JPH0450700A - 放射性廃棄物処理用構築体 - 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、放射性廃棄物を処理をする時の構築体に関す
るものである。

【発明の背景】

原子力発電所等の各種の原子力施設から排出される各種
の放射性廃棄物の量は増大の一途をたどっている。 これら放射性廃棄物のうち、中、低レベルの放射性廃棄
物はドラム缶等の放射性廃棄物処理容器に入れられ、そ
して固化処理が行なわれ、密閉化して地中埋設に適した
最終形態のものにしている。 例えば、軟鋼製ドラム缶や、容器の形状に成形した鋼繊
維補強コンクリートに重合性含浸剤を含浸させ、重合固
化させた放射性廃棄物処理容器（特公昭５６−１２８４
０号公報）とか、容器の形状に成形した鋼繊維補強コン
クリートに重合性含浸剤を部分含浸させ、重合固化させ
た放射性廃棄物処理容器（特公昭５７−３４５１８号公
報）とか、外殻としての金属製容器、該金属製容器の内
面にライニングされ補強材で補強され、さらに含浸剤に
て強化されたコンクリートから構成される外殻及び内殻
の二重構造を有する多重型容器（特開昭５９−８５．９
９９号公報）とかが提案されて来ている。 そして、例えば粉状あるいは粒状の焼却灰などの微細な
放射性廃棄物、その他雑固体などをセメント固化剤など
と共に放射性廃棄物処理容器内に充填して固化させた後
、この放射性廃棄物層上にセメントペーストを充填し、
そして中蓋を配置した後、外蓋を放射性廃棄物処理容器
に対して配設し、これを地中埋設することが考慮されて
いるのである。 ところで、地中埋設に際して、放射性廃棄物処理容器は
、単に地中に埋設されるのみではなく、安全性を高くす
る為、コンクリートで周囲を構築した保管場所（処理場
）に放射性廃棄物処理容器を置いているのである。 ところで、これまで放射性廃棄物処理場の構築に用いた
セメントとしては、例えばポルトランドセメントが用い
られるのが通常であった。 しかしながら、通常のポルトランドセメントを用いて放
射性廃棄物処理場を構成したものでは、長期間の経過後
にあっては損傷の認められることもあった。

【発明の開示】

本発明者は、前記の損傷の原因を追及して行った結果、
この放射性廃棄物処理場を構成したコンクリート構築体
の損傷は放射性廃棄物中あるいは処分雰囲気下に硫酸塩
が存在しており、この硫酸塩が構築体を構成するコンク
リート（セメント）層中に存在している水酸化カルシウ
ムと下記のように反応して Ｃａ（０）１）２　＋　Ｎａ’２ＳＯ４＋　８２０−＋
Ｃａ５Ｏ，＝２１（２０＋’ｔ４ａＯＩＩ石こうを生成
し、この石こうは処分場のセメント層中の３ＣａＯ・Δ
１□０．や４ＣａＯ’Ａｌ□０３−１３）１２０と下記
のように反応して Ｃａ５Ｏ＋４Ｈ２０＋４ＣａＯ・＾ｌ　２０＊４３ＬＯ
→３ＣａＯ・＾１ｚ０３・３ＣａＳＯ１・３１〜３２Ｌ
Ｏエトリンガイト３ＣａＯ４１２０ｐ　・３ＣａＳＯ４
・３ｉ〜３２）１２０を生成し、このエトリンガイト生
成の際に大きな膨張圧が起き、この膨張圧によって放射
性廃棄物処分場の構築体に損傷（膨張性のひび割れから
剥離）が起きるのであることを究明した。 このような研究の成果を基にして本発明は達成されたも
のであり、その目的は、ひび割れや剥離といった損傷が
起きに＜＜、耐久性に富んだ安全性に高い放射性廃棄物
処理用構築体を提供することである。 上記本発明の目的は、放射性廃棄物処理体が保管される
セメントを用いて構成した放射性廃棄物処理構築体であ
って、この構築体は水酸化カルシウムが実質上含まれて
いないものであることを特徴とする放射性廃棄物処理用
構築体によ□゛つて達成される。 ところで、本発明における構築体を構成する為の水酸化
カルシウムが実質上ないようなセメントとしては、例え
ば３ＣａＯ・３＾！、０．−ＣａＳ０４、ＣａＯ・＾１
２０２．１２ＣａＯ・７＾１２０．などＣａｂ／＾ｌ　
ｚＯｚ　（モル比）が３より小さいカルシウムサルホア
ルミネート化合物あるいはカルシウムアルミネート化合
物を主成分とするクリンカーあるいはセメントをカルシ
ウムサルホアルミネート化合物あるいはカルシウムアル
ミネート化合物換算で３〜２０重量％となせる第１の原
料と、ポルトランドセメント、混合セメント等のけい１
３石灰（３ＣａＯ・５ｉＯｚ）あるいはケイ酸２石灰（
２ＣａＯ・Ｓｉｇｈ）を主成分とするクリンカーあるい
はセメントをカルシウムシリケート化合物換算で３〜２
０重量％となせる第２の原料と、無水石こう、２水石こ
う等の石こうをＣａ５０４換算で６〜４０重量％となせ
る第３の原料と、高炉水滓スラグ２０〜８８重量％とな
せる第４の原料と、クエン酸ナトリウム、リンゴ酸など
のオキシカルボン酸類３０．１〜１．５重量％となせる
第５の原料とを混合して（３＾１．ｏ、＋１．５ＳｉＯ
ｚ）／　（ＣａＯ−５Ｏｚ）モル比が１以上となるよう
にしたものがある。 そして、水酸化カルシウムが実質上ない程度とは、例え
ばＸ線回折の装置（理学を機株式会社製ローターフレッ
クスシリーズ）によってＣａ（ＯＨ）、のビークが認め
られない程度のものであれば良い。 そして、このような組成のセメントが放射性廃棄物処分
場の構成材料として用いられると、ひび割れや剥離とい
った損傷が起きに＜＜、耐久性に富んだ安全性の高いも
のとなるのは、カルシウムサルホアルミネート化合物３
ＣａＯ・３＾１２０．・Ｃａ５Ｏ，を主成分とするカル
シウムサルホアルミネートクリンカー、ポルトランドセ
メント、及び高炉水滓スラグを使用する例について、水
和反応の観点から説明すると、次の通りである。 カルシウムサルホアルミネート化合物は、次式に示すよ
うに、水和時に水酸化カルシウム、石こうと反応してエ
トリンガイドを形成する。 ３Ｃａ０・３＾１２０ｓ　・Ｃａ５Ｏ＋　＋　８ＣａＳ
Ｏ＜　＋　６Ｃａ（０）１）ｚ”９０Ｈｔ。 →３　（３Ｃａ０４１２０３・３ＣａＳ０４・３２ＬＯ
）この反応の為に、無水石こうあるいは２水石こうが消
費される。 一方、水酸化カルシウムとして、ポルトランドセメント
の水和反応によって生ずる水酸化カルシウムが供給され
る。 一般的な刺激剤であるポルトランドセメントは水酸化カ
ルシウムを生成してセメントのｐＨを高め、スラグのシ
リカ、アルミナを溶出し、それらと反応してカルシウム
シリケート水和物（ＣａＯ５ｉＯｚ−Ｈ２Ｏ系）、カル
シウムアルミネート水和物（ＣａＯ−＾］２０．Ｈ２０
系）、さらに石こうと反応してカルシウムサルホアルミ
ネート水和物（ＣａＯ−＾１２０２　　Ｃａ５Ｏ，−Ｈ
２Ｏ系）などの生成を促す。 ところが、本発明にあっては、ポルトランドセメントか
ら生成する水酸化カルシウムがカルシウムサルホアルミ
ネートクリン力−の水和に消費される為、一般のスラグ
系セメントに比較してポルトランドセメントの量が３〜
２０％と多い。 そして、ひび割れや剥離といった損傷が起きに＜＜、耐
久性に富んだ放射性廃棄物処分揚が構成される為には、
スラグの刺激剤であるポルトランドセメントから生ずる
水酸化カルシウムを、もう一つの刺激剤であるカルシウ
ムサルホアルミネートクリン力−がすべて消費してしま
って、系内に水酸化カルシウムが存在しなくなることが
重要となる。 つまり、ポルトランドセメント中のケイ酸３石灰（３Ｃ
ａｔｌＳｉＯ□）及びケイｖｉ２石灰（２ＣａＯ・５ｉ
Ｏｚ）が水和して生成する水酸化カルシウムが、カルシ
ウムサルホアルミネート（３０ａＯ−３＾１２０．−Ｃ
ａＳ０４）、石こう（ＣａＳＯ＝　）と反応して、エト
リンガイドを生成する組成にすれば良い。 尚、カルシウムサルホアルミネートクリン力−の水和反
応は、ポルトランドセメントの水和反応に比較して早い
。そこで、オキシカルボン酸類を添加して、カルシウム
サルホアルミネートクリン力−の水和反応を遅らせ、両
者の水和時期をほぼ一致させ、ポルトランドセメントか
ら生ずる水酸化カルシウムがスラグを刺激した後、その
余剰分がカルシウムサルホアルミネートクリンー力−の
水和に消費されるよう設計することが好ましい。 この目的のオキシカルボン酸類として、クエン酸ナトリ
ウム、リンゴ酸、酒石酸、酒石酸ナトリウムなどが挙げ
られる。 セメントの水和過程で生成する水酸化カルシウムは、最
終的にＣ−５−ＦＩＩ？ｅｌ（３ＣａＯ・２ＳｉＯ＝・
３）Ｉ２０相当）及びエトリンガイド（３ＣａＯ・＾１
２０３　・３ＣａＳＯ＜　・３２ＬＯ）として固定され
なければならない。 Ｃ−Ｓ−ＨｇｅｌのＣａＯ／５ｉ０２（モル比）＝１．
５、エトリンガイドのＣａｂ／＾１□０．（モル比）＝
３であり、又、セメントの石灰分の一部は石こうを形成
するものであるから、（３＾１ｚＯ＋＋１．５ｓｉ０２
）／　（ＣａＯ−ＳＯ３＞≧１の場合に、化学量論的に
系内に遊離の水酸化カルシウムが存在しなくなる。 従って、初期から長期にわたってひび割れや剥離といっ
た損傷が起きに＜＜、耐久性に富んだ放射性廃棄物処分
場を構築する為には、用いるセメントの（３＾１□ｏ、
＋１．５ｓｉＯｚ）／　（ＣａＯ−Ｓ（ｈ）のモル比が
１以上であるセメントを使用すれば良いことになる。 そして、このような処分場を構成するコンクリート（セ
メント）層中に水酸化カルシウムが実質上ないようなセ
メントが用いられた場合、この放射性廃棄物処分場の表
面硬度は大きく、例えばスラグ系セメントの欠点と言わ
れる表面の脆弱化現象がなく、そしてカルシウムサルホ
アルミネートクリンカー及びポルトランドセメントそれ
自身が水硬性を発揮し、又、初期からスラグが水和活性
を示す為、セメントは早強性を呈し、又、長期強度の伸
びも大−きく、さらには無収縮性で、乾燥収縮が小さく
、耐久性に富み、放射性廃棄物の処分場として安全なも
のである。 尚、ポルトランドセメントとしては、普通中庸熱ポルト
ランドセメントを使用できるが、潜在水硬性を有するス
ラグを刺激する効果は、ケイ酸３石灰（３ＣａＯ・５ｉ
Ｏ２）量が多く、反応性の高い早強、超早強ポルトラン
ドセメントの方が効果が大きい。 ス、ケイ酸３石灰（３ＣａＯ−ＳｉＯｚ）が主要化合物
である白色ポルトランドセメントも使用でき、このほか
高炉セメント、フライアッシュセメ゛・ントなどの混合
セメントも使用できる。 又、カルシウムサルホアルミネートのほかに、Ｃａ１ｌ
−Ａｌ２Ｏ３，１２ＣａＯ−７＾ｊ２０３などのカルシ
ウムアルミネート化合物あるいはそれらを主成分とする
アルミナセメントを使用することもできる。 カルシウムアルミネート化合物（ｍｃａｏ・ｎＡｌ２Ｏ
，）又はカルシウムサルホアルミネート化合物（ｍｃａ
Ｏ・ｎ＾１，０．−ＣａＳＯ＝）は、Ｃａｂ／＾１２０
．＜　３　（モル比）である場合に、水和反応において
水酸化カルシウムを消費するので、Ｃａｂ／八１２へ、
が３（モル比）より小さいことが好ましい。

【実施例】 第１図は、本発明に係る放射性廃棄物処理用構築体の１
実施例を示す断面図である。 同図中、Ａは放射性廃棄物処理容器の本体であり、この
処理容器の本体Ａは、例えば鋼製のドラム缶にポリマー
含浸コンクリート層が内張すして一体的に設けられたも
のである。 Ｂはこの処理容器本体Ａの中蓋として使用されるポリマ
ー含浸コンクリート製の蓋である。 Ｃは、コンクリートで横築された処分場である。 そして、上記の容器本体Ａ〜１２Ｂのポリマー含浸コン
クリート層及び処分場Ｃを構成するセメントとしては、
カルシウムサルホアルミネートクリン力−として、３Ｃ
ａ０・３＾１２０＊・ｃａｓｏ＜６０％、遊離石灰１６
％、遊離の石こう１％及びケイ酸２石灰２１％を含有す
るクリンカーを１０重量％と、３ＣａＯ・５ｔＯｚ　６
０％、２ＣａＯ・５ｉ０２２４％、３ＣａＯ・＾１２０
＊１２％を含有する普通ポルトランドセメントクリンカ
−を２０重量％と、無水石こうが主成分の硬石こうを１
５重量％と、高炉水滓スラグ５５重量％とを混合し、ブ
レーン値４０００ｃｆｉ２／ｇに粉砕してから、クエン
酸ナトリウム０，３重量％を混合して得たものを用いた
。 尚、このセメントの（３＾］２０ｓ＋１．５ＳｉＯｚ＞
／　（ＣａＯ−ＳＯ，＞は１．３（モル比）であった。 そして、バイブ、ワイヤー、アングル、バルブ、モータ
ー等の各種の金属類（雑固体）を、充填率（容、積比）
１３％で内部に収納したｌ１１３の容器Ａ内に、上記と
同じセメントペースト（固化材）を゛充填し、固化させ
た。 そして、上言己のように構成させた放射性廃棄物固化体
が、処分場Ｃに搬送され、保管、される。

【特性】

上記実施例で用いた処分場を構成するセメントとして水
酸化カルシウムが実質上ないセメントを用いた場合と、
比較の為に普通ポルトランドセメント（比較例１）及び
高炉Ｃ種セメント（比較例２）を用いた場合との耐久性
のテストを行ったので、その結果を表１、表２、表３−
１及び表３−２に示す。 表　　１ 表　　２ ５％硫酸ソーダ水溶液中での長さ変化率（×１０表 表 これによれば、本発明になるものは、耐久性に富んでお
り、従って放射性廃棄物の処理の安全性が高いことが判
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放射性廃棄物処理用構築体の１
実施例を示す断面図である。 Ａ・・・放射性廃棄物処理容器の本体、Ｂ・・・蓋、Ｃ
・・・処分場。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射性廃棄物処理体が保管されるセメントを用いて構成
   した放射性廃棄物処理構築体であって、この構築体は水
   酸化カルシウムが実質上含まれていないものであること
   を特徴とする放射性廃棄物処理用構築体。