JPS6383698A - 放射性溶融水冷スラグの固化処理方法 - 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、放射性の溶融水冷スラグを最終貯蔵おるいは
陸地処分に適する形に固化処理する方法の改良に関する
。

【従来の技術】

たとえば原子力発電所の定期点検に伴って、低レベルの
放射能をもった種々の固体廃棄物が発生する。　これら
は、その放射能が安定なレベルに低下するまで最終貯蔵
し、陸地処分に適した形にする必要が必る。 固体廃棄物の中で、放射性廃液の処理に使用したイオン
交換樹脂、ＨＥＰＡフィルタ、保温材、プラスチック製
パイプといった雑固体廃棄物は、そのまま固化するので
は嵩張って、広大な貯蔵庫を要することになる。　そこ
で、これらの雑固体廃棄物のうちの有機物を焼却して減
容、無機化し、他の無殿廃棄物とともに溶融安定化する
方法が注目されている。 溶融物の処理方法には、そのまま容器に充填して放冷同
化する方法と、空冷または水冷により粒状化する方法が
ある。　前者は溶融物を直接容器に詰めるから、その流
動性をよくするために、高温にするかフラックス成分を
添加するなどの配慮を必要とし、ハンドリングも困難さ
を伴う。　後者はそのような配慮が不要である代りに、
生成物が粒子状であるために、充填容器破損時の飛散と
いった輸送上の問題がおり、適当なバインダーを用いて
固化しなければならない。 バインダーには、プラスチック、アスファルト、水ガラ
ス、セメントなどがあるが、そのコストや長期安定性と
いった点から、セメントが最適と考えられている。 セメントを用いる同化方法は、廃棄物とセメントモルタ
ルとを外部で混合してドラム缶などの容器に移す、「ア
ウトドラム方式」がある。　この方式は、十分な混線に
より良質な固化体を）ｑることができるが、ミキサーそ
の他の装置を必要とする上に、これらの洗浄水（これも
放射性となる）のような二次廃棄物を処理しなければな
らないという、新たな問題が出てくる。 この問題を避ける方法として、ドラム内で混練する「イ
ンドラムミキサ一方式」と、セメントモルタルを粒子間
に浸透させる「含浸方式」が考えられる。 このうち、インドラムミキサ一方式は、対象物が粒子状
の固体であるから、強力な撹拌を要し、充填効率に難点
があることに加えて、ミキサーの洗浄水による二次廃棄
物の処理という前記と同様の問題が残る。 含浸方式では、対象が粒径の小さい水冷スラグでおるた
めに、鉄パイプの切れ端のような大きなものを対象とす
る場合と異なり、セメントモルタルを含浸させるのが容
易でない。　従って水冷スラグとバインダーとの充填混
合度が低くなり、固化体に多数の空洞が残存することに
なる。　空洞の存在は、クラック発生の起点となって、
容器の腐食、ひいては内容物の浸出などの問題が生じか
ねないから、空洞は極力生じないようにしなげればなら
ない。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、セメントモルタルまたはペーストを充填した
容器に、粒状のスラグを投入して容器を加撮すると、ス
ラグがモルタルまたはペースト中に落下して埋没し、空
洞のない均一な強度の同化体を形成することを見出した
。 本発明はこの知見を利用してなされたものであって、そ
の目的は低レベルの放射能をもつ溶融水冷スラグを、二
次廃棄物の処理という問題を伴うことなく、有害な空洞
が残存しない状態に、簡単かつ確実に固化できる処理方
法を提供することにおる。 発明の構成

【問題点を解決するための手段】

本発明の放射性溶融水冷スラグの固化処理方法は、セメ
ントモルタルまたはペーストを充填したドラム缶や角型
容器などの容器に、放射性廃棄物を溶融し水冷して１ｑ
た粒状のスラグを投入し、容器に振動を与えることによ
りスラグをモルタルまたはペースト中に落下充填させた
のち固化させることからなる。 溶融水冷スラグは、前記したように低レベルの放射性を
もつ可燃性雑固体を、鉄屑、コンクリート、保温材その
他の廃棄物とともに１２００〜１５００℃の温度で溶融
し、これを水冷固化したもので、平均粒径数ｍ程度のも
のである。　本発明で処理するには、粒径が２〜３ｍの
ものが５０％以上を占めるスラグが好ましい。 セメントモルタルまたはペースト（以下、場合により「
ペースト」で代表させる）の調製には、普通ポルトラン
ドセメントをはじめとするセメントを任意に選んで使用
することができる。　発熱によるクラックの発生や水の
蒸発と凝縮によるドラム缶の腐食を防止するうえで、低
発熱タイプのセメント、たとえば高炉セメントやフライ
アッシュセメントなどを使用することが好ましい。 スラグをペースト中に円滑に沈降させるためには、なる
べく高い流動性をもたせることが肝要で必る。　実験に
よれば、スラグをペースト中に速やかに落下させて密に
充填するためには、ペーストのフロー値がＪ１０ロート
法で４０秒以下、好ましくは３５秒以下にすればよいこ
とが判明した。 もちろん、流動性を増すためには、水／セメントの比を
大きくすればよいが、ペースト強度の低下およびブリー
ジングによる容器の腐食を防止するという観点から水／
セメント比は４０％以下、好ましくは３５％以下とし、
前記フロー値を満足するように選ぶ。 流動性を高めるために、土木または建築工事におけるコ
ンクリートやモルタルの施工、とくにグラウト材の注入
に際して添加使用する減水剤が有用である。　この減水
剤の使用により混水量が減少し、遊離水の発生を抑える
ことで、ペーストの強度低下および腐食発生を防止する
という二重の効果が（ｑられる。　なお、ペーストの流
動性および固化体の強度を損なわない限り、他の水硬性
物質や砂などの骨材を添加することができることはいう
までもない。 ペーストに投入、充填するスラグの量は、ペースト１０
０容量部に対して５０〜８０容口部、好ましくは６０〜
７０容量部である。　５０容量部以下ではスラグに対す
るペーストの量が多くて経済的に不利である。　また、
８０容量部を超えると、実質的にスラグがペースト中に
落下しなくなるから、均一な強度の同化体が得られなく
なる。 スラグの投入に際して、または投入に続いて行なう加振
は、スラグをペースト中にできるだけ早く落下（沈降）
ざぜ、かつスラグの間隙で有害な空洞を形成する気泡を
追い出す作業でおるから、スラグがペースト上に均一に
行きわたるように投入するなどの配慮をして、当初から
充填しやすい条件を選ぶとよい。 振動を加えるには、振動モータやエアバイブレークなど
の適宜の振動発生手段を使用する。　大量のスラグを処
理するには、専用の加振台を用意して、容器全体を振動
させるようにすべきである。 対象が少量であれば、容器の底や側壁に振動を加えるこ
とによってもよい。　振動数や振幅もまた、実施に当っ
て、個々の条件に適するように決定すればよい。　一般
には、振動数１，０００〜１０゜ｏｏｏｖｐｍ、振幅０
．５〜３ｍが適当である。 大量のスラグを処理する場合、スラグおよびペーストの
充ｌａ量は、それぞれ容器（たとえばドラム缶）が定ま
ればそれによって規定されるから、定容量（または定型
＠）ホッパーを用いることにより、固化処理を自動化す
ることができる。 図面は、このような同化処理装置の一例を示すものであ
って、１はセメントと水の混練機、２は重量計、３は水
冷スラグの定容量ホッパーでおる。 ホッパー３の下部にはロータリーバルブ４を介して供給
コンベヤ５が水平に設けられ、その先端にスラグを均一
に分散供給するためのコーン型の分配器６が配置しであ
る。　７は充填容器■を搬送移動させるベルトコンベヤ
、８は加振台でおる。 この装置の使用には、セメントと水をそれぞれ所定量は
かりとり、必要量のセメントペーストを充填容器Ｖに注
入する。　セメントペーストの比重や充填密度は予めわ
かっているから、重量計２による測定でその容量を確認
できる。 次いで、ペーストを充填した容器■をコンベヤ７で輸送
し、スラグの投入位置に置く。　ここで、ロータリーバ
ルブ４からスラグを一定量ずっ恢き出し、供給コンベヤ
５で送り、分配器６によりスラグがペースト上に均一に
投入されるようにする。 操作は、既知のシーケンス制御により、すべて自動的に
行なうことができる。 ［作　用］ ペースト上に投入された粒状のスラグは、容器および内
容物に加えられる振動によって、流動性のあるペースト
中を沈降し、密に充填した状態となる。　各スラグの周
囲はペーストにより被覆され、空洞が実質上存在せず、
混合度合が一定の、すなわち均一な圧縮強度をもつセメ
ント固化体が得られる。

【実施例１】 可燃物、コンクリート、鉄屑、保温材およびＨＥＰＡフ
ィルタの混合物を、約１３００℃で溶融して水冷により
、平均粒径２．８ｍの水冷スラグを得た。　一方、セメ
ントペーストとして、０種高炉セメント：水：減水剤＝
７５．０：２３゜９：１．１の重量比で混練し、ＪＩＯ
ロート値２７秒としたものを調製した。 上記のセメントペースト５！Ｍ　　（１４（１）を２０
０ｆ１ドラム缶に投入後、粒状スラグ４２０８９（２０
０，９）を、ドラム缶を振動させながら２０分間で投入
し、投入後ざらに１０分間振動を続けた。 粒状スラグはセメントペーストの中に完全に埋没し、ス
ラグの上の約１　ｃｍのペースト層が形成されていた。 ４週間の養生後、ドラム缶の中心からほぼ等しい円周上
５カ所でコアボーリングを行ない、ざらに各コアの縦方
向に５個、計２５個のサンプルを採取した。　その比重
および圧縮強度を測定した結果、各々±５％の誤差範囲
内で一致し、スラグの充填混合度は均一でめった。　ま
た、目視観察においても空隙は認められなかった。 ［比較例１］ 実施例１とは逆に、２０ＯＮドラム缶にまず粒状スラグ
４２０Ｋｙ（２００，Ｑ　）を投入し、振動を与えなが
ら上からセメントペーストを徐々に流し込んだ。　この
作業を３０分間行なったが、ペーストは約１２９　（約
３１Ｋｇ）シか入らなかった。 すなわち、ペーストはスラグ表面から約３０ｃｍ浸透し
たに止まり、それより下は粒状スラグのままであった。 ［比較例２］ ２００ｆｌドラム缶の中心に、内径１００ｍ、外径１２
Ｑ＃のパイプであって下端に高さ５０ｍ、幅５０＃の切
欠を４方向に設けたパイプを入れ、その周囲に粒状スラ
グ４００に３を投入し、振動を加えながら、パイプを通
してセメントペーストを徐々に流し込んだ。 この作業を３０分間行なったところ、はとんどそれ以上
ペーストが入って行かなくなったので、作業を中止した
。　ペーストは約１７ｐ　（約４３ｇ）が入っただけで
おった。　パイプ内の容積が約９１あるから、粒状スラ
グの空隙へは、僅かに８、ｌｌＬか充填されなかったこ
とになる。　事実、ペーストはパイプの周囲に、直径２
５０ｍ、高さ約２００＃の範囲に入ったに過ぎないこと
がわかった。 発明の効果 本発明の溶融水冷スラグ固化処理方法は、その実施に、
セメントモルタルまたはペーストの混練機、定量ホッパ
ー、振動機といった簡単な装置があれば足り、設備費が
必まりかからないうえ、混練機は放射性のスラグを扱わ
ないから、メンテナンスは容易でおり、混練機の洗浄水
の処理は、それが非放射性でおって、いわゆる二次廃棄
物の問題がなく、全体として処理コストを低くおさえる
ことができる。 溶融水冷スラグは、セメントモルタルまたはペースト中
に落下し、充填することによって、有害な空洞が実質的
に存在しない状態で確実に固化されるから、安全に貯蔵
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の同化処理法を実施するための装置の一
例を示す説明図でおる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメントモルタルまたはペーストを充填した容器
   に、放射性廃棄物を溶融し水冷して得た粒状のスラグを
   投入し、容器に振動を与えることによりスラグをモルタ
   ルまたはペースト中に落下充填させたのち固化させるこ
   とからなる放射性溶融水冷スラグの固化処理方法。
2. （２）セメントモルタルまたはペーストのＪ＿１＿０ロ
   ート値が３０秒以下のものを用いて実施する特許請求の
   範囲第１項の固化処理方法。
3. （３）セメントとして、高炉セメント、フライアッシュ
   セメントなどの低発熱タイプのセメントを用いて実施す
   る特許請求の範囲第１項の固化処理方法。