JPS603597A - 放射性廃棄物固化装置の洗浄方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物を同化材で固形化させる装置にお
いて、同化材と水を混錬する容器に付着した固化材を洗
浄する方法に関する。

〔発明の背景〕

原子力発電所から発生する放射性廃棄物は発電容量の増
大にともない増力目し、施設内の保管スペース？確保す
るために、放射性廃棄物の減容処理のニーズが高まって
いる。放射性廃棄物の減容法の一つとして、放射性廃棄
物を乾燥粉末化し、さらにペレット状に整形した後同化
する方法が検討さ九でいる。この固化方法は次のように
して行わ九る。ます、同化材と水を所定の割合で混合Ｌ
７、固化材と水の混錬物、いわゆるベースＩｆつくる。

装置としては攪拌機付きのミキサーが用いられる。

捷た、同化材としては通常セメントやケイ酸アルカリな
どの水硬化性のものが用いられる。次に、放射性廃棄物
ペレット全充填した容器にペーストを注入する。ペレッ
ト充填容器に注入さｆ′したペーストは徐々に硬化し、
同化体が生成される。

さて、ペーストは粘性が水に比べて大合いのでミキサー
の壁面やダンパ等に付着する。ペーストは水硬化性であ
るため、付着したペーストが次第に固捷り、ミキサーダ
ンパの開閉が円滑に行われなくなる。したがって、ミキ
サー内のペーストラすべて注入した陵、ミキサーの洗浄
を行う。第１図は従来の洗浄工程ケ示したブロック図で
ある。

捷す、ミキサーに洗浄水を注入し、水張りを行う。

付着しているペーストは水に浸さｆ′したたけでは取れ
にくいので、攪拌機を用いて洗浄水の攪拌が行われる。

この攪拌操作により、ペーストが付嫡面カ・ら洗浄水に
移行し、洗浄水中のペース）１１１０度が高くなってく
ると、コロイド状のフロックが生成される。これは同化
材の微細粒子が水中に分散してコロイド全形成したもの
であり、攪拌機の空気の巻き込みによって生ずるもので
ある。フロックは非常に安定であり、コロイド全形成し
ているので、フロックと水とを分離することは困難であ
る。

ＩＡ−１化材を含む洗浄水′ｆｆ：環境に放出すること
はでさない。したがって、洗浄水のろ過処理を行い、フ
ロックを除去した後、処理水を放出する。寸た、フロッ
クは壁面に付着しやすいので、ミキサー内のフロックを
排出するには多量の洗浄水が必要となる。

以上のように、従来の洗浄方法では同化材のフロックが
生成し、こ′ｒＬを処理するためのろ過設備が必要とな
る。また、同化材全含有する洗浄廃水が多量に発生する
。

〔発明の目的〕　１ 本発明の目的は上記の欠点をなくシ、洗浄水の処理が容
易となる放射性廃棄物同化装置の洗浄方法を捉供するこ
とにある。

〔発明のれ要〕

本発明の特徴は放射性廃棄物を同化材で固形化させる装
置において、同化材を混錬する攪拌容器に洗浄水を注入
し、きらに攪拌容器に具備された攪拌機の回転数を調整
して、攪拌容器に付着した同化材全洗い落とす洗浄方法
にある。

本発明の他の特徴は攪拌容器の同化材の付着量に応じて
、洗浄水の注水量を調整する洗浄方法にある。

本発明は以下の実験によってなされた。

寸ず、同化材のフロックの生成条件を明らかにするため
、標準型タービン翼の攪拌機付きの攪拌槽を用いて実験
を行った。攪拌槽の内径は３ｏＣｒ／Ｔ高さ５０ｃｍで
ある。また、タービン翼は翼長２゜ｍ１翼幅２ｔｙｎ、
＠数２の標準型のものケ用いた。

固化材としてはケイ酸アルカリ組成よりなるセメントガ
ラスを用いた。セメントガラスの濃度が異なる水溶液を
供試した。この供試液を攪拌槽３０ｍの高さ１で入れ、
攪拌機を所定の回転数で作動し、フロックが生成するか
とうかを目７児で観察した。第２図は実験結果を示した
ものである。図中斜線で示した部分がフロックの発生類
である。フロックは回転数が一定の場合、セメントカラ
ス濃度が大きい方が生成しやすい。捷た、濃度が一定の
場合フロックは回転数が大きい方が生成す暮ことがわか
る。次に、攪拌羽根の形状をプロペラ型、ファウドラー
型に変えて実験を行った結果、はぼ同様な結果が得られ
た。

以上のように、フロックの形成はセメントガラス濃度と
回転数によって一義的に表わされることから、これらの
操作条件全適切に選定することによりフロックの生成全
防止できることがわかった。

次に、攪拌機の回転数と洗浄効果の関係全実験的に調べ
た。セメントガラス／水の重量比が７５／２５のペース
トを供試した。ペースト量゛は先の実験と同じであり、
攪拌時間は１０分とした。この後、攪拌槽内のペースト
を２０分間で全量抜き出した。この場合、攪拌槽内壁に
はペーストが付着している。これはセメントカラスが水
硬化性であるため、時間の経過に伴ない水との反応が起
こり粘性が大きくなるためである。なお、これらの実験
条件は実際の固化を模擬したものである。

次に、洗浄水’１３０ｍの高さ筐で注水し、攪拌機を所
定の回転数で１０分間作動した後、洗浄前後における攪
拌槽内壁部のペーストの付着量全測定し、洗浄効果を調
べた。第３図はその結果を示したものである。図より、
洗浄効果は攪拌機の回転数に比例する。９０係以上の洗
浄効果を得るためには攪拌機をｌ　（１Ｏｒｐｍで運転
する必要がある。

丑た、本実験についても攪拌羽根の形状の影響は顕著に
認めらｎなかった。

以上の２つの実験結果から、フロックの生成を防止する
とともに、洗浄効果が大きくなるような攪拌機の回転数
を選定することができる。１だ、攪拌槽のペースト付着
量に応じて、フロックの生成を防止するための洗浄水量
を決めることもできる。

第３図は以上の実験結果にもとすき考案した洗浄方法を
示すブロック図である。第３図の実験結果から、攪拌槽
のペーストの付Ｎ量は洗浄水中の凝度に換算して３〜５
ｗｔ係である。１だ、９０係の洗浄効果ケ作保するため
には攪拌機の回転数’ｋ１００ｒｐｍにする必要がある
。これらの操作条件下では第２図よりフロックが形成さ
れることがわかる。そこで、スプレー水を攪拌槽内壁に
吹き付け、ペーストの付着物全事前に除去する。スプレ
ー水でペーストを除去する場会には空気の巻き込みがな
いため、フロックは生成しない。このスプレー水により
、付着ペースト量の９０％が除去されるとすれば、次に
攪拌槽に洗浄水を注入後攪拌しても、付着ペースト量が
少なくなっており洗浄水中の濃度が第２図に示したフロ
ック生成域を下回る。したがって、フロックが生成しな
い。ペーストの密度は約２．２ｇ／ｃｍ３であり、水の
値１．（１ｇ７ｃｍ３に比べて大きい。そこで、ペース
トケ含む洗浄液ケ沈降処理すれはペーストは沈積し、水
との分離が円曲となる。沈降法はろ過性に比べて処理プ
ロセ　１スが簡単であり、捷だ、設備費も低価である。

スプレー法や替りに拭き取り法にまり付着ベーストを除
去してもよい。

〔発明の実施例〕

実施例−１ 以下、本発明の一実施例を第５図により簡明する。本実
施例は硫酸す）　１１ウムを主成分とする放射性廃棄物
ベレットをケイ酸アルカリ組成物を同化材として２００
ｔドラム缶で固化する例である。

この図において、■は同化材タンク、２は添加水タンク
、３は混錬槽、４け洗浄水排水槽、５はドラム缶、６は
ベレット、７は加振機、８けヒータ、９はバイブレータ
、１０，１４．１５は攪拌機、１１は攪拌翼、１２は加
圧水タンク、１３は昇降制御装置、１６はフード、１７
はｐＨメータ、１８はレベルｉ、１ｃ＋はロータリーバ
ルブ、２ｏは注入弁、２１は切替弁、２２はノズルであ
る。

１す、固化材タンク１からケイ酸アルカリを主成分とす
るセメントガラス約９０　ｋｇを混錬槽に供給する。次
に添加水タンク２から水ケ約３０ｋｇ混錬槽に供給する
。混錬槽３には標準型のタービン翼が取り付けである。

混錬槽内で同化材と水は混（Ｑｌ 合される。攪拌機は１００〜１５０　ｒｐｍ　の回転数
で運転され、約１０分間で固化体と水の混錬物、いわゆ
るペーストができる。フード］６の下部には放射性廃棄
物ベレット６ケ約３１０　ｋｇ光填したドラム缶５が置
かれている。ドラム缶のベレットは加振機７で最密充填
しである。次に、切替弁２１をドラム缶側に開放した後
、注入弁２０を徐々に開け、ドラム缶にペーストを注入
する。ペーストの注入速度が大きすき′ると、ベレット
内に空気が混入し、固化体の強度が低下する。そこで、
注入速度の調整は注入弁２０の開度を調整して行う。

注入速度としては８〜５　ｋｇ　／ｍｖ＋の範囲がよい
。流入速度に６ｋｇ／ｍｉｘとすれば、２０分間でペー
ストが注入される。

ところで、セメントガラスは水硬化性の物質であるので
、水と反応して硬化反応が起こる。したがって、ペース
ト注入時において、硬化反応によりペーストの粘性が大
きくなり、混錬槽の壁面に付着して残留する。このペー
ストの付Ｍ量は初期充填量の３〜５％の値である。ペー
ストを残した（１０） 状態で、次の混錬作業を進めるとペーストが固化し注入
弁等の開閉ができなくなるので、洗浄を行う。

混錬槽にはノズル２２が加圧水タンク１２と連結されて
設置されている。ノズルは昇降ｔｔＴｌｌ　ＩＨＩ装置
１３により、高さ方向と円周方向に動くようになってい
る。切換弁を洗浄水排水側に切り換え、加圧水タンクか
ら約１０　ｋｇ／　ｃｍ２の圧力でノズルに水ケ通水す
る。ノズルから水が壁面に噴霧され、付着しているペー
ストが除去される。壁面全体に均一に噴霧することは困
難であるので、ペースト付着量の１０％程度が残留する
。ノズルの噴霧を停止し、注入弁を閉じた後添加水タン
クから、初期ペースト量と同等の洗浄水全混錬槽に供給
する。この後混合機を作動し、洗浄水の攪拌？行う。攪
拌機の回転数が大きい程、洗浄効果は大きくなるが、所
要動力費がアップすることになる。ペースト攪拌時の回
転数は］Ｃ）０〜１５　（Ｉ　ｒｐｎｌであるが、この
場合についても、これと同じ回転数で運転すｆ′Ｌは、
付着しているペースト窟−をさらに９０　％以上取り除
くことかでさる。また、箇２図の実験結果力・ら（１１
） フロックが生成しない。なお、洗浄水の攪拌根回転数を
ペーストと同じ条件で運転すれば、制＠ｌ装置が不要と
なるメリットが生ずる。

次に、このセメントガラスを含んだ洗浄水は洗浄水排水
槽に導入される。セメントガラス粒子の密度は２２ｇ／
ｃｒｎ３であり、水の値１．　（ｌ　ｇ　／ａｒｔ”　
に比べて大きい。また、上記したようにフロックが形成
されていないので、洗浄排水槽の中で沈降分離法により
セメントガラスを水から容易に分離できる。分離された
水は添加水タンクに戻して再使用される。第６図は本方
法により排出される洗浄液の量を従来法の洗浄液量と比
較したものである。

フロックが生成しないので、本発明により排出される洗
浄液量は従来法の約１／２と小さい。

以上のように、不発明によれば、洗浄Ａ程でフロックが
生成しないので、洗浄液の排出量が少なく、また、これ
の処理法も容易となる。

上記実施例では、固化体としてケイ酸アルカリ１組成物
を用いたが、高炉セメント、ポルトランドセメント等を
用いても同様のシステムを用いて同（］２） じような効果が得られる。

実施例−２ 実施例１においては混錬槽で固化材と水を混ぜる方式で
あるが、放射性廃棄物ペレットとペーストとを混錬槽内
で混ぜ合わせ、ドラム缶に注入しても、実施例−１とほ
ぼ同等の洗浄システムとなる。

しかし、実施例２では混錬槽がホットとなるため、洗浄
水中に放射性物質が含捷れる。したがって、洗浄水の処
理系については実施例−１に比べて複雑となり、排水処
理量が小さい方が効果が大きい。

このことから本実施例の方が実施例−１に比べて洗浄方
法の改善による効果が犬ないものと考えられる。

実施例−３ 実施例−１，２では同化対象が放射性廃棄物ペレットで
あるが、それが放射性廃棄物粉末でも、はぼ同等のシス
テムとなり、効果についても同様である。なお、減容比
は粉末固化方式の方がペレット同化方式に比べて小さい
。したがって、ドラム缶に注入する固化体量が多くなり
、混錬槽でのべ（１３） 一スト処理量が増大する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放射性簾棄物固化装置の混錬槽から排
出される洗浄液中にコロイド状の固化材フロックが含ま
れないため、洗浄液の処理が容易となる。また、本発明
では洗浄液の排出量が従来法の約１／２となり、装置容
量が小さくなり、スケールメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の洗浄法？示すブロック図、第２図は洗浄
水中セメントガラス濃度と攪拌根回転数によりフロック
生成領を実験でめた図、第３図は洗浄効果と攪拌根回転
数の関係を実験でめた図、第４図は本発明の洗浄法を示
すブロック図、第５図は本発明の一実施例を示すフロー
チャート図、第６図は本発明の効果と従来法との比較図
である。 ２・・・添加水タンク、３・・・混錬槽、１０・・・攪
拌機。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１４） 竿１図 （＆山） 秀り’？−７Ｅ中セメントカ゛ラスＡＬ虐弐ＶＶＵｙリ
　１〔０キ臥数　（トＰｍ〕 （故山）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射性廃棄物を同化材で固形化させる装置において
   、固化材を混錬する攪拌容器に洗浄水を注入し、さらに
   前記攪拌容器に具備された攪拌機の回転数を調整するこ
   とにＬ！ｌｌｌ、前記攪拌容器に付着した固化材を洗い
   落とすことを特徴とした放射性廃棄物固化装置の洗浄方
   法。 ２、特許請求の範囲第１項において、攪拌容器に付着し
   た固化材の量に応じて、前記攪拌容器に入扛る水の量を
   調整することにエリ、前記攪拌容器に付着した固化材を
   洗い落とすことを特徴とした放射性廃棄物固化装置の洗
   浄方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、攪拌容器に付着し
   た同化材を拭＠取りあるいはスプレー水による洗浄操作
   により取り除いた後、前記攪拌容器に水を入れ、さらに
   攪拌機を回転させて前記攪拌容器に付着した固化材を洗
   い落とすことを特徴とした放射性廃棄物固化装置の洗浄
   方法。 ４、特許請求の範囲第３項において、攪拌機の回転数が
   １００から１５０ｒｐｍ、攪拌容器内の洗浄水中の固化
   材濃度が０．５ｗｔ係以下の範囲で操作することを特徴
   とした放射性廃棄物同化装置の洗浄方法。 ５　特許請求の範囲第４項において、固化材は水硬化性
   のアルカリｆｆｌ放物であることを特徴とした放射性廃
   棄物固化装置の洗浄方法。