにおけるガラス繊維とガラス増量材との重
量比は、］：０．１〜４であることが好ましく、Ｉ：０
．５〜２であることがさらに好ましい。ガラス増量材の
配合割合がガラス繊維１に対して０．１未満では、放射
性物質をガラス固化させるのに必要なガラス量を確保す
ることができず、４を超えると全体の重量が重くなって
落下強度等が充分に得られなくなる虞れがある。

また、ガラス繊維の密度は、１００〜４００　ｋｇ／＋
ｎ”とされることが好ましい。密度が１００　ｋｇ／ｍ
３未満では充分な圧縮強度が得られず、　４００　ｋｇ
／ｍ３を超えると割れやすくなって落下強度が低下し、
また相対的にガラス繊維の間隙が小さくなって保水率が
低下する。

さらに、ガラス増量材はガラス繊維に加熱融着している
ことが好ましい。これにより、ガラス増量材がガラス繊
維にしっかりと保持され、取り扱い中に漏出したり、カ
ートリッジの強度が低下したりすることを防止できる。

本発明の放射性廃液処理用カートリッジの製造方法は、
特に限定されないが、例えば次のようにして製造するこ
とができる。

ガラス繊維としては、短繊維、長繊維のいずれでもよい
が、特に短繊維が適している。ガラス繊維の平均径は８
〜５０μｍが好ましい。平均径が８μｍ未満の場合には
良好な吸水性が得られなくなる。また、平均径が５０μ
ｍを超えると、紡糸工程における生産性が悪くなり、か
つ、ガラス繊維相互の融着箇所が少なくなって形状が崩
れやすくなる。

ガラス繊維には、無機酸、無機塩、有機シラン、オイル
エマルジョン、ケイ酸ゾル、アルミナゾルなどから選ば
れた結合剤を付与してもよい。

これらの結合剤は、ガラス繊維に対する接着効果や被膜
形成効果を有し、それによってカートリッジの圧縮強度
や衝撃強度を増強させる。なお、これらの結合剤は、カ
ートリッジ成形後に付与してもよい。結合剤の付与方法
としては、例えば水溶液などの溶液状態にし、これにガ
ラス繊維や成形されたカートリッジを浸漬したり、ある
いは上記溶液をスプレー塗布したりする方法が好ましく
採用される。結合剤としての無機酸、無機塩としては、
ケイ酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、硝酸ナトリウム
、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、
ホウ酸カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、炭酸カ
リウム、ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウム、ケイ酸リチ
ウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛などが使用できる。また
、有機シランとしては、例えばγ−アルキルアミノトリ
エトキシシランなどが使用でき、オイルエマルジョンと
しては、例えば鉱酸油等を乳化させたものが使用できる
。

次に、上記ガラス繊維に前述したガラス増量材を包含さ
せて型中に充填し、これらを加熱して部分的に融着する
ことによりカートリッジを成形する。このとき、ガラス
繊維の密度が前述した範囲となるように充填量を調整す
ることが好ましい。

また、ガラス繊維とガラス増量材との重量比も前述した
範囲となるようにすることが好ましい。ガラス繊維にガ
ラス増量材を包含させる方法は特に限定されないが、例
えばガラス繊維の中心部にガラス増量材を配置したり、
あるいはガラス繊維中にガラス増量材を分散混合したり
すればよい。

なお、本発明の放射性廃液処理用カートリッジの形状は
、例えば球形、円柱形、直方体などいずれの形状であっ
てもよいが、処理設備への投入時にころがりやすくして
カートリッジの破損やつまりを防止するため、特に球形
、円柱形が好ましく採用される。

「発明の実施例」 まず、本発明のカートリッジの製造工程について第１〜
３図を参照して説明する。

第３図に示すように、繊維化されたガラス繊維１１は、
ベルトコンベア１２．１３に堆積されて搬送される。そ
の過程で、ドブ漬は装置１４により、ガラス繊維１１に
結合剤の溶液を含浸させる。このドブ漬は装置１４は、
供給管１４ａよりオーバーフローした結合剤の溶液なロ
ーラ１４ｂを介してガラス繊維１．１に含浸させるよう
になっている。また、別の手段として、スプレー１５に
より、ガラス繊維１１に結合剤の溶液を含浸させるよう
にしてもよい。なお、溶液を含浸させた後、加熱乾燥し
て水等の溶媒を除去することが好ましい。

こうしてガラス繊維１１に結合剤の溶液を含浸させた後
、第２図に示すように、所定量のガラス繊維１１を丸め
て金属製の型１６．１７内に充填する。このとき、ガラ
ス繊維１１の中心部にガラスマーブル１８を埋設する。

勿論、ガラスマーブル１８の代わりに前述したような他
のガラス増量材を用いてもよい。

このようにガラス繊維１１を型１６．１７内に充填した
後、５８０±２５℃にて３０±５分程度加熱処理し、ガ
ラス繊維１１を部分的に融着させる。このとき、ガラス
マーブル１８の表面にもガラス繊維１１が融着して、ガ
ラス繊維１１とガラスマーブル１８とが一体化された円
柱状のカートリッジが成形される。

第１図はこうして成形されたカートリッジを取１ 出してそれを縦に半分に割った状態を示している。この
カートリッジＩ９は、全体として円柱状をなし、ガラス
繊維１１の中心部にガラスマーブル１８が埋設されてで
きている。

実験例 ガラス繊維５０ｇに結合剤としてホウ酸水溶液を塗布し
、これに球径２５ｍｍ　（重さ２０ｇ）、３０ｍｍ　（
重さ３４ｇ１．３５ｍｍ　（重さ５５ｇ）のガラスマー
ブルを埋設させて型に充填し、５５０℃×３０分間焼成
してカートリッジを製造した。また、比較のため、ガラ
スマーブルを埋設しないでガラス繊維のみからなるカー
トリッジを同様にして製造した。なお、使用した型の内
容積は２６０　ｃｍ３である。また、使用したガラス繊
維およびガラスマーブルのガラス組成は第１表に示す通
りである。

（以下、余白） 第１表 こうして得られたそれぞれのカートリッジに水を含浸さ
せてその最大保液量を測定した。この結果を第２表に示
す。

第２表 このように、保液量は、カートリッジ重量が倍程度にな
っても大きく低下しないことがわかる。

また、これらのカートリッジは、いずれも充分な圧縮強
度および落下強度を有していた。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、ガラス増量材が
埋設されているので、放射性廃液を含浸させて加熱溶融
するとき、別の供給源からガラス原料を補充しなくても
、放射性物質を安全にガラス固化させるのに必要なガラ
ス量を確保することができる。これにより、廃液処理設
備への供給系統が一本化し、安全性を高めることができ
る。また、別のガラス原料を投入することによる粉塵の
発生増大も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による放射性廃液処理用カー
トリッジを縦割りにして示した斜視図、第２図はガラス
繊維およびガラスマーブルを型に充填する工程を示す斜
視図、第３図はガラス繊維に結合剤の溶液を含浸させる
工程を示す斜視図である。 図中、１１はガラス繊維、１６．１７は型、１８はガラ
スマーブル、１９は放射性廃液処理用カートリッジであ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維が部分的に加熱融着されブロック状に
   成形されてなる放射性廃液処理用カートリッジにおいて
   、前記ガラス繊維中にガラス増量材が埋設されてなるこ
   とを特徴とする放射性廃液処理用カートリッジ。
2. （２）前記ガラス増量材が、ガラスマーブル、ガラスビ
   ーズ、ガラスカレット、ガラス棒、ガラス塊、ガラスフ
   レーク、加熱溶融してガラス化する無機化合物からなる
   群より選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の放
   射性廃液処理用カートリッジ。
3. （３）前記ガラス繊維と前記ガラス増量材との重量比が
   １：０．１〜４である請求項１または２記載の放射性廃
   液処理用カートリッジ。
4. （４）前記ガラス繊維の密度が１００〜４００ｋｇ／ｍ
   ＾３とされている請求項１、２または３記載の放射性廃
   液処理用カートリッジ。
5. （５）前記ガラス増量材が前記ガラス繊維に加熱融着し
   ている請求項１、２、３または４記載の放射性廃液処理
   用カートリッジ。