JPS6186692A - 使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法 - Google Patents
使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法Info
- Publication number
- JPS6186692A JPS6186692A JP20823484A JP20823484A JPS6186692A JP S6186692 A JPS6186692 A JP S6186692A JP 20823484 A JP20823484 A JP 20823484A JP 20823484 A JP20823484 A JP 20823484A JP S6186692 A JPS6186692 A JP S6186692A
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- Japan
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- ion exchange
- solidifying
- exchange resin
- radioactive ion
- used radioactive
- Prior art date
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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。
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〕
本発明は原子力発電所等から発生する使用済放射性イオ
ン交換樹脂の固化処理方法に係り、特にケイ酸ナトリウ
ム水溶液を固化剤として用いた場合に好適な使用済放射
性イオン交換樹脂の固化方法に関する。
ン交換樹脂の固化処理方法に係り、特にケイ酸ナトリウ
ム水溶液を固化剤として用いた場合に好適な使用済放射
性イオン交換樹脂の固化方法に関する。
原子力発電所等から発生する放射性廃棄物を最終的に処
理処分する形態の一つに陸地保管、陸地処分があり、そ
のためには放射性廃棄物を固化処理して放射性廃棄物固
化体を作成する必要がある。
理処分する形態の一つに陸地保管、陸地処分があり、そ
のためには放射性廃棄物を固化処理して放射性廃棄物固
化体を作成する必要がある。
従来、放射性廃棄物を固化処理するための固化充填剤と
してセメントが用いられて来たが、最近これにかわる固
化充填剤としてケイ酸アルカリ水溶液が開発され（特開
昭５７−１９７５００）ている。
してセメントが用いられて来たが、最近これにかわる固
化充填剤としてケイ酸アルカリ水溶液が開発され（特開
昭５７−１９７５００）ている。
開発されたケイ酸アルカリ水溶液を充填剤、無機リン酸
塩化合物（ＰｚＯｓ Ｓ ｉＯｚ ）を硬化剤、セメ
ントを吸水剤として、それらの混合物からなる固化材が
用いられている。これらケイ酸アルカリ、無機リン酸塩
化合物、セメントを固化材として用いる場合は、強度、
耐熱性、耐久性の改良と、固化体からの塩析出を防止す
る目的で、硬化剤の割合が３重量％以上かつ５０重量％
以下で、吸水剤の割合が３重量係以上かつ３５重量−以
下を用いた方法が考えられている。しかしながら前記例
のような固化材を用いても、使用済放射性イオン交換樹
脂を固化する場合には、不均一な固化が起こシネ適当で
ある。また、前記例の固化材を用いて使用済放射性イオ
ン交換樹脂を固化した場合、一番きびしい基準である海
洋投棄の際の固化体の一軸圧縮強度の基準値である１
５０ Ｋｇ／ｃｒｄを確保するためには、使用済放射性
イオン交換樹脂を１０Ｉ（７／ドラム以下しか充填でき
ない。そこで減容比が小さいことが問題になっていた。
塩化合物（ＰｚＯｓ Ｓ ｉＯｚ ）を硬化剤、セメ
ントを吸水剤として、それらの混合物からなる固化材が
用いられている。これらケイ酸アルカリ、無機リン酸塩
化合物、セメントを固化材として用いる場合は、強度、
耐熱性、耐久性の改良と、固化体からの塩析出を防止す
る目的で、硬化剤の割合が３重量％以上かつ５０重量％
以下で、吸水剤の割合が３重量係以上かつ３５重量−以
下を用いた方法が考えられている。しかしながら前記例
のような固化材を用いても、使用済放射性イオン交換樹
脂を固化する場合には、不均一な固化が起こシネ適当で
ある。また、前記例の固化材を用いて使用済放射性イオ
ン交換樹脂を固化した場合、一番きびしい基準である海
洋投棄の際の固化体の一軸圧縮強度の基準値である１
５０ Ｋｇ／ｃｒｄを確保するためには、使用済放射性
イオン交換樹脂を１０Ｉ（７／ドラム以下しか充填でき
ない。そこで減容比が小さいことが問題になっていた。
一方従来から研究されているものの一つにプラスチック
で扁棄物を固化する方法があるが、使用済放射性イオン
交換（封脂の固化に用いた場合、セメント固化あるいは
セメント・ケイ酸アルカリ水溶液固化材を用いての固化
に比べてコストが５０倍になるという点で不利であった
。
で扁棄物を固化する方法があるが、使用済放射性イオン
交換（封脂の固化に用いた場合、セメント固化あるいは
セメント・ケイ酸アルカリ水溶液固化材を用いての固化
に比べてコストが５０倍になるという点で不利であった
。
いずれの方法を用いても、使用済放射性イオン交換樹脂
を大量にしかも低コストで固化するということを満足さ
せるに至らなかった。
を大量にしかも低コストで固化するということを満足さ
せるに至らなかった。
［発明の目的〕
本発明の目的は、使用済放射性イオン交換樹脂をセメン
ト・ケイ酸アルカリ水溶液を固化材とし、高充填率でか
つ均一な固化体の作成方法を提供することにある。
ト・ケイ酸アルカリ水溶液を固化材とし、高充填率でか
つ均一な固化体の作成方法を提供することにある。
固化処理をしようとしている使用済放射性イオン交換樹
脂は、陽イオン交換基として、樹脂中にスルホン酸基（
Ｒ５（ｈＨ）を有している。イオン交換能力は理論的に
は全てのスルホン酸基の水素原子が陽イオン（例えばＮ
ａ＋あるいはに＋など）に置きかわった時点で失われる
。しかしながら、実際の使用条件下では完全に使いきら
れてしまうことなく、使用済放射性イオン交換樹脂とし
てサイト内貯蔵タンクに保管されている。一方、固化剤
として用いるケイ酸アルカリ水溶液は下記の反応式に従
って固化する。
脂は、陽イオン交換基として、樹脂中にスルホン酸基（
Ｒ５（ｈＨ）を有している。イオン交換能力は理論的に
は全てのスルホン酸基の水素原子が陽イオン（例えばＮ
ａ＋あるいはに＋など）に置きかわった時点で失われる
。しかしながら、実際の使用条件下では完全に使いきら
れてしまうことなく、使用済放射性イオン交換樹脂とし
てサイト内貯蔵タンクに保管されている。一方、固化剤
として用いるケイ酸アルカリ水溶液は下記の反応式に従
って固化する。
Ｎ ａ２Ｑ （ｓ ｉＯｚ ）ｌｌ＋Ｈ２０ｄ ２Ｎ
ａＯＨ＋ ｎ Ｓ ｉ（ｈ ・・・（１）ここで酸（
プロトン酸）が存在すると下記の反応が起こり急速に固
化する。
ａＯＨ＋ ｎ Ｓ ｉ（ｈ ・・・（１）ここで酸（
プロトン酸）が存在すると下記の反応が起こり急速に固
化する。
実際にタンク内貯蔵されている使用済放射性イオン交換
樹脂のｐＨは３前後でありかなりスルホン酸基（Ｒ−８
０３ｋＴＪが残っている。このまま固化処理を行なうと
前記（２）の反応が起こり、使用済放射性イオン交換樹
脂の近傍で急激な硬化が進行する。そのために結果とし
て不均一な固化体が生成して来る。そこで、残っている
スルホン酸基の水素原子をあらかじめ陽イオンで置換し
ておくことによりプロトン酸としてのＨ＋の発生を押え
ることを考え念。
樹脂のｐＨは３前後でありかなりスルホン酸基（Ｒ−８
０３ｋＴＪが残っている。このまま固化処理を行なうと
前記（２）の反応が起こり、使用済放射性イオン交換樹
脂の近傍で急激な硬化が進行する。そのために結果とし
て不均一な固化体が生成して来る。そこで、残っている
スルホン酸基の水素原子をあらかじめ陽イオンで置換し
ておくことによりプロトン酸としてのＨ＋の発生を押え
ることを考え念。
以下、本発明の実施例全第１図によって説明する。原子
力施設より出てくる使用済放射性イオン交換樹脂を１の
経路より樹脂スラリータンク３に導入する。２のＮａＯ
Ｈ水溶液タンクよりＮ ａＯＨ水溶液を樹脂スラリータ
ンク内に導入し、使用済放射性イオン交換樹脂のスルホ
ン酸基を中和する。
力施設より出てくる使用済放射性イオン交換樹脂を１の
経路より樹脂スラリータンク３に導入する。２のＮａＯ
Ｈ水溶液タンクよりＮ ａＯＨ水溶液を樹脂スラリータ
ンク内に導入し、使用済放射性イオン交換樹脂のスルホ
ン酸基を中和する。
次に乾燥機４に導入し乾燥する。乾燥機から出て来るＮ
２２による置換済使用済放射性イオン交換樹脂は Ｎ
ａ ＊による置換が不完全であることと、乾燥機内でス
ルホン酸基が遊離することによりＰＨ４前後を示す。こ
のままセメント・ケイ酸アルカリ水溶液固化材中に充填
するとプロトン酸としてＨ９が作用し、使用済放射性イ
オン交換樹脂の近傍だけが急激に硬化することが原因と
なり、均一固化の妨げとなる。
２２による置換済使用済放射性イオン交換樹脂は Ｎ
ａ ＊による置換が不完全であることと、乾燥機内でス
ルホン酸基が遊離することによりＰＨ４前後を示す。こ
のままセメント・ケイ酸アルカリ水溶液固化材中に充填
するとプロトン酸としてＨ９が作用し、使用済放射性イ
オン交換樹脂の近傍だけが急激に硬化することが原因と
なり、均一固化の妨げとなる。
一方固化材の方は次のように調整する。セメントタンク
６からとＮａＯＨ水溶液タンク２とから所定量混合機（
タンク槽）７にそれぞれ導入し混合する続いて固化剤タ
ンク５から固化剤を混合機７へ導入する。混合機７では
固化した後の固化体重量を基準とじ−Ｃ、アルカリ含量
が１重量％以上かつ５重量−以下になるようにＮａＯＨ
水溶液量を調節する。混合機７で使用済放射性イオン交
換樹脂と固化材とを均一に混合した後、２００ｔの廃棄
物貯蔵用ドラム缶に移し固化、養生を行なう。
６からとＮａＯＨ水溶液タンク２とから所定量混合機（
タンク槽）７にそれぞれ導入し混合する続いて固化剤タ
ンク５から固化剤を混合機７へ導入する。混合機７では
固化した後の固化体重量を基準とじ−Ｃ、アルカリ含量
が１重量％以上かつ５重量−以下になるようにＮａＯＨ
水溶液量を調節する。混合機７で使用済放射性イオン交
換樹脂と固化材とを均一に混合した後、２００ｔの廃棄
物貯蔵用ドラム缶に移し固化、養生を行なう。
また、これら一連の工程においては、３の混合機、４の
乾燥機のいずれかを省いても同程度の強度を持った固化
体を得ることは可能である。
乾燥機のいずれかを省いても同程度の強度を持った固化
体を得ることは可能である。
次に、本発明の裏付けとなった実験データについて第２
図、第３図に基づいて説明する。
図、第３図に基づいて説明する。
第２図は海洋投棄の際に要求される一軸圧縮強度１５０
Ｋ９／ 、：ｔｔｉｆ−基準とした時、廃棄物処理に
用いられている２００ｔド２ム缶にどの程度使用済放射
性イオン交換樹脂粉末が充填可能でめるかを、縦軸に一
軸圧縮強度（Ｋｇ／Ｃｄ）、横軸に廃樹脂粉末充填量（
２００，／、換算、Ｋ９ ）をと９得られた実、験結果
をグラフにしたものでちる。セメントだけで固化した場
合は１０１９未満の使用済放射性イオン交換樹脂しか処
理できない。ポルトランドセメントとケイ酸塩水ガラス
を用いた場合には４０Ｋｇまで処理量を増加できる。更
に本発明であるポルトランドセメントとケイ酸塩水ガラ
スに１重量慢以上、５重量−以下のアルカリを添加した
固化剤を用いると８５に９まで使用剤放射性イオン交換
樹脂を処理することが可能となり、処理能力の大幅増加
が得られる。海洋投棄の一軸圧縮強度基準値である１５
０に９／Ｃ１１１に２０飴の余裕をもたせ、１８０ Ｋ
ｙ／ｄと基準値を上げた場合、本発明の効果は更に大き
くなり、従来最適とされているポルトランドセメントと
ケイ酸塩水ガラスを用いる固化に比べ約４倍の使用済放
射性イオン交換樹脂処理能力をもつ。
Ｋ９／ 、：ｔｔｉｆ−基準とした時、廃棄物処理に
用いられている２００ｔド２ム缶にどの程度使用済放射
性イオン交換樹脂粉末が充填可能でめるかを、縦軸に一
軸圧縮強度（Ｋｇ／Ｃｄ）、横軸に廃樹脂粉末充填量（
２００，／、換算、Ｋ９ ）をと９得られた実、験結果
をグラフにしたものでちる。セメントだけで固化した場
合は１０１９未満の使用済放射性イオン交換樹脂しか処
理できない。ポルトランドセメントとケイ酸塩水ガラス
を用いた場合には４０Ｋｇまで処理量を増加できる。更
に本発明であるポルトランドセメントとケイ酸塩水ガラ
スに１重量慢以上、５重量−以下のアルカリを添加した
固化剤を用いると８５に９まで使用剤放射性イオン交換
樹脂を処理することが可能となり、処理能力の大幅増加
が得られる。海洋投棄の一軸圧縮強度基準値である１５
０に９／Ｃ１１１に２０飴の余裕をもたせ、１８０ Ｋ
ｙ／ｄと基準値を上げた場合、本発明の効果は更に大き
くなり、従来最適とされているポルトランドセメントと
ケイ酸塩水ガラスを用いる固化に比べ約４倍の使用済放
射性イオン交換樹脂処理能力をもつ。
第３図に本発明においてアルカリ添加量を１重量俤以上
かつ５亀量チ以下に決めるに至った実験結果を示す。縦
軸に一軸圧縮強度（Ｋｒ／ｉ）横軸にアルカリ（アルカ
リは一価の陽イオンをもつアルカリ水溶液であれば良い
。）添加重量比（ｗｔ％）ｆ、［わし得られた実験結果
をグラフに表わしたものである。固化体は養生期間が増
加するに従って強度が増加するが、アルカリを１重量−
以上かつ５重ＩＪ％以下添加して硬化させることによっ
て得られた固化体は、海洋投棄時の一軸圧縮強度基準値
である１ ５０Ｋｙ／ｃｒｄの値を充分にクリヤーして
いる。
かつ５亀量チ以下に決めるに至った実験結果を示す。縦
軸に一軸圧縮強度（Ｋｒ／ｉ）横軸にアルカリ（アルカ
リは一価の陽イオンをもつアルカリ水溶液であれば良い
。）添加重量比（ｗｔ％）ｆ、［わし得られた実験結果
をグラフに表わしたものである。固化体は養生期間が増
加するに従って強度が増加するが、アルカリを１重量−
以上かつ５重ＩＪ％以下添加して硬化させることによっ
て得られた固化体は、海洋投棄時の一軸圧縮強度基準値
である１ ５０Ｋｙ／ｃｒｄの値を充分にクリヤーして
いる。
本発明によれば、使用済放射性イオン交換樹脂を、セメ
ント・ケイ酸アルカリ水溶液を固化材として用いて、高
充填率でかつ均一な固化体を作成することが可能となる
。
ント・ケイ酸アルカリ水溶液を固化材として用いて、高
充填率でかつ均一な固化体を作成することが可能となる
。
第１図は本発明を用いて使用済放射性イオン交換樹脂を
固化体にするまでの実施例の１つを示した図、第２図は
本発明の背景となった実験のデータを縦軸に一軸圧縮強
度（Ｋｐ ／ ｃｒｔｌ ）横軸に使用済放射性イオン
交換樹脂充填量を表わし整理した線図、第３図は本発明
の背景となった実験のデータを縦軸に一軸圧縮強度（Ｋ
ｙ／ｃｒＩｉ）横軸にアルカリ添加量（重量％）を表わ
し整理した線図である。 １・・・原子力施設から出される使用済放射性イオン交
換樹脂の流入経路、２・・・アルカ＋） （Ｎ ａＯＨ
）水溶液タンク、３・・・使用済放射性イオン交換樹脂
スラリータンク、４・・・乾燥機、５・・・固化剤タン
ク、６・・・セメント用タンク、７・・・混合機（タン
ク槽）、８・・・ｚｏｏｔ放射性廃棄物用ドラム缶、９
・・・セメントだけで固化した場合のグラフ、１０・・
・セメントとケイ酸アルカリ水溶液を用いて固化した場
合のグラフ、１１・・・セメントとケイ酸アルカリ水溶
液に１重量％以上かつ５重量％以下のアルカリを添加し
て固化した場合のグラフ、１２・・・海洋投棄の際の基
準値、１３・・・養生１８日以上の実験データ、１４・
・・養生３日の実験データ。
固化体にするまでの実施例の１つを示した図、第２図は
本発明の背景となった実験のデータを縦軸に一軸圧縮強
度（Ｋｐ ／ ｃｒｔｌ ）横軸に使用済放射性イオン
交換樹脂充填量を表わし整理した線図、第３図は本発明
の背景となった実験のデータを縦軸に一軸圧縮強度（Ｋ
ｙ／ｃｒＩｉ）横軸にアルカリ添加量（重量％）を表わ
し整理した線図である。 １・・・原子力施設から出される使用済放射性イオン交
換樹脂の流入経路、２・・・アルカ＋） （Ｎ ａＯＨ
）水溶液タンク、３・・・使用済放射性イオン交換樹脂
スラリータンク、４・・・乾燥機、５・・・固化剤タン
ク、６・・・セメント用タンク、７・・・混合機（タン
ク槽）、８・・・ｚｏｏｔ放射性廃棄物用ドラム缶、９
・・・セメントだけで固化した場合のグラフ、１０・・
・セメントとケイ酸アルカリ水溶液を用いて固化した場
合のグラフ、１１・・・セメントとケイ酸アルカリ水溶
液に１重量％以上かつ５重量％以下のアルカリを添加し
て固化した場合のグラフ、１２・・・海洋投棄の際の基
準値、１３・・・養生１８日以上の実験データ、１４・
・・養生３日の実験データ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、使用済放射性イオン交換樹脂を固化する方法におい
て、使用済放射性イオン交換樹脂をアルカリ溶液で処理
した後、アルカリ過剰水溶液とセメント、ケイ酸アルカ
リ水溶液を固化剤として用いて固化することを特徴とす
る使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法。 ２、前記固化材中のアルカリの含有量が１重量％以上か
つ５重量％以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法。 ３、前記固化方法において、使用済放射性イオン交換樹
脂をアルカリ溶液で処理することなく、アルカリ過剰水
溶液とセメント、ケイ酸アルカリ水溶液を固化剤として
用いて固化することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20823484A JPS6186692A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20823484A JPS6186692A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186692A true JPS6186692A (ja) | 1986-05-02 |
Family
ID=16552870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20823484A Pending JPS6186692A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 使用済放射性イオン交換樹脂の固化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186692A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904416A (en) * | 1987-05-21 | 1990-02-27 | Kyushu Electric Power Co., Ltd. | Cement solidification treatment of spent ion exchange resins |
| FR2652193A1 (fr) * | 1989-08-11 | 1991-03-22 | Grace Co Conn W R | Procede pour l'immobilisation et la reduction en volume de dechets radioactifs de niveau faible dans le traitement du thorium et de l'uranium. |
| JP2005337897A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置 |
| JP2007143546A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-06-14 | Microbial Chem Res Found | スルホン酸基分離除去方法、及びイオン交換樹脂の処理方法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP20823484A patent/JPS6186692A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904416A (en) * | 1987-05-21 | 1990-02-27 | Kyushu Electric Power Co., Ltd. | Cement solidification treatment of spent ion exchange resins |
| FR2652193A1 (fr) * | 1989-08-11 | 1991-03-22 | Grace Co Conn W R | Procede pour l'immobilisation et la reduction en volume de dechets radioactifs de niveau faible dans le traitement du thorium et de l'uranium. |
| JP2005337897A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置 |
| JP2007143546A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-06-14 | Microbial Chem Res Found | スルホン酸基分離除去方法、及びイオン交換樹脂の処理方法 |
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