JPS5871499A - 放射性廃棄物のセメント固化物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射性廃棄物のセメント固化物およびその製
造方法に係り、特に、粉体化した放射性廃棄物をペレッ
ト化した後、ドラム管内にセメント固化して形成された
放射性廃棄物のセメント固化物およびその製造方法の改
良に関する。

一般に、原子力発電所等の放射性物質取扱い設備に発生
する種々の放射性廃棄物は、放射性廃棄物の特性に応じ
て各放射性廃棄物ごとに分類して処理または貯蔵してい
る。たとえば、沸騰水型原子炉発電所においては、硫酸
ナトリウムを成分とする再生廃液等の液状放射性廃棄・
吻は、ドラム管内にセメント固化されている。また、使
用済イオン交換樹脂及びセルロース１維等のフィルタ助
剤は、スラリー状態のまま原子力発電所内のタンクに貯
蔵されている。

近時、貯蔵費用、貯蔵スペースの低減を目的として、廃
棄物貯蔵タンクに貯蔵された放射性廃棄物を粉体化した
後圧縮造粒してペレットを形成し、放射性廃棄物の減容
を図り、その麦ベレットを固化材と共にドラム管に埋め
固化処理する方法が開発されている。この方法を第１〜
４図を参照して説明する。第１図に示すように、廃棄物
貯蔵タンク１内に貯蔵された放射性廃棄物は、乾燥機２
で乾燥されて粉体化され、造粒機３で圧縮造粒されてペ
レット４に形成される。このペレットは、セメント、ア
スファルト、プラスチック等の固化材と共にドラム管内
に詰め固化処理されるが、固化材としてセメントを用い
る場合には、セメントが硬化するまでの間セメント中に
遊離水が存在するだめ次のような問題点がある。すなわ
ち、硫酸ナトリウムを成分とする再生廃液については、
硫酸ナトリウムが水溶性であるため、また、使用済イオ
ン交換樹脂及びセルロース、鐵維等のフィルタ助剤は吸
水して膨潤する性質を有するため、セメントが１梗化す
る以前にペレットがセメント内で脆化または崩壊し、放
射性廃棄物の減容比が低下するのみならず、セメント同
化体の強度も低下する。

この問題を解消するために、第２図に示すように、硬化
材を加えたプラスチックモノマー９をペレット４に含浸
させ、含浸したプラスチックモノマー９が硬化した後に
ペレット４をドラム管８内に入れセメント５で固化する
方法が開発されている。

このようにすると、プラスチックモノマーが硬化した後
にはペレットが耐水性を有することになるので、ペレッ
トがセメント内で脆化または崩壊することがないが、含
浸に訣用したプラスチックが含浸タンク内で硬化してし
まわないようにその硬化時間（ポットライフ）の調整が
必要であり、また、ペレットに含浸することなく含浸タ
ンク内で硬化したプラスチック、すなわち、２次放射性
廃賛物の処理装置を必要とする等、システムが複雑にな
るという問題点がある。また、含浸用プラスチックモノ
マーが硬化する過程では、ベレット表面に付着し゛たプ
ラスチックモノマーによりペレット表面が粘着性をもつ
ことになり、放射性のペレットがベレット移送装置等の
機器に付着し機器汚染を生じるという問題点が生ずる。

さらに、ペレット表面にプラスチックモノマーで覆い切
れないピンホール等がある場合には、ペレットに耐水性
をもたせるために含浸時間を多く取る必要があるという
問題点がある。またさらに、含浸用プラスチックモノマ
ーをペレットの内部まで含浸させることは困難であシ、
ベレット移送中にペレットが割れ、放射性廃棄物粉体が
飛散するという問題点を生ずる。

一方、第３図及び第４図に示すように、固化材としてア
スファルト６または不燃性プラスチック７を用いる場合
には、セメント固化方法の場合のようにプラスチックモ
ノマーを含浸させるというような前処理が不要になると
いう利点を有する。

しかし、第３図のアスファルト同化方法では、アスファ
ルトが可燃性を有するため火災等により放射性廃棄物の
固化物が燃焼しペレットが露出するという問題点がある
。また、第４図に示すように、不燃性プラスチック等を
固化材として用いるプラスチック固化の場合には、セメ
ント固化に比べ材料費が２０〜５０倍にもなるという問
題点がある。

さらに、アスファルト固化、プラスチック固化の場合に
は、放射線による有機物質の分解が起こり、長期保管に
伴い固化体強度が劣化する可能性があるという問題点が
ある。かかる３方法によって形成され・た固化体の長所
と短所を第１表に示す。

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので、不
燃性で、安価に処理でき、固化強度劣化の可能性及び機
械系の汚染がなく、処理系の構造が簡単な放射性廃棄物
のセメント固化物及びその製造方法を提供することを目
的とする。

本発明の目的は、コーティング１で被覆された放射性廃
棄物粉体により形成されたペレットと、該ペレットを被
覆するセメント固化層とを含む第１の発明と、液状また
はスラリー状の放射性廃棄物を乾燥させて放射性廃棄物
粉体を形成する工程と、前記放射性廃棄物粉体とコーテ
ィング剤とを混合し圧縮してペレットを形成する工程と
、前記ペレットを加熱処理する工程と、前記加熱処理さ
れたペレットをセメントで固化する工程とを言む第２の
発明とにより達成される。

以下図面を参照して第１の発明の−’４ｍ例について説
明する。本実癩列は、第５図に示すように放射性１亮棄
物粉体１３の各々の表面をコーティングするコーティン
グ層１４とにより形成されたペレット１５と、このペレ
ット１５を被覆スるコンクリート固化層１６とから構成
されている。本実施例によれば、放射性廃棄物粉体の個
々の表面がコーティング層により被覆されているので、
ペレット搬送中にペレットが崩壊した場合においても放
射性ｇ棄吻粉体が飛散する恐れがないという優れた効果
が得られる。

次に、図面を参照して第２の発明について詳細に説明す
る。本発明は、上記第１の発明にかかる放射性廃棄物の
セメント固化物の製造方法に係り、液状またはスラリー
状の放射性廃棄物を乾燥させて放射性廃棄物粉体を形成
した後、この放射性廃棄物粉体とコーテイング材とを混
合し圧縮してペレットを形成し、このペレットを加熱処
理し、この加熱処理されたペレットをセメントで固化す
るものである。加熱処理としては、マイクロ波加熱処理
装置または赤外線加熱装装置、電気炉等の非接触でペレ
ットを加熱できる装置を用いることが好ましい。これは
、加熱装置とペレットの接触による加熱装置の放射性汚
染を防止し、かつ均一に加熱するためである。また、コ
ーティング剤とじては、エポキン樹脂、ポリエチレン、
ポリスチレン、ポＩＪ　−Ｐ−キシレン等の耐水性を有
した粉体状の熱溶融性プラスチックポリマーが好適して
いる。

次に、本発明を実施するための装置について説明する。

第６図゛に示すように、液状またはスラリー状の放射性
廃棄物を貯蔵した廃棄物貯蔵タンク１１．には、液状ま
たはサラリー状の放射性廃棄物を乾燥させて放射性１亮
物粉体を形成する乾燥機２が接続されている。この乾燥
機２は、コーティング剤が貯蔵されたコーティング剤貯
蔵ホッパー１０に接続された造粒機３に接続されている
。造粒機３の直下にはベレット移送装置１１が配置され
ており、ぺＶット移送装置１１の途中には、加熱装置１
２が配置されている。そして、ペレット移送装置の終端
には加熱装置１２で加熱されたペレットが落下するよう
にドラム管８が配置されている。そしてドラム管８はセ
メント槽ｇに接続されている。以下、本装置の動作につ
いて説明する。

廃棄物貯蔵夕／り１から導入された液状またはスラリー
状の放射性廃棄物は、乾燥機２で乾燥され放射性廃棄物
粉体に形成される。この放射性廃棄物粉体は、コーティ
ング剤貯蔵ホッパー１０に蓄えられたコーティング剤と
混合された後に、造粒機３によりペレット化される。こ
こで用いられるコーティング剤は、常温で粉体状であり
、かつ耐水性を有し熱で溶融するプラスチックポリマー
である。造粒機３により圧縮造粒された放射性廃棄物粉
体とコーティング剤との混合物であるペレット４は、コ
ンベア等のペレット移送装置１１によりドラム管８へと
搬送される途中で、加熱装置１２により加熱される。こ
の加熱により、それまで粉体状であった熱溶融性のコー
テイング材が、ペレット内で溶融し毛細現象によりペレ
ット内に一様に広がる。この結果、ペレット内の粉体粒
子は耐水性プラスチックポリマーでコーティングされて
ベレット自身も耐水性を有するようになりセメント固化
が可能になる。そして、加熱後のペレット４は、ドラム
管８内にセメントと共に導入され、セメント固化される
。第７図Ａは、放射性廃棄物粉体１３とコーティング剤
１４との混合物から成るペレットを顕微鏡観察を基に模
式的に示したものであり、第７図Ｂは、加熱処理によシ
放射性廃莱物粉体１３がコーティング剤１４でコーティ
ングされた状態を顕微鏡観察を基に模式的に示したもの
である。

以下、第２の発明の一笑施・列を説明する。本実施例は
、放射性層ＪＪ物として硫酸す）　ＩＪウム５０ｗｔ％
、廃樹脂５Ｑｗｔ％から成る模擬廃棄物を用い、コーテ
イング材として融点１００Ｃの粉体状エポキシ樹脂ＩＱ
ｗｔ％を用いたものである。

上記模擬廃−Ｊ′＃を乾燥機により放射性廃＝！！物粉
体とし、コーティング剤を混合し、この混合粉体を造粒
機によりペレット化した後マイクロ波加熱装置で約５分
加熱したところ、耐水性を有するペレットが得られセメ
ント固化が可能となった。ここで、コーティング剤とし
て用いた粉体状エポキシ樹脂は、通常硬化材を加えて熱
硬化性プラスチックとして用いられるが、本実＠　例で
は、硬化材を加えずに熱溶融性プラスチックとして用い
た。また、コーティング剤としての粉体状エポキシ樹脂
の添加量は、ペレットの空隙率が通常１０〜２０％であ
ることから上記のように１３ｗ１％とした。

すなわち、コーティング剤の添加量が２０ｗｔ％以上で
は、加熱時にコーティング剤の一部がベレット表面に染
み出し機械汚染の原因となる。また、５ｗｔ％以下の添
加量では、粉体粒子は完全にコーティングされず、充分
な耐水性のあるペレットが得られない。

以上の方法によシ形成されたペレットａ１従来のプラス
チックを含浸させたペレットｂ及び前処理しない放射性
廃棄物粉体のみから成るペレットＣについて、経過時間
とペレット強度との関係を調べたところ第８図の結果が
得られた。図から理解されるように、何ら前処理を行わ
ないペレットＣは、直接水につけると、硫酸ナトリウム
ペレットの場合硫酸ナトリウムが水に溶け、廃樹脂ベレ
ットの場合廃樹脂が急激に膨潤して、水中投入後約１分
で完全に崩壊してしまう。一方、プラスチックを含浸さ
せたプラスチック含浸ベレットＣ及ヒ本実施のコーティ
ングペレツ）ａは、耐水性を有するため水中に放置して
もベレット強度が劣化しないことが理解される。また、
図から理解されるように、本実施例のコーティングベレ
ットａの強度は、前処理なしのペレットに比較して約２
倍のベレット強度が得られている。すなわち、一般に熱
溶融性プラスチックはペレット等の成形体の結合材とし
て作用し成形体強度を増加させることが知られており、
本来施例の場合でもコーティング剤が結合材として作用
していることを示している。また、セメント固化中のペ
レットは、セメントが固化した後にはコンクリート中の
砂利と同様骨材として作用し、固化体強度を増すことが
知られてお１、強固な固化体を得る上でも強度の大きい
ペレットの得られる本実施例は優れている。また、プラ
スチック含浸ベレットの強度が前処理なしのベレソトト
本実施ＮＵのコーティングペレットとの中間値を示して
いるのは、プラスチックがペレット内部まで含浸せずペ
レット表面近傍にのみ含浸し、このプラスチックが結合
材として作用することによる。したがって、本実１准列
のように放射性廃棄物粉体の各々がコーティング剤でコ
ーティングされている場合には、ベレット内部に存在す
る放射性廃棄物粉体も耐水性を有しプラスチック含浸ペ
レットより強い強度を有する。

次に、本実施例の効果と従来例の効果とを比較して第２
表に示す。

以上説明したように、本発明によれば、低価格で、固化
体強度劣化の可能性及び機械汚染がなく、可燃性でシス
テム構成が簡単になる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ペレット形成工程を示す説明図、第２図は、
従来のプラスチック含浸セメント固化方法を示す説明図
、第３図は、アスファルト固化方法を示す説明図、第４
図は、プラスチック固化方法を示す説明図、第５図は、
第１の発明の実施例を示す部分断面図、第６図は、第２
の発明を実施するだめの装置を示すブロック図、第７図
Ａ、　Ｂは、ベレットの加熱前と加熱炭の状態を示す模
式図、第８図は、経過時間とベレット強度との関係を示
す線図、である。 １・・・廃棄物貯蔵タンク、２・・・乾燥機、３・・・
造粒機、４・・・ペレット、１０・・・コーティング剤
貯蔵ホッパ第１１ＸＩ　　　　　　　　　箭　２　開拓
　５　図 第ｔ　図 〃 ５４７− 第　７ｒ；Ｄ 柘　８　図 θ　　　　　ｌ　　　　　１０　　　　／ρｌ）　　　
　　１６６０径血時間（金）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コーティング層で被覆された放射性廃棄物粉体によ
   り形成されたペレットと、該ペレットを被覆するセメン
   ト固化層とを含む放射性廃棄物のセメント固化物。 ２、液状またはスラリー状の放射性廃棄物を乾燥させて
   放射性廃棄物粉体を形成する工程と、前記放射性廃棄物
   粉体とコーティング剤とを混合し圧縮してペレットを形
   成する工程と、前記ペレットを加熱処理する工程と、前
   記加熱処理されたペレットをセメントで固化する工程と
   を含む放射性廃棄物のセメント固化物製造方法。 ３、前記加熱処理は、前記ペレットと非接触で行われる
   特許請求の範囲第２項記載の放射性廃棄物のセメント固
   化物製造方法。 ４、前記コーティング剤は、熱溶融性プラスチックポリ
   マである特許請求の範囲第１項または第２項記載の放射
   性廃棄物のセメント固化物製造方法。 ５、前記熱溶融性プラスチックポリマは、エポキシ樹脂
   である特許請求の範囲第４項記載の放射性廃棄物のセメ
   ント固化物製造方法。