JPH06317698A - 廃棄物の封入方法及び安全封込め貯蔵体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 【目的】 廃棄物である放射性の粒状イオン交換樹脂を
封入して固化処理する方法を提供する。 【構成】 イオン交換樹脂（２８）を熱硬化性ポリマー
結合剤の添加により封じ込め容器（２０）内で固体化す
る。この方式では、予備混合用容器は不要である。ポリ
マー結合剤の硬化により引き起こされる発熱状態を、好
ましくは注入ランス（６２）によってポリマー結合剤を
廃棄物中へ順次送り込むことにより制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射性廃棄物の封じ込め
に関する。より詳細には、本発明は、熱硬化性ポリマー
結合剤中へのイオン交換樹脂の封入に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】原子力
発電では、原子炉の炉側内部の水溶液を利用して、エネ
ルギーを原子炉炉心から発電機に移送する。これら水溶
液は放射能を帯びるようになる場合が多く、放射能レベ
ルを減少させる処理を行う必要がある。一般に、かかる
水溶液は、陽イオン樹脂材料と陰イオン樹脂材料の両方
を含有する混合イオン交換床により処理される。樹脂材
料は、陰イオン交換部位及び陽イオン交換部位を有し、
これら交換部位はイオン部分（ionic moiety）によって
置換されていない場合には「活性（active）」と呼ば
れ、もしイオン部分によって置き換えられていれば「使
用済（exhausted)」と呼ばれる。通常、樹脂床材料は、
完全に使い尽くされる前に使用が中止される。次に、こ
の部分的に使いつくされたイオン交換樹脂は、放射性廃
棄物として処分する必要があり、かかる廃棄物は政府機
関によって厳しく規制されている。イオン交換媒体の処
分と関連した特定の課題として、長期間にわたる埋没処
分のため樹脂を「膨潤」状態又は湿潤状態に維持しなが
ら過剰の残留水を除去する必要があるという課題、及び
樹脂材料が依然として部分として活性状態にあるという
課題である。

【０００３】原子力業界では、放射性イオン交換樹脂の
種々の処分方法を開発した。その処分に関連した課題
は、砂状の樹脂ビード又は粒状樹脂として引き続きイオ
ン交換を行う能力があるということ及び一貫性があると
いうことに関連している。処分法の例として、焼却、コ
ンクリート内での固体化、一体性の高い容器内への樹脂
ビードの封じ込め、及びポリマー材料中での固体化が挙
げられる。最終的には、これらの処理廃棄物は規制され
た埋葬場所内で埋没処理される。

【０００４】一般的に言って焼却処理は好ましくはな
い。というのは、他の機器に課される各種要件により操
業費が高くなるからである。又、焼却により、後でさら
に処理を必要とする二次放射性廃棄物、例えばフライア
ッシュ及び排ガスが生じる。さらに、樹脂ビードの硫黄
分が高いので、焼却容器の損傷に関連した問題が生じて
いた。

【０００５】コンクリートによる固体化は、廃棄体積及
び重量が大きくなるので望ましくない。又、樹脂ビード
はコンクリートの化学的性質に悪影響を及ぼして構造的
健全性の面で脆弱さを生じさせがちである。

【０００６】高い健全性の容器の使用は多くの場合に満
足のいくものであるが、イオン交換樹脂はばらばらの状
態であり、容器が損傷を受けたときは環境中に放出され
やすい。また、かかる樹脂は火災により容器が損傷した
場合にも漏れ出る場合がある。

【０００７】最近において、ポリマー結合剤で固体化す
るという樹脂処理の技術分野にかなりの関心が寄せられ
ている。初期に実施された方法の例が米国特許第４，０
７７，９０１号明細書（アーノルド氏等）及び第４，１
６７，４９１号（ガビリン氏等）に示されており、かか
る例では、廃棄物イオン交換材料を封込め容器内のポリ
マー結合材料中へ混ぜ込む。かかる混ぜ込みを短期間の
間続け、その後撹拌を中断し、ポリマーを放置して容器
内で硬化させる。このシステムは、廃棄物とポリマー結
合材料の全体をポリマーの硬化前に混合する必要がある
という欠点がある。ポリマーの硬化は発熱反応なので、
容器の内容物が危険な温度に達し、火災を引き起こす場
合さえあるような潜在的に危険な事態が生じる。もし発
熱反応を制御しようとして添加するポリマー触媒または
硬化剤が少ないと、当初の混合後、硬化剤を任意で追加
した場合、その結果得られる固体化プロセスは均一では
なく、硬化剤の追加導入時、制御できない発熱反応が生
ずる恐れが依然としてあり、ポリマー混合物の可使時間
又はポットライフに起因して適度の混合時間が得られな
い場合がある。この方法は又、混合装置の形態の望まし
くない二次廃棄物が生じ、かかる混合装置は容器内に残
したままにしても良いが、これは不経済である。

【０００８】もう１つの処理方法は、まず最初に廃棄物
イオン交換樹脂とポリマー材料を配合容器内で混合し、
次に内容物を別の封じ込め容器内に移すことである。ま
ず最初に、イオン交換材料を容器内に入れ、次にポリマ
ー試薬を、従来型混合技術を用いてその材料内へ配合す
る。次に、ミキサーを取り外し、ポリマーを硬化させ
る。他の方法に関連して説明したように、この方法は、
発熱硬化反応前に、イオン交換／ポリマー樹脂の塊状体
を生じさせる。かかる事態は、制御できない発熱反応が
生ずる恐れがあるので危険である。これらプロセスは
又、大きな塊の潜在的に危険な反応体ポリマー材料が存
在するので比較的大型の処分容器に充分には適合しな
い。

【０００９】最近における開発努力は、イオン交換媒体
及びポリマー材料を混合と貯蔵の両方のための１つの封
込め容器内に両方とも廃棄する「封じ込め（in-contain
ment) 」プロセスの改良に焦点を合わせて行われた。１
つの具体化例が開発されたが、この例では、イオン交換
樹脂をまず最初に封じ込め容器内に添加し、次に真空を
容器の底部から引きながらポリマー結合材料を容器の頂
部に導入する。かくして、ポリマー及びその硬化剤をイ
オン交換樹脂中のボイド空間中へ引き入れ、ついにはポ
リマー混合物が真空オリフィスに接触するようにする。
ポリマー混合物は、疎水性のものであるよう選択されて
おり、膨潤状態のイオン交換媒体の表面上に水和する残
留水と置き換わる。この手法にも問題がある。まず第１
に、かかる手法では、ポリマー及びその硬化剤は、ポリ
マー組織のポットライフ内で密に注ぎ込まれた樹脂床を
通して処分容器の全長に亘って移動できなければなら
ず、これはいつでもそうなるとは限らない。第２に、活
性化されたポリマー混合物はイオン交換樹脂と反応する
ことが観察された。ポリマー混合物からの本質的に反応
性のある種を、樹脂材料の通過中に除去し、かくして容
器の底部に達する混合物は適正な化学量論的比率の状態
にはない。この事態の解決のため樹脂床を使い尽くすよ
うに予備処理しようとすると、結果的に、放射性二次廃
棄物を生じさせる放射性核種が遊離してしまうことが分
かった。また、硬化剤を入れ過ぎることによって反応性
種の減少予測を試みても、許容限度を越えるほどの発熱
状態が生じる場合がある。最後に、ポリマー混合物は、
樹脂マトリックス中へ吸引されると、或る特定の通路を
通って導かれる傾向があり、それにより不完全なマトリ
ックス生成が引き起こされる。

【００１０】従って、ポリマー材料の硬化に先立って封
入用ポリマー材料とイオン交換樹脂の塊全体を混合させ
る必要なく、封込め容器それ自体の中で達成できる廃棄
物放射性イオン交換樹脂の封入方法を開発することが要
望されている。さらに、封入段階に先立ってイオン交換
樹脂を予め効果的に状態調節し、イオン交換媒体と封入
用ポリマー材料との間に望ましくない反応が生じさせな
いようにする方法に対する要望がある。本発明の目的の
１つはかかる方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の要
旨は、水溶液を含む廃棄物の封入方法において、底部及
び上部を備え、廃棄物及び水性液を収容する埋設用容器
を準備する段階と、熱硬化性ポリマー樹脂及び該ポリマ
ー樹脂の硬化剤を含むポリマー結合剤を準備する段階
と、まず最初に、ポリマー結合剤を容器の底部近傍の箇
所で廃棄物中に導入する段階と、次に、ポリマー結合剤
を容器の上部に向って底部から順次遠くに位置する複数
の箇所で廃棄物中に導入する段階と、ポリマー樹脂を硬
化させる段階とを有することを特徴とする方法にある。

【００１２】好ましくは、水性液をポリマー結合剤の導
入に先立ってイオン交換樹脂材料から排除する。この水
性液の排除を、好ましくは無極性ポリマー、例えば、ポ
リイソブチレンを含む疎水性の液体をイオン交換樹脂中
に導入することによって行う。ポリイソブチレンは、イ
オン交換樹脂の周りに保護被膜を形成してイオン交換樹
脂が次に行うポリマー結合剤の導入と硬化段階を妨害し
ないようにする。

【００１３】ポリマー結合剤の好ましい導入方法は注入
ランスを用いて行われ、この注入ランスを封込め容器の
上壁を貫通して差し込み、容器の底部まで伸長させる。
ポリマー結合剤の導入を底壁に近い箇所で開始する。ポ
リマー結合剤は、イオン交換樹脂内に残っている水性液
及び置換液の密度よりも大きい密度を有するように選択
されている。これにより、残留液を上方へ押しやり、ポ
リマー結合剤はイオン交換樹脂内に生じるボイド空間を
満たす。次に、ランスをポリマー結合剤の導入を続ける
所定の箇所まで容器から引っ込め、そして、この手順を
繰り返し行って最終的には、ポリマー結合剤が容器内の
自由液ボイド空間を占め、他の液体が置換されて上方へ
押しやられ、容器から押し出されるようになる。

【００１４】本発明の要旨は又、放射性廃棄物であるイ
オン交換樹脂の安全封込め貯蔵体において、エポキシを
基材とする樹脂に対し化学的に不活性な疎水性の無極性
ポリマーと密な接触状態にあるイオン交換樹脂と、イオ
ン交換樹脂及び疎水性無極性ポリマーを均一に分散させ
た重合エポキシ基材樹脂の固体化マトリックスとから成
ることを特徴とする貯蔵体にある。

【００１５】本発明の内容は、添付の図面に例示的に示
すに過ぎない実施例の以下の説明を読むと一層明らかに
なろう。

【００１６】

【実施例】本発明の方法により封入できる廃棄物は多種
多様である。かかる廃棄物は通常、原子力発電所で生じ
た放射性廃棄物を含む。廃棄物の代表例として、米国特
許第４，１３１，５６３号明細書（発明者：ベーア氏
等）に記載されているものが挙げられる。本発明による
封入処理に特に適する廃棄物は、原子炉内の水の流れを
浄化するのに通常用いられるイオン交換樹脂である。

【００１７】本発明は図１の参照により詳細な説明が可
能である。廃棄物としてのイオン交換樹脂をライン１０
により供給タンク１４内に送り込む。通常、ライン１２
によって運ばれる水または他の水性液を供給タンク１４
内でイオン交換樹脂と混合してスルース供給スラリー
（sluice feed slurry）を調製する。次に、この供給ス
ラリーをライン１６により封込め容器２０内に送り込
む。封込め容器２０は放射性物質を貯蔵するために通常
用いられている容器で良い。封込め容器２０は好ましく
は、その底部近傍に、好ましくは容器２０底部の底壁２
４上に置かれた排水マット２２を備える。スルース供給
スラリーの移送中、過剰の水性液は、マット２２及びラ
イン２６を通して吸い込むポンプ３０の作用により封込
め容器２０から除去される。マット２２は水性液の通り
抜けを可能にするが、砂状のイオン交換樹脂２８は通さ
ない任意の材料で作られるのが良い。市販のマットはポ
リエチレンのストランドを互いにオーバーラップさせて
作った網状体である。イオン交換樹脂２８で封込め容器
２０が一杯になるまでスルース供給スラリーを封込め容
器２０内に送り込む。

【００１８】イオン交換樹脂２８は完全には使い尽くさ
れていない場合、封入処理工程に先立ってイオン交換樹
脂２８に同伴している過剰の水を除去するのが好まし
い。この予備処理を行うには、置換溶液、即ち疎水溶剤
をイオン交換樹脂２８に導入し、置換された水を除去す
るのが良い。置換溶液は、封入に用いられるポリマー材
料と化学的に不適合ではない疎水溶剤の組成からなる任
意の種類のものであるのが良い。典型的には、置換溶液
は、石油蒸留生成物、例えばペトロリウムスピリット、
ミネラルスピリット、またはナフサ等を含むが、好まし
くはペトロリウムスピリットである。また、置換溶液
は、溶液の疎水性を高めるための少量の他の添加剤、例
えばステアリン酸アルミニウムを含有するのが良い。一
般に、置換溶液は、少なくとも約８０重量％、好ましく
は少なくとも約８５重量％のペトロリウムスピリット及
び最高約５重量％、好ましくは約０．１〜３重量％のス
テアリン酸アルミニウムを含有する。また、置換溶液は
苛性アルカリ溶液を含むのが良いが、これら苛性アルカ
リ溶液はイオン交換樹脂２８と相互作用する傾向がある
ので好ましくない。

【００１９】好ましい置換溶液は、イオン交換樹脂２８
の周りに保護バリヤーを形成し、かくしてイオン交換樹
脂２８と封入に用いられるポリマー材料との間の相互作
用を阻止できる添加剤化合物を更に含有する。この添加
化合物は無極性または疎水性であることが必要であり、
また、かかる化合物は耐湿性があり、接着剤としての特
性があり、石油を基剤とする置換溶液と混合されると流
動性をもつことが必要である。好ましい添加剤はポリイ
ソブチレンであり、これはイオン交換樹脂の周りに保護
被膜を作り、かくして部分的に活性の樹脂床材との相互
作用を著しく抑えることが判明している。ポリイソブチ
レンを、置換溶液中で、最高約３０重量％、好ましくは
約３〜１０重量％の量で混合させるのが良い。ポリイソ
ブチレンの造膜特性を助けるため他の薬剤、例えば分子
量が１２００のα−メチルスチレンポリマーを置換溶液
中に添加するのが良く、かかる薬剤の添加量は、最高約
１５重量％、好ましくは約５〜１０重量％であるのが良
い。置換溶液をライン３８により封込めタンク４０内に
送り込む。

【００２０】置換操作を行うには、置換溶液をタンク４
０からライン４２を経て封込め容器２０内に送り込む。
置換溶液の密度が水よりも小さい場合、即ち約１未満の
場合、置換溶液を容器２０の上壁２９の近傍に導入する
ことが好ましい。この操作段階中、ポンプ３０を用いて
イオン交換樹脂２８中の間隙水をライン２６を通して除
去することが有利である。置換溶液は、イオン交換樹脂
２８内のボイド空間を一時的に占める流出水の後ろを流
れる。この操作段階は、「自由」水をイオン交換樹脂２
８から除去するのに役立ち、また添加の造膜化合物、例
えばポリイソブチレンが用いられている場合、イオン交
換樹脂２８を更に調製して以後の封入処理に備える。

【００２１】本発明の方法におけるこの時点でポリマー
結合剤をイオン交換樹脂２８中に導入するのが良い。ポ
リマー結合剤は一般に、ポリマー樹脂及びその樹脂のた
めの硬化剤から成る。この本方法で使用可能なポリマー
樹脂は、熱硬化性ポリマー、例えば分子量が比較的小さ
なエポキシ樹脂及びビニルエステル樹脂である。ポリマ
ー樹脂は混合時における粘度が小さいことが必要であ
り、封込め容器内へのポリマー混合物の注入中、ポリマ
ー混合物の低粘性をもたらす架橋種と配合するのが良
い。ポリマー混合物の粘度は一般に、約１ポアズよりも
小さく、好ましくは、約０．５ポアズ以下、より好まし
くは約０．４ポアズ以下である。ポリマー結合剤の密度
は、好ましくは置換溶液の密度よりも大きく、より好ま
しくは１より大である。

【００２２】ポリマー樹脂は好ましくはエポキシ樹脂で
あり、硬化剤は好ましくはアミン官能価を含む。エポキ
シ樹脂は好ましくはビスフェノールＡエポキシであり、
エポキシ当量範囲が約２１０以下、好ましくは約１６０
〜２１０、より好ましくは約１８５〜２０５である。ア
ミン硬化剤は、かかるエポキシ樹脂を硬化させるのに通
常用いられる硬化剤、好ましくは芳香族アミン、脂肪族
アミン、ポリアミド化合物、これらの混合物から選択可
能である。好ましい芳香族アミンのアミン価は約３０
５、粘度は約１．５ポアズであり、好ましい脂肪族アミ
ンは、未改質の化合物、例えばトリエチレンテトラアミ
ンであり、好ましいポリアミドは脂肪酸とアミンの混合
物である。より長い連鎖のポリアミド化合物は、易動度
が非常に高く、イオン交換樹脂の影響を受けにくい分子
量の比較的小さなアミン種、例えばジエチレンテトラア
ミンよりも望ましいことが判明した。

【００２３】エポキシ樹脂及びアミン官能価化合物を、
アミン価が理論化学量論的エポキシド価よりも最高約１
０％、好ましくは約３％〜約５％大きくなるように配合
する。かくして、種々のタイプのアミン官能価化合物と
エポキシ樹脂の重量比は、アミン化合物の混合に応じて
ばらつきがある稀釈剤または可塑剤の添加によりエポキ
シ樹脂及び硬化剤混合物の粘度を小さくすることができ
る。かかる化合物の例として、モノエポキシド種、例え
ばアルキルグリシジルエーテル、及び二官能価の稀釈
剤、例えばネオペンチルグリシジルエーテルが挙げられ
る。

【００２４】ポリマー結合剤中への非反応性のポリマー
種の導入により、ポリマー硬化中におけるイオン交換樹
脂床内の温度上昇をわずかに抑えることができる。これ
ら化合物はエポキシ樹脂との共存性が無ければならず、
かかる化合物の例として、芳香油、スチレン化合物、例
えばスチレン及びα−メチルスチレンが挙げられる。芳
香油は一般に、引火点が約１２５°Ｃであって沸点の高
い芳香族炭化水素の混合物を含有する石油炭化水素樹脂
材料である。芳香油はポリマー結合剤中に、最高約２０
重量％、好ましくは約１０〜２０重量％の量存在するの
が良い。スチレン化合物は最高約１０重量％、好ましく
は約３〜７重量％の量存在するのが良い。

【００２５】ポリマー結合剤の諸成分をライン５２によ
りタンク５０内に添加配合して均一の混合物を生じさせ
る。ポリマー結合剤をタンク５０からポンプ５４により
ライン５１，５３経由で容器２０内へ移送する。ポリマ
ー結合剤を、ポリマー樹脂を硬化させる多量の発熱を潜
在的な危険性が生じる事態を回避する特定の方法でイオ
ン交換樹脂内に導入する。ポリマー結合剤の添加は、容
器２０の底部３２の近傍の箇所、好ましくは底壁２４に
近い箇所、最適には底壁２４から約１５ｃｍ（６イン
チ）以内の箇所で導入を開始することによって制御す
る。ポリマー結合剤の導入中、この結合剤はイオン交換
樹脂２８内の間隙から密度の低い残留置換液を押しのけ
る傾向がある。かくして、ポリマー結合剤はイオン交換
樹脂２８を封入し、封入塊状体６８を生じさせる。挿入
されるポリマー結合剤の導入によりイオン交換樹脂２８
から押し出された排出液、主として置換液はライン７４
経由で封込め容器２０から除去される。ポンプ７０を用
いて容器２０内に減圧状態を生じさせ、好ましくは約２
５０ｍｍＨｇ（１０インチ）〜約６３０ｍｍＨｇ（２５
インチ）の負ゲージ圧の減圧を行っても良いがこれは任
意である。作業場７２を利用してこの操作を監視できる
が、これも任意である。ポリマー結合剤は、容器２０の
底部近傍のイオン交換樹脂の周りのボイド空間を満たし
た後、容器２０の上方部分３４に向かって底部から漸次
遠い箇所で次々に繰り返し導入される。このように漸次
上方で追加することにより（この作業は連続的であって
も間欠的であっても良い）、イオン交換樹脂２８中の残
留液が上方へ押し出され、新しい液状ポリマー結合剤に
よって置き換えられるような方法でポリマー結合剤を供
給できる。この操作段階は、ポリマー結合剤の導入が容
器２０の頂壁２９に近くなり、ポリマー結合剤がライン
７４を通って容器２０から出始めるようになるまで続け
られる。

【００２６】ポリマー結合剤を容器２０内へ漸次上方で
導入するための好ましい送込み装置は注入ランス６２で
ある。ランス６２は撓みホース６０に連結されており、
これによりランス６２を封込め容器２０に出し入れでき
るようになっている。ポリマー結合剤はタンク５０から
ポンプ５４及びホース６０内へ送込まれる。ランス６２
は、注入プロセスの開始時に、好ましくは底壁２４に接
触し、或いはマットを使用していればこのマット２２に
接触して底壁２４の近くに位置決めされる。ポリマー結
合剤はランス端部６４を通って導入されて封入塊状体６
８を生じさせる。ランス６２は、ポリマー結合剤がイオ
ン交換樹脂２８の周りのボイド空間を満たすにつれて容
器２０からゆっくりと引き出す。ランス６２を容器２０
の高さに沿って種々の選択された箇所に移動させること
ができ、特定の期間に渡ってその箇所で導入を続け、或
いはランス６２を選択された速度で連続的に引き出すこ
とができる。ランス６２はランス６２を清浄にするよう
働く締り嵌め密封体６６を通って引き出され、かくして
その放射能の量が減少する。

【００２７】ポリマー結合剤の添加量、及びこれに対応
するランス端部６４の再配置は、容器の容積、ポリマー
結合剤の供給速度及び他の変数の中でとりわけその流れ
特性に基づき当業者において容易に決定できる。好まし
い実施例では、ポリマー結合剤は交番正圧（alternatin
g positive pressure)下で導入され、それによりイオン
交換樹脂２８内のボイド空間内へのその流れが促進され
る。

【００２８】ポリマー結合剤の導入量を調節して硬化中
のポリマー結合剤により生じる発熱反応を制御する。一
般に、樹脂がポリマー結合剤の導入に先立って樹脂が約
２２〜３０°Ｃの温度状態にあることを前提として、容
器２０内の温度は約１００°Ｃ以下、好ましくは約８０
°Ｃ以下、より好ましくは約６５°Ｃ以下に保たれる。
この温度はまた、外部からの手法、例えば封入に先立っ
てイオン交換樹脂２８を冷却することにより、或いは冷
却装置、例えば容器冷却ジャケットを用いることにより
或る程度まで調節できるが、本発明の方法では、これら
の操作段階及び装置は不要である。

【００２９】また、本発明の方法は、密度が水よりも大
きく、即ち１よりも大きな置換溶液を用いて実施でき
る。イオン交換材料を上述したのと同一の方法で容器２
０内へ送り込む。次に、置換溶液を底壁２４の近傍で容
器２０内へ追加し、イオン交換樹脂２８内の密度の小さ
な水を上方へ押しやる。図１を参照すると、置換溶液は
ポンプ５４によってライン４４，５３を通って容器２０
内へ送り込まれる。この操作の間、弁５６を閉じ、弁５
８を開いておく。置換溶液の追加のためランス６２を用
いるのが良く、ランス６２を容器２０の底部まで一杯に
伸長させる。ポンプ７０の助けにより（この使用は任意
である）、置換溶液を追加すると共に置換された水をラ
イン７４を経て除去し、ついには置換流体がイオン交換
樹脂２８内のボイド空間を完全に占めるようにする。こ
の時点で、弁５８を閉じ弁５６を開いて弁５１，５３を
流通させることによりポリマー結合剤を容器２０内へ導
入する。ランス端部６４を上述したように調節し、容器
２０内に封入塊状体６８が得られるようにする。

【００３０】好ましくは、容器２０を垂直配置状態以外
の配置状態に差し向けた状態でポリマー結合剤を容器２
０内へ導入する。図２を参照すると、容器２０は、鉛直
線から約１０°の角度、好ましくは約２０°、より好ま
しくは約３０°傾斜して配置されており、ポリマー結合
剤の添加が一層能率的になっている。ポリマー結合剤８
０はランス端部６０から出てイオン交換樹脂２８内の液
体８２を上方へ押しやる。容器２０は傾斜配向状態にな
っているので、上方壁２９の上方部分への液体８２の流
れが促進される。次に、液体８２を任意的にポンプ７０
を用いてライン７４経由で除去する。

【００３１】最終的に封入された状態のイオン交換樹脂
／ポリマー結合剤マトリックスは性状が均一である。比
較的少量の「自由水」が存在する。このようにして得ら
れたものは長期間にわたる処分にとり安全であり、マト
リックスは高圧縮率を有している。

【００３２】実験例 実験例１ ５５ガロン鋼製ドラム缶を混床イオン交換樹脂スラリー
で一杯にした。スラリー混合物は、陽イオン媒体１部に
対し２部の陰イオン媒体から成る。スラリー中の過剰の
自由水の除去にあたり、水をドラムの底部に位置したマ
ットを通して容器からポンプで送りだす。ドラムを一杯
にすると、供給スラリーのポンプ送りを中断し、そし
て、圧送可能な水が全て除去されるまで過剰の自由水の
除去を約２時間にわたって続けた。

【００３３】８５重量％のミネラルスピリット、３０重
量％のステアリン酸アルミニウム、３０重量％のポリイ
ソブチレン及び分子量が約１２００の９重量％の石油炭
化水素樹脂を含有する置換液を調製した。吸引ポンプを
動作させて液体をマットを通してドラムから除去しなが
ら、１０ガロンのこの置換液をドラムの頂部に導入す
る。排出マットを通る液体の圧送を１時間以上に亘って
続け、自重で排出マット内へゆっくりと移動する残留液
の排出を可能にする。

【００３４】約２５ガロンの液状ポリマー結合剤混合物
を調製した。この混合物の含有成分は、約４６重量％の
ビスフェノールＡエポキシ、１８重量％の芳香油、５重
量％のスチレン、１４重量％の芳香族アミン、１３重量
％の低分子量ポリアミド、及び４重量％の芳香族アミン
硬化剤であった。ポリマー結合剤を、封入プロセスの開
始直前に、エポキシと化合させるような態様で調製し
た。

【００３５】減圧状態がドラムに生じ、それによりドラ
ム内に約３５０〜５６０ｍｍＨｇ（１４〜２２インチ）
の負ゲージ圧の圧力が得られた。液状ポリマー結合剤を
ステンレス鋼製の管状注入ランスを介してドラム内に注
入した。この注入ランスは長さ約９２ｃｍ（３６イン
チ）、内径約０．４８ｃｍ（３／１６インチ）、肉厚
０．１６ｃｍ（１／１６インチ）であった。ランスをド
ラム内に位置決めし、従ってランスが暗渠方式の排出マ
ットに接触するようにする。液状ポリマー結合剤を、ラ
ンスに通じる可撓シリコンゴム管類に連結された蠕動ポ
ンプを用いることによりドラム内に注入した。エポキシ
のレベルがドラム内で上昇するにつれ、残留水及び置換
液がポリマー結合材料上に「浮く」ことが明白になっ
た。ポリマー結合剤によって置換された液体を、ドラム
内に低圧状態を生じさせるのに用いられるポンプに連結
された管類を経てドラムから除去した。ポリマー結合剤
の導入中、ドラムを鉛直線から約３０°の角度で傾斜さ
せた。置換された液体の取出し箇所は、ドラムの頂部の
最も高い位置と一致するよう位置決めした。約２０ガロ
ンのポリマー結合剤をドラム内に導入し、残部を置換さ
れた液体と一緒に運び出した。

【００３６】ドラム缶の内容物を約２４時間かけて硬化
させ、その時点でドラム缶の壁を硬化した廃棄物塊状体
から取り外した。固体化処理された廃棄物を観察する
と、エポキシ材料によって緊密に結合された粒状イオン
交換媒体との一体性が良好であることが分かった。廃棄
物塊状体を横断面に沿って切断すると均一の硬化ポリマ
ー塊状体が表われた。実験例 ２ イオン交換媒体の固体化を本発明の方法を用いて健全性
の高いポリエチレン容器内で行った。容器の直径は約８
９ｃｍ（３５インチ）、高さは１２４ｃｍ（４６イン
チ）、肉厚は約１．３ｃｍ（０．５インチ）であった。
容器の内容積は約５６４リットル（１４９ガロン）であ
った。

【００３７】イオン交換媒体を実験例１で説明したよう
に容器内に送り込んだ。イオン交換媒体を、実験例１に
記載した置換溶液で予備処理した。使用した置換溶液の
体積は１１４リットル（３０ガロン）であった。固体化
方法に使用した液状ポリマー結合剤は、実験例１に記載
したものと同一であり、容器内に導入される液状ポリマ
ー結合剤の量は２６５リットル（７０ガロン）であっ
た。ドラム缶からの水の送り出しを、水のレベルが容器
の頂部から約５ｃｍ（２インチ）下の所に保つ箇所で中
断した。置換溶液のこの圧水領域内へ排水し、連続的に
供給した。

【００３８】ポリマー結合剤の導入中及びその後の固体
化処理段階中、容器内部の塊状物の温度を容器内に配置
した熱電対を用いて監視した。１つの熱電対を容器の中
心部近傍に配置し、もう１つの熱電対を容器の側壁近傍
であって、容器の底部と頂部のほぼ真中に配置した。容
器の中心の温度は安定した状態で上昇することが観察さ
れ、液状ポリマー結合剤がこの領域に接した後、温度は
約５０分間に亘って安定して高くなり、最高１８２°Ｆ
に達した。温度はその後の２４時間の間にゆっくりと下
がり、約８０°Ｆの温度に達した。容器の壁をはぎ取っ
て、固体化された廃棄物を切断すると、圧縮強さの高い
均一の固体化粒状イオン交換塊状体が表われた。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】封込め容器を部分切欠き状態で示す本発明の概
略工程流れ図である。

【図２】ポリマー結合剤の導入の向きを好ましい状態で
示す封込め容器の部分切欠き図である。

【符号の説明】

１４ 供給タンク ２０ 封込め容器 ２２ 排水マット ２４ 交換樹脂 ６２ 注入ランス ６８ 封入塊状体 ２４ 底壁 ８０ ポリマー結合剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル アンソニー ロマズニー アメリカ合衆国 ルイジアナ州 ニューオ リンズ ビーチウッドコート 8447 (72)発明者 ロバート ロイ ブリッジズ アメリカ合衆国 ルイジアナ州 コビント ン ピーオーボックス 54 (72)発明者 リチャード アンドリーズ グレーブズ アメリカ合衆国 ルイジアナ州 ニューオ リンズ バンクス 4327

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶液を含む廃棄物の封入方法におい
   て、底部及び上部を備え、廃棄物及び水性液を収容する
   埋設用容器を準備する段階と、熱硬化性ポリマー樹脂及
   び該ポリマー樹脂の硬化剤を含むポリマー結合剤を準備
   する段階と、まず最初に、ポリマー結合剤を容器の底部
   近傍の箇所で廃棄物中に導入する段階と、次に、ポリマ
   ー結合剤を容器の上部に向って底部から順次遠くに位置
   する複数の箇所で廃棄物中に導入する段階と、ポリマー
   樹脂を硬化させる段階とを有することを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】 廃棄物は放射性イオン交換樹脂を含むこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 ポリマー結合剤の導入に先立って、水性
   液をイオン交換樹脂から排除することを特徴とする請求
   項２の方法。
4. 【請求項４】 水性液の排除を、無極性ポリマーを含む
   疎水性の液体をイオン交換樹脂中に導入することによっ
   て行うことを特徴とする請求項３の方法。
5. 【請求項５】 無極性ポリマーはポリイソブチレンであ
   ることを特徴とする請求項４の方法。
6. 【請求項６】 ポリマー樹脂はエポキシ樹脂であり、硬
   化剤はアミン化合物であることを特徴とする請求項５の
   方法。
7. 【請求項７】 ポリマー結合剤の導入中、容器内に減圧
   状態を生じさせることを特徴とする請求項６の方法。
8. 【請求項８】 遠方端部を備えた注入ランスを準備し、
   ランスの遠方端部を容器の底部の近傍の箇所までイオン
   交換樹脂中に差し込み、容器内へのポリマー結合剤の最
   初の導入は、この箇所に配置されたランスの遠方端部を
   介して行われることを特徴とする請求項２の方法。
9. 【請求項９】 次に行われるポリマー結合剤の導入は、
   ランスを容器から引っ込めることによって行われること
   を特徴とする請求項８の方法。
10. 【請求項１０】 ポリマー結合剤の導入に先立って、容
    器を鉛直以外の向きに配置することを特徴とする請求項
    ２の方法。
11. 【請求項１１】 ポリマー結合剤を交番正圧下で導入す
    ることを特徴とする請求項２の方法。
12. 【請求項１２】 ポリマー結合剤の導入を連続して行う
    ことを特徴とする請求項２の方法。
13. 【請求項１３】 硬化操作段階の温度を約８０°Ｃ以下
    に調節することを特徴とする請求項２の方法。
14. 【請求項１４】 放射性廃棄物であるイオン交換樹脂の
    安全封込め貯蔵体において、エポキシを基材とする樹脂
    に対し化学的に不活性な疎水性の無極性ポリマーと密な
    接触状態にあるイオン交換樹脂と、イオン交換樹脂及び
    疎水性無極性ポリマーを均一に分散させた重合エポキシ
    基材樹脂の固体化マトリックスとから成ることを特徴と
    する貯蔵体。
15. 【請求項１５】 疎水性無極性ポリマーはポリイソブチ
    レンであることを特徴とする請求項１４の貯蔵体。
16. 【請求項１６】 ポリイソブチレンはイオン交換樹脂の
    周りに保護被膜を形成し、それによりイオン交換樹脂と
    重合エポキシ基材樹脂との化学反応を阻止することを特
    徴とする請求項１５の貯蔵体。
17. 【請求項１７】 重合エポキシ基材樹脂は、エポキシ樹
    脂及び該エポキシ樹脂のアミン硬化剤から成ることを特
    徴とする請求項１６の貯蔵体。