JPH0640159B2 - 放射性廃棄物の固形化処理方法 - Google Patents

放射性廃棄物の固形化処理方法

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JPH0640159B2
JPH0640159B2 JP60253803A JP25380385A JPH0640159B2 JP H0640159 B2 JPH0640159 B2 JP H0640159B2 JP 60253803 A JP60253803 A JP 60253803A JP 25380385 A JP25380385 A JP 25380385A JP H0640159 B2 JPH0640159 B2 JP H0640159B2
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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の固形化処理方法に関し、詳しく
は原子力発電所等で発生する放射性の使用済みイオン交
換樹脂と固体廃棄物とを安定な固形物として固定化し、
一時的貯蔵あるいは最終処分に便利な形態に変換し、放
射能による侵出を防止し得る放射性廃棄物の固形化処理
方法に関するものである。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題] 今日、原子力発電所等の原子力施設で復水浄化あるいは
廃水処理等の目的でイオン交換樹脂が用いられている。
このイオン交換樹脂を廃棄処理する際には、放射能に汚
染されているため、その廃棄処理する方法が問題とな
る。
例えば、使用済みイオン交換樹脂のあるものは放射能が
101〜10-2μCi/ccと高く、また長半減期核種のCs
ゃSrを含んでいるため、より安全な形での長期貯蔵の
必要上、その処理は焼却あるいは湿式分解等の分解減容
か、もしくはセメント固化、アスファルト固化またはプ
ラスチック固化等の直接固化処理する方法が開発研究さ
れ、その一部は実用化されている。しかしながら、前者
の分解減容のうち焼却による方法は高温で処理するため
イオン交換樹脂のうちカチオン樹脂の交換基が分解し、
SOxガスを発生し、その発生した排ガスの処理設備の
材質問題や、SOxガスの回収等に問題が有る。また、
湿式分解にあってはSO4 2-が分解液中に残存するので
苛性ソーダ等で中和してから蒸発濃縮させる等の後処理
が必要であると共に分解剤が高価である等、経済性に問
題がある。後者の直接固形化処理方法においては減容性
が悪かったり、処理設備が高価である等の問題がある。
一方、放射能の強度が極低レベルでほとんど無害なイオ
ン交換樹脂であっても、米国等では放射性物質というこ
とで高健全性容器(HIC)に収納して処分しなければ
ならない。しかし、このHICは高価であるため放射能
の強度が中レベル以下のイオン交換樹脂処理にはコスト
的に適用しづらい等の問題があるため、一般にはタンク
貯蔵を行ない、実際上処理を行なっている所は少ない。
また、原子力施設から発生する放射性固体廃棄物の処理
においても、焼却処理等の一般固体廃棄物による処理を
そのまま適用することが困難であるため種々の課題を有
している。
本発明の目的は、原子力発電所等で生ずる放射性の使用
済みイオン交換樹脂および固体廃棄物を新たな2次廃棄
物を発生させることなく、固形化する、経済性に優れ、
かつ安定な固形化物が得られる放射性固体廃棄物の固形
化処理方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上述のような課題に対応して検討した結果完
成したものであり、使用済み放射性イオン交換樹脂と放
射性固体廃棄物の混合物を細断ないしは破砕、粉砕して
設定サイズに処理した後、圧縮スクリューを有する押出
成形機にて、摩擦熱により生じる100〜190℃の温度条件
で圧縮し、該放射性固体廃棄物中に含まれる熱可塑性樹
脂を固形化材の一部または全部として固形化することを
特徴とする放射性廃棄物の固形化処理方法である。
すなわち前述の先行技術の問題を以下の処理方針で解決
した。先ず、SOxガスについては処理を低温で行ない
SOxガスの発生を防止した。次に直接固化処理におけ
る減容できないという課題に対しては、放射性固体廃棄
物(以下、単に固体廃棄物という)に含まれる熱可塑性
樹脂および必要によって一部を外部から導入した熱可塑
性樹脂を固形化材として混合圧縮し、総合的にみて減容
化させることにより解消させた。放射能を含んでいると
いう課題については固形化材で閉じ込めることにより、
その侵出は防げる。さらに、使用済み放射性イオン交換
樹脂(以下、単に使用済みイオン交換樹脂という)中の
自由水は、本発明により得られた固形化物中には処理過
程において蒸発してほとんどがなくなる。そのため、高
価なHICを使用しなくても放射能の侵出が防止可能で
通常のドラム缶による貯蔵が可能となる。
具体的には、上記の固形化材とは廃棄物として発生する
固体廃棄物を使い、この内に含まれるポリエチレン(P
E)やポリ塩化ビニル(PVC)等の熱可塑性樹脂を固
形化させる。また、PEやPVC等の熱可塑性樹脂が溶
融する温度範囲内である100〜190℃で、使用済みイオン
交換樹脂および固体廃棄物の混合物を撹拌圧縮すること
により、SOxガスは発生せず(SOxガスが発生する
温度は200〜350℃である)、またイオン交換樹脂中の水
分が蒸発し成形物の自由水も無くなるため、HICを使
用する必要が無くなるわけである。
本発明において、熱可塑性樹脂を含む固体廃棄物は細か
く細断ないしは破砕されている方が好ましい。これは、
固形化処理が押出成形によって行なわれるので、押出機
のダイス口径に対応できるような程度の大きさに細分化
することが必要なためであり、細断ないしは破砕後に、
さらに粉砕することが望ましい。
また、使用済みイオン交換樹脂は水切り程度の脱水がさ
れていることが好ましい。
なお、始めから固体廃棄物中に使用済みイオン交換樹脂
が含まれていても本発明により固形化処理可能であるこ
とはいうまでもない。
本発明においては、固形化材として前述のように熱可塑
性樹脂を使用するが、この種類、性状については何ら問
われず、固形化する際に必要とする程度の成形性が備わ
っていれば良い。この熱可塑性樹脂は、通常、固体廃棄
物中に含まれるPE、PVC等が利用されるが、一部を
外部より導入して用いてもよい。外部から導入する際も
固形化処理することから、新品である必要はなく、再生
品でもあるいは一般に排出されている熱可塑性プラスチ
ック系廃棄物を使用しても良い。
上記のごとく熱可塑性樹脂であれば、どのような樹脂で
も使用できるが、100〜190℃程度の温度で軟化ないしは
融解するものが最も利用しやすい。また、固形化するに
際して、熱可塑性樹脂の含有量は10重量%以上の範囲に
あることが必要であり、また水分も少ない方が良いが30
重量%までは固形化可能である。なお、この範囲の熱可
塑性樹脂の含有量は、外部から導入した量も含むもので
ある。
本発明においては、使用済みイオン交換樹脂等の固形化
は、押出成形機によりなされるが、機内壁と圧縮スクリ
ューとの間隙で固体廃棄物の摺動により摩擦熱が発生す
るため、外部よりの加熱を要しないか、またはダイス部
分の補助加熱で固形化が行なわれる。
[作用] 本発明をさらに個別的に説明する。第1図は本発明によ
る放射性廃棄物の固形化処理方法の工程を示すブロック
図である。
例えば原子力発電所などから排出された低レベル放射性
の使用済みイオン交換樹脂および固体廃棄物をホッパか
ら細断機または破砕機に導入し、粗砕し、場合によって
更に粉砕機で粉砕した後、混合定量供給装置に連絡する
貯槽に貯留し、次いで押出成形機で固形化する。熱可塑
性樹脂の一部を外部から供給する場合には、ホッパに供
給する。この押出成形機において、使用済みイオン交換
樹脂および固体廃棄物は混練を受けたのち一定の形、例
えばロッド状、ストランド状あるいはこれを切断したペ
レット状に成形して、ドラム缶等の貯蔵容器に貯蔵され
る。さらに、より減容性の高い焼却溶融処理を行なう場
合にも、これらの形状になっているため取扱いが容易で
あるという利点もある。また、使用済みイオン交換樹脂
は粒状または粉状であるので直接混合定量供給装置に供
給してもよい。
この固形化処理においては、押出成形機の圧縮比など適
当な選択することにより、摩擦発熱で熱可塑性樹脂の軟
化ないしは融解を起こさせるものであり、運転開始当初
を除き、特に押出成形機のダイス部近傍への外部から熱
の供給を行なわないで済み、あるいは補助加熱程度で良
く省エネルギーの見地からも好ましい。また、この押出
成形機での固形化はおよそ100〜190℃の温度で行なわれ
る。
このような処理を行なうことにより、使用済みイオン交
換樹脂および固体廃棄物は、いわばプラスチックに埋込
まれた固形化物となるので極めてコンパクトでしかも得
られた固形化物の外表面が融解プラスチックに密に覆わ
れているので水中に浸漬しても安定な物体となり減容効
果は格段に向上させ得る。また、通常は熱可塑性樹脂を
外部から導入せずに、固体廃棄物中に含まれるもののみ
でまかなうことができるので、減容効果が相剰的に発揮
されることになる。
[実施例] 以下、実施例および参考例に基づき本発明を具体的に説
明する。
実施例1〜4および参考例 第1表は、水切り脱水した使用済みイオン交換樹脂(水
分42wt%)に模擬廃棄物の混合率を変えて混合し、固形
化処理した場合を示す。実施例1〜4に見られるように
投入廃棄物50リットル前後に対して、固形化処理後のペ
レットの体積が10リットル前後と約1/5の減容になって
いることが分かる。
第1表に示した投入廃棄物の固形化処理はこれらの混合
物をカッターミルで4mm角以下に粉砕したのち、第2図
に示した如き押出成形機に供給して行なった。第2図
中、1はホッパ、2は定量供給機、3は圧縮スクリュ
ー、4はダイスである。なお、この圧縮スクリュー3は
先端部分(ダイス4に近い方)の羽根がカッター状にな
っており、ここで破砕、粉砕された混合物の混合が充分
に行なわれる。
ホッパ1から定量供給機2を経て回転数150rpmの圧縮ス
クリュー3に供給された模擬廃棄物は、圧縮混練を受け
ながら、この押出成形機バレル面における発熱により、
熱可塑性樹脂が軟化ないしは融解状態となり圧縮スクリ
ュー3の開放端側に向い、ここで回転しているカッター
状部の剪断力を受けたのちダイス4を通って外部に連続
的に20本、12mm径のロッド状またはストランド状に送り
出されてきたので適当な長さに達した時、束ねて引きち
ぎった。これらを放冷したところ、実施例1〜4は参考
例と同様に互に融着することなく良好な固形化物が得ら
れた。
このようにして得られた固形化物の水分はすべて2wt%
以下であった。また、樹脂混合率が増加するに従い、固
形化物の表面は良好となった。固形化物を室温水中に、
3カ月間浸漬したがもとの形状、重量と同じであり、耐水
性が良好なことが分かった。
第3図の装置は、本発明の固形化を行なうのに適した装
置の他の一例であり、固形化処理する混合物をカッター
ミルで4kg角以下に粉砕した後、回転数16rpmで150mmφ
の2軸パドルスクリュー型混合定量供給機により押出成
形機に供給し、8mmφ×62個の孔のあるダイス(130mmφ
×35mm)部に押出成形する装置である。
[発明の効果] 以上説明したごとく、本発明に従えば、処理に困難性が
伴なう放射性の使用済みイオン交換樹脂および固体廃棄
物を実質的に加熱を必要とせずに併せて処理が可能であ
り、得られる固形化物の物性は良好で、プラスチックで
固化したものおよびセメントで固化した場合と同様に放
射能等の侵出は少い。
また、この放射性廃棄物の処理処分費はHIC、分解後
処理、直接固化したものと比較して2倍から10倍以上も
経済的でかつ簡易に放射性の使用済みイオン交換樹脂お
よび固体廃棄物を減容化処理することが可能となる。こ
れは初期設備費、運転費、分解剤、固形化材費等が本発
明の方法においては極めて低いためであり、特に固形化
材の大部分を放射性固体廃棄物中に含まれる熱可塑性樹
脂でまかなうため、経済性の向上に著しく寄与するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の工程を示すフローシート、 第2図は一具体例として使用した押出成形装置の側面
図、 第3図は他の具体例である押出成形装置の側面図であ
る。 1……ホッパ、2……定量供給機、 3……圧縮スクリュー、4……ダイス、 5……2軸パドルスクリュー型混合定量供給機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城多 三郎 東京都文京区千駄木4−2―20 (72)発明者 内田 伊彦 神奈川県横須賀市粟田1−20―1 (56)参考文献 特開 昭58−82200(JP,A) 特開 昭52−13100(JP,A) 特開 昭50−90900(JP,A) 特開 昭57−48700(JP,A) 特開 昭53−40200(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用済み放射性イオン交換樹脂と放射性固
    体廃棄物の混合物を細断ないしは破砕、粉砕して設定サ
    イズに処理した後、圧縮スクリューを有する押出成形機
    にて、摩擦熱によって生じる100〜190℃の温度条件で圧
    縮し、該放射性固体廃棄物中に含まれる熱可塑性樹脂を
    固形化材の一部または全部として固形化することを特徴
    とする放射性廃棄物の固形化処理方法。
JP60253803A 1985-01-11 1985-11-14 放射性廃棄物の固形化処理方法 Expired - Lifetime JPH0640159B2 (ja)

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