JPH11237497A - 放射性金属廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射性金属廃棄物を効率よく収納できるよう
にする。 【解決手段】 放射性物質を含んだ金属廃棄物１を溶融
容器６内で溶融させて、放射性物質を密度が低い溶融ス
ラグ１５へ取り込み、密度が高い溶融金属１４に含まれ
る放射性物質の軽減をする。更に、溶融容器６から鋳造
容器３へ溶融金属１４と溶融スラグ１５とを流下させる
こと、並びに回転機構４で鋳造容器３を周方向へ回転さ
せることにより、溶融金属１４が凝固した第１の固体金
属層１６で溶融スラグ１５が凝固した固体スラグ層１８
の周囲を被い、また、溶融金属１４が凝固した第２の固
体金属層１７で固体スラグ層１８の底部を覆って、固体
スラグ層１８から外部への放射線の放出を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射性金属廃棄物処
理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、原子炉関連施設の改装工事や解体
工事に伴って発生する固体廃棄物を、セメントに浸漬し
て所定形状に固化したうえ、固体廃棄物に含まれている
放射性物質の半減期が経過するまでの間、放射性廃棄物
貯蔵施設で保管することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体廃
棄物のほとんどは種々の形状の金属部材であるので、該
金属部材に対するセメントの割合が多くなる傾向を呈
し、放射性廃棄物貯蔵施設に固体廃棄物を効率よく保管
することができない。

【０００４】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、放射性金属廃棄物を効率よく保管できるようにする
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した放射性金属廃棄物処理
方法では、放射性物質を含んだ金属廃棄物を下側に排出
口を有する溶融容器内に投入し、該溶融容器を加熱する
ことにより、密度が高く且つ放射線レベルが低い溶融金
属と密度が低く且つ放射線レベルが高い溶融スラグとを
二液分離状態で共存させ、上方が開口した鋳造容器を溶
融容器の直下で周方向に回転させながら、溶融容器内の
溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融金属が鋳
造容器の内側面を覆うように凝固した第１の固体金属層
を形成させ、鋳造容器の回転を停止させた後、溶融容器
内の残余の溶融金属及び溶融スラグを排出口から流下さ
せて、残余の溶融金属が凝固した第２の固体金属層と溶
融スラグが凝固した固体スラグ層とを、前記の第１の固
体金属層の内方に形成させる。

【０００６】本発明の請求項２に記載した放射性金属廃
棄物処理方法では、放射性物質を含んだ金属廃棄物を下
側に排出口を有する溶融容器内に投入し、該溶融容器を
加熱することにより、密度が高く且つ放射線レベルが低
い溶融金属と密度が低く且つ放射線レベルが高い溶融ス
ラグとを二液分離状態で共存させ、上方が開口した鋳造
容器を溶融容器の直下で周方向に回転させながら、溶融
容器内の溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融
金属が鋳造容器の内側面を覆うように凝固した第１の固
体金属層を形成させ、鋳造容器の回転を停止させた後、
溶融容器内の残余の溶融金属及び溶融スラグを排出口か
ら流下させて、残余の溶融金属が凝固した第２の固体金
属層と溶融スラグが凝固した固体スラグ層とを、前記の
第１の固体金属層の内方に形成させ、放射性物質を含ん
だ別の金属廃棄物を溶融容器内で加熱して、新たに溶融
金属と溶融スラグとを二液分離状態で共存させ、溶融容
器内の溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融金
属が前記の固体スラグ層の上面を覆うように凝固した第
３の固体金属層を形成させる。

【０００７】本発明の請求項３に記載した放射性金属廃
棄物処理方法では、放射性物質を含んだ金属廃棄物を鋳
造容器に投入し、該鋳造容器を全体的に加熱することに
より、密度が高く且つ放射線レベルが低い溶融金属と密
度が低く且つ放射線レベルが高い溶融スラグとを二液分
離状態で共存させ、鋳造容器の下端寄り部分に対する加
熱を止めて、溶融金属が凝固した第１の固体金属層を鋳
造容器の内底部近傍に形成させ、鋳造容器を周方向に回
転させて、残余の溶融金属を鋳造容器の内側面に沿わせ
且つ溶融スラグの鋳造容器の回転中心の周りに位置させ
たうえ、鋳造容器の全体に体する加熱を止めて、残余の
溶融金属が鋳造容器の内側面を覆うように凝固した第２
の固体金属層と該第２の固体金属層の内方で溶融スラグ
が凝固した固体スラグ層とを形成させる。

【０００８】本発明の請求項１乃至請求項３に記載した
放射性金属廃棄物処理方法のいずれにおいても、放射性
物質を含んだ金属廃棄物を溶融させて、当該金属廃棄物
を保管に適した形状に成形するとともに、放射性物質を
酸化物として密度が低い溶融スラグへ取り込み、密度が
高い溶融金属に含まれる放射性物質の軽減をする。

【０００９】これに加えて、本発明の請求項１に記載し
た放射性金属廃棄物処理方法においては、溶融スラグが
凝固した固体スラグ層の周囲及び底部を、溶融金属が凝
固した第１の固体金属層と第２の固体金属層とで覆っ
て、固体スラグ層から外部への放射線の放出を抑制す
る。

【００１０】また、本発明の請求項２に記載した放射性
金属廃棄物処理方法においては、溶融スラグが凝固した
固体スラグ層の周囲、底部及び上面を、溶融金属が凝固
した第１の固体金属層と第２の固体金属層と第３の固体
金属層とで覆って、固体スラグ層から外部への放射線の
放出を抑制する。

【００１１】更に、本発明の請求項３に記載した放射性
金属廃棄物処理方法においては、溶融スラグが凝固した
固体スラグ層の底部及び周囲を、溶融金属が凝固した第
１の固体金属層と第２の固体金属層とで覆って、固体ス
ラグ層から外部への放射線の放出を抑制する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００１３】図１は本発明の放射性金属廃棄物処理方法
の実施の形態の第１の例であり、当該処理方法では、放
射性物質を含んだ金属廃棄物１の処理手段として、金属
廃棄物１を溶融させる溶融炉２と、該溶融炉２の直下に
配置される鋳造容器３と、該鋳造容器３を周方向に回転
させる回転機構４とを用いる。

【００１４】溶融炉２は、耐火性材料で形成され且つ底
部に下方へ向って貫通する排出口５を有する溶融容器６
と、排出口５を周方向に取り囲むように溶融容器６に埋
め込まれた高周波加熱コイル７と、排出口５よりも上側
の容器内部空間を周方向に取り囲むように溶融容器６に
埋め込まれた高周波加熱コイル８とによって構成されて
いる。

【００１５】鋳造容器３は、耐火性材料によって上端が
開口し且つ下端が閉塞した肉厚円筒形状に形成されてい
る。

【００１６】回転機構４は、溶融炉２の下方に設置され
且つ排出口５へ向って略垂直に突出する回転軸９を有す
る駆動装置１０と、回転軸９の上端部に略水平に固着さ
れ且つ鋳造容器３が載置され得る円盤状の支持台１１
と、鋳造容器３に外嵌し得られ且つ支持台１１の上面に
同軸に装着可能な円筒状の保持筒１２と、該保持筒１２
の上端部に同軸に装着され得る環状の保持板１３とによ
って構成されている。

【００１７】放射性物質を含んだ金属廃棄物１を処理す
るときには、回転機構４の支持台１１に鋳造容器３を、
該鋳造容器３が径方向及び軸線方向のいずれにも変位し
ないように、保持筒１２と保持板１３とによって取り付
けた後、溶融炉２の溶融容器６内へ金属廃棄物１を投入
し（図１（Ａ）参照）、上側の高周波加熱コイル８で溶
融容器６を加熱して金属廃棄物１を溶融させる。

【００１８】溶融した金属廃棄物１は、排出口５内で凝
固して該排出口５を閉止する金属塊２０を形成し、ま
た、密度が高い溶融金属１４と密度が低い溶融スラグ１
５とが、溶融容器６内に二液分離状態で共存する（図１
（Ｂ）参照）。

【００１９】また、放射性物質のほとんどは、酸化物と
して溶融スラグ１５に含まれる。

【００２０】次いで、回転機構４により鋳造容器３を周
方向に回転さながら、下側の高周波加熱コイル７により
溶融容器６の排出口５の周囲を所定時間加熱して金属塊
２０による排出口５の閉塞を一時的に解除し、溶融金属
１４の一部を溶融容器６から鋳造容器３へ流下させる
（図１（Ｃ）参照）。

【００２１】鋳造容器３に流れ込んだ溶融金属１４は、
鋳造容器３の回転に伴う遠心力の影響を受けながら凝固
し、鋳造容器３の内側面を周方向に被覆する略円筒状の
第１の固体金属層１６が形成される（図１（Ｄ）参
照）。

【００２２】第１の固体金属層１６が形成されたなら
ば、回転機構４による鋳造容器３の回転を停止させる。

【００２３】また、下側の高周波加熱コイル７により溶
融容器６の排出口５を加熱して金属塊２０による排出口
５の閉塞を解除し、残余の溶融金属１４及び溶融スラグ
１５を溶融容器６から鋳造容器３へ流下させて、第１の
固体金属層１６の内方に、残余の溶融金属１４が凝固し
た第２の固体金属層１７と溶融スラグ１５が凝固した固
体スラグ層１８とを形成する（図１（Ｅ）参照）。

【００２４】更に、第１の固体金属層１６、第２の固体
金属層１７及び固体スラグ層１８が一体的に固化した廃
棄物処理体１９を鋳造容器３から取り出し（図１（Ｆ）
参照）、収納容器（図示せず）に廃棄物処理体１９を収
納して、放射性廃棄物貯蔵施設に保管する。

【００２５】このように、図１に示す放射性金属廃棄物
処理方法では、金属廃棄物１を溶融させて廃棄物処理体
１９を形成するので、該廃棄物処理体１９を保管に適し
た形状にすることができる。

【００２６】また、放射性物質を取り込んだ固体スラグ
層１８の周囲及び底部を、放射性物質が軽減された第１
の固体金属層１６と第２の固体金属層１７とで覆うの
で、固体スラグ層１８から外部への放射線の放出を抑制
することができ、よって、廃棄物処理体１９が収納され
るべき収納容器の遮蔽構造の簡略化を図ること可能にな
る。

【００２７】図２は本発明の放射性金属廃棄物処理方法
の実施の形態の第２の例であり、図中、図１と同一の符
号を付した部分は同一物を表している。

【００２８】放射性物質を含んだ金属廃棄物１を処理す
るときには、先に述べた図１の処理手順と同様に、溶融
炉２の溶融容器６内で金属廃棄物１を溶融させて、密度
が高い溶融金属１４と密度が低い溶融スラグ１５とをに
二液分離状態で共存させる工程（図２（Ａ）参照）、溶
融金属１４の一部を溶融容器６から鋳造容器３へ流下さ
せたうえ、回転機構４により鋳造容器３を周方向に回転
させて第１の固体金属層１６を形成する工程（図２
（Ｂ）参照）、回転機構４による鋳造容器３の回転を停
止させた後、残余の溶融金属１４及び溶融スラグ１５を
溶融容器６から鋳造容器３へ流下させて、第１の固体金
属層１６の内方に、第２の固体金属層１７と固体スラグ
層１８とを形成する工程（図２（Ｃ）参照）を順に行
う。

【００２９】第１の固体金属層１６、第２の固体金属層
１７、及び固体スラグ層１８が形成されたならば、放射
性物質を含んだ別の金属廃棄物１を溶融容器６内へ投入
し、上側の高周波加熱コイル８で溶融容器６を加熱して
金属廃棄物１を溶融させ、新たに溶融金属１４と溶融ス
ラグ１５とを、溶融容器６内に二液分離状態で共存させ
る（図２（Ｄ）参照）。

【００３０】次いで、下側の高周波加熱コイル７により
溶融容器６の排出口５の周囲を所定時間加熱して金属塊
２０による排出口５の閉塞を一時的に解除し、溶融金属
１４の一部を溶融容器６から鋳造容器３へ流下させる。

【００３１】これにより、第１の固体金属層１６の内方
に、溶融金属１４が凝固した第３の固体金属層２１が、
固体スラグ層１８を上側から覆うように形成される（図
２（Ｅ）参照）。

【００３２】更に、第１の固体金属層１６、第２の固体
金属層１７、固体スラグ層１８及び第３の固体金属層２
１が一体的に固化した廃棄物処理体２２を鋳造容器３か
ら取り出し（図２（Ｆ）参照）、収納容器（図示せず）
に廃棄物処理体２２を収納して、放射性廃棄物貯蔵施設
に保管する。

【００３３】また、第３の固体金属層２１を形成させた
後、溶融容器６内に残留している溶融金属１４及び溶融
スラグ１５によって、前述した第１の固体金属層１６、
第２の固体金属層１７及び固体スラグ層１８を形成させ
る操作を行い、これを繰り返し行うことにより、金属廃
棄物１から廃棄物処理体２２を順次成形する。

【００３４】このように、図２に示す放射性金属廃棄物
処理方法では、金属廃棄物１を溶融させて廃棄物処理体
２２を形成するので、該廃棄物処理体２２を保管に適し
た形状にすることができる。

【００３５】また、放射性物質を取り込んだ固体スラグ
層１８の周囲、底部及び上面を、放射性物質が軽減され
た第１の固体金属層１６と第２の固体金属層１７と第３
の固体金属層２１とで覆うので、固体スラグ層１８から
外部への放射線の放出を抑制することができ、よって、
廃棄物処理体２２が収納されるべき収納容器の遮蔽構造
の簡略化を図ることが可能になる。

【００３６】図３は本発明の放射性金属廃棄物処理方法
の実施の形態の第３の例であり、当該処理方法では、放
射性物質を含んだ金属廃棄物の処理手段として、金属廃
棄物１が投入される鋳造容器２３と、該鋳造容器２３を
周方向に回転させる回転機構２４と、前記の鋳造容器２
３を加熱して金属廃棄物１を溶融させる高周波加熱コイ
ル２５，２６とを用いる。

【００３７】鋳造容器２３は、耐火性材料によって上端
が開口し且つ下端が閉塞した肉厚円筒形状に形成されて
いる。

【００３８】回転機構２４は、上方に略垂直に突出する
回転軸２７を有する駆動装置２８と、回転軸２７の上端
部に略水平に固着され且つ鋳造容器２３が載置され得る
円盤状の支持台２９と、鋳造容器２３に外嵌し得られ且
つ支持台２９の上面に同軸に装着可能な円筒状の保持筒
３０と、該保持筒３０の上端部に同軸に装着され得る環
状の保持板３１とによって構成されている。

【００３９】一方の高周波加熱コイル２５は、保持筒３
０を介して鋳造容器２３の下端寄り部分を周方向に取り
囲むように配置され、他方の高周波加熱コイル２６は、
保持筒３０を介して周囲に鋳造容器２３の上端寄り部分
を周方向に取り囲むように配置されている。

【００４０】これらの高周波加熱コイル２５，２６は、
絶縁耐熱材を介して架台（図示せず）に取り付けられて
いる。

【００４１】放射性物質を含んだ金属廃棄物１を処理す
るときには、鋳造容器２３が径方向及び軸線方向のいず
れにも変位しないように、該鋳造容器２３を保持筒３０
と保持板３１とによって支持台２９に取り付けた後、鋳
造容器２３内へ金属廃棄物１を投入し（図３（Ａ）参
照）、下側の高周波加熱コイル２５及び上側の高周波加
熱コイル２６で鋳造容器２３を全体的加熱することによ
り、金属廃棄物１を溶融させる。

【００４２】金属廃棄物１が溶融すると、密度が高い溶
融金属１４と密度が低い溶融スラグ１５とが、鋳造容器
２３内に二液分離状態で共存する（図３（Ｂ）参照）。

【００４３】また、放射性物質のほとんどは、酸化物と
して溶融スラグ１５に含まれる。

【００４４】溶融金属１４及び溶融スラグ１５を二液分
離状態で共存させたならば、下側の高周波加熱コイル２
５による鋳造容器２３の下側寄り部分の加熱を止めて、
鋳造容器２３の内底部付近の温度を低下させる。

【００４５】これにより、溶融金属１４が凝固した略円
盤状の第１の固体金属層３２が、鋳造容器２３の内底部
近傍に形成される（図３（Ｃ）参照）。

【００４６】次いで、回転機構２４により鋳造容器２３
を周方向に回転させると、鋳造容器２３内の溶融金属１
４及び溶融スラグ１５は、鋳造容器２３の回転に伴う遠
心力の影響を受けて密度が高い溶融金属１４が鋳造容器
２３の内側面に沿って分布し且つ密度が低い溶融スラグ
１５が鋳造容器２３の回転中心の周りに位置するように
なる（図３（Ｄ）参照）。

【００４７】この状態で、上側の高周波加熱コイル２６
による鋳造容器２３の上側寄り部分の加熱を止めると、
残余の溶融金属１４が凝固した第２の固体金属層３３
が、鋳造容器２３の内側面を周方向に被覆するように形
成され、また、溶融スラグ１５が凝固した固体スラグ層
３４が、第２の固体金属層３３の内方に位置するように
形成される（図３（Ｅ）参照）。

【００４８】更に、第１の固体金属層３２、第２の固体
金属層３３及び固体スラグ層３４が一体的に固化した廃
棄物処理体３５を、鋳造容器２３から取り出し（図３
（Ｆ）参照）、収納容器（図示せず）に廃棄物処理体３
５を収納して放射性廃棄物貯蔵施設に保管する。

【００４９】このように、図３に示す放射性金属廃棄物
処理方法では、放射性物質を含んだ金属廃棄物１を溶融
させて廃棄物処理体３５を形成するので、該廃棄物処理
体３５を保管に適した状態にすることができる。

【００５０】また、放射性物質を取り込んだ固体スラグ
層３４の底部及び周囲を、放射性物質が軽減された第１
の固体金属層３２と第２の固体金属層３３とで覆うの
で、固体スラグ層３４から外部への放射線の放出を抑制
することができ、よって、廃棄物処理体３５が収納され
るべき収納容器の遮蔽構造を簡略化を図ることが可能に
なる。

【００５１】なお、本発明の放射性金属廃棄物処理方法
は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得る
ことは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の放射性金属
廃棄物処理方法では下記のような種々の優れた効果を奏
し得る。

【００５３】（１）本発明の請求項１乃至請求項３に記
載した放射性金属廃棄物処理方法のいずれにおいても、
放射性物質を含んだ金属廃棄物を溶融させるので、当該
金属廃棄物を保管に適した形状に成形することができ
る。

【００５４】（２）本発明の請求項１に記載した放射性
金属廃棄物処理方法においては、放射性物質を取り込ん
だ固体スラグ層の周囲及び底部を、放射性物質が軽減さ
れた第１の固体金属層と第２の固体金属層とで覆うの
で、固体スラグ層から外部への放射線の放出を抑制する
ことができ、溶融処理を行った金属廃棄物が収納される
べき容器の遮蔽構造の簡略化を図ることが可能になる。

【００５５】（３）本発明の請求項２に記載した放射性
金属廃棄物処理方法においては、放射性物質を取り込ん
だ固体スラグ層の周囲、底部及び上面を、放射性物質が
軽減された第１の固体金属層と第２の固体金属層と第３
の固体金属層とで覆うので、固体スラグ層から外部への
放射線の放出を抑制することができ、溶融処理を行った
金属廃棄物が収納されるべき容器の遮蔽構造の簡略化を
図ることができる。

【００５６】（４）本発明の請求項３に記載した放射性
金属廃棄物処理方法においては、放射性物質を取り込ん
だ固体スラグ層の底部及び周囲を、放射性物質が軽減さ
れた第１の固体金属層と第２の固体金属層とで覆うの
で、固体スラグ層から外部への放射線の放出を抑制する
ことができ、溶融処理を行った金属廃棄物が収納される
べき容器の遮蔽構造の簡略化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射性金属廃棄物処理方法の実施の形
態の第１の例を示す概念図である。

【図２】本発明の放射性金属廃棄物処理方法の実施の形
態の第２の例を示す概念図である。

【図３】本発明の放射性金属廃棄物処理方法の実施の形
態の第３の例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 金属廃棄物 ５ 排出口 ６ 溶融容器 １４ 溶融金属 １５ 溶融スラグ １６，３２ 第１の固体金属層 １７，３３ 第２の固体金属層 １８，３４ 固体スラグ層 ２１ 第３の固体金属層 ２３ 鋳造容器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射性物質を含んだ金属廃棄物を下側に
   排出口を有する溶融容器内に投入し、該溶融容器を加熱
   することにより、密度が高く且つ放射線レベルが低い溶
   融金属と密度が低く且つ放射線レベルが高い溶融スラグ
   とを二液分離状態で共存させ、上方が開口した鋳造容器
   を溶融容器の直下で周方向に回転させながら、溶融容器
   内の溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融金属
   が鋳造容器の内側面を覆うように凝固した第１の固体金
   属層を形成させ、鋳造容器の回転を停止させた後、溶融
   容器内の残余の溶融金属及び溶融スラグを排出口から流
   下させて、残余の溶融金属が凝固した第２の固体金属層
   と溶融スラグが凝固した固体スラグ層とを、前記の第１
   の固体金属層の内方に形成させることを特徴とする放射
   性金属廃棄物処理方法。
2. 【請求項２】 放射性物質を含んだ金属廃棄物を下側に
   排出口を有する溶融容器内に投入し、該溶融容器を加熱
   することにより、密度が高く且つ放射線レベルが低い溶
   融金属と密度が低く且つ放射線レベルが高い溶融スラグ
   とを二液分離状態で共存させ、上方が開口した鋳造容器
   を溶融容器の直下で周方向に回転させながら、溶融容器
   内の溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融金属
   が鋳造容器の内側面を覆うように凝固した第１の固体金
   属層を形成させ、鋳造容器の回転を停止させた後、溶融
   容器内の残余の溶融金属及び溶融スラグを排出口から流
   下させて、残余の溶融金属が凝固した第２の固体金属層
   と溶融スラグが凝固した固体スラグ層とを、前記の第１
   の固体金属層の内方に形成させ、放射性物質を含んだ別
   の金属廃棄物を溶融容器内で加熱して、新たに溶融金属
   と溶融スラグとを二液分離状態で共存させ、溶融容器内
   の溶融金属の一部を排出口から流下させて、溶融金属が
   前記の固体スラグ層の上面を覆うように凝固した第３の
   固体金属層を形成させることを特徴とする放射性金属廃
   棄物処理方法。
3. 【請求項３】 放射性物質を含んだ金属廃棄物を鋳造容
   器に投入し、該鋳造容器を全体的に加熱することによ
   り、密度が高く且つ放射線レベルが低い溶融金属と密度
   が低く且つ放射線レベルが高い溶融スラグとを二液分離
   状態で共存させ、鋳造容器の下端寄り部分に対する加熱
   を止めて、溶融金属が凝固した第１の固体金属層を鋳造
   容器の内底部近傍に形成させ、鋳造容器を周方向に回転
   させて、残余の溶融金属を鋳造容器の内側面に沿わせ且
   つ溶融スラグの鋳造容器の回転中心の周りに位置させた
   うえ、鋳造容器の全体に体する加熱を止めて、残余の溶
   融金属が鋳造容器の内側面を覆うように凝固した第２の
   固体金属層と該第２の固体金属層の内方で溶融スラグが
   凝固した固体スラグ層とを形成させることを特徴とする
   放射性金属廃棄物処理方法。