JPH09101398A - 放射性廃棄物の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放射性廃棄物の安定な固定化が行えるととも
に、長期安定性も得られ、一層の健全性の向上、処理時
間の短縮および低コスト化等が図れる放射性廃棄物の処
理技術の提供。 【課題手段】放射性物質取扱い施設で発生する粉状、粒
状その他の固型の放射性廃棄物をセメントで固化処理す
る放射性廃棄物の処理方法において、固化処理の前に、
放射性廃棄物をアルカリ性溶液に浸漬（Ｓ１）し、また
は浸漬後に加熱（Ｓ２）する前処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば原子力発電所
等の放射性物質取扱い施設で発生する中ないし低レベル
の固型の放射性廃棄物をセメント固化体として処理する
方法および装置に係り、特に放射性廃棄物を緻密に収納
するとともに長期間に亘る安定性および耐久性に優れた
セメント固化体を容易に製造することができる放射性廃
棄物の処理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所等の放射性物質取扱い施設
では、種々の放射性廃棄物が発生するため、放射性廃棄
物の減容および安定化のための各種処理が行われてい
る。

【０００３】これらの廃棄物の中で、紙やウエス等の可
燃性廃棄物は専用の焼却炉で焼却することにより減容さ
れている。さらに、その固化方法としては、セメントで
焼却灰を固めるセメント固化法やプラスチックで固める
プラスチック固化法が実用化され、一部の原子力発電所
で採用されている。

【０００４】また、放射性物質取扱い施設で発生する液
体廃棄物の浄化や、施設内で使用する水の浄化には有機
イオン交換樹脂が使用されている。このようなイオン交
換樹脂はイオン交換能力が低下してくると薬液により再
生して繰り返し使用されている。

【０００５】しかし、再生するごとにイオン交換能力は
少しずつ劣化するため、最終的には廃棄物として廃棄さ
れる。この廃樹脂はそのままセメント固化するセメント
固化法や、乾燥させた後プラスチックと混合して固化す
るプラスチック固化法が実用化されている。また固化体
を作らずに一時的に貯蔵する方法も実用化されており、
この方法は、廃樹脂を乾燥させた後に小量のバインダを
混合してペレット状に成型し、最終固化まで中間貯蔵し
ておく方法で、ペレット化法と呼ばれている。

【０００６】一方、前述した固化方法は廃棄物を安定化
できる技術であるが、処理後の更なる長期安定性を目指
すには以下の様な問題点がある。

【０００７】まず、焼却灰については焼却の対象となる
廃棄物中に、可燃性廃棄物以外にアルミニウム等の両性
金属が入っていることが多く、セメントで焼却灰を固め
ると、これら両性金属がセメント中のアルカリ成分、特
に水酸化カルシウムと反応して水素ガスを発生する。ア
ルカリ成分はセメントの水和反応により生成するため、
セメントが固まる最中に水素ガスが固化体内に蓄積され
る。このため、発生した水素ガスにより固化体の膨張、
ひび割れ、空隙が生じる可能性がある。

【０００８】また、焼却灰をプラスチックにより固化す
る場合には、固化時に前記の反応は起こらないが、処分
施設に収納する際に問題が生じ得る。すなわち、処分施
設はコンクリート構造物でセメントが基本成分であるた
め、構造物構成材料中にアルカリ成分が存在している。
この処分施設に水が浸入すると、水はセメント成分と平
衡状態になり、プラスチック固化体中に浸入し、焼却灰
中の両性金属と反応して水素ガスを発生する。処分施設
の中で水素ガスが発生すると、処分施設の健全性に影響
を与える可能性がある。

【０００９】以上のような問題があるため、ガス発生を
防止する方法として、セメント材料中にリチウム化合物
を添加しておき（代表例は硝酸リチウム）、焼却灰中の
両性金属の表面にアルミン酸リチウムの皮膜を形成さ
せ、水素ガス発生を抑える方法が提案されている（例：
特開平６−１０２３９７号）。

【００１０】この方法によると、セメント中のアルカリ
成分と焼却灰中の両性金属、特にアルミニウムとの反応
をアルミン酸リチウム皮膜により防止でき、水素ガスの
発生を低減できる効果が高いことが認められる。

【００１１】しかし、皮膜はアルミニウム表面層のみに
生成するため、アルミニウムは皮膜の内側には反応せず
に残存している。したがって、ガス発生が長期に亘って
低減され、または皆無であることを保証するためには、
皮膜の長期に亘る安定性を証明しなければならない。

【００１２】また、焼却灰中の両性金属を固化する前に
反応させる方法も提案されており、アルカリ性や酸性溶
液中に焼却灰を浸漬する方法も提案されている。（例：
特開平２−６２２００号、特開平４−２８７０００号
等）。しかし、この方法では処理時間が１日以上と非常
に長くなり、実用には適さない問題があった。

【００１３】一方、使用済みイオン交換樹脂について
は、既に原子力発電所で固化が行われている。例えば粒
状イオン交換樹脂の固化の場合、２００リットルドラム
缶一本当たりの樹脂の固化量は、乾燥樹脂重量ベースで
２５ｋｇから３０ｋｇで運用されている。

【００１４】樹脂の固化量の制限は、樹脂固化体を処分
した際に樹脂が膨張して固化体が割れる問題を避けるた
めである。すなわち、セメントと水とを混合してセメン
トを固めると、水和反応によって生成するアルカリ成分
のため、セメントに混合した水がアルカリ性となる。イ
オン交換樹脂の固化の際にはイオン交換樹脂がこのアル
カリ成分をイオン交換により取り込む。

【００１５】また、イオン交換樹脂中の自由水の組成は
セメント中の水と同じ組成になろうとする。この２つの
反応のため、イオン交換樹脂が持つ水はセメント中に放
出され、イオン交換樹脂が収縮した状態でセメントが硬
化してしまう。

【００１６】しかし、処分後に地下水が浸入すると、地
下水とイオン交換樹脂とが接触して、イオン交換樹脂が
膨潤する。セメント中のイオン交換樹脂量がこの制限値
以下であれば、イオン交換樹脂の膨潤圧力よりもセメン
トの強度が大きいため問題は無い。

【００１７】しかし、このイオン交換樹脂の添加量が制
限値以上ではイオン交換樹脂の膨潤圧が大きくなり、こ
のため固化体にひび割れが起こる。このため、セメント
固化体の発生量を抑えるためにイオン交換樹脂のセメン
ト固化量を上げる事ができない問題がある。

【００１８】この問題を解決するため、セメント自体を
強くし、イオン交換樹脂の膨潤圧にも耐えられるように
した方法が提案されている。具体的には、樹脂膨潤の際
セメントには引張り応力がかかるが、この応力に耐えら
れるように、セメント中に引張り強度が非常に高い物
質、例えば炭素繊維を入れる方法が提案されている
（例：特開平４−１９４７９４号）。しかし、この方法
は潜在的に高い内圧を有する固化体を炭素繊維で膨張を
抑えた状態で処分するため、その安全性を長期に亘って
保証する必要があり、また引張り強度の高い繊維は一般
に価格が高いため、高価な廃棄物になる可能性がある。

【００１９】また、イオン交換樹脂の膨潤や収縮の防止
のため、アルカリ金属の水溶液にイオン交換樹脂を浸漬
すること（例：特開昭６１−８６６９２号）、あるいは
水酸化カルシウムのようなアルカリ土類元素の水酸化物
の飽和溶液に浸漬すること（例：特開昭６３−２６１２
００号）も提案されている。しかし、処分された固化体
中のイオン交換樹脂回りの水質条件は、硬化したセメン
ト中の溶解性成分が溶解して平衡になった条件である。

【００２０】表１は、下記の硬化したセメントの溶解性
成分の一例を示している。この表１に示すように、セメ
ント中には、主成分で溶解度が非常に低いＣａの他、わ
ずかであるが、溶解度が非常に高いＮａ、Ｋ、Ｌｉ等の
アルカリ金属元素が含まれている。

【００２１】

【表１】

【００２２】このため、単にイオン交換樹脂を前処理す
る際にアルカリ金属成分を有する水中に浸漬して反応さ
せても、処分環境条件では水酸化カルシウムから生成し
たカルシウムイオンとイオン交換反応が生じ、樹脂の体
積が変動する。

【００２３】また、アルカリ土類元素の水酸化物の飽和
水でイオン交換樹脂を反応させても、セメント固化体中
の水の組成や処分環境の水の組成を模擬した組成にはな
らない。具体的には、セメント中には先の表１に示され
るようなアルカリ金属成分が入っており、これらアルカ
リ金属成分の微量元素が、セメント中の間隙や処分施設
の間隙のような非常に小さい間隙に満たされた水の中に
溶け出し、比較的高い温度で存在する。このため、イオ
ン交換樹脂を１個のドラム缶に大量に固化する場合、特
に長期的にはイオン交換樹脂とイオン交換反応が生じ、
樹脂は膨潤、収縮を起こす問題があった。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、放射
性廃棄物をセメントで固化処理する際に、セメント内に
含まれる金属成分の反応によって安定性や健全性に影響
が及ぼされたり、処理時間が長期化したり、高コスト化
する等の問題があった。

【００２５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、放射性廃棄物の安定な固定化が行えるととも
に、長期安定性も得られ、一層の健全性の向上、処理時
間の短縮および低コスト化等が図れる放射性廃棄物の処
理方法および同方法を実施するための処理装置を提供す
ることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】廃棄物のうち焼却灰には
アルミニウムや亜鉛のような両性金属が含まれている
が、例えばアルミニウムの場合、アルカリ性雰囲気下で
はアルカリ金属と反応し、水素を発生することが知られ
ている。

【００２７】

【数１】

【００２８】この反応は、アルカリ性が高いほど早く進
行するが、反応時間は常温では非常に遅く、１５μｍ／
日程度である。また、焼却灰中のアルミニウムの粒径は
５０μｍ程度であり、このため完全に反応するには常温
では数日間かかる。

【００２９】一方、この反応を高温下で行うと反応時間
が短縮され、焼却灰中に含有されているようなアルミニ
ウムでは完全に反応する。アルミニウム等と反応するの
は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃ
ａ等のアルカリ土類金属化合物の水酸化物である。

【００３０】また、廃棄物の処分施設はセメント材料で
建設されており、硬化後のセメントの主成分は水酸化カ
ルシウムであることは公知である。このため上記の薬剤
あるいはセメントの硬化物を水中に溶解あるいは浸漬し
て平衡状態とし、これに焼却灰を入れて加熱すると、上
記に示されたような反応が進行し、アルミニウムが安定
化される。

【００３１】加熱温度はアルミニウムの反応と処理工程
に許容される時間とにより決めることができるが、特に
処理時間短縮のためには７０℃以上に加熱すれば良いこ
とを本発明者らは確認した。特に、沸騰状態では、処理
時間は３０分で十分である。

【００３２】一般に、焼却灰中のアルミニウム等の両性
金属の含有量は、焼却灰中の約２％程度であると考えら
れている。このため、焼却灰中の両性金属のアルカリ反
応に必要な量は、焼却灰１００ｇ（アルミニウム等の両
性金属２ｇ含有）に対して、アルカリ金属水酸化物で処
理する場合、０．０８ｍｏｌ以上、アルカリ土類金属水
酸化物については、０．１２ｍｏｌ以上の比率で添加す
れば、焼却灰中の両性金属をセメント固化する前に処理
できる。

【００３３】一般に放射性物質取扱い施設には、施設内
で発生する廃液の体積を減少させ廃棄物発生量を抑える
ための濃縮機が設置されている。本発明者らは、この濃
縮機での焼却灰の加熱処理を検討した結果、問題なく処
理できることを確認した。このように既存設備で処理で
きる本発明は、廃棄物処理に係わる費用低減につながる
ものである。

【００３４】また、イオン交換樹脂の処理については、
その膨潤や収縮を長期にわたって抑え、廃棄物固化体や
処理施設の安定化が図られるようにしなければならな
い。このためには、従来検討されていたイオン交換樹脂
の前処理ではなく、セメント固化体中の水や処分環境下
の水に接触してもイオン交換樹脂の膨潤、収縮防止を行
う必要がある。

【００３５】このため、本発明では、セメント飽和水に
セメント中の水分や処分環境下での水分の組成になるよ
うにアルカリ金属元素を添加して濃度調整し、この溶液
でイオン交換樹脂を浸漬しておくことが望ましい。すな
わち、この溶液はセメントの水和反応時や処分後に施設
構造物の成分と平衡状態になった水が流入しても、その
組成は前処理したイオン交換樹脂中の成分と全く同じで
あるため膨張、収縮は起こらない。また、この交換反応
には時間がかかるため、その反応速度を増加させるた
め、加熱することが有効である。

【００３６】加熱温度はイオン交換反応の時間と処理工
程に許容される時間により決めることができるが、処理
時間短縮のためには７０℃以上に加熱すれば良いことを
本発明者らは確認した。特に、沸騰状態では、処理時間
は３０分で十分であることを見出した。

【００３７】また、セメント飽和水に添加するアルカリ
金属元素は、処理液の濃度が総元素濃度で０．４ｍｏｌ
／Ｌであれば良いことを確認した。また、この浸漬液を
使用した際にイオン交換樹脂に含まれている水のため、
前処理液の濃度が変動する可能性があるため、処理前に
あらかじめイオン交換樹脂中の水分を一定になる様に脱
水させておくことが有効であることも確認した。

【００３８】一般に、放射性物質取扱い施設には、施設
内で発生する廃液の体積を減少させ廃棄物発生量を抑え
るための濃縮機が設置されている。本発明者らは、この
濃縮機での焼却灰の加熱処理を検討した結果、問題なく
処理できることを確認した。このように既存設備で処理
できる方法を実施できれば、廃棄物処理に係わる費用低
減につながるものである。

【００３９】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであり、請求項１の発明は、放射性物質取扱い施設で
発生する粉状、粒状その他の固型の放射性廃棄物をセメ
ントで固化処理する放射性廃棄物の処理方法において、
前記固化処理の前に、前記放射性廃棄物をアルカリ性溶
液に浸漬し、または浸漬後に加熱する前処理を施すこと
を特徴とする。

【００４０】請求項２の発明は、請求項１記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物と
して、放射性物質取扱い施設で発生する可燃性廃棄物の
焼却により得られる焼却灰、または同施設で流体浄化に
使用されたイオン交換樹脂を適用することを特徴とす
る。

【００４１】請求項３の発明は、請求項２記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
焼却灰とする場合、この焼却灰に浸漬するためのアルカ
リ性溶液として、前記焼却灰に含まれる両性金属２ｇに
対して０．０８ｍｏｌ以上のアルカリ金属水酸化物もし
くは０．１２ｍｏｌ以上のアルカリ土類金属水酸化物を
添加したもの、またはセメントの硬化物に水を接触させ
水中にセメントの成分を溶解させて飽和したものを使用
することを特徴とする。

【００４２】請求項４の発明は、請求項２または３記載
の放射性廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性
廃棄物を焼却灰とする場合、この焼却灰をアルカリ性溶
液に浸漬した後の加熱条件を、加熱温度７０℃以上で加
熱時間４時間以上、または浸漬液を３０分以上沸騰させ
る条件に設定することを特徴とする。

【００４３】請求項５の発明は、請求項２記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物で
ある焼却灰またはイオン交換樹脂のアルカリ性溶液への
浸漬および加熱処理を、放射性物質取扱い施設に設置さ
れた廃液濃縮装置によって行うことを特徴とする。

【００４４】請求項６の発明は、請求項２記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、アルカリ性溶液として、セ
メントの硬化物に水を接触させて水中のセメントの溶解
成分を飽和させた液にアルカリ金属水酸化物を混合して
作製した溶液を使用することを特徴とする。

【００４５】請求項７の発明は、請求項２記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、前記イオン交換樹脂をアル
カリ性溶液に浸漬して非加熱で１２時間以上保持し、ま
たは前記イオン交換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬した後
の加熱条件を、加熱温度７０℃以上で加熱時間４時間以
上もしくは浸漬液を３０分以上沸騰させる条件とし、か
つアルカリ性溶液としてセメントの溶解成分を飽和させ
た液にＬｉ，Ｋ，Ｎａから選ばれた１種類以上のアルカ
リ金属を添加したものを使用し、その添加量は添加後の
浸漬液の濃度が０．４ｍｏｌ／Ｌ以上となるように設定
することを特徴とする。

【００４６】請求項８の発明は、請求項２記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、このイオン交換樹脂に含ま
れている水分を脱した後に、アルカリ性溶液に浸漬する
ことを特徴とする。

【００４７】請求項９の発明は、請求項１から８までの
いずれかに記載の放射性廃棄物の処理方法において、処
理すべき放射性廃棄物として、焼却灰またはイオン交換
樹脂のほかに、使用済イオン交換樹脂を乾燥後固化した
ペレット状廃棄物を加え、これらのうち２種類以上を一
括して前処理するとともにセメントで固化することを特
徴とする。

【００４８】請求項１０の発明は、アルカリ性溶液を収
容した放射性廃棄物浸漬用の浸漬タンクと、浸漬物を加
熱するための加熱タンクと、加熱後の物質をセメント固
化するための固化装置とを備えたことを特徴とする。

【００４９】以上の本発明によれば、焼却灰やイオン交
換樹脂のような廃棄物の安定な固化に際して、アルカリ
性の溶液中で廃棄物とアルカリ金属、あるいはアルカリ
土類金属を反応させ安定な廃棄物にすること、反応に際
して加熱することにより反応性を高め処理時間の短縮化
が図れるものである。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００５１】図１は、放射性廃棄物の処理方法の概要を
示すフローチャートである。この図１に示すように、本
発明では、放射性廃棄物として、焼却灰と使用済みイオ
ン交換樹脂及び使用済みイオン交換樹脂を乾燥後に成型
したペレット状廃棄物（以後樹脂ペレット）を対象とす
る。この廃棄物のうちいずれかを、アルカリ性溶液に浸
漬して一定時間処理する（ステップＳ１）。また、前処
理の効果促進及び前処理時間短縮を目的として加熱濃縮
を行う（ステップＳ２）。

【００５２】この前処理は、上記のように焼却灰及び使
用済み樹脂をセメントで固定化する際の問題点解決のた
めに成されるものである。なお、放射性廃棄物を取り扱
う施設において、放射性廃液等を濃縮するための既設の
濃縮器を有する場合は、これを前処理に用いてもよい。

【００５３】前処理を施した放射性廃棄物は、脱水（ス
テップＳ３）した後、混練機でセメントと混練水と混練
する（ステップＳ４）。この際、予め混練（ステップＳ
４′）されたセメントペーストに前処理した廃棄物を投
入して混練してもよい。この混合物は、２００リットル
ドラム缶等の容器に投入した後、固定化される（ステッ
プＳ５）。

【００５４】図２は焼却灰の前処理条件を温度別に求め
た、アルカリ性溶液中でのＡｌ腐食速度測定結果を示す
グラフであり、図３は、使用済みイオン交換樹脂の前処
理条件を温度別に求めた、樹脂ペレット直径の経時変化
測定結果を示すグラフであり、図４は作製した焼却灰固
定体の圧縮強度経時変化を示すグラフであり、図５は、
作製した使用済みイオン交換樹脂固化体の圧縮強度経時
変化を示すグラフである。また末尾の表２は、実施例と
比較例とを示したものである。

【００５５】なお、焼却灰の前処理条件は、セメント成
分の飽和溶解水中におけるアルミニウムの腐食速度より
選定した。焼却灰中のアルミニウムの粒径は約５０μｍ
であるため、５０μｍの腐食に要する温度と時間を図２
の結果から選定した。

【００５６】樹脂については、図３に示したＮａ温度を
０．４ｍｏｌ／Ｌに調整したセメント成分の飽和溶解水
での直径変化率から求めた。本結果から、イオン交換樹
脂の大きさが一定になるまでの温度と時間を選定した。

【００５７】このように、アルカリ浸漬及び加熱濃縮処
理がなされたイオン交換樹脂もしくは樹脂ペレットによ
ると、以下の実施例に示すように、セメント中で膨張せ
ず良好な固化体が得られる。

【００５８】〔実施例１〕焼却灰を１Ｎ−ＮａＯＨ溶液
に入れ、７０〜９０℃の温度下で４時間前処理した後脱
水し、高炉セメントＢ種：水：焼却灰＝１００：７５：
３０（重量部）の配合で混練して固化体を得た。

【００５９】固化体には亀裂などは見られず良好であっ
た。水中で養生した固化体強度は、図４に示すように材
令７日後に５．０ＭＰａ、材令２８日後に９．０ＭＰａ
の特性が得られて処分基準である１．５ＭＰａを十分上
回った。

【００６０】〔実施例２〕焼却灰１００ｇについてＮａ
ＯＨが０．０８ｍｏｌの比になるように焼却灰を溶液中
に入れ、沸騰条件で３０分間前処理した後脱水し、上記
と同じ配合でセメントと混練した。

【００６１】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図４に示したように固化体の圧縮強度も基準値を十
分上回っていた。

【００６２】〔実施例３〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、７０〜９０℃の温度下で４時間前処理し
た後脱水し、上記と同じ配合でセメントと混練した。

【００６３】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図４に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００６４】〔実施例４〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、沸騰条件で３０分間前処理した後脱水
し、上記と同じ配合でセメントと混練した。

【００６５】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図４に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００６６】〔実施例５〕焼却灰を１Ｎ−ＮａＯＨに入
れ、常温（２０℃）で７日間前処理した後脱水し、上記
と同じ配合でセメントと混練した。

【００６７】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図４に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００６８】〔実施例６〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、常温（２０℃）で７日間前処理した後脱
水し、上記と同じ配合でセメントと混練した。

【００６９】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図４に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００７０】〔実施例７〕模擬の使用済みイオン交換樹
脂として、三菱化成製の粒状イオン交換樹脂をカチオ
ン：アニオン＝２：１（重量比）に調整して用いた。こ
のイオン交換樹脂を、ＮａＯＨを用いてＮａ濃度を０．
４ｍｏｌ／Ｌに調整したセメント成分の飽和溶解水に入
れ、常温（２０℃）の温度下で１２時間前処理した後脱
水した。

【００７１】この際のイオン交換樹脂の含水率は、約６
０ｗｔ％であった。これを、高炉セメントＢ種：水：イ
オン交換樹脂＝１００：４０：６０（重量部）の配合で
混練して固化体を得た。得られた固化体には、亀裂など
が見られず良好であった。水中で養生した固化体強度
は、図５に示したように、材令７日後に、８．９ＭＰ
ａ、材令２８日後に１４ＭＰａの特性が得られ、処分基
準である１．５ＭＰａを十分上回った。

【００７２】〔実施例８〕実施例７と同仕様のイオン交
換樹脂を、ＫＯＨを用いてＫ濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌに
調整したセメント成分の飽和溶解水を入れ、常温（２０
℃）の温度下で１２時間前処理した後脱水した。これを
上記と同じ配合でセメントと混練した。

【００７３】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図５に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００７４】〔実施例９〕上記と同仕様のイオン交換樹
脂を、ＬｉＯＨを用いてＬｉ濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌに
調整したセメント成分の飽和溶解水に入れ、常温（２０
℃）の温度下で１２時間前処理した後脱水した。これを
上記と同じ配合でセメントと混練した。

【００７５】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図５に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００７６】〔実施例１０〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂を、ＮａＯＨを用いてＮａ濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌ
に調整したセメント成分の飽和溶解水を入れ、７０〜９
０℃の温度下で４時間前処理した後脱水した。これを上
記と同じ配合でセメントと混練した。

【００７７】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図５に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００７８】〔実施例１１〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂を、Ｎａ濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌに調整したセメン
ト成分の飽和溶解水に入れ、沸騰条件下で３０分間前処
理した後脱水した。これを上記と同じ配合でセメントと
混練した。

【００７９】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図５に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。

【００８０】〔実施例１２〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂から作製した樹脂ペレットを、Ｎａ濃度を０．４ｍ
ｏｌ／Ｌに調整したセメント成分の飽和溶解水に入れ、
常温（２０℃）の温度下で１２時間前処理した後脱水し
た。これを、高炉セメントＢ種：水：イオン交換樹脂＝
１００：４０：６４（重量部）の配合で混練して固化体
を得た。

【００８１】得られた固化体には、亀裂などが見られず
良好であった。水中で養生した固化体強度は、図５に示
すように、材令７日後に、２．５ＭＰａ、材令２８日後
に４．５ＭＰａの特性が得られて処分基準である１．５
ＭＰａを十分上回った。

【００８２】〔実施例１３〕上記と同仕様の焼却灰とイ
オン交換樹脂を１：１の重量比で混合した廃棄物を、Ｎ
ａ濃度を０．４ｍｏｌ／Ｌに調整したセメント成分の飽
和溶解水に入れ、沸騰条件下で３０分間前処理した後脱
水した。これを高炉セメントＢ種：水：（焼却灰とイオ
ン交換樹脂の混合物）＝１００：４０：６４（重量部）
の配合で混練して固化体を得た。

【００８３】得られた固化体には亀裂などが見られず良
好であった。水中で養生した固化体強度は、材令７日後
に、６．５ＭＰａ、材令２８日後に１１．３ＭＰａであ
り、処分基準の１．５ＭＰａを十分上回る特性を得た。

【００８４】〔比較例１〕焼却灰を前処理せず、高炉セ
メントＢ種：水：焼却灰＝１００：７５：３０（重量
部）の配合で混練した。

【００８５】得られた固化体には、発生した水素ガスの
影響によると考えられる膨張が全体に見られ、亀裂が発
生していた。

【００８６】〔比較例２〕焼却灰を１Ｎ−ＮａＯＨに入
れ、常温（２０℃）の温度下で３０分間前処理した後脱
水し、上記比較例１と同配合で混練して固化体を得た。

【００８７】この結果、前処理時間が十分でなかったた
め、得られた固化体には膨張による亀裂が発生してい
た。

【００８８】〔比較例３〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、常温（２０℃）の温度下で３０分間前処
理した後脱水し、上記と同配合で混練して固化体を得
た。

【００８９】この結果、前処理が十分でなかったため、
得られた固化体には膨張による亀裂が発生していた。

【００９０】〔比較例４〕上記実施例と同仕様のイオン
交換樹脂を、前処理せず、高炉セメントＢ種：水：イオ
ン交換樹脂＝１００：４０：６４（重量部）の配合で混
練した。

【００９１】得られた固化体には、イオン交換樹脂が吸
水膨張したことが原因と考えられる割れが発生し、固化
体と成り得なかった。

【００９２】〔比較例５〕上記と同仕様のイオン交換樹
脂を、水中で常温（２０℃）の温度下で１２時間前処理
した後脱水し、上記比較例４と同様の配合でセメント固
化した。

【００９３】この結果、水による前処理の場合は混練後
のセメントペーストからも吸水が続いており、これによ
る膨張のために固化体に割れが発生した。

【００９４】〔比較例６〕上記実施例１２と同仕様の樹
脂ペレットを、水中で常温（２０℃）の温度下で１２時
間前処理した後脱水し、高炉セメントＢ種：水：樹脂ペ
レット＝１００：４０：６６（重量部）の配合で混練固
化した。

【００９５】この結果、得られた固化体には、上記比較
例５の場合と同様に、イオン交換樹脂の吸水膨張による
と考えられる割れが発生した。

【００９６】

【表２】

【００９７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来セ
メントでの安定性が困難であった放射線取扱い施設から
発生する廃棄物である焼却灰、使用済みイオン交換樹
脂、及び使用済みイオン交換樹脂のペレット状廃棄物
を、それぞれセメントで安定に固定化でき、かつ埋設処
分場における長期安定性も得られる。

【００９８】また、本発明では、通常のセメント固化方
法に対して、アルカリ性溶液での前処理が追加されるの
みであり、これは、放射性取扱い施設既存の放射性廃液
等の濃縮器の適用が可能であるため、コスト的な問題は
少ない。

【００９９】さらに、従来２００リットルドラム缶で２
５〜３０ｋｇしかセメントで固化することができなかっ
た乾燥ベースの使用済み樹脂を、５０ｋｇ以上セメント
固化することができ、さらにまた、従来行うことができ
なかった複数の放射性廃棄物を一括してセメント固化が
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性廃棄物処理方法の実施形態
による手順を示すフロートチャート。

【図２】焼却灰の前処理条件を温度別に求めた、アルカ
リ性溶液中でのＡｌ腐食速度測定結果を示すグラフ。

【図３】使用済みイオン交換樹脂の前処理条件を温度別
に求めた、樹脂ペレット直径の経時変化測定結果を示す
グラフ。

【図４】作製した焼却灰固化体の圧縮強度経時変化を示
すグラフ。

【図５】作製した使用済みイオン交換樹脂固化体の圧縮
強度経時変化を示すグラフ。

【符号の説明】

Ｓ１〜Ｓ５ 手順を示すステップ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射性物質取扱い施設で発生する粉状、
   粒状その他の固型の放射性廃棄物をセメントで固化処理
   する放射性廃棄物の処理方法において、前記固化処理の
   前に、前記放射性廃棄物をアルカリ性溶液に浸漬し、ま
   たは浸漬後に加熱する前処理を施すことを特徴とする放
   射性廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物として、放射性物質
   取扱い施設で発生する可燃性廃棄物の焼却により得られ
   る焼却灰、または同施設で流体浄化に使用されたイオン
   交換樹脂を適用することを特徴とする放射性廃棄物の処
   理方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物を焼却灰とする場
   合、この焼却灰に浸漬するためのアルカリ性溶液とし
   て、前記焼却灰に含まれる両性金属２ｇに対して０．０
   ８ｍｏｌ以上のアルカリ金属水酸化物もしくは０．１２
   ｍｏｌ以上のアルカリ土類金属水酸化物を添加したも
   の、またはセメントの硬化物に水を接触させ水中にセメ
   ントの成分を溶解させて飽和したものを使用することを
   特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の放射性廃棄物の
   処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を焼却灰と
   する場合、この焼却灰をアルカリ性溶液に浸漬した後の
   加熱条件を、加熱温度７０℃以上で加熱時間４時間以
   上、または浸漬液を３０分以上沸騰させる条件に設定す
   ることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物である焼却灰または
   イオン交換樹脂のアルカリ性溶液への浸漬および加熱処
   理を、放射性物質取扱い施設に設置された廃液濃縮装置
   によって行うことを特徴とする放射性廃棄物の処理方
   法。
6. 【請求項６】 請求項２記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
   する場合、アルカリ性溶液として、セメントの硬化物に
   水を接触させて水中のセメントの溶解成分を飽和させた
   液にアルカリ金属水酸化物を混合して作製した溶液を使
   用することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
7. 【請求項７】 請求項２記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
   する場合、前記イオン交換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬
   して非加熱で１２時間以上保持し、または前記イオン交
   換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬した後の加熱条件を、加
   熱温度７０℃以上で加熱時間４時間以上もしくは浸漬液
   を３０分以上沸騰させる条件とし、かつアルカリ性溶液
   としてセメントの溶解成分を飽和させた液にＬｉ，Ｋ，
   Ｎａから選ばれた１種類以上のアルカリ金属を添加した
   ものを使用し、その添加量は添加後の浸漬液の濃度が
   ０．４ｍｏｌ／Ｌ以上となるように設定することを特徴
   とする放射性廃棄物の処理方法。
8. 【請求項８】 請求項２記載の放射性廃棄物の処理方法
   において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
   する場合、このイオン交換樹脂に含まれている水分を脱
   した後に、アルカリ性溶液に浸漬することを特徴とする
   放射性廃棄物の処理方法。
9. 【請求項９】 請求項１から８までのいずれかに記載の
   放射性廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃
   棄物として、焼却灰またはイオン交換樹脂のほかに、使
   用済イオン交換樹脂を乾燥後固化したペレット状廃棄物
   を加え、これらのうち２種類以上を一括して前処理する
   とともにセメントで固化することを特徴とする放射性廃
   棄物の処理装置。
10. 【請求項１０】 アルカリ性溶液を収容した放射性廃棄
    物浸漬用の浸漬タンクと、浸漬物を加熱するための加熱
    タンクと、加熱後の物質をセメント固化するための固化
    装置とを備えたことを特徴とする放射性廃棄物の処理装
    置。