JPH0634794A - 放射性廃棄物の固化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】固化材注入時または注入後に容器３に加振機８
により振動を与えることにより、内在空隙の一部を固化
材１０で置換した後、固化材１０のレベル減少分の固化
材１０を再注入する放射性廃棄物の固化方法。 【効果】廃棄物に内在する空隙を効果的に固化材ペース
トと置換することができ、空隙率の低い強度，耐久性に
優れた固化体を作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電所から発生す
る放射性廃棄物の固化方法に係り、特に、不燃物，難燃
物及びその圧縮成型物を固化するのに好適な方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する種々の放射性
廃棄物を最終的に地下埋設処分するために、廃棄物を専
用容器内に固型化する必要がある。この固型化材（固化
材）には一般にセメントやセメントガラス等の水硬性固
化材が知られている。これらの水硬性固化材は安価で
ある取り扱い，固化操作が容易である固化体の長期
的耐久性に優れる等の利点があり、放射性廃棄物の固化
処理に好適である。

【０００３】廃棄物を固型化した廃棄体はその強度や耐
久性を確保するため、廃棄体内部の空隙を可能な限り低
減する必要がある。廃棄物を容器内に充填した後、固化
材ペーストを注入する場合、固化材ペーストは重力で廃
棄物の隙間に侵入していくが、ペーストは粘性流体であ
るため狭隘な部分には侵入しがたく空隙が残りやすい。
このような空隙を減少させる方法として、特開昭64−15
700 号公報のように空隙部を減圧にするか、または空隙
部分に固化材に吸収される性質を持つガスを充填してお
く方法がある。減圧は空隙内の空気を外部へ引き出す効
果があり、ガス充填はペーストが廃棄物間に侵入するの
に重力だけではなく、化学反応の推進力を付加する効果
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】固化材ペーストは硬化
反応に伴い、時間と共に急速に粘度が上昇する性質があ
る。従来技術では、ペーストの粘度が低い場合や注入初
期には効果的であるが、硬化反応が始まった状態のペー
ストでは空隙低減効果が低下する問題があった。また、
金属パイプやその圧縮成型物のように廃棄物自身が潜在
空隙を有し、またその空隙の方向が水平である場合には
効果は小さい。また、減圧法では真空ポンプや減圧室等
の特別な設備を必要とする。

【０００５】本発明の目的は簡易な方法で固化材ペース
トの粘度上昇を抑え、金属パイプやその圧縮成型物の内
部の空隙低減にも効果的な方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は廃棄物を充填
した容器への固化材注入時、または、注入後に、容器に
振動を与え、空隙の一部を固化材で置換した後、固化材
のレベル減少分の固化材を再注入することにより達成さ
れる。

【０００７】

【作用】固化材注入時または注入後に、容器に振動を与
えることには次の二つの作用がある。

【０００８】固化材ペーストの粘度の経時的減少効果 空隙（気泡）の揺動 まず前者について説明する。セメントのような水硬性固
化材のペーストは時間依存型非ニュートン流体として分
類される。上記のように、固化材は時間の経過と共に水
和反応により構造を持った分子が形成されていくため粘
度が上昇する。このような現象は水と固化材を混合した
時点から始まる。このような流体に外部から応力（せん
断力）をかけると、生成した内部構造が破壊され、時間
と共に軟化し見掛けの粘度が減少する性質（チキソトロ
ピー）がある。本発明ではペーストに振動を与えること
によりペースト内にずり応力を発生させ、時々刻々硬化
しようとするペーストを逆に軟化させることを特徴とす
る。

【０００９】後者については特に金属パイプやその圧縮
成型物のように方向が一定でない内部空隙の除去に作用
する。発明者らは水平に保持したパイプに水を注入する
実験で、振動を与えない場合水のように粘性の小さい流
体でさえ、パイプ内部の空隙が抜けないことを確認し
た。この状態で加振すると空隙は全て除去された。この
場合、パイプ内部の気泡は揺動し、分断されパイプ内部
より逸脱しやすい形態に変化する。

【００１０】本発明は金属パイプやその圧縮成型物のよ
うな内部にランダムな潜在空隙を有する放射性廃棄物を
充填した容器にセメント等の水硬性固化材を注入して固
型化する場合に特有の空隙低減効果を発揮する。固化材
で置換された空隙分の固化材レベルの低下は再注入で補
償する。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。本
実施例は原子力発電所から発生する配管，ダクト等の金
属廃棄物を圧縮減容した後、固化材ペーストを注入し固
化するのに好適なシステムである。

【００１２】まず、廃棄物はホッパ１で選別，計量され
プレス機２へ一定量供給される。前工程として廃棄物の
細断を行なっておくと効果的である。プレス後の圧縮成
型体４は固化容器３に充填される。この操作と並行し
て、固化材ペーストを作成する。固化材タンク５，混練
水タンク６から混練機７へ固化材粉末，混練水を設定量
供給し、混練する。固化材はポルトランドセメント，シ
リカセメント，高炉セメント，フライアッシュセメン
ト，耐硫酸塩セメントのペースト、及び珪砂等の細骨材
を混合したモルタルが適する。水セメント比は０.２０
〜０.５０の範囲が適当であるが、好ましくは０.３０〜
０.４０の範囲が注入性，固化材物性の面で有利であ
る。混練水には予めβナフタレンスルホン酸塩，リグニ
ンスルホン酸塩等の界面活性剤を添加しておくとペース
ト粘性を低減する効果があり、水セメント比を低減でき
る。圧縮成型体を充填した固化容器を加振機８の上に設
置した後、混練機で十分に混練した固化材のペースト１
０を注入する。この時、加振機により固化容器に振動を
与えることにより、圧縮成型体に内在している空隙が効
率的に固化材ペーストと置換される。加振機の振動数は
３０００vpm 前後、振幅は５mm以下、好ましくは３mmが
適する。加振は固化材ぺーストを注入した後でも効果が
ある。この際、固化材ペーストによる空隙の置換でペー
ストのレベルが低下するので、低下分のペーストを再注
入する必要がある。この場合、固化材ペーストのレベル
をモニタするため、超音波等を用いたレベル計を設置し
ておくと効果的である。ペースト注入後の固化体は上蓋
をして、密封状態で１月以上静置，養生する。

【００１３】本実施例によれば、廃棄物に内在する空隙
を効果的に固化材ペーストと置換することができるの
で、空隙率の低い強度，耐久性に優れた固化体を作成す
ることが可能となる。

【００１４】本発明の次の実施例を以下に説明する。本
実施例は金属配管の圧縮成型物をセメントモルタルで注
入固化した一例を示す。

【００１５】使用した配管は炭素鋼製で内系１３mm，肉
厚２.３mm ，長さ５０mmであった。圧縮成型時のプレス
荷重は次の３種類で行ない、その時の成型体の内在空隙
率は表１に示すようにプレス荷重に依存した。

【００１６】

【表１】

【００１７】固化材のセメントモルタルは普通ポルトラ
ンドセメント４に珪砂６の配合とし、水セメント比は
０.４ であった。Ｃ型粘度計を用いて測定した混練直後
のペースト粘度は約２０００ｃｐであり、時間の経過と
共に増加した。この固化材ペーストを容器に充填した表
１の３種類の成型体に注入し、本発明の加振器を用いて
振動を与えた場合と加振しない場合の成型体内部の空隙
へのペーストの浸透率を測定した。加振の条件として、
加振時間１０分，振動数３０００vpm ，全振幅３mmとし
た。ペーストの浸透率測定結果を図２に示す。本発明の
加振の効果は顕著であり、加振なしの場合は、固化材ペ
ーストの浸透性が悪く、浸透率は１０〜２０％であった
が、加振すると浸透率は７０％以上に向上し、１８ｔプ
レス成型体の場合、浸透率は約９０％であった。

【００１８】本実施例より、配管の圧縮成型体のような
内部に複雑形状の空隙を有する廃棄物に対して、簡便な
方法で空隙率を低減できることがわかった。

【００１９】本発明の次の実施例を図３により説明す
る。本実施例は上記実施例の固化材を珪酸ソーダを主成
分とするセメントガラスとした場合の例である。固化材
はセメントガラス粉末単独で水セメントガラス比は０.
３２ とした。混練直後のペースト粘度は約１０００ｃ
ｐであった。本発明の加振した場合と加振しない場合の
成型体内部の空隙へのペーストの浸透率の測定結果を図
３に示す。加振条件は上記実施例と同一である。

【００２０】加振しない場合のペースト浸透率の空隙率
依存性は大きかったが、加振により各空隙率で８０％以
上の浸透率を得た。特にプレス荷重が大きく、空隙率が
小さい成型体に対してペースト浸透率は約２倍に向上す
ることがわかった。

【００２１】本発明は固化材の種類によらず、廃棄物に
内在している空隙を有効に置換し、空隙率を低減するこ
とが可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物に内在する空隙
を効果的に固化材ペーストと置換することができるの
で、空隙率の低い強度，耐久性に優れた固化体を作成す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】放射性金属廃棄物の圧縮成型体を固化するのに
好適なシステムのフローチャート。

【図２】金属廃棄物の圧縮成型体内部へのセメントモル
タルの浸透率測定結果の特性図。

【図３】金属廃棄物の圧縮成型体内部へのセメントガラ
スペーストの浸透率測定結果の特性図。

【符号の説明】

１…ホッパ、２…プレス機、３…固化容器、４…圧縮成
型体、５…固化材タンク、６…混練水タンク、７…混練
機、８…加振機、９…レベル計、１０…固化材ペース
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森 至 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 野下 健司 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 木内 好正 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内在空隙を有する放射性廃棄物を充填した
   容器に、水硬性固化材ペーストまたはモルタルを注入し
   て固型化する方法において、前記水硬性固化材を注入時
   または注入後に前記容器に振動を与え内在空隙の一部を
   前記水硬性固化材で置換した後、前記水硬性固化材のレ
   ベル減少分を追加，再注入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２】請求項１において、前記放射性廃棄物が原
   子力発電所から発生する不燃物、難燃物及びその圧縮成
   型物である放射性廃棄物の固化方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記放射性廃棄物が金
   属性のパイプ、及びその圧縮成型物である放射性廃棄物
   の固化方法。
4. 【請求項４】請求項１において、前記水硬性固化材ペー
   ストの粘度が１０００ｃｐ〜５０００ｃｐである放射性
   廃棄物の固化方法。