JPH0668555B2 - 放射性廃棄物固化体作成方法 - Google Patents
放射性廃棄物固化体作成方法Info
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- JPH0668555B2 JPH0668555B2 JP60187242A JP18724285A JPH0668555B2 JP H0668555 B2 JPH0668555 B2 JP H0668555B2 JP 60187242 A JP60187242 A JP 60187242A JP 18724285 A JP18724285 A JP 18724285A JP H0668555 B2 JPH0668555 B2 JP H0668555B2
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- Japan
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- radioactive waste
- water glass
- solidified
- water
- dry powder
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、放射性廃棄物固化体作成方法に係り、特に、
水ガラスで固化された放射性廃棄物固化体を得る放射性
廃棄物固化体作成方法に関する。
水ガラスで固化された放射性廃棄物固化体を得る放射性
廃棄物固化体作成方法に関する。
原子力発電所から発生する放射性廃棄物を減容し固化す
ることは、発電所内施設の保管スペースを確保する上で
重量であるばかりでなく、最終処分法の一つである陸地
保管上不可欠な要因である。放射性廃棄物を減容する方
法の一つとして、ＢＷＲ発電所から発生する主要な廃棄
物である濃縮廃液（主成分Na2SO4又はNa2B4O7）および
使用済イオン交換樹脂のスラリーを乾燥粉末化して放射
性廃棄物体積の大部分を占める水分を除去し、これを固
化する方法が検討されている。この方法によれば、廃液
やスラリーを直接固化する従来の方法に比べ約１／８に
減容できることが確認されている。この放射性廃棄物の
乾燥粉末を固化する固化材として代表的なものは、プ
ラスチツク、アスフアルト、無機材質である。
ることは、発電所内施設の保管スペースを確保する上で
重量であるばかりでなく、最終処分法の一つである陸地
保管上不可欠な要因である。放射性廃棄物を減容する方
法の一つとして、ＢＷＲ発電所から発生する主要な廃棄
物である濃縮廃液（主成分Na2SO4又はNa2B4O7）および
使用済イオン交換樹脂のスラリーを乾燥粉末化して放射
性廃棄物体積の大部分を占める水分を除去し、これを固
化する方法が検討されている。この方法によれば、廃液
やスラリーを直接固化する従来の方法に比べ約１／８に
減容できることが確認されている。この放射性廃棄物の
乾燥粉末を固化する固化材として代表的なものは、プ
ラスチツク、アスフアルト、無機材質である。
のプラスチツク固化については、固化材として熱硬化
性樹脂を用いるが、熱硬化性樹脂はその中にわずかでも
水分が混入すると固化材として所期の性能が発揮できな
い。即ち、固化時に水分が系内に持ち込まれると熱硬化
性樹脂中の硬化促進剤（ナフテン酸コバルト等）が分解
され、熱硬化性樹脂が硬化しなくなるため、熱硬化性樹
脂の一部が添加時の状態（液体）のまま存在することに
なる。放射性廃液の乾燥粉体は注意深く乾燥しても水分
を完全に除去できない場合がある。故にごく微量の水分
を含む放射性廃液の乾燥粉体と熱硬化性樹脂を混合して
固化すると、強度の高い固化体を得ることが不可能にな
る。このため乾燥された粉体は、中性子水分計などの含
水量測定機によつて徹底した水分の管理を必要とする。
性樹脂を用いるが、熱硬化性樹脂はその中にわずかでも
水分が混入すると固化材として所期の性能が発揮できな
い。即ち、固化時に水分が系内に持ち込まれると熱硬化
性樹脂中の硬化促進剤（ナフテン酸コバルト等）が分解
され、熱硬化性樹脂が硬化しなくなるため、熱硬化性樹
脂の一部が添加時の状態（液体）のまま存在することに
なる。放射性廃液の乾燥粉体は注意深く乾燥しても水分
を完全に除去できない場合がある。故にごく微量の水分
を含む放射性廃液の乾燥粉体と熱硬化性樹脂を混合して
固化すると、強度の高い固化体を得ることが不可能にな
る。このため乾燥された粉体は、中性子水分計などの含
水量測定機によつて徹底した水分の管理を必要とする。
のアスフアルト固化については、放射性廃棄物粉体と
アルフアルトを混合しながら加熱により水分を除去した
後、固化するため前記の水分管理が不要となる。しか
し、アルフアルトは熱可塑性であるため、４０−５０℃
で流動化するという問題があり、陸地保管・処分には不
適当である。
アルフアルトを混合しながら加熱により水分を除去した
後、固化するため前記の水分管理が不要となる。しか
し、アルフアルトは熱可塑性であるため、４０−５０℃
で流動化するという問題があり、陸地保管・処分には不
適当である。
の無機材による固化は、陸地保管および処分に対して
は、土壤および岩石との整合性が良いため望ましい固化
材であり、種々検討されている。最も一般的なものは、
セメントで固化するものであるが、セメントは放射性廃
棄物粉体と相互作用し易いため望ましくない。例えば、
ＢＷＲ発電所からの濃縮廃液の乾燥粉体である硫酸ナト
リウム(Na2SO4)をセメントで固化すると、セメント成分
中のアルミン酸カルシウム(3CaO・Al2O3)および水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)と乾燥粉体のNa2SO4が反応しエトリ
ンガイトを生成するため体積膨張を起こし、固化体の健
全性が保てない。
は、土壤および岩石との整合性が良いため望ましい固化
材であり、種々検討されている。最も一般的なものは、
セメントで固化するものであるが、セメントは放射性廃
棄物粉体と相互作用し易いため望ましくない。例えば、
ＢＷＲ発電所からの濃縮廃液の乾燥粉体である硫酸ナト
リウム(Na2SO4)をセメントで固化すると、セメント成分
中のアルミン酸カルシウム(3CaO・Al2O3)および水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)と乾燥粉体のNa2SO4が反応しエトリ
ンガイトを生成するため体積膨張を起こし、固化体の健
全性が保てない。
（セメント化学雑論、後藤、大門、p57。） また、ＰＷＲ発電所からの濃縮廃液の乾燥粉体であるホ
ウ酸ナトリウム(Na2B4O7)を固化する場合も、セメント
成分中のCa(OH)2とホウ酸ナトリウムが溶解して生成す
るホウ酸イオン（▲BO3- 3▼）とが(1)式の様に反応して
固化体が劣化するという問題がある。
ウ酸ナトリウム(Na2B4O7)を固化する場合も、セメント
成分中のCa(OH)2とホウ酸ナトリウムが溶解して生成す
るホウ酸イオン（▲BO3- 3▼）とが(1)式の様に反応して
固化体が劣化するという問題がある。
▲3Ca(OH)2+2BO3- 3▲→Ca3(BO3)2+60H- (1) この様に、セメントでは放射性廃棄物の健全な固化体作
製が困難であるため、放射性廃棄物粉体との相互作用が
少ない水がラス（ケイ酸アルカリ水溶液）による固化方
法が提案されている。
製が困難であるため、放射性廃棄物粉体との相互作用が
少ない水がラス（ケイ酸アルカリ水溶液）による固化方
法が提案されている。
水ガラス自体はケイ酸アルカリの粘稠な水溶液であり、
水分を減らすことにより自硬化性があるというものの出
来た固化体は弱い。適当な硬化剤添加により速やかに硬
化する。硬化剤としては、無機接着剤としての使用を目
的として、酸化亜鉛（特開昭50-151221号）、珪沸化ソ
ーダ（藤井、石堂、東工試報56,205(1961)）等が提案さ
れている。これらの硬化剤は、急速な固化を目的とした
場合には有効であるが、放射性廃棄物と混合して固化体
を作製するには、作業性の点から不向きである。放射性
廃棄物の固化には、ゆるやかな硬化作用を有するリン酸
ケイ素(P2O5(SiO2))が有効である。しかし、この方法に
おいては、固化体の耐水性、強度を補完するためケイ酸
バリウムを代表とする種々の添加剤を加えるのが常であ
つた。
水分を減らすことにより自硬化性があるというものの出
来た固化体は弱い。適当な硬化剤添加により速やかに硬
化する。硬化剤としては、無機接着剤としての使用を目
的として、酸化亜鉛（特開昭50-151221号）、珪沸化ソ
ーダ（藤井、石堂、東工試報56,205(1961)）等が提案さ
れている。これらの硬化剤は、急速な固化を目的とした
場合には有効であるが、放射性廃棄物と混合して固化体
を作製するには、作業性の点から不向きである。放射性
廃棄物の固化には、ゆるやかな硬化作用を有するリン酸
ケイ素(P2O5(SiO2))が有効である。しかし、この方法に
おいては、固化体の耐水性、強度を補完するためケイ酸
バリウムを代表とする種々の添加剤を加えるのが常であ
つた。
本発明の目的は、安定かつ所定の強度を有する放射性廃
棄物固化体を得ることができる放射性廃棄物固化体作成
方法を提供することにある。
棄物固化体を得ることができる放射性廃棄物固化体作成
方法を提供することにある。
本発明の特徴は、硬化剤であるリン酸ケイ素を、前記硬
化剤／前記水ガラスのモルの比が０．８〜１．２になる
ように加え、前記乾燥粉体または前記ペレツトを固化す
ることにある。
化剤／前記水ガラスのモルの比が０．８〜１．２になる
ように加え、前記乾燥粉体または前記ペレツトを固化す
ることにある。
これは、モル比を変化させた実験により１５０Kg/cm
2（海洋投棄の基準）以上の固化体を得るためには上記
の範囲で十分であり、他の添加剤を加えることなく上記
の強度が得られるという実験結果に基づいている。
2（海洋投棄の基準）以上の固化体を得るためには上記
の範囲で十分であり、他の添加剤を加えることなく上記
の強度が得られるという実験結果に基づいている。
本発明の具体例の１つは、硬化させる前の混練時に、水
分濃度が水／水ガラス固形成分の重量比で１．９以下の
前記水ガラスを用いることにある。これも、上記モル比
の実験と同様な実験結果に基づいている。
分濃度が水／水ガラス固形成分の重量比で１．９以下の
前記水ガラスを用いることにある。これも、上記モル比
の実験と同様な実験結果に基づいている。
本発明の基本的原理を説明する。
実験で用いた水ガラス（ケイ酸アルカリ水溶液）はケイ
酸ナトリウム（Si/Naモル比１）であり実験により硬化
は次式に従つて進行することがわかつた。
酸ナトリウム（Si/Naモル比１）であり実験により硬化
は次式に従つて進行することがわかつた。
そこで添加する硬化剤（リン酸ケイ素）の水ガラスに対
する添加モル比をふつて実験を行なつた結果が第１図で
ある。この結果より海洋投棄の際基準となる１５０Kg/c
m2を満すにはモル比0.8〜1.2の間で硬化剤を添加すれば
良いという結果が導き出せる。続いて硬化主剤である水
ガラスの含水量について検討した実験結果が第２図であ
る。同様に１５０Kg/cm2を満す為には、1.9以下であれ
ば充分であることがわかつた。また作業性の点、より健
全な固化体を得るためには1.9〜1.0の範囲が最適であり
1.0以下では作業性が落ちる。
する添加モル比をふつて実験を行なつた結果が第１図で
ある。この結果より海洋投棄の際基準となる１５０Kg/c
m2を満すにはモル比0.8〜1.2の間で硬化剤を添加すれば
良いという結果が導き出せる。続いて硬化主剤である水
ガラスの含水量について検討した実験結果が第２図であ
る。同様に１５０Kg/cm2を満す為には、1.9以下であれ
ば充分であることがわかつた。また作業性の点、より健
全な固化体を得るためには1.9〜1.0の範囲が最適であり
1.0以下では作業性が落ちる。
次に本発明の実施例を図面を引用して詳細に説明する。
第３図，第４図は本発明の実施例のプロセスを示す。第
３図から説明する。
第３図，第４図は本発明の実施例のプロセスを示す。第
３図から説明する。
放射性濃縮廃液タンク１から放射性濃縮廃液（例えばホ
ウ酸ソーダ10wt%）２が乾燥粉末器３に供給され、放射
性濃縮廃液が乾燥した粉末に変換される。乾燥粉末は、
ペレツト製造器１０によつてペレツト１３に変換しても
良いし、また、ペレツト化せず粉末のまま固化しても良
い。まず、ペレツトにした場合の実施例を述べる。ペレ
ツト製造器１０によつて製造されたペレツト（20φ×１
０mm）は、２００の固化容器に充填される。ペレツト
の寸法は任意で良いが、固化容器への収納率を考慮すれ
ば、外径５〜３０mmの円柱形もしくは、球あるいはアー
モンド型が望ましい。固化容器１１に充填されたペレツ
ト１３は固化設備に運ばれ、ペレツト間隙に固化材９が
注入される。固化材９は、タンク６内の水ガラス７とタ
ンク６内の硬化剤であるリン酸ケイ素をリン酸ケイ素／
水ガラスのモル比で1.0になるよう調整され、混練槽４
で混練して作製する。モル比1.0で混練した固化剤を使
用して固化したペレツト固化体の強度は、１５０Kg/cm2
以上であり、海洋投棄の基準値１５０Kg/cm2を充分満足
するものであつた。
ウ酸ソーダ10wt%）２が乾燥粉末器３に供給され、放射
性濃縮廃液が乾燥した粉末に変換される。乾燥粉末は、
ペレツト製造器１０によつてペレツト１３に変換しても
良いし、また、ペレツト化せず粉末のまま固化しても良
い。まず、ペレツトにした場合の実施例を述べる。ペレ
ツト製造器１０によつて製造されたペレツト（20φ×１
０mm）は、２００の固化容器に充填される。ペレツト
の寸法は任意で良いが、固化容器への収納率を考慮すれ
ば、外径５〜３０mmの円柱形もしくは、球あるいはアー
モンド型が望ましい。固化容器１１に充填されたペレツ
ト１３は固化設備に運ばれ、ペレツト間隙に固化材９が
注入される。固化材９は、タンク６内の水ガラス７とタ
ンク６内の硬化剤であるリン酸ケイ素をリン酸ケイ素／
水ガラスのモル比で1.0になるよう調整され、混練槽４
で混練して作製する。モル比1.0で混練した固化剤を使
用して固化したペレツト固化体の強度は、１５０Kg/cm2
以上であり、海洋投棄の基準値１５０Kg/cm2を充分満足
するものであつた。
次に乾燥粉末をペレツト化せず、粉体のまま均質に混練
固化する場合について述べる。乾燥粉末器３で粉末化さ
れた乾燥粉末は、混合槽４で固化材と共に混合混練され
る。その場合、廃棄物の減容性の観点からは乾燥粉末の
混合割合が大きいほど好ましいが、固化体の強度の点か
ら、乾燥粉末混合の割合は４０〜７０wt%が望ましい。
本実施例においても乾燥粉末の割合いを５０wt%として
実験を行なつた。硬化剤添加率をリン酸ケイ素／水ガラ
スのモル比で1.0、及び水ガラス水分含量を水／水ガラ
ス固形成分の重量比1.50を用いて混練し混練物５とな
り、バルブ１６を介して固化容器１１に注入され、固化
体１２を作製した。固化体強度は、１５０Kg/cm2以上を
示した。
固化する場合について述べる。乾燥粉末器３で粉末化さ
れた乾燥粉末は、混合槽４で固化材と共に混合混練され
る。その場合、廃棄物の減容性の観点からは乾燥粉末の
混合割合が大きいほど好ましいが、固化体の強度の点か
ら、乾燥粉末混合の割合は４０〜７０wt%が望ましい。
本実施例においても乾燥粉末の割合いを５０wt%として
実験を行なつた。硬化剤添加率をリン酸ケイ素／水ガラ
スのモル比で1.0、及び水ガラス水分含量を水／水ガラ
ス固形成分の重量比1.50を用いて混練し混練物５とな
り、バルブ１６を介して固化容器１１に注入され、固化
体１２を作製した。固化体強度は、１５０Kg/cm2以上を
示した。
第４図は、水ガラスの合成プロセスを含むシステムフロ
ー図を示している。水ガラスは、水酸化ナトリウム(NaO
H)とケイ酸(H2SiO3)から容易に合成される。タンク６内
の水酸化ナトリウムとタンク６内のケイ酸は反応槽１８
に供給され、温度５０〜９０℃の範囲で約１時間攪拌
し、水ガラス７を合成する。用いる水酸化ナトリウムは
新たに試薬として導入しても良く、また原子力発電所か
ら廃出される放射性廃棄物を処理（具体的には、硫酸ナ
トリウムを水酸化バリウムで不溶化処理する。）した際
に副生して来る水酸化ナトリウムを用いても良い。その
際、合成する水ガラスのSi/Naモル比は、NaOHとH2SiO3
と混合割合を変化させることで容易に調整できる。本実
施例では、Si/Naモル比を１とした。また合成水ガラス
中の水分を調整するために、過熱器２１を用いる。次に
水ガラス７と１モル等量の硬化剤粉末８を廃棄物１９と
共に固化容器２０に充填し、攪拌羽根１５で均質になる
まで混合攪拌して固化体とした。硬化剤に関して本実験
ではリン酸塩単体を用いたが、廃棄物の種類や水ガラス
含水量によつては、セメント等を混入させることも可能
である。廃棄物１９は、乾燥粉末でも、水溶液でも、あ
るいは個体であつてもかまわない。本実施例では、ＢＷ
Ｒ濃縮廃液粉末、ＰＷＲ濃縮廃液粉末、イオン交換樹脂
の乾燥粉末について実施し、それぞれ全て強度１５０Kg
/cm2以上の強度を有する固化体を作製できた。
ー図を示している。水ガラスは、水酸化ナトリウム(NaO
H)とケイ酸(H2SiO3)から容易に合成される。タンク６内
の水酸化ナトリウムとタンク６内のケイ酸は反応槽１８
に供給され、温度５０〜９０℃の範囲で約１時間攪拌
し、水ガラス７を合成する。用いる水酸化ナトリウムは
新たに試薬として導入しても良く、また原子力発電所か
ら廃出される放射性廃棄物を処理（具体的には、硫酸ナ
トリウムを水酸化バリウムで不溶化処理する。）した際
に副生して来る水酸化ナトリウムを用いても良い。その
際、合成する水ガラスのSi/Naモル比は、NaOHとH2SiO3
と混合割合を変化させることで容易に調整できる。本実
施例では、Si/Naモル比を１とした。また合成水ガラス
中の水分を調整するために、過熱器２１を用いる。次に
水ガラス７と１モル等量の硬化剤粉末８を廃棄物１９と
共に固化容器２０に充填し、攪拌羽根１５で均質になる
まで混合攪拌して固化体とした。硬化剤に関して本実験
ではリン酸塩単体を用いたが、廃棄物の種類や水ガラス
含水量によつては、セメント等を混入させることも可能
である。廃棄物１９は、乾燥粉末でも、水溶液でも、あ
るいは個体であつてもかまわない。本実施例では、ＢＷ
Ｒ濃縮廃液粉末、ＰＷＲ濃縮廃液粉末、イオン交換樹脂
の乾燥粉末について実施し、それぞれ全て強度１５０Kg
/cm2以上の強度を有する固化体を作製できた。
本発明によれば、海洋投棄が可能な所定強度を有し安定
な放射性廃棄物固化体が得られる。
な放射性廃棄物固化体が得られる。
第１図は、本発明の実施例の混合時のリン酸ケイ素と水
ガラスのモル比が強度に及ぼす影響を示す線図、第２図
は、水ガラス中の水分濃度が固化体強度に及ぼす影響を
示す線図、第３図は本実施例のシステム概略図、第４図
は、水ガラス合成を含む本実施例のシステム概略図であ
る。 ２……放射性濃縮廃液、３……乾燥粉末器、４……混練
槽、５……混練物、６……タンク、７……水ガラス、９
……固化材、１０……ペレツト製造器、１１……固化容
器、１２……固化体、１３……ペレツト、１４……モー
タ、１５……攪拌羽根、１６……バルブ、１８……反応
槽。
ガラスのモル比が強度に及ぼす影響を示す線図、第２図
は、水ガラス中の水分濃度が固化体強度に及ぼす影響を
示す線図、第３図は本実施例のシステム概略図、第４図
は、水ガラス合成を含む本実施例のシステム概略図であ
る。 ２……放射性濃縮廃液、３……乾燥粉末器、４……混練
槽、５……混練物、６……タンク、７……水ガラス、９
……固化材、１０……ペレツト製造器、１１……固化容
器、１２……固化体、１３……ペレツト、１４……モー
タ、１５……攪拌羽根、１６……バルブ、１８……反応
槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−15060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−209942（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】固化容器内に充填された、放射性廃液の乾
燥粉体及びこの粉体により作成されたペレットのいずれ
かを水ガラスで固化する放射性廃棄物の固化体を作成す
る方法において、硬化剤であるリン酸ケイ素を、前記硬
化剤／前記水ガラスのモルの比が０．８〜１．２になる
ように加え、前記乾燥粉体または前記ペレットを固化す
る放射性廃棄物固化体作成方法。 - 【請求項２】水分濃度が水／水ガラス固形成分の重量比
で１．９以下の前記水ガラスを用いる特許請求の範囲第
１項記載の放射性廃棄物固化体作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60187242A JPH0668555B2 (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 放射性廃棄物固化体作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60187242A JPH0668555B2 (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 放射性廃棄物固化体作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247597A JPS6247597A (ja) | 1987-03-02 |
| JPH0668555B2 true JPH0668555B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16202536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60187242A Expired - Lifetime JPH0668555B2 (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 放射性廃棄物固化体作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668555B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815060A (ja) * | 1981-07-12 | 1983-01-28 | 宵田 清悟 | 無機質硬化性組成物 |
| JPS6056299A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | 水澤化学工業株式会社 | 粒状放射性廃棄物の固化方法 |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP60187242A patent/JPH0668555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6247597A (ja) | 1987-03-02 |
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