JPH0611601B2 - 廃棄物の処理容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はち密コンクリート又はモルタルを内面ライニン
グした廃棄物、特に放射性廃棄物及び産業廃棄物の処理
及び処分（以下単に処理という）容器に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

近年廃棄物、特に、原子力発電所、原子力事業所等の原
子力施設から排出される各種放射性廃棄物や化学工場か
ら排出される有害な重金属スラツジ等の産業廃棄物は増
加する一方で、関係者はその処理に苦慮している。

放射性物質は重金属と異なつて個々の核種が固有の半減
期で崩壊減衰していくので我々の環境から隔離しておか
なければならない期間が有限である。現在の核分裂を利
用する系で長い寿命をもつ廃棄物は主に核燃料再処理工
場から発生する。その寿命は９０Ｓｒや１３７Ｃｓのよ
うなβ−やγの放射性能に着目すれば数１００年、原子
番号９３以上の超ウラン元素のα放射能に着目すると数
１０万年と計算される。現在排出量が最も多く問題とさ
れているのは濃度の低い中低レベル廃棄物で、これは１
００年程度以下と考えてよいといわれている。いいかえ
れば、陸地保管容器としては１００年程度もつものが理
想的である。

ところで現在、中低レベル放射性廃棄物に関する処理容
器の主体はステンレス・スチール製ドラム缶を基本にし
ている。例えば、ドラム缶またはドラム缶の内側にコン
クリートを５cm程度ライニングした多重構造容器に、セ
メントまたはアスフアルト等で均一固化したものであ
る。ドラム缶容器は簡便且つ比較的安価で使用実績も高
いが１０年程度で腐食され長期の保管には不向きであ
る。屋内貯蔵した場合には、腐食後と取扱い作業が困難
となるばかりでなく作業者の被爆、ひいては環境汚染の
原因となる。しかしステンレス・スチール製にすると高
価となるばかりでなく長期的には徐々に劣化するので実
用的ではない。

最近、各原子力事業所の保管施設が手狭になつたため、
比較的安価に減容固化できるアスフアルト固化法が脚光
をあびている。しかし、アスフアルト固化体は火災時に
容易に燃焼し、好ましくなく、ドラム缶が腐食した場合
には一層危険である。さらに、国土の狭い我が国では、
放射性廃棄物を永久に保存することは不可能である。こ
のような長期保管して放射能の減衰した廃棄物に関して
は、海洋投棄ないしは、地中埋棄等により処分して保管
場を有効利用できるようにすることが理想的である。し
たがつて、ドラム缶容器を基本とした陸地保管ないしは
陸地処理・処分用容器は好ましくない。また、あらかじ
め成形したコンクリート容器にメタクリル酸メチル（MM
A）等モノマーを含浸重合させたポリマー含浸コンクリ
ート容器は、高強度で長期耐久性に富み、放射性物質の
浸出を防止できるより優れた容器である。しかし、普通
コンクリートと比較してあまり耐衝撃性が改善されず且
つ耐火性が低下する。このため、移送中における落下等
の衝撃事故、地震等の災害や火災に不安が残り陸地処理
・処分用容器としては適当ではない。

ところで、普通コンクリートをスチールフアイバーで補
強すると耐衝撃強度、タフネス、せん断強度、疲労性等
が著しく向上するが、海水、酸性水中などのスチールフ
アイバーの腐食劣化に問題がある。しかも、製造時の特
性からフアイバーの不均一やコンクリートの密実性に欠
け製品のばらつきを生じるという欠点があるので放射性
廃棄物用容器としては使用し難い。

また、上記問題点を解決するために、あらかじめ成型し
たスチールフアイバー補強コンクリート容器に重合性モ
ノマー等含浸剤を含浸させた後コンクリート内で重合固
化せしめ製造される放射性廃棄物及び産業廃棄物の処理
容器も提案されているが、経済性、品質安定性の点で実
用上問題が多い。放射性廃棄物セメント固化用容器は、
従来、容器内で廃棄物をセメント等の固化剤と共に撹拌
し、固化されている。しかし、従来型撹拌容器の場合、
撹拌終了後撹拌翼が取り出されると、その撹拌翼の体積
分に相当する空間が容器の上部に形成される。したがつ
て、この上記空間部にアスフアルト、モルタルなどを充
てんする必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の主目的は、強度、耐衝撃性、耐薬品性、耐火
性、耐食性ならびに経済性、品質安定性に優れた放射性
廃棄物及び産業廃棄物の陸地処理容器を提供することで
ある。

〔問題点を解決する手段〕

即ち、本発明は、容器の内面に、セメント質物質、セメ
ント質物質より少なくとも１オーダー平均粒径が低い超
微粉、高性能減水剤、骨材、及び水を主成分とするコン
クリート又はモルタルをライニングしてなる廃棄物の処
理容器である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明でいうセメント質物質とは、普通、早強超早強、
白色もしくは耐硫酸塩等各種ポルトランドセメント、さ
らには高炉スラグ、フライアツシユ等混和材を混合した
混合セメント、及び混合材及び／又は混合されるセメン
トを粉砕した混合セメントなどが一般に用いられる。

本発明で使用する超微粉とは、平均粒径が前述のセメン
ト質物質より少なくとも１オーダー低いものであり、特
に平均粒径が２オーダー低いものが混練物の流動特性の
面から好ましい。具体的には、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生するシリカダ
スト（シリカヒユーム）及びシリカ質ダストが特に最適
であり、その他に、炭酸カルシウム、シリカゲル、オパ
ール質硅石、フライアツシユ、スラグ、酸化チタン、酸
化アルミニウムなどの超微粉も使用できる。特に、オパ
ール質硅石、フライアツシユ、スラグを分級器つきジエ
ツトミル等により粉砕した超微粉の使用は硬化収縮を改
善するという面から有効である。

超微粉の使用量は、好ましくはセメント質物質６０〜９
５重量部に対して５〜４０重量部、さらに好ましくは６
５〜９０重量部に対して１０〜３５重量部であり、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重量部を越えると混練物の流動性が著し
く低下し、成形することが困難となり、かつ、強度発現
も不充分となる。

本発明で使用する高性能減水剤（以下減水剤という）と
は、高流動化剤とも呼ばれ、コンクリートの流動性を著
しく高める混和剤であり、通常のコンクリートと同程度
のワーカビリチーを保ったままで、単位水量を15〜25％
と、大幅に減少することができるものである。

通常の減水剤は、セメントの凝結時間を遅延する作用を
持つが、本発明で使用する高性能減水剤は、セメントに
多量に添加しても凝結の過遅延や過度の空気連行を伴な
わない分散能力の大きな界面活性剤であって、ナフタリ
ンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンス
ルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、高分子量リグニ
ンスルホン酸塩、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、混練物を低水比で得るた
めに必要なものであり、従来の使用量は、セメント質物
質に対し固形分として0.3〜１重量％が使用されている
が、本発明においては、それよりも多量に添加すること
が好ましい。具体的には、セメント質物質と超微粉との
混合物100重量部に対し固形分として１０重量部程度ま
で使用され、それよりも多量に添加すると硬化反応にか
えつて悪影響を与える。特に好ましい添加量は１〜５重
量部である。このような減水剤の使用量において、超微
粉と組み合わせることにより、水セメント質物質と超微
粉比が２５％以下でも、通常の方法により成形可能な流
動性のある混練物を得ることができる。

本発明で混合物を調整する際に使用する水は成形上必要
なものであるが、高強度硬化体を得るためにはできるだ
け少量にするのが良く、セメント質物質と超微粉との混
合物１００重量部に対し12.5〜３０重量部とするのが好
ましく、１５〜２８重量部がさらに好ましい。水量が３
０重量部より多いと高強度硬化体を得ることが困難であ
り、12.5重量部より少ないと通常の流し込み等の成形が
困難となる。

本発明で使用する骨材は、通常使用されるものでよい
が、硬質で且つ比重の大きいものが望ましく、モース硬
度６以上好ましくは７以上又はヌープ圧子硬度７００kg
／mm²以上のいずれかの規準で選定されたものが好まし
い。この規準を満足するものを例示すれば、硅石、黄鉄
鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、黄玉、ローソン石、エメリー、コ
ランダム、フエナサイト、スピネル、緑柱石、金緑石、
電気石、花崗岩、紅柱石、十字石、ジルコン、焼成ボー
キサイト、炭火硅素、溶融シリカ、電融マグネシア、炭
化硅素、立方晶窒化硼素等がある、特に、放射性廃棄物
用の容器の場合には、鉄粉等を用いてコンクリートの比
重を3.2以上に確保することが好ましい。

以上の材料の他、通常のコンクリート又はモルタルに使
用される化学混和剤を必要に応じて併用することもでき
る。

上記材料の混合、混練方法は特に限定されるものではな
く、通常の方法が適用できる。

又、ライニング方法は、通常行なわれているもので、例
えば遠心力ライニング又は内型枠を使用した注入ライニ
ング及び吹付けライニング等がある。

本発明に係る処理容器の形状はドラム缶が一般的である
がこれに限つたものではない。

具体例として、ドラム缶を用いた例に基づいて、更に本
発明を説明する。

本発明で使用するドラム缶は、２００鋼製ドラム缶JI
SZ１６００-１９７７Ｈ級（１．６mm）を標準とし、こ
のドラム缶内面に第１図のごとく、補強鉄筋を埋設して
厚み３０〜７０mmで上記組成のち密コンクリートをライ
ニングする。コンクリートのライニング方法は、注入成
形を基本とし、均一に混練したち密コンクリートをヘツ
ド圧による注入、ポンプによる注入及び流し込み等によ
り、所定の内型枠とドラム缶との隙き間に注入する。こ
の際、混練されたち密コンクリートを真空脱泡して、コ
ンクリート内部に含まれる気泡を除去すれば、その硬化
体に更にち密性を向上させられる。

また、内型枠としては、プラスチツクス成形品あるいは
ステンレス金網などを用いて、埋め殺しにしても良く、
経済性、実用性を考慮して適宜選択出来る。

本発明の容器は、第１図に示されるごとく、天蓋部１、
胴部２、底部３から構成され、胴部と底部が一体で先づ
成形され、この中に所定の廃棄物を充てんセメント等に
よる、固化処理後、天蓋部を成形して完成される。

胴部と底部を成形する際に、天蓋部に埋設する鉄筋は予
め設置しておき、天蓋部を成形する際には内部型枠を用
いずに充てん固化した廃棄物上に一体でち密コンクリー
トを注型する。すなわち、本発明によれば、放射性廃棄
物をセメントでもつてドラム缶詰めするにあたり、撹拌
終了後撹拌翼を取り出した後に形成される上部空間は、
天蓋部を成形する際にち密コンクリートによつて置き換
えられる。

〔実施例〕

以下実施例で本発明をさらに説明する。

実施例１ ２００鋼製ドラム缶〔JIS Z１６００のＨ級（1.6m
m）〕に、ライニング厚が５０mmとなるよう内型枠をセ
ツトした。

尚φ６ｍ／ｍの、補強鉄筋を図面のように、２０cm間隔
に設置しておく。

表−１に示した配合のコンクリートをつくり、ポンプに
よる注入を行つた。

５０℃で１２時間蒸気養生を行つた。その後物性評価を
行つた。日本原子力研究所の評価基準に基づいて、ライ
ニングしたドラム管の衝撃テスト、及び気密テストを行
つた。

その結果問題はなかった。

実施例２ 実施例１で使用した配合のコンクリート、レジンコンク
リート、重量コンクリート、及び普通コンクリートを使
用し、実施例１のようにライニングし、容器を製造し、
その１か月後に耐熱試験を実施した。

耐熱試験は、５℃／１分の昇温速度で加熱し、900℃ま
で達したのち、900±10℃の温度で１時間保持し、以後
自然放置して冷却した。

容器温度が30℃以下になったことを確認したのち、実施
例１と同様に衝撃テストと気密テストを実施した。

なお、レジンコンクリート、重量コンクリート、及び普
通コンクリートの配合は下記のとおり。

(1) レジンコンクリート 結合材 不飽和ポリエステル 71重量部 収縮低減剤 28重量部 オクテン酸コバルト系硬化促進剤0.28重量部 メチルエチルケトン系触媒 0.30重量部 シランカップリング剤 1.0重量部 結合材：炭酸カルシウム：細骨材：粗骨材の重量比＝
１：１：2.8：4.2 (2) 重量コンクリート 水：普通セメント：細骨材：粗骨材：AE減水剤の単位量
(kg/m³)＝182：365：835：1025：0.91 AE減水剤はポゾリス物産社製商品名「ポゾリスNo.70」 (3) 普通コンクリート 細骨材として姫川産川砂を、粗骨材として姫川産川砂利
を使用したこと以外は重量コンクリートと同様。

その結果、圧縮強度や曲げ強度は表−２のとおりであ
る。

また、本発明の容器以外は、いずれも日本原子力研究所
の評価基準をクリアーできなかった。

〔発明の効果〕

本発明によつて、中・低レベルの放射性廃棄物及びその
他産業廃棄物の処理容器として充分な性能を持つものが
得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の具体例を示すライニングされたドラム管
の断面図である。 符号１……天蓋部分、４……鋼 ２……胴部、５……緻密コンクリート ３……底部、６……鉄筋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器の内面に、セメント質物質、セメント
   質物質より少なくとも１オーダー平均粒径が低い超微
   粉、高性能減水剤、骨材、及び水を主成分とするコンク
   リート又はモルタルをライニングしてなる廃棄物の処理
   容器。