JPH0820557B2 - 放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法 - Google Patents
放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法Info
- Publication number
- JPH0820557B2 JPH0820557B2 JP61122425A JP12242586A JPH0820557B2 JP H0820557 B2 JPH0820557 B2 JP H0820557B2 JP 61122425 A JP61122425 A JP 61122425A JP 12242586 A JP12242586 A JP 12242586A JP H0820557 B2 JPH0820557 B2 JP H0820557B2
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- Japan
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- water glass
- solidified body
- water
- alkali metal
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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水ガラス固化体特に硫酸塩の
結晶水化による体積膨脹を防止するのに好適な水ガラス
固化体とその製造方法に関する。
結晶水化による体積膨脹を防止するのに好適な水ガラス
固化体とその製造方法に関する。
放射性廃棄物を減容し固形化することは、発電所内施
設の保管スペースを確保する上で重要であるばかりでな
く、最終処分法の１つである陸地処分上不可欠である。
陸地処分に対しては、不燃でかつ岩石との整合性の良い
無機固化材による固化が望まれている。無機固化材とし
て最も一般的なものはセメントであるが、セメントはホ
ウ酸塩、廃樹脂等の廃棄物の存在下では、高強度な固化
体を形成し得ないという問題がある。
設の保管スペースを確保する上で重要であるばかりでな
く、最終処分法の１つである陸地処分上不可欠である。
陸地処分に対しては、不燃でかつ岩石との整合性の良い
無機固化材による固化が望まれている。無機固化材とし
て最も一般的なものはセメントであるが、セメントはホ
ウ酸塩、廃樹脂等の廃棄物の存在下では、高強度な固化
体を形成し得ないという問題がある。
これらを解決する手法として、特開昭58−155398号に
記載のように、水ガラスを固化主材とし、これに硬化剤
を添加して固化する手法が提案されている。これによれ
ば、廃棄物との相互作用が少なく、かつ高強度な固化体
の作製が可能である。
記載のように、水ガラスを固化主材とし、これに硬化剤
を添加して固化する手法が提案されている。これによれ
ば、廃棄物との相互作用が少なく、かつ高強度な固化体
の作製が可能である。
しかし、上記の従来技術では固化主材が水ガラスであ
るため固化体内に水分が残留し、この水分が廃棄物であ
る無機塩類と結晶水を形成し、これにより膨脹圧が発生
し、固化体の長期的劣化要因となるという問題点があつ
た。この問題点、すなわち、無機塩類の結晶水形成はセ
メントもしくは水ガラス等の水硬性固化材を用いるかぎ
りは従来不可避であつた。
るため固化体内に水分が残留し、この水分が廃棄物であ
る無機塩類と結晶水を形成し、これにより膨脹圧が発生
し、固化体の長期的劣化要因となるという問題点があつ
た。この問題点、すなわち、無機塩類の結晶水形成はセ
メントもしくは水ガラス等の水硬性固化材を用いるかぎ
りは従来不可避であつた。
結晶水を形成する無機塩類の代表的なものは、硫酸ナ
トリウムであり以下の如く10水塩化し、体積は約５倍に
膨脹する。
トリウムであり以下の如く10水塩化し、体積は約５倍に
膨脹する。
Na2SO4＋10H2O→Na2SO4・10H2O 上記硫酸ナトリウムはBWR発電所から発生する放射性
濃縮廃液の主成分であり、この濃縮廃液を減容化して得
られる固化体では上記問題が顕著となり、場合によつて
は固化体の崩壊を招く。また廃棄物として硫酸ナトリウ
ムを含まない固化体であつても、硫酸イオンが外部から
浸入し、その結果として硫酸ナトリウムを生成する場合
がある。水ガラス固化体はケイ酸ナトリウムが主成分の
ため固化体内部にナトリウムイオンが存在し、これに地
下水等に含まれている硫酸イオンが浸入すると、下式の
如く硫酸ナトリウムを生成し、さらに10水塩化し膨脹す
る。
濃縮廃液の主成分であり、この濃縮廃液を減容化して得
られる固化体では上記問題が顕著となり、場合によつて
は固化体の崩壊を招く。また廃棄物として硫酸ナトリウ
ムを含まない固化体であつても、硫酸イオンが外部から
浸入し、その結果として硫酸ナトリウムを生成する場合
がある。水ガラス固化体はケイ酸ナトリウムが主成分の
ため固化体内部にナトリウムイオンが存在し、これに地
下水等に含まれている硫酸イオンが浸入すると、下式の
如く硫酸ナトリウムを生成し、さらに10水塩化し膨脹す
る。
2Na+＋SO4 2-→Na2SO4 水ガラス固化体を地中処分した場合、地下水もしくは
雨水の浸透水と接触する機会が十分想定され、この地下
水もしくは雨水に硫酸イオンが含まれていると、上記に
より固化体が劣化する。
雨水の浸透水と接触する機会が十分想定され、この地下
水もしくは雨水に硫酸イオンが含まれていると、上記に
より固化体が劣化する。
本発明の目的は、上記問題の主因、すなわち硫酸ナト
リウムの如き無機塩類の結晶水形成による膨脹を防止す
ることにより水ガラス固化体の長期耐久性を向上させる
ことにある。
リウムの如き無機塩類の結晶水形成による膨脹を防止す
ることにより水ガラス固化体の長期耐久性を向上させる
ことにある。
上記目的は、放射性廃棄物の水ガラス固化体の内部の
pHを11以上に維持することによつて達成される。
pHを11以上に維持することによつて達成される。
水ガラス固化体の内部のpHを11以上に維持するには、
固化体作製時に、あらかじめアルカリ性物質、すなわ
ち、アルカリ金属の水酸化物もしくはアルカリ金属の酸
化物を添加しておく。
固化体作製時に、あらかじめアルカリ性物質、すなわ
ち、アルカリ金属の水酸化物もしくはアルカリ金属の酸
化物を添加しておく。
第３図に示すごとく硫酸ナトリウムの結晶水形成は雰
囲気水のpHをアルカリ性にすることで防止できる。第３
図は、無水の硫酸ナトリウムを小量の水と混合してスラ
リーを作成し、このスラリー20℃に静置したときの未溶
解分の硫酸ナトリウムの結晶構造を測定して得たグラフ
である。硫酸ナトリウムを少量の水と混合した場合は、
過剰な硫酸ナトリウムは沈澱し、これが徐々に10水塩化
していく。固化体内部でも同様の機構で10水塩化してい
く。第３図から理解されるように水のpHが７の中性水で
は、４日でほぼ50％が10水塩化するが、pHがアルカリ性
に移行するにつれて10水塩化の割合が減少し、pH11では
全く10水塩化しない。これらの結果より、固化体を常に
pH11以上に維持することで10水塩化を防止できることが
わかる。
囲気水のpHをアルカリ性にすることで防止できる。第３
図は、無水の硫酸ナトリウムを小量の水と混合してスラ
リーを作成し、このスラリー20℃に静置したときの未溶
解分の硫酸ナトリウムの結晶構造を測定して得たグラフ
である。硫酸ナトリウムを少量の水と混合した場合は、
過剰な硫酸ナトリウムは沈澱し、これが徐々に10水塩化
していく。固化体内部でも同様の機構で10水塩化してい
く。第３図から理解されるように水のpHが７の中性水で
は、４日でほぼ50％が10水塩化するが、pHがアルカリ性
に移行するにつれて10水塩化の割合が減少し、pH11では
全く10水塩化しない。これらの結果より、固化体を常に
pH11以上に維持することで10水塩化を防止できることが
わかる。
ところで、一般に水ガラス固化体は、主原料の水ガラ
ス（ケイ酸ナトリウム水溶液）とリン酸珪素などの酸性
の硬化剤とが反応して固化体が形成される。主原料の水
ガラス自体は強アルカリ性（pH12〜13）であるが、酸性
の硬化剤との反応により中性に移行しながら固化体とな
り、最終的にはpH6〜８の中性に至る。そのため廃棄物
として硫酸ナトリウムを含む場合は、固化初期では硫酸
ナトリウムは10水塩化せず無水のままであるが、最終的
に中性な固化体となつてから10水塩化が始まる。この場
合、充分な強度を持つ固化体が形成された後に、内部で
10水塩化による膨脹が始まるため、固化体に与える影響
は大きく、固化体内での亀裂発生を促し、さらに進んで
崩壊に至る場合もある。
ス（ケイ酸ナトリウム水溶液）とリン酸珪素などの酸性
の硬化剤とが反応して固化体が形成される。主原料の水
ガラス自体は強アルカリ性（pH12〜13）であるが、酸性
の硬化剤との反応により中性に移行しながら固化体とな
り、最終的にはpH6〜８の中性に至る。そのため廃棄物
として硫酸ナトリウムを含む場合は、固化初期では硫酸
ナトリウムは10水塩化せず無水のままであるが、最終的
に中性な固化体となつてから10水塩化が始まる。この場
合、充分な強度を持つ固化体が形成された後に、内部で
10水塩化による膨脹が始まるため、固化体に与える影響
は大きく、固化体内での亀裂発生を促し、さらに進んで
崩壊に至る場合もある。
しかるに本発明ではアルカリ成分が固化体内に過剰に
存在するようにしたので、水ガラス固化体は最終的に中
性にならずアルカリ性に維持されるため、上記の硫酸ナ
トリウムを代表とする無機塩類の結晶水形成を防止で
き、固化体の耐久性を向上できる。また、本発明によれ
ば、固化体内に無機塩類の廃棄物を含まない場合でも、
固化体外部からの硫酸イオンの浸入により生成した無機
塩の結晶水形成を防止でき、陸地処分時の長期耐久性を
向上できる。
存在するようにしたので、水ガラス固化体は最終的に中
性にならずアルカリ性に維持されるため、上記の硫酸ナ
トリウムを代表とする無機塩類の結晶水形成を防止で
き、固化体の耐久性を向上できる。また、本発明によれ
ば、固化体内に無機塩類の廃棄物を含まない場合でも、
固化体外部からの硫酸イオンの浸入により生成した無機
塩の結晶水形成を防止でき、陸地処分時の長期耐久性を
向上できる。
以下、本発明の第１実施例を図面により説明する。第
２図は本実施例のプロセスを示す。
２図は本実施例のプロセスを示す。
第２図において、放射性濃縮廃液（硫酸ナトリウム20
wt％を含有）１はタンク81から乾燥粉末器10に供給さ
れ、ここで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、固化材ペースト５と混練するために混
練槽91に供給される。一方、固化主材の水ガラス２、硬
化剤（例えばP2O5SiO2）３およびアルカリ金属の水酸化
物（本実施例では水酸化ナトリウム）４はそれぞれタン
ク82,83および84からバルブ142,143および144を介して
混練槽92に供給され、撹拌羽根132によつて約５分間混
練し、固化材ペースト５を作成する。固化材ペースト５
はバルブ145を介して混合槽91に供給され、前記の乾燥
粉末と撹拌羽根131によつて５分間混練し、混合ペース
ト６を作成する。混合ペースト６はバルブ141を介して
固化容器11に充填し、固化体11を作成する。
wt％を含有）１はタンク81から乾燥粉末器10に供給さ
れ、ここで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、固化材ペースト５と混練するために混
練槽91に供給される。一方、固化主材の水ガラス２、硬
化剤（例えばP2O5SiO2）３およびアルカリ金属の水酸化
物（本実施例では水酸化ナトリウム）４はそれぞれタン
ク82,83および84からバルブ142,143および144を介して
混練槽92に供給され、撹拌羽根132によつて約５分間混
練し、固化材ペースト５を作成する。固化材ペースト５
はバルブ145を介して混合槽91に供給され、前記の乾燥
粉末と撹拌羽根131によつて５分間混練し、混合ペース
ト６を作成する。混合ペースト６はバルブ141を介して
固化容器11に充填し、固化体11を作成する。
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
の割合は40〜60wt％が望ましい。本実施例においても乾
燥粉末の割合を50wt％とした。
大きいほど好ましいが、固化体の強度の点から乾燥粉末
の割合は40〜60wt％が望ましい。本実施例においても乾
燥粉末の割合を50wt％とした。
固化主材である水ガラスはナトリウムとケイ素が等モ
ル量で調整されたものを使用し、これと混練する硬化剤
についても、水ガラス中のナトリウムもしくはケイ素と
等モル量となるように混練槽92に供給する。水ガラス中
の水分量は少ないほど望ましいが、混練性の観点から40
〜70wt％が望ましく、本実施例では65wt％とした。硫酸
ナトリウムの10水塩化による膨脹を防止するために添加
するアルカリ金属の水酸化物の添加量は、固化体あたり
8wt％以下にするのが望ましい。
ル量で調整されたものを使用し、これと混練する硬化剤
についても、水ガラス中のナトリウムもしくはケイ素と
等モル量となるように混練槽92に供給する。水ガラス中
の水分量は少ないほど望ましいが、混練性の観点から40
〜70wt％が望ましく、本実施例では65wt％とした。硫酸
ナトリウムの10水塩化による膨脹を防止するために添加
するアルカリ金属の水酸化物の添加量は、固化体あたり
8wt％以下にするのが望ましい。
第１図に、このようにして作成した固化体の強度と、
水酸化ナトリウムの添加量と相関を示した。水酸化ナト
リウムの添加量に依存して固化体の強度は徐々に減少
し、該添加量が６〜8wt％の範囲では急激に減少する。
これは、この領域ではpHが高いため水ガラスの硬化反応
が阻害されて来るためである。固化体の処分を考えた場
合、固化体の積み重ねおよび移動時の衝撃等を考慮すれ
ば固化体強度は最底50Kg/cm2以上は必要と考えられるの
で、第１図によれば水酸化ナトリウムの添加量は8wt％
以下が望ましい。また、実験によれば水酸化ナトリウム
の添加量が1wt％で既に固化体内のpHは11以上となつて
おり、固化体内に含まれる硫酸ナトリウムは10水塩にな
らずに全て無水塩の形で存在し、固化体の膨脹は一切認
められなかつた。
水酸化ナトリウムの添加量と相関を示した。水酸化ナト
リウムの添加量に依存して固化体の強度は徐々に減少
し、該添加量が６〜8wt％の範囲では急激に減少する。
これは、この領域ではpHが高いため水ガラスの硬化反応
が阻害されて来るためである。固化体の処分を考えた場
合、固化体の積み重ねおよび移動時の衝撃等を考慮すれ
ば固化体強度は最底50Kg/cm2以上は必要と考えられるの
で、第１図によれば水酸化ナトリウムの添加量は8wt％
以下が望ましい。また、実験によれば水酸化ナトリウム
の添加量が1wt％で既に固化体内のpHは11以上となつて
おり、固化体内に含まれる硫酸ナトリウムは10水塩にな
らずに全て無水塩の形で存在し、固化体の膨脹は一切認
められなかつた。
ここでは、添加するアルカリ金属の水酸化物として水
酸化ナトリウムを用いる例を示したが、水酸化カリウ
ム、水酸化セシウム、水酸化リチウムを用いてもよい。
また、アルカリ金属の酸化物を添加しても効果は同じで
ある。
酸化ナトリウムを用いる例を示したが、水酸化カリウ
ム、水酸化セシウム、水酸化リチウムを用いてもよい。
また、アルカリ金属の酸化物を添加しても効果は同じで
ある。
上記実施例で示したように、アルカリ金属の水酸化物
またはアルカリ金属の酸化物を添加した固体体は、その
固化体内のpHが11以上であり、硫酸ナトリウムの10水塩
化による膨脹のない耐久性に優れた固化体となつた。
またはアルカリ金属の酸化物を添加した固体体は、その
固化体内のpHが11以上であり、硫酸ナトリウムの10水塩
化による膨脹のない耐久性に優れた固化体となつた。
本発明によれば、固化体内に存在する硫酸ナトリウム
等の無機塩類もしくは硫酸イオンの浸入により生成する
無機塩類の結晶水形成による体積膨脹の防止効果があ
る。この結果、強固な固化容器の省略および処分施設の
施工が簡略となり、固化体および処分施設のコスト低減
がはかれる。
等の無機塩類もしくは硫酸イオンの浸入により生成する
無機塩類の結晶水形成による体積膨脹の防止効果があ
る。この結果、強固な固化容器の省略および処分施設の
施工が簡略となり、固化体および処分施設のコスト低減
がはかれる。
第１図は固化体強度と水酸化ナトリウム添加量との関係
を示す図、第２図は本発明の実施例のプロセスを示す
図、第３図はpHと硫酸ナトリウムの10水塩化の割合との
関係を示す図である。 １……濃縮廃液、２……水ガラス ３……硬化剤、４……水酸化ナトリウム ５……固化材ペースト、６……混合ペースト ７……固化体、81〜84……タンク 91,92……混練槽、10……乾燥粉末機 11……固化容器。
を示す図、第２図は本発明の実施例のプロセスを示す
図、第３図はpHと硫酸ナトリウムの10水塩化の割合との
関係を示す図である。 １……濃縮廃液、２……水ガラス ３……硬化剤、４……水酸化ナトリウム ５……固化材ペースト、６……混合ペースト ７……固化体、81〜84……タンク 91,92……混練槽、10……乾燥粉末機 11……固化容器。
Claims (2)
- 【請求項１】ナトリウムとケイ素とが等モル量であるよ
うに調整した水ガラスを固化体として用い、アルカリ金
属の水酸化物またはアルカリ金属の酸化物を添加するこ
とにより、固化体内部のpHが11以上となるようにし、該
固化材で固化することを特徴とする、放射性廃棄物の水
ガラス固化体の製造方法。 - 【請求項２】前記アルカリ金属の水酸化物またはアルカ
リ金属の酸化物の添加量が水ガラス固化体あたり8wt％
以下であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
載の放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122425A JPH0820557B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122425A JPH0820557B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62278499A JPS62278499A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0820557B2 true JPH0820557B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14835514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61122425A Expired - Lifetime JPH0820557B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 放射性廃棄物の水ガラス固化体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820557B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2207479T3 (es) | 2000-03-20 | 2004-06-01 | Institute Of Nuclear Energy Research, Taiwan, R.O.C. | Procedimiento de co-solidificacion de residuos humedos debilmente radioactivos producidos en centrales nucleares de agua hirviendo. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3142405A1 (de) * | 1981-10-26 | 1983-05-05 | Reaktor-Brennelement Union Gmbh, 6450 Hanau | "verfahren zum fixieren von in wasser befindlichen fremdstoffen" |
| JPS59116593A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-05 | 株式会社日立製作所 | 放射性廃棄物の固化方法 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP61122425A patent/JPH0820557B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62278499A (ja) | 1987-12-03 |
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