JPS63243798A - 放射性廃棄物の固化処理方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、核燃料再処理施設等の放射性！ｌ！ｌＪ質取
扱い施設で発生する中レベルないし低レベルの放射性廃
棄物の処理方法に係り、特に充填率が高く、かつ長期に
わたる安定性、耐久性、耐火性に優れた放射性廃棄物の
固化処理方法に関する。

（従来の技術） 従来より、核燃料再処理施設等の放射性物質取板い施設
で発生する、例えば放射性濃縮廃液やスラッジ等の放射
性廃棄物処理方法として、濃縮廃液についてはアスファ
ルト固化処理が行われ、スラッジ類についてはそのまま
貯蔵することが行われている。

この固化処理方法においては、放射性廃液は濃縮乾燥さ
れ、主として硝酸ナトリウムからなる粉体とされた後、
この放射性廃棄物はアスファルトからなる固化材により
固化される。しかし、このような方法により固化処理さ
れて放射性廃棄物の固化体が得られたとしても、現在の
ところその多くは最終処分の方法が未だ確立されていな
い状態にある。

一方、ＢＷＲ発電所から発生ずる放射性廃棄物について
は０．中間貯蔵体の状態で暫定貯蔵する方法も近年提案
されている。

この方法は、放射性廃棄物を乾燥処理し大幅に減容した
後、これをベレット化処理して安定な中間貯蔵体を製造
し、原子力施設内の貯蔵タンクに一時貯蔵する方法であ
る。この方法によれば乾燥処理後の粉体放射性廃棄物に
圧縮力が加えられベレット化されるので高い減容率が得
られる。

しかし、核燃料再処理施設で発生ずるｌ！７　ＣＳ、２
ｓｅ　Ｓ　ｒでは放射能の半減期が約３０年であり、こ
のような方法で放射能を減衰させることは事実上不可能
であり、仮にできたとしても一定期間貯蔵されて放射能
が減衰した後に改めて安定な固化体パッケージとして一
体に固化させる必要がある。

また、核燃料再処理施設からは、このようなベレット状
の廃棄物以外に、金属、コンクリートおよび断熱材等の
雑固体廃棄物が発生する。これらはその種類が非常に多
種にわたり、かつ形状も不定であるため現時点では必要
に応じて適当な大きさに切断され、貯蔵容器中に入れら
れている。このような雑固体も安定な固化体パッケージ
として一体に固化させる必要がある。

このような放射性廃棄物を固化体パッケージ化する方法
としては、従来より用いられている前述の同化材による
処理が考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、アスファルト固化法では、固イヒ材が有機物で
あるため数百年あるいはそれ以上の長期にわたる安定性
という点で問題がある。

また、固化材としてセメントを用いる方法も考えられる
が、この場合多量の水が必要なため、特にベレット状の
放射性廃棄物を固化する時に、この水分によりベレット
の吸水５、膨潤によるベレットおよび固化材の劣化が生
じる可能性があり、また硬イヒに必要な水を最小限度量
まで押えたセメントを用いた場合には、ベレットおよび
固化材の劣化を防止することは可能となるが、固化材の
粘性が大きくなり、そのため緻密にベレットを充填する
ことが難しくなるという問題がある。

このような問題を解決するために非常に有効な手段とし
て、本出願人は先に著しく低含水で、かつ高い流動性を
有する水硬性固化材を用いた放射性廃棄物の固化処理方
法を提案している（特願昭６１−１１１９４１号および
特願昭６１−１１１９４２号）。しがし、このような低
含水で高流動性の固化材を用いて容器中に入れられたベ
レットを充填固化しようとする際に、このベレット自体
がバインダーを含有せず、そのため非常に溶解しやすい
場合や、ベレット製作時に発生する粉じんが非常に多く
これらが溶解しやすい状態にある場合、このベレットよ
り溶解した物質が、特にＢＷＲ発電所にて発生する硫酸
ナトリウムを主成分とする濃縮廃液のベレットより溶解
する硫酸ナトリウムや、核燃料再処理施設から発生する
硝酸塩類を主成分とする廃液のベレットより溶解する硝
酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等の
ように、それ自体非常に強い凝集力を持っているもので
あると、固化材がペレット間の空隙を流れる間に水硬性
固化材中に含まれている水硬性無機化合物や無機質流動
化材が凝集してしまい、流動性が失われる恐れがあり、
その結果固化体に空隙が残り、固化体の均質性のみなら
ず強度か失われるといった問題がある。

また、金属やコンクリート等には、油が付着している場
合が多いが、このような油も凝集作用を持っているため
、これら廃棄物を前述の固化材を用いて容器中で充填固
化しようとする場合にも、同様に空隙が発生しやすいと
いう問題がある。

本発明は係る従来の放射性廃棄物の固化処理方法の欠点
を解消しようとするものであり、放射性廃棄物、特に減
容性に優れたベレット状放射性廃棄物中間貯蔵体や金属
等の雑固体廃棄物を空隙のない均質な固化体パッケージ
に作成する方法を提供するものである。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の放射性廃棄物の固化処理方法は、放射性廃棄物
を、水硬性無機化合物と、骨材と、無機質流動化材と、
分散剤と、前記放射性廃棄物と水硬性無機化合物と無機
質流動化材の′ａ集反応を抑制するための反応抑制剤と
を含有する固化材によって一体に固化させることを特徴
としている。

本発明における処理対象の放射性廃棄物は、粉体、ベレ
ット、雑固体、スラッジ、あるいはこれらの混合物から
なり、かつこれらの廃棄物中に凝集作用の強い物質とし
てアルカリ金属塩化合物、アルカリ土類金属塩化合物を
ｋんでいるものであればいずれでもよい。

本発明に使用する水硬性無機化合物としては、カルシウ
ムシリケートとカルシウムアルミネートを主成分とする
水硬性セメントであり、例えばポルトランドセメント、
高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメ
ントを用いることができる。

骨材としては、例えばアルミナ粒、シャモット粒、天然
に存在する砂、砂利、岩石の破砕物およびこれらの混合
物を使用することが可能である。

また、無機質流動化材としては、粒径１０μｍ以下の無
機質酸化物粉末を使用することができ、例えばシリカ微
粉、アルミナ微粉、ジルコニウム微粉、あるいはこれら
の混合物が挙げられる。

分散剤としては、縮合リン酸塩、ケイ酸アルカリ、ポリ
カルボン酸型高分子界面活性剤、β−ナフタリンスルホ
ン酸ホルマリン高縮合物ナトリウム塩およびこれらの混
合物を使用することが可能である。上記の縮合リン酸塩
としては、例えばピロリン酸ソーダ、酸性ピロリン酸ソ
ーダ、トリポリリン酸ソーダ、テトラポリリン酸ソーダ
、メタリン酸ソーダ等が例示される。

さらに、本発明に使用する反応抑制剤としては、乳酸ア
ルミニウム、酒石酸、リン酸すｌ・リウム、ホウ酸、ク
エン酸、クエン酸リチウム、五酸化バナジウム、カルボ
ン酸型高分子、あるいはこれらの混合物が挙げられる。

これらの成分の配合量は、水硬性態（戊化合物としての
セメントが１５〜５０重量部、骨材が３０〜７５重量部
、無機質流動化材が１０〜２０重亘部、反応抑制剤が０
．０１〜５重員部の合計１００重量部に対し、分散剤０
．０５〜０．５重量部および添加水８〜２０重量部が適
当である。この構成により、添加水の星を可能な限り少
量とし、ａｊ集性の強い硝酸ナトリウムや炭酸ナトリウ
ムを含んだ放射性廃棄物の空隙を流動性を失うことなく
完全に充填することができる。

水硬性無機化合物としてのセメントの配合量が１５重量
部未満では、固化体の十分な強度および早硬性が得られ
ず、５０重量部を超えるとセメント硬化時の収縮による
クラックが発生しやすくなったり、固化材中の水分量が
多くなるという問題が起こる。

骨材の配合量が３０重量部未満では同様にクラックが発
生しやすくなり、逆に７５重量部を超えると十分な固化
体強度が得られず、また流動性も低下するようになる。

また、無機質流動化材の配合量は、１０重量部未満でも
２０重量部を超えても固化材の流動性が低下し、また２
０重量部を超えると収縮によるクラックが発生しやすく
なる。

反応抑制剤が０．０１重量部未満では、放射性廃棄物か
らの溶出物による凝集力を十分に抑えることができず、
５重量部を超えると固化体の強度が十分に得られなくな
る。

分散剤の配合量は、０．０５重量部未満では分散効果か
低下し、まな０．５重量部を超えると固化材に適度の粘
性が得られず、また十分な流動性が得られなくなる。

（作　用） 本発明の放射性廃棄物の固化処理方法において、固化材
中の分散剤と無機質流動化材によって、粒度が調整され
た無機質流動化材の粒子１個１個が分散剤の作用により
分散され、また同時に水硬性無機化合物粒子中の１０μ
ｍ以下の微細粒子も分散されて、他の大粒径の水硬性無
機化合物と骨材との間に入り込み、これらの粒子間の滑
りを向上させる。その結果、固化材を構成する粒子は添
加水の中に均一に分散し、動き易い状態となる。さらに
、固化材充填時に放射性廃棄物中に含まれる硝酸ナトリ
ウムや炭酸ナトリウム等、また金属やコンクリートに付
着した油分等の凝集力の強い物質が存在しても反応抑制
剤が添加されているため、水硬性無機化合物粒子や無機
質流動化材の凝集が生じない。したがって、固化材充填
時に固化材が処理対象の廃棄物の表面を流れ易く、容易
に固化体パッケージの容器中を隙間なく充填することが
可能であり、緻密な固化体パッケージを形成することが
できる。

そして、従来の固化材では硬化に必要な水量外に混練時
に水硬性無機化合物や骨材を均一に混合するために、ま
た適度の流動性を与えるために、多量の水を添加しなけ
ればならなかったが、本発明における固化材では無機質
流動化材と分散剤により流動性が与えられるため、添加
水量は水硬性無機化合物の硬化に必要な最少限の量です
む。

したがって、拳固上体中には、ボイド等の固化体の均質
性を損なう部分が全く見られず、全体に固化材が充填し
ており、かつ固化材中には結晶中に取込まれた結晶水以
外の水分はほとんど存在しなくなるため、緻密で安定な
固化体を得ることが可能である。

（実施例） 以下本発明の実施例について説明する。

実施例１〜４ 第１表に示す組成で、水硬性無機化合物、骨材、無機質
流動化材および反応抑制剤を均一に混合し、分散剤を添
加水に溶かした水溶液を加えこれらを混練して、４種類
のスラリー状固化材を得た。

なお、表中の比敦例は本発明との比較のなめに掲げたも
のであり、反応抑制剤を添加しないで作製した固化材で
ある。また、第１表中の数字は重量部を示す。

（以下余白） 第１表 次に、このようにして得たスラリー状固化材を、バイン
ダを添加して作製した硫酸ナトリウムペレットと圧縮成
形により作製した硫酸ナトリウムペレット、および同様
な方法で作製した２種類の硝酸ナトリウム８０重量％−
炭酸ナトリウム２０重量％ベレットをそれぞれ入れた２
００℃ドラム缶（ベレ・７１〜充填率６０容積％）中へ
各々充填した。また、同様にＳＯ３３０４製パイプの内
面に油を塗布したものを入れた２００℃ドラム缶（パイ
プ充填率２０容績％）中にも各々スラリー状固化材を充
填した。なお、固化材はドラム缶上面まで注入した。そ
して、固化材が硬化した後、ドラム缶をダイヤモンドカ
ッターで切断し、固化材の充填状況を観察したところ、
充填状況は第２表に示すとおりであった。

ただし、表中のＯは「完全充填」、Δは「一部に空隙有
り」、Ｘは「空隙大」をそれぞれ示す。

（以下余白） 第２表 第２表から明らかなように、反応抑制剤を添加していな
い固化材は、溶解性の高いベレットを完全に充填できな
いのに対し、反応抑制剤を添加した場合は完全に充填す
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の放射性廃棄物の固化処理方
法によれば、含水量が少なく、かつ低粘性の水硬性固化
材に反応抑制剤を添加して用いているので、凝集性の強
い物質を溶出する放射性廃棄物を高い充填率で、長期に
わたフて化学的にも機械的にも安定な固化体パッケージ
に固定化するこができる。　　　゛ 出願人　　　　　日本原子力事業株式会社同　　　　　
　株式会社　東芝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性廃棄物を、水硬性無機化合物と、骨材と、
   無機質流動化材と、分散剤と、前記放射性廃棄物と水硬
   性無機化合物と無機質流動化材の凝集反応を抑制するた
   めの反応抑制剤とを含有する固化材によって一体に固化
   させることを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
2. （２）放射性廃棄物が、アルカリ金属塩化合物、アルカ
   リ土類金属塩化合物のうち少なくとも１種を含有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性
   廃棄物の固化処理方法。
3. （３）反応抑制剤が、乳酸アルミニウム、酒石酸、リン
   酸ナトリウム、ホウ酸、クエン酸、クエン酸リチウム、
   五酸化バナジウム、カルボン酸型高分子からなる群より
   選ばれた１種または２種以上からなることを特徴とする
   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
   の固化処理方法。
4. （４）水硬性無機化合物が、カルシウムシリケートおよ
   びカルシウムアルミネートを主成分とする水硬性セメン
   トであることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれか１項記載の放射性廃棄物の固化処理方
   法。
5. （５）無機質流動化材が、粒径１０μｍ以下の無機質酸
   化物粉末からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項のいずれか１項記載の放射性廃棄物の固
   化処理方法。
6. （６）分散剤が、縮合リン酸塩、ケイ酸アルカリ、ポリ
   カルボン酸型高分子界面活性剤、β−ナフタリンスルホ
   ン酸ホルマリン高縮合物ナトリウム塩からなる群より選
   ばれた１種または２種以上からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記載の
   放射性廃棄物の固化処理方法。