JPH0470599A - Solidification method for radioactive waste - Google Patents
Solidification method for radioactive wasteInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、原子力発電所および原子燃料再処理工場より
発生する濃縮廃液や発熱金属等の放射性廃棄物を容器内
に安定に固化処理するのに好適な固化方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a method for stably solidifying radioactive waste such as concentrated waste liquid and heat-generating metals generated from nuclear power plants and nuclear fuel reprocessing plants in a container. This invention relates to a solidification method suitable for.
原子力発電所より発生する放射性廃棄物を減容し、固形
化することは、施設内の保管スペースを確保する上で重
要であるばかりでなく、最終処分法の一つである陸地保
管上、必要不可欠である。Reducing the volume and solidifying radioactive waste generated by nuclear power plants is not only important for securing storage space within the facility, but also necessary for land storage, which is one of the final disposal methods. It is essential.
原子力発電所(沸騰水型原子炉)から発生する主要廃棄
物は、冷却水の浄化系に用いられるイオン交換樹脂の再
生に伴なう濃縮廃液(イオン交換器のメツシュ部に貯積
した廃棄物を洗い流した液;主成分Na2S○4)であ
り、濃縮廃液はそのまま、あるいは乾燥粉体化した後、
セメントをはじめとする水硬性の無機固化材と混合して
、容器内へ固形化する方法が一般に知られている。セメ
ント系の固化材は、
■ 固化操作が簡便である。The main waste generated from nuclear power plants (boiling water reactors) is concentrated waste liquid from the regeneration of ion exchange resins used in cooling water purification systems (waste accumulated in the mesh section of ion exchangers). The main component is Na2S○4), and the concentrated waste liquid can be used as it is or after drying and powdering.
A generally known method is to mix it with a hydraulic inorganic solidifying material such as cement and solidify it in a container. Cement-based solidifying materials are: ■ Solidifying operations are easy.
■ 安価である。■ It is inexpensive.
■ 長期的耐久性に優れている。■ Excellent long-term durability.
等の利点を有しており、特に低レベル放射性廃棄物の固
化に適している。It has the following advantages and is particularly suitable for solidifying low-level radioactive waste.
このような放射性廃棄物の固化体は、充填する廃棄物と
固化材が反応して劣化することを極力避ける必要がある
が、産業技術出版テクノプロジェクト編「放射性廃棄物
処理処分に関する研究開発」p68 (1983年2月
)に記載されているように、濃縮廃液の主成分である硫
酸ナトリウムは、固化材であるセメントを構成する1成
分と反応してセメントバチルスを生成して発熱し、固化
体が膨張して固化容器を破壊する危険性がある。このた
め、硫酸ナトリウムの固化材としては、同じく上記の文
献に記載のように、硫酸ナトリウムと反応する成分の少
ないセメント(例えば高炉セメント)を用いるか1人工
軽量骨材、砂、じやりなどをセメントに混合し、固化材
を希釈する方法が知られている。For such solidified radioactive waste, it is necessary to avoid deterioration due to the reaction between the waste to be filled and the solidification material as much as possible, but this is not possible as much as possible, but it is necessary to avoid deterioration due to the reaction between the waste to be filled and the solidification material. (February 1983), sodium sulfate, which is the main component of concentrated waste liquid, reacts with one of the components of cement, which is a solidifying agent, to generate cement bacilli and generate heat. There is a risk of expansion and destruction of the solidification container. For this reason, as a solidification material for sodium sulfate, as described in the above-mentioned literature, cement with few components that react with sodium sulfate (for example, blast furnace cement) is used, or artificial lightweight aggregate, sand, jiyari, etc. are used. A method of diluting the solidifying agent by mixing it with cement is known.
また、一方では、硫酸ナトリウムとセメント成分との反
応は混合初期に進行し、セメン1〜の硬化速度を著しく
早めることが知られている。このため、セメント粉に水
を加えたペーストの粘性が過大となり、ポットライフが
短縮されて作業性が悪化する。これに対して、特開昭6
4−12358号公報に記載されているように凝結遅延
剤を添加して反応速度を遅らせる方法がある。On the other hand, it is known that the reaction between sodium sulfate and cement components proceeds in the initial stage of mixing, and significantly accelerates the hardening speed of Cement 1. For this reason, the viscosity of the paste made by adding water to cement powder becomes excessive, the pot life is shortened, and workability is deteriorated. On the other hand, in JP-A No. 6
There is a method of slowing down the reaction rate by adding a setting retarder, as described in Japanese Patent No. 4-12358.
この方法によれば、水和熱を下げる効果もあるので、反
応促進により固化体温度が異常に上昇する問題点も避け
ることができる。According to this method, since it has the effect of lowering the heat of hydration, it is also possible to avoid the problem of abnormally rising solidification temperature due to reaction promotion.
上記従来技術において、まず硫酸ナトリウムと反応して
セメントバチルスを生成する成分の少ないセメント(例
えば高炉セメント)を使用する方法においては、硫酸ナ
トリウムによる硬化促進作用を原因とする過剰発熱につ
いて考慮されておらず、固化体温度の異常な上昇で熱歪
が起こり、固化体にクラックが生じる問題があった。In the above-mentioned conventional technology, in the method of using cement (for example, blast furnace cement) with a small amount of components that react with sodium sulfate to produce cement bacillus, excessive heat generation caused by the hardening accelerating effect of sodium sulfate is not taken into account. First, there is a problem in that thermal distortion occurs due to an abnormal rise in the temperature of the solidified body, and cracks occur in the solidified body.
また、人工軽量骨材等で固化材を希釈する方法において
は、固化容器につめる廃棄物の充填割合を大きくして、
廃棄物量を減らすことが考慮されておらず、また所定の
固化体強度を保持することに問題があった。In addition, in the method of diluting the solidification material with artificial lightweight aggregate, etc., the filling ratio of waste packed into the solidification container is increased,
No consideration was given to reducing the amount of waste, and there was a problem in maintaining a predetermined solidified body strength.
さらに、固化材の凝結遅延剤を添加する方法番こおいて
は、遅延剤が固化材の正常な硬化反応に及ぼす悪影響に
ついて考慮されておらず、その添加量の微妙な違いによ
り、硬化不良を起こしたり、ブリージング水(表層分離
水)や廃棄物の浮上により固化体物性が低下する問題点
があった。Furthermore, the method of adding a setting retarder to the solidifying material does not take into account the negative effects of the retarder on the normal curing reaction of the solidifying material, and slight differences in the amount added may cause poor curing. There was a problem in that the physical properties of the solidified product deteriorated due to the rising of breathing water (surface layer separated water) and waste.
本発明の目的は、硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃
液を、セメントをはじめとする水硬化固化材で固化する
際に、廃棄物充填量の低下や硬化不良による固化体物性
の低下を生じない方法で、固化体の過剰な発熱を抑え、
熱歪によるクランクの発生を防止し、固化体健全性を確
保することにある。The purpose of the present invention is to prevent a decrease in the amount of waste filling and a decrease in the physical properties of the solidified material due to poor curing when solidifying concentrated waste liquid containing sodium sulfate as a main component using a hydraulic solidifying agent such as cement. method to suppress excessive heat generation of the solidified material,
The objective is to prevent the occurrence of cranks due to thermal distortion and ensure the integrity of the solidified body.
上記課題を解決するための本発明の放射性廃棄物の固化
方法の構成は、発熱性の放射性廃棄物を、水硬性固化材
を用いて固化体とする際に、固化材と反応して吸熱性を
撥揮する物質を、添加するようにしたことである。The structure of the radioactive waste solidification method of the present invention for solving the above problems is that when exothermic radioactive waste is solidified using a hydraulic solidification material, it reacts with the solidification material and becomes endothermic. The solution is to add a substance that repels .
上記固化材は、水硬性の無機固化材であり、特にカルシ
ウムシリケートを主成分とする固化材に効果がある。例
えば、ポルトランドセメント(早強、超早強、中庸熱を
含む)、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシ
ュセメントがこれに含まれる。The above-mentioned solidifying material is a hydraulic inorganic solidifying material, and is particularly effective for solidifying materials containing calcium silicate as a main component. Examples include Portland cement (including early strength, very early strength, and moderate heat), blast furnace cement, silica cement, and fly ash cement.
上記廃棄物には現在は、硫酸ナトリウムを主成分とする
濃縮廃液またはその乾燥粉体、将来的には、使用済みの
イオン交換樹脂あるいはチャンネルボックス、バーナプ
ルポイズン等の発熱性の金属廃棄物が考えられる。Currently, the above wastes include concentrated waste liquid containing sodium sulfate as its main component or its dry powder, and in the future, used ion exchange resins, channel boxes, burner poison, and other exothermic metal wastes. Conceivable.
固化材に添加する物質としては、その物質が固化材と廃
棄物の混合ペースト中で溶解、相変化。The substance added to the solidification material dissolves and undergoes a phase change in the mixed paste of solidification material and waste.
吸着、もしくは固化材(含む混練水)か廃棄物との反応
を起こしその変化に伴なうエントロピー変化が正(すな
わち吸熱変化)であるものが適する。Suitable materials are those that cause adsorption or a reaction between the solidifying material (including kneading water) and the waste, and the entropy change accompanying the change is positive (that is, an endothermic change).
また、このような変化が、混練水の沸騰蒸発による散逸
を極力防ぐため、100℃以下、好ましくは80℃以下
で起こる物質が好適である。Further, in order to prevent dissipation due to boiling and evaporation of the kneading water as much as possible, a substance that causes such a change at a temperature of 100° C. or lower, preferably 80° C. or lower is suitable.
溶解を利用するものとしては、混練水を溶媒と考えて、
尿素(ΔH= 15 k J/moQ) 、硝酸銀(ム
H=22.6kJ/maQ)、硝酸ナトリウム(ΔH=
20 k J/maQ、)等の硝酸塩、塩化アンモニ
ウム(ΔI(=15kJ/moQ)等のアンモニウム塩
が適するが、固化材との相互作用を考えると尿素が最適
である。For those that utilize dissolution, consider kneading water as a solvent,
Urea (ΔH = 15 kJ/moQ), silver nitrate (MuH = 22.6 kJ/maQ), sodium nitrate (ΔH =
Nitrates such as 20 kJ/maQ, and ammonium salts such as ammonium chloride (ΔI (=15 kJ/moQ)) are suitable, but urea is optimal in consideration of interaction with the solidifying material.
相変化を利用するものとしては、例えば氷(融解、ΔH
=6kJ/moQ)、アセトアルデヒド(蒸発、ΔH=
27.2kJ/mon)、アルコール類、低融点のポリ
マー等が適している。氷は、相変化の後、固化材との水
利反応に消費されるので好適である。For example, ice (melting, ΔH
=6kJ/moQ), acetaldehyde (evaporation, ΔH=
27.2 kJ/mon), alcohols, low melting point polymers, etc. are suitable. Ice is suitable because it is consumed in a water utilization reaction with the solidifying agent after the phase change.
反応を利用するものとしては、水と吸熱反応をする物質
が最適である。The most suitable substances that utilize reactions are those that have an endothermic reaction with water.
固化材に添加する物質は、ペースト中で溶解。 The substances added to the solidifying agent are dissolved in the paste.
相変化、吸着2反応のいずれかの変化を起こし、周囲の
熱を吸収する。この作用により、固化材と廃棄物の相互
作用による硬化促進、廃棄物からの発熱を原因とする固
化体養生初期の固化材の過剰な発熱が緩和され、固化体
内部温度を低減できる。It causes either a phase change or an adsorption 2 reaction, and absorbs the surrounding heat. This action alleviates the acceleration of hardening due to the interaction between the solidifying material and the waste, and the excessive heat generation of the solidifying material during the initial stage of curing of the solidified material caused by heat generation from the waste, thereby reducing the internal temperature of the solidified material.
このため、熱歪による固化体のクラック発生を抑えるこ
とができ、固化体の健全性を確保できる。Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the solidified body due to thermal strain, and the soundness of the solidified body can be ensured.
セメント系の固化材は熱伝導率が小さいため、固化体が
上述のような過剰発熱を起こすと、固化体中心温度と周
辺温度の温度差が大きくなり、サーマル・クラックを起
こしやすい。また、熱伝導率が小さいことは、外部から
の冷却では、このようなサーマル・クラック防止に効果
が小さいことを意味する。従って、セメント系固化材の
ような媒質を均一に冷却するためには、内部反応を利用
して吸熱する本発明が有効である。Since cement-based solidifying materials have low thermal conductivity, when the solidified body generates excessive heat as described above, the temperature difference between the center temperature of the solidified body and the surrounding temperature becomes large, and thermal cracks are likely to occur. Furthermore, the low thermal conductivity means that external cooling is less effective in preventing such thermal cracks. Therefore, in order to uniformly cool a medium such as a cement-based solidifying material, the present invention, which absorbs heat by utilizing an internal reaction, is effective.
本発明の添加剤の作用を、硫酸ナトリウム濃縮廃液をセ
メントを用いて固化する場合を例にとり以下に説明する
。The effect of the additive of the present invention will be explained below, taking as an example the case where concentrated sodium sulfate waste liquid is solidified using cement.
セメントの主要な水和反応は(1)式のように書くこと
ができる。The main hydration reaction of cement can be written as equation (1).
CaS +3H20−+0.5C3S2H3+ 1.5
Ca (OH)2+ 120caQ/ g・・・(1)
ここにCs S はセメントの主成分であるトリカルシ
ウム・シリケートを、Cs52Hsはその水和物を表わ
す〔(注)C:CaO,S:Siの略記号〕。CaS +3H20-+0.5C3S2H3+ 1.5
Ca (OH)2+ 120caQ/ g...(1) Here, Cs S represents tricalcium silicate, which is the main component of cement, and Cs52Hs represents its hydrate [(Note) C: CaO, S: Si abbreviation].
(1)式の水和反応により、C3S 1 g当たり12
0caD、の発熱がある。この場合、問題になるのは(
1)式の水利反応の速度で、これが最大固化体温度を決
める因子となる。通常のセメントの硬化に伴う発熱速度
と比較して、硫酸ナトリウム濃縮廃液を混合した場合、
セメントの硬化反応が加速されて、発熱速度が2〜3倍
となることが発明者らの実験によりわかった。この結果
、200Q規模の固化体になると、固化体内部温度が最
大120℃まで上昇し、内部に微細なりラックを生じる
ことがわかった。By the hydration reaction of formula (1), 12 per 1 g of C3S
I have a fever of 0 caD. In this case, the problem is (
1) The rate of water utilization reaction in equation 1), which is the factor that determines the maximum solidification temperature. Compared to the heat generation rate associated with the curing of ordinary cement, when mixed with concentrated sodium sulfate waste liquid,
The inventors' experiments have shown that the curing reaction of cement is accelerated and the rate of heat generation increases by 2 to 3 times. As a result, it was found that when a solidified body of 200Q scale is formed, the internal temperature of the solidified body rises to a maximum of 120° C., and fine racks are generated inside the solidified body.
ここで本発明の添加物として尿素を用いた場合、尿素は
セメントに水を加えたペースト中で混練水に溶解し、標
準溶解エンタルピーに相当する熱量を吸収する。When urea is used as an additive in the present invention, urea dissolves in kneading water in a paste made by adding water to cement, and absorbs an amount of heat corresponding to the standard enthalpy of solution.
・・・(2)
(2)式の反応により、固化体養生初期の発熱速度は無
添加の場合に比べ、〜50%低減でき、固化体の内部温
度をサーマル・クラックが発生しない程度に抑えること
が可能になる。...(2) Due to the reaction in equation (2), the heat generation rate during the initial stage of curing of the solidified body can be reduced by ~50% compared to the case without additives, and the internal temperature of the solidified body can be suppressed to a level where thermal cracks do not occur. becomes possible.
本発明の実施例を第1図〜第5図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described using FIGS. 1 to 5.
第1図は、本発明の第1実施例の固化法のフロー線図で
ある。FIG. 1 is a flow diagram of a solidification method according to a first embodiment of the present invention.
第1図の構成は、1は、濃縮廃液タンク、2は、添加剤
タンク、3は、固化材タンク、4は、主混練機タンク、
5は、固化容器である。The configuration of FIG. 1 is as follows: 1 is a concentrated waste liquid tank, 2 is an additive tank, 3 is a solidification material tank, 4 is a main kneader tank,
5 is a solidification container.
つぎに第1図の機能は、濃縮廃液タンク1よりNazS
O+を約20%含む濃縮廃液が主混線機4へ所定量供給
され、次に固化材タンク3より、乾燥セメントが所定量
、主混練機タンク4へ供給される。濃縮廃液と固化材の
混線終了の数分前に添加剤タンク2より、本発明の添加
剤が一定量供給され、所定の混線時間の後、固化容器5
へ注入され、固化体となる。Next, the function shown in Figure 1 is as follows.
A predetermined amount of concentrated waste liquid containing about 20% O+ is supplied to the main mixer 4, and then a predetermined amount of dry cement is supplied from the solidifying agent tank 3 to the main mixer tank 4. A certain amount of the additive of the present invention is supplied from the additive tank 2 several minutes before the end of the mixing of the concentrated waste liquid and the solidification material, and after a predetermined mixing time, the solidification container 5
It is injected into a solid state.
この際、セメントとしてはポルトランドセメント、高炉
セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントが
適しており、添加剤としては、セメントペースト中で溶
解、相変化、吸着、セメント構成要素との反応等の変化
を起こし、その過程のエンタルピー変化が正である性質
を持つ物質が選ばれる。−例としては、混練水に溶解し
て吸熱する尿素や硝酸塩、アンモニウム塩をはじめとす
る無機塩、低沸点(100℃以下)で蒸発熱を吸熱する
低級のアルコール類、低融点(100℃以下)で融解す
るポリマーが適している。あるいは混練水の一部を切削
した氷で置換する方法も可能である。これらの添加剤は
いずれも100℃以下、好ましくは80℃以下で、上述
の変化を起こし吸熱することが望ましい。In this case, suitable cements include Portland cement, blast furnace cement, silica cement, and fly ash cement, and additives that cause changes in the cement paste such as dissolution, phase change, adsorption, and reaction with cement components. , a substance with the property that the enthalpy change during the process is positive is selected. - Examples include inorganic salts such as urea, nitrates, and ammonium salts that absorb heat when dissolved in kneading water, lower alcohols that have a low boiling point (below 100℃) and absorb heat of vaporization, and low melting point (below 100℃) ) is suitable. Alternatively, a method of replacing part of the kneading water with cut ice is also possible. It is desirable that all of these additives cause the above-mentioned changes and absorb heat at temperatures below 100°C, preferably below 80°C.
次に1本実施例の具体例を以下に示す。本発明を実施す
るのに適した固化体の組成を第1表に示す。Next, a specific example of this embodiment will be shown below. Table 1 shows the composition of solidified bodies suitable for carrying out the present invention.
第 1 表
ここで廃液とは、硫酸ナトリウムを20重景%含む水溶
液である。この組成では、廃液/セメント比はほぼ0.
5 である。Table 1 Here, the waste liquid is an aqueous solution containing 20% by weight of sodium sulfate. With this composition, the waste liquid/cement ratio is approximately 0.
It is 5.
第1表の組成で作成した固化体、および同一の廃液を用
い、尿素を添加しない廃液/セメント比二0.5 の固
化体、そして硫酸ナトリウムを含まない水/セメント比
=0.5 の固化体について、固化体中心部に熱電対を
挿入し、固化体中心温度の経時変化を測定した。固化体
体積は200Qであった。この測定結果を第2図に示す
。第2図において、曲線6は第1表の組成の固化体、曲
線7は廃液/セメント比=0.5 、尿素無添加の固化
体、曲線8は水/セメント比=0.5 の固化体の温度
変化をそれぞれ示している。第2図の結果をまとめると
第2表のようになる。A solidified body prepared with the composition shown in Table 1, a solidified body using the same waste liquid with a waste liquid/cement ratio of 20.5 without adding urea, and a solidified body with a water/cement ratio of 0.5 without adding sodium sulfate. A thermocouple was inserted into the center of the solidified body to measure the change in temperature at the center of the solidified body over time. The solidified volume was 200Q. The measurement results are shown in FIG. In Figure 2, curve 6 is a solidified product with the composition shown in Table 1, curve 7 is a solidified product with a waste liquid/cement ratio of 0.5 and no urea added, and curve 8 is a solidified product with a water/cement ratio of 0.5. shows the temperature change of each. Table 2 summarizes the results shown in Figure 2.
0種高炉セメントの水和反応は、硫酸ナトリウムを主成
分とする廃液の作用で明らかに硬化が促進され、発熱速
度が約2.5倍に上昇することがわかった。このため、
固化体中心温度は最大120°Cまで上昇し、この時、
微細なサーマル・クランクが発生した。このようなりラ
ンクは、固化体が水と接触する時顕在化する。It was found that in the hydration reaction of Class 0 blast furnace cement, the hardening was clearly accelerated by the action of the waste liquid containing sodium sulfate as the main component, and the exothermic rate increased approximately 2.5 times. For this reason,
The temperature at the center of the solidified body rises to a maximum of 120°C, and at this time,
A minute thermal crank occurred. This rank becomes apparent when the solidified material comes into contact with water.
一方、尿素を添加した固化体では、尿素がペースト中で
徐々に溶解し、溶解熱を周囲から吸収する作用で、発熱
速度が低下し、固化体最大中心温度は75°Cまでしか
上昇しなかった。硬化後の圧縮強度の低下はわずかであ
り、セメントの正常な硬化反応は阻害されていないこと
がわかった。本実施例では、固化体養生時のサーマル・
クラックの発生は認められず、固化体は水浸漬後も健全
であった。On the other hand, in the case of a solidified product containing urea, the urea gradually dissolves in the paste and absorbs the heat of dissolution from the surroundings, reducing the rate of heat generation, and the maximum center temperature of the solidified product only rises to 75°C. Ta. It was found that the decrease in compressive strength after hardening was slight, and the normal hardening reaction of cement was not inhibited. In this example, the thermal
No cracks were observed, and the solidified material remained sound even after immersion in water.
本実施例によれば、廃棄物(廃液)充填量の低下、ある
いは固化材の硬化反応の阻害による強度の低下なくして
、廃棄物と固化材の相乗作用による過剰発熱を緩和する
ことができる。これにより、固化体養生期間中に熱歪に
より発生するクラックを防止することができ、固化体の
健全性が確保できる。According to this embodiment, excessive heat generation due to the synergistic effect of the waste and the solidifying agent can be alleviated without reducing the amount of waste (waste liquid) filled or reducing the strength due to inhibition of the hardening reaction of the solidifying agent. This makes it possible to prevent cracks caused by thermal strain during the curing period of the solidified body, and to ensure the soundness of the solidified body.
第3図は、本発明の第2実施例の固化法のフロー線であ
る。FIG. 3 is a flow line of a solidification method according to a second embodiment of the present invention.
第3図の構成において、9は、乾燥機タンク、10は、
混練水タンク、11は、固化材温練機タンクであり、そ
の他の符合は、第1図と同じである。In the configuration shown in FIG. 3, 9 is a dryer tank, 10 is
The kneading water tank 11 is a solidifying material kneading machine tank, and the other symbols are the same as in FIG. 1.
本実施例は、濃縮廃液を乾燥粉体化した後、セメント系
の固化材と混練し、固化体とするのに好適な固化方法で
ある。This example is a solidification method suitable for drying and pulverizing the concentrated waste liquid and then kneading it with a cement-based solidifying material to form a solidified body.
第3図の機能を以下に説明する。The functions of FIG. 3 will be explained below.
第3図において、濃縮廃液は、濃縮廃液タンクlより乾
燥機タンク9へ供給され、濃縮廃液は乾燥粉体となる。In FIG. 3, the concentrated waste liquid is supplied from the concentrated waste liquid tank 1 to the dryer tank 9, and the concentrated waste liquid becomes a dry powder.
一方、固化材であるセメントは、固化付混練機タンク1
1中において、固化材タンク3より供給される乾燥セメ
ント、および混練水タンク10より供給される混練水を
予備混練しておく。この時のセメント・ペーストの粘性
は通常より低めにしておく必要がある。そのためには水
/セメント比を0.4 以上にするか、β−ナフタレン
スルホン酸塩を主成分とする高性能減水剤を添加する。On the other hand, cement, which is a solidification material, is mixed into the solidification kneader tank 1.
1, dry cement supplied from the solidifying agent tank 3 and kneading water supplied from the kneading water tank 10 are pre-kneaded. At this time, the viscosity of the cement paste must be lower than usual. For this purpose, either the water/cement ratio is set to 0.4 or more, or a high performance water reducing agent containing β-naphthalene sulfonate as a main component is added.
こうして作成したセメント・ペーストを主混練機タンク
4へ一定量供給し、ここへ濃縮廃液の乾燥粉体を徐々に
添加していく。主混練機タンク4内のペーストの粘度が
自然注入限界を越える前に乾燥粉体の投入を停止し、次
に添加剤タンク2より、本発明の吸熱性添加剤を所定量
供給する。主混練機タンク4で数分間混練されたペース
トは固化容器5へ注入され、養生の後、固化体となる。A fixed amount of the cement paste thus prepared is supplied to the main kneader tank 4, and the dried powder of the concentrated waste liquid is gradually added thereto. The addition of the dry powder is stopped before the viscosity of the paste in the main kneader tank 4 exceeds the natural injection limit, and then a predetermined amount of the endothermic additive of the present invention is supplied from the additive tank 2. The paste kneaded for several minutes in the main kneader tank 4 is poured into a solidification container 5, and after curing becomes a solidified product.
本実施例では、廃液を粉体として供給するため、固化体
1体当たりの廃棄物充填量を液体で加える場合の2倍以
上に高くすることができる利点を有しているが、粉体の
一部は混練水に溶解し、セメントの硬化反応を促進する
。このため、固化体養生初期に、過剰な発熱により固化
体温度が上昇し過ぎる問題があった。In this example, since the waste liquid is supplied as a powder, it has the advantage that the amount of waste filled per solidified body can be more than twice as high as when adding liquid. A part of it dissolves in the mixing water and accelerates the hardening reaction of cement. For this reason, there was a problem in which the temperature of the solidified body rose too much due to excessive heat generation in the early stage of curing the solidified body.
ここで、第1実施例と同様、尿素をはじめとするペース
ト中で吸熱変化する性質をもつ添加剤を加えることによ
り、固化体温度をサーマル・クラックが発生しない領域
に保持することができる。Here, as in the first embodiment, by adding an additive such as urea that has a property of endothermic change in the paste, the temperature of the solidified body can be maintained in a range where thermal cracks do not occur.
本実施例によれば、第1実施例に述べた効果に加えて、
廃棄物充填率をさらに高くできる利点がある。According to this embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment,
There is an advantage that the waste filling rate can be further increased.
第4図は、本発明の第3実施例の固化法のフロー線図で
ある6
第4図において、12は、発熱金属切断片であり、その
他の符号は、第1図、第2図と同一である。FIG. 4 is a flow diagram of the solidification method according to the third embodiment of the present invention.6 In FIG. are the same.
本実施例は、他の発熱体の廃棄物であるチャンネルボッ
クスやパーナブルポイズンの切断片を水硬性の無機固化
材を用いて固形化するのに好適な固化方法である。This embodiment is a solidification method suitable for solidifying cut pieces of channel boxes and parable poisons, which are waste products of other heating elements, using a hydraulic inorganic solidification material.
本実施例の発熱性の金属廃棄物は一部放射化しており、
一定した崩壊熱を長期にわたって放出し続ける。水硬性
の固化材で固化する場合には、固化体温度が100℃以
上に、好ましくは80℃以上に上昇しないように廃棄物
充填率を抑える必要があった。この場合、固化材を充填
してから水硬性硬化材の水和反応が著しい20時間後ま
での間に、発熱量は最大となり、固化体温度が100℃
を屈える場合がある。こうなると、固化体内部に混練水
の沸騰によるボイドやサーマル・クラックが発生し固化
体物性が著しく低下する。Part of the exothermic metal waste in this example is radioactive,
It continues to emit constant decay heat over a long period of time. When solidifying with a hydraulic solidifying material, it is necessary to suppress the waste filling rate so that the temperature of the solidified body does not rise above 100°C, preferably above 80°C. In this case, the calorific value reaches its maximum between 20 hours after filling the solidifying material and the hydration reaction of the hydraulic hardening material is remarkable, and the temperature of the solidified material reaches 100°C.
There may be times when you bend down. In this case, voids and thermal cracks are generated inside the solidified body due to boiling of the kneading water, and the physical properties of the solidified body are significantly deteriorated.
本実施例では、本発明の吸熱剤をセメントなどの硬化材
ペースト中に混合し、吸熱剤の吸熱変化を利用して、硬
化剤注入初期の固化体温度の異常な上昇を防ぐようにす
るものである。In this example, the endothermic agent of the present invention is mixed into a hardening material paste such as cement, and the endothermic change of the endothermic agent is used to prevent an abnormal rise in the temperature of the solidified body at the initial stage of hardening agent injection. It is.
第4図において、固化容器5には、あらかじめ発熱金属
切断片12が充填されている。固化材は、固化材タンク
3より水硬性硬化材の粉体が、また混練水タンク10よ
り混練水がそれぞれ一定量。In FIG. 4, the solidification container 5 is filled with exothermic metal cut pieces 12 in advance. As for the solidifying material, a fixed amount of hydraulic hardening material powder is supplied from the solidifying material tank 3, and a fixed amount of kneading water is supplied from the kneading water tank 10.
主混練機タンク4へ供給され、十分に混練される。The mixture is supplied to the main kneader tank 4 and thoroughly kneaded.
その後吸熱剤を添加剤タンク2より主混練機タンク4へ
所定量添加し、さらに数分間混線の後、発熱金属切断片
12を充填した固化容器5へ注入する。この際、固化容
器5に充填されている発熱金属片の間隙に十分に注入さ
れるためには、固化材ペーストの粘度が3000cp以
下であることが望ましい。そのためには、混線時にβ−
ナフタレンスルホン酸塩を主成分とする高性能減水剤を
少量添加するとよい。Thereafter, a predetermined amount of the endothermic agent is added from the additive tank 2 to the main kneader tank 4, and after a few minutes of mixing, it is poured into the solidification container 5 filled with the heat-generating metal cut pieces 12. At this time, in order to sufficiently inject the solidifying material paste into the gaps between the heat generating metal pieces filled in the solidifying container 5, it is desirable that the viscosity of the solidifying material paste be 3000 cp or less. For this purpose, β-
It is advisable to add a small amount of a high performance water reducing agent whose main component is naphthalene sulfonate.
本実施例によれば、発熱金属切断片12を体積充填率で
50%程度充填しても固化体温度が80℃を忌えること
はなく、そのため、混練水の沸騰蒸発によるボイド発生
や熱歪によるサーマル・クランクの発生を防ぎ、固化体
の健全性を保持することができる。According to this embodiment, even if the heat-generating metal cut pieces 12 are filled at a volumetric filling rate of about 50%, the temperature of the solidified body does not exceed 80°C, and therefore voids may occur due to boiling and evaporation of the kneading water, and thermal distortion may occur. It is possible to prevent the occurrence of thermal crank and maintain the integrity of the solidified material.
第5図は、本発明の第4実施例の固化法のフロー線図で
ある。FIG. 5 is a flow diagram of a solidification method according to a fourth embodiment of the present invention.
第5図の構成において、14は、削氷機タンクであり、
その他の符号は、第1.3.4図と同様である。In the configuration shown in FIG. 5, 14 is an ice shaver tank;
Other symbols are the same as in FIG. 1.3.4.
本実施例は、発熱性の放射性廃棄物を水硬性の硬化材で
固化する際に、固化材ペーストに相変化、特に融解によ
って吸熱する性質を持つ添加剤を加え、固化体の過剰発
熱を緩和する固化方法である。In this example, when exothermic radioactive waste is solidified using a hydraulic hardening material, an additive that absorbs heat through phase change, especially melting, is added to the solidifying material paste to alleviate excessive heat generation in the solidified material. This is a solidification method.
第5図に示すように基本プロセスは実施例2(第3図)
と同様に、乾燥機タンク9を用いて濃縮廃液を乾燥粉体
化し、固化材温練機タンク11内で作成した固化材ペー
ストと生温線機タンク4内で混合し、固化容器5へ注入
、固化する。As shown in Figure 5, the basic process is Example 2 (Figure 3)
Similarly, the concentrated waste liquid is dried and powdered using the dryer tank 9, mixed with the solidifying material paste created in the solidifying material kneading machine tank 11 in the hot wire machine tank 4, and poured into the solidifying container 5. , solidify.
吸熱材として氷を用いる場合、削氷機タンク14でかき
氷を作成し、主混練機タンク4へ供給する。この場合、
添加する氷と同重量の混練水を削減することが好ましい
6具体的な固化体組成の一例を第3表に示す。When ice is used as the heat absorbing material, shaved ice is created in the ice shaver tank 14 and supplied to the main kneader tank 4. in this case,
It is preferable to reduce the amount of kneading water by the same weight as the amount of added ice.6 Table 3 shows an example of a specific solidified body composition.
第 3 表
本実施例は、特に固化材ペーストの初期温度を20〜3
0℃低減させるのに効果がある。特に、イオン交換樹脂
を固化する場合のように、混線時に過剰発熱するような
廃棄物を対象とするときに効果が大きい。氷は、周囲の
熱を吸収して水となり、固化材との水和反応で消費され
るため固化体に全く悪影響を及ぼさないという利点を有
する。Table 3 In this example, the initial temperature of the solidifying material paste was set at 20 to 3
It is effective in reducing the temperature by 0℃. This is particularly effective when dealing with waste that generates excessive heat during crosstalk, such as when solidifying ion exchange resin. Ice has the advantage that it absorbs ambient heat, turns into water, and is consumed in a hydration reaction with the solidifying material, so that it does not have any adverse effect on the solidified material.
固化材のペースト中で、100℃以下で融解し、融解熱
を吸収することによって固化体を内部がら冷却する性質
を持つ添加材としては、氷の他に、低融点のポリマーや
有機化合物が使用できる。例えば、低重合度のポリエチ
レン、ポリビニールアルコール、無水マレイン酸等の高
級脂肪酸、およびそのエステル、N−ビニル誘導体、β
−ビニルナフタレン等がある。これらの有機化合物は融
解により、平均100caQ/g近い吸熱があり、効果
的に固化体温度を下げることができる。In addition to ice, low-melting point polymers and organic compounds are used as additives in the solidifying material paste that melt at temperatures below 100°C and have the property of internally cooling the solidified material by absorbing the heat of fusion. can. For example, polyethylene with a low degree of polymerization, polyvinyl alcohol, higher fatty acids such as maleic anhydride, and their esters, N-vinyl derivatives, β
-Vinylnaphthalene, etc. These organic compounds have an average endotherm of nearly 100 caQ/g upon melting, and can effectively lower the temperature of the solidified material.
本実施例の低融点有機物を使用した場合、固化材ペース
トが最大発熱時期を過ぎて徐々に温度が下がってくると
、再び凝固する。特にポリエチレンやポリビニールアル
コールは、撥水性のフィルムを形成し、空隙を閉塞する
。このような添加材の作用によって、固化材の耐水性を
向上させる二次的な効果が得られる。When the low melting point organic substance of this example is used, when the temperature of the solidifying material paste gradually decreases after the maximum heat generation period, it solidifies again. In particular, polyethylene and polyvinyl alcohol form a water-repellent film and close the voids. The action of such additives provides a secondary effect of improving the water resistance of the solidifying material.
本発明によれば、固化材ペーストに添加する吸熱剤の作
用により、発熱性の放射性廃棄物固化体の過剰な発熱を
緩和することができるので、固化体内部温度を常に10
0°C以下に、好ましくは80℃以下に保持できる効果
がある。そのため、固化体に熱歪によるクラックや混練
水蒸発に伴うボイドが生成することを防止でき、固化体
の健全性を確保することができる。According to the present invention, excessive heat generation of the exothermic radioactive waste solidified body can be alleviated by the action of the endothermic agent added to the solidification material paste, so that the internal temperature of the solidified body is always maintained at 10%.
It has the effect of being able to maintain the temperature below 0°C, preferably below 80°C. Therefore, it is possible to prevent cracks due to thermal strain and voids due to evaporation of kneading water from forming in the solidified body, and the soundness of the solidified body can be ensured.
また、上記効果に加えて、廃棄物充填率を高くとること
ができ、しかも生成した固化体は、耐放射性、高強度、
耐薬品性などの諸性質を保持することができるという効
果がある。In addition to the above effects, a high waste filling rate can be achieved, and the solidified material produced has radiation resistance, high strength,
It has the effect of being able to maintain various properties such as chemical resistance.
第1図は、本発明の第1実施例の固化法のフロー線図、
第2図は、本発明の効果を固化体中心温度の経時変化で
示した比較図、第3図は、本発明の第2実施例の固化法
のフロー線図、第4図は、本発明の第3実施例の固化法
のフロー線図、第5図は、本発明の第4実施例の固化法
のフロー線図である。
1・・・濃縮廃液タンク、2・・・添加剤タンク、3・
・・固化材タンク、4・・・主混練機タンク、5・・・
固化容器、6・・・(セメント+廃液+尿素)の固化体
、7・・・(セメント+廃液)の固化体、8・・・セメ
ントのみの固化体、9・・・乾燥機タンク、10・・・
混練水タンク、11・・・固化付混練機タンク、12・
・・発熱金属切断片。FIG. 1 is a flow diagram of a solidification method according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a comparative diagram showing the effect of the present invention as a change in the temperature at the center of the solidified body over time, Fig. 3 is a flow diagram of the solidification method of the second embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a diagram of the solidification method according to the present invention. FIG. 5 is a flow diagram of the solidification method according to the fourth embodiment of the present invention. 1... Concentrated waste liquid tank, 2... Additive tank, 3.
...Solidifying agent tank, 4...Main kneader tank, 5...
Solidification container, 6... Solidified body of (cement + waste liquid + urea), 7... Solidified body of (cement + waste liquid), 8... Solidified body of cement only, 9... Dryer tank, 10 ...
Kneading water tank, 11...Kneading machine tank with solidification, 12.
・Heat-generating metal cut piece.
Claims (1)
化体とする際に、固化材と反応して吸熱性を撥揮する物
質を、添加することを特徴とする放射性廃棄物の固化方
法。 2、請求項1記載の固化方法において、放射性廃棄物が
、硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液もしくはその
乾燥粉体であることを特徴とする放射性廃棄物の固化方
法。 3、請求項1および2記載の固化方法において、水硬性
固化材が、ポルトランドセメントまたは高炉セメントで
あることを特徴とする放射性廃棄物の固化方法。 4、請求項1〜3記載の固化方法において、固化材に、
100℃以下で溶解、相変化、吸着または固化体構成要
素との反応により吸熱する性質を有する物質を、添加す
ることを特徴とする放射性廃棄物の固化方法。 5、請求項1〜3記載の固化方法において、固化材に、
尿素を添加することを特徴とする放射性廃棄物の固化方
法。 6、請求項1〜3記載の固化方法において、固化材に、
削氷を添加することを特徴とする放射性廃棄物の固化方
法。 7、請求項1〜3記載の固化方法において、固化材に、
低融点の有機化合物を添加することを特徴とする放射性
廃棄物の固化方法。 8、請求項7記載の固化方法において、固化材に、添加
する有機化合物が低重合度のポリマーなることを特徴と
する放射性廃棄物の固化方法。 9、請求項8記載の固化方法において、固化材に、添加
するポリマーがポリエチレンであることを特徴とする放
射性廃棄物の固化方法。[Claims] 1. When pyrogenic radioactive waste is solidified using a hydraulic solidifying material, a substance that reacts with the solidifying material and repels endothermic properties is added. A method of solidifying radioactive waste. 2. The solidification method of radioactive waste according to claim 1, wherein the radioactive waste is a concentrated waste liquid containing sodium sulfate as a main component or a dried powder thereof. 3. The method of solidifying radioactive waste according to claims 1 and 2, wherein the hydraulic solidifying material is Portland cement or blast furnace cement. 4. In the solidification method according to claims 1 to 3, the solidification material includes:
1. A method for solidifying radioactive waste, which comprises adding a substance that absorbs heat by dissolution, phase change, adsorption, or reaction with solidified body components at 100° C. or lower. 5. In the solidification method according to claims 1 to 3, the solidification material includes:
A method for solidifying radioactive waste characterized by adding urea. 6. In the solidification method according to claims 1 to 3, the solidification material includes:
A method for solidifying radioactive waste characterized by adding shaved ice. 7. In the solidification method according to claims 1 to 3, the solidification material includes:
A method for solidifying radioactive waste characterized by adding an organic compound with a low melting point. 8. The solidification method of radioactive waste according to claim 7, wherein the organic compound added to the solidification material is a polymer with a low degree of polymerization. 9. The solidification method of radioactive waste according to claim 8, wherein the polymer added to the solidification material is polyethylene.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18166490A JPH0470599A (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Solidification method for radioactive waste |
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| JP18166490A JPH0470599A (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Solidification method for radioactive waste |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0470599A true JPH0470599A (en) | 1992-03-05 |
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| JP18166490A Pending JPH0470599A (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Solidification method for radioactive waste |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0470599A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015068703A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 住友大阪セメント株式会社 | Method for processing radioactive material contaminated water |
| JP2021032595A (en) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | 株式会社東芝 | Radioactive waste solidification method and radioactive waste solidification equipment |
| JP2024059036A (en) * | 2022-10-17 | 2024-04-30 | 王水興産株式会社 | Solidification material for radioactive waste disposal |
-
1990
- 1990-07-11 JP JP18166490A patent/JPH0470599A/en active Pending
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| JP2021032595A (en) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | 株式会社東芝 | Radioactive waste solidification method and radioactive waste solidification equipment |
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