JPS645678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、放射性物質若しくは有毒性物質等の
危険物質を含み、処理・移送・永久貯蔵を汚染を
回避しつつ安全に実行できる固体廃棄物及び前記
固体廃棄物の作成方法に関する。本発明は、前記
危険物質が流動性の固体であつて水分散液，水懸
濁液，水溶液でない場合、前記危険物質を水と接
触せしめた後水硬化性混合物と接触せしめ、次い
で固体塊となるよう放置せしめる。本発明は、特
に原子力発電に際して生成される低レベル放射性
廃棄物質を処分・移送・貯蔵乃至廃棄処分するた
めの固体廃棄物及びその作成方法に関する。 放射性固体廃棄物乃至有毒性固体廃棄物は各種
産業特に原子力産業において生成されるが、移送
乃至貯蔵中に更には廃棄処分後に生物界を汚染す
ることのないよう適切に処理される必要がある。 従来の原子力発電所においては、冷却水中に放
射能により汚染された微粒子が溶解されていた。
他の流体乃至固体が他の工程で放射能によつて汚
染されており、低レベルの水性廃棄物の濾過に使
用したイオン交換用の樹脂ビーズ，水蒸発器中に
蓄積された濃縮物質及びスラツジ，機械装置から
取り出された放射性廃棄油等の放射能汚染物質が
生成されていた。 低レベルの放射性廃棄物は、各種の工業上の工
程において生成されている。原子力発電に際して
生成された流体状若しくは微粒子状の低レベル放
射性廃棄物は、冷却水の汚染によつて生成され
る。水蒸発器中の沈澱スラツジ等は、低レベル放
射性廃棄物の例であるが、放射能で汚染されてお
り更にはPHが大幅に変化し、固体即ち溶質の含有
率が大幅に変動する。機械装置から取り出された
放射性廃棄油及び低レベルの水性廃棄物の濾過に
使用したイオン交換樹脂ビーズも低レベル放射性
廃棄物として挙げられる。低レベル放射性廃棄物
を焼却すれば体積を削減できるが焼却により生じ
た灰は低レベル放射性廃棄物として処理する必要
がある。研究乃至は医学の分野で放射線量の計数
に利用された使用済の流体シンチレータも、一時
的貯蔵乃至移送中に、更には廃棄処分後に生物界
を汚染することのないよう適切に処理する必要が
ある。 放射能レベルが極めて低いため低レベル放射性
廃棄物として考慮されない場合でも、ジオキサ
ン，トルエン等の通常の溶質は、有毒であるので
危険性廃棄物の取締に関する規定の対象となつて
いる。 低レベル放射性廃棄物流は、微粒子即ち溶質の
量及び種類が極めて多様であり、加えて放射能レ
ベル乃至他の危険レベルの変化に伴ない容器内に
収容できる量も極めて変動するので、処理が極め
て煩雑である。加えて、放射性物質以外の廃棄物
例えば各種の化学処理工程において生じる上述の
有毒性廃棄物及び重金属廃棄物を処理する必要も
ある。 流体若しくは微粒子の低レベル放射性廃棄物を
各種の結合剤で凝固し容器に収容して地下に埋設
貯蔵する廃棄処分法は従来より周知である。 紙屑・手袋・ゴム・衣類等の乾燥状態にある低
レベル放射性廃棄物とともに大型ドラム缶中に収
容できるよう少量の水性の低レベル放射性廃棄物
を厚紙中に固定するために、焼石膏が研究室では
利用されており、水性の低レベル放射性廃棄物を
固定して低レベル放射性廃棄物の廃棄場に廃棄さ
れていた。しかしながら、大容量の容器中で低レ
ベル放射性廃棄物を固定することは、放射性廃棄
物が浸出するという主張もあつて実行されてはい
なかつた。 ある種の水性の低レベル放射性廃棄物を大量に
固定するためにポルトランドセメントと前記水性
の低レベル放射性廃棄物とを通常の場合即ちポル
トランドセメントと水との場合の混合率で混合す
ることが広範に実行されていた。しかしながらこ
の廃棄処分法には多くの欠点があつた。例えば、
ポルトランドセメントと水との混合率が制限され
ているので、ポルトランドセメントの重量によつ
て低レベル放射性廃棄物の固定量が決定される欠
点があつた。更に、ポルトランドセメントが硬化
に際して大幅に収縮するので、ドラム缶を再度開
放してポルトランドセメントの硬化に伴ない生じ
た空間を充填する必要があつた。水蒸発器の底部
に残留する低レベル放射性廃棄物の硼酸塩等の中
和された低レベル放射性廃棄物及び中和された高
酸性のイオン交換用の樹脂ビーズを固定する従来
の試みは、ポルトランドセメントが化学的耐性に
欠け更には硬化を十分に達成し得なかつたので、
総じて良好な結果を達成できなかつた。加えて、
ポルトランドセメントには、有機性流体を十分に
保持できない欠点があつた。 ユリアホルムアルデヒド樹脂及び改質ビニルエ
ステル等の重合体も、大容量の容器中で低レベル
の放射性物質を固定するに使用されていた。しか
しながら、この場合には以下の如く種々の欠点が
あつた。即ち反応物質の量を正確に制御する必要
があつた。この場合酸性触媒が必要であつて容器
を劣化せしめる難点があり、材料が高価であつ
た。結合材料が引火しやすく硬化を開始させるの
に加熱する必要があつた。 従つて、ポルトランドセメントから低レベル放
射性廃棄物が漏出することを防止すべく硬化した
ポルトランドセメントに単量体及び重合触媒を含
浸させる方法が米国特許第4174293号に開示され
ている。英国特許出願公開第2000460号には、低
レベル放射性廃棄物を石膏と結合しポリエステル
樹脂でカプセル化する方法が示されている。 米国特許第3988258号には、アルカリ土類金属
シリケートをポルトランドセメントで結合し水性
の低レベル放射性廃棄物をカプセル化する方法が
開示されている。 更に1975年５月22日に公開されたドイツ国の特
許出願第2356253号には、ポルトランドセメント
とピチユーメン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン
又はポリスチレンとを結合し流体の低レベル放射
性廃棄物をカプセル化する方法が示されている。
同明細書には石膏も結合剤として使用可能である
と説明してある。PCT公報第80100047号には、
不飽和ポリエステル、エチレンに関し不飽和の単
量体、重合開始剤及び水硬充填剤の混合物で危険
な低レベル放射性廃棄物をカプセル化する方法が
開示されている。 従つて本発明の目的は、従来の材料より使用し
易い材料を利用して危険な産業廃棄物を安全に廃
棄処分する方法を提供するにある。本発明は、各
種の産業廃棄物に使用でき且つ廃棄処分後環境汚
染の危惧のない低廉な結合剤を提供するにある。 本発明によれば、有毒性廃棄物、汚染物質及び
低レベル放射性廃棄物をコンテナ化して貯蔵移送
及び最終的廃棄処分するための処理方法が提供さ
れる。この場合流体危険廃棄物乃至は微粒子から
成る流動性危険廃棄物が結合剤及び水と混合され
た後硬化して塊状となるよう放置される。前記処
理方法においては約90乃至60重量％の硫酸カルシ
ウム半水和物と、硬化して疎水性となる約10乃至
40重量％の水分散性メラミンホルムアルデヒド樹
脂と、更に前記メラミンホルムアルデヒド樹脂を
硬化せしめるに必要な量の架橋剤とが、水と混合
された時に硬化して塊状となる結合剤として利用
されている。前記結合剤は処理すべき危険廃棄物
が水溶液又は水性分散液である場合好適に水と混
合される。危険廃棄物が油又は溶媒の場合には、
乳化剤を添加した後に水及び結合剤とを混合す
る。 本発明によれば、注意を払つて廃棄処分しなけ
ればならない典型的な水溶液、廃棄油、溶剤及び
固体物質等の危険廃棄物を低廉な産業用石膏を用
いて好適に結合してなる危険廃棄物の処理用配合
物が提供される。前記配合物を利用すれば、危険
廃棄物を好適に結合可能とでき、今まで文献に報
告された現行の方法の場合より危険廃棄物装填能
力が大巾に向上できる。本発明の配合物は危険廃
棄物の装填能力が大きいので、危険廃棄物を装填
して他の場所へ移送する時の原価効率を良好とで
きる。本発明の危険廃棄物を結合してなる固体廃
棄物即ち結合体は、費用が低廉で、難燃性であ
り、無毒性であつて、化学反応も生じず、硬化の
際に殆ど膨張せず、各種の危険廃棄物に対し適用
できる。本発明の結合剤は、処理すべき危険廃棄
物が変化しても結晶構造、硬化度、重量が変化せ
ず制御可能である。 以下本発明を好ましい実施例に沿つて説明す
る。 水と共に使用され配合物を硬化させる硬化剤と
しては硫酸カルシウム半水和物即ち焼石膏，スタ
ツコが使用される。前記硫酸カルシウム半水和物
としては、高品質の天然石膏，化学工程で誘導さ
れた石膏等の石膏原料を従来のバツチ〓焼又は連
続〓焼によつて作成した硫酸カルシウム半水和物
が使用可能である。硫酸カルシウム半水和物がベ
ータ硫酸カルシウム半水和物である場合には、ベ
ータ硫酸カルシウム100重量部に対し約60乃至90
重量部の水を添加した時に好適な粘稠度を呈す。
更に大きな強度が要求される場合には、アルフア
硫酸カルシウム半水和物を使用すればよい。アル
フア硫酸カルシウム半水和物は、100重量部に対
し水を約30乃至50重量部を添加した時に好適な粘
稠度を呈す。 配合物のメラミン樹脂としては硬化に際して疎
水性となる水分散性のメラミンホルムアルデヒド
樹脂が使用される。前記メラミン樹脂は粉末状で
あつても少なくとも75重量％の固形成分を包有す
る流体であつてもよいが、室温で完全な水溶解性
を呈することが好ましい。しかしながら、水分散
性のメラミン樹脂も使用可能ではある。本発明に
おいては、メラミンとホルムアルデヒドとを約１
対２乃至約１対４の比率で反応せしめて作成され
且つ同重量の水に溶解できる重合体樹脂を使用す
ることが極めて好ましい。重合体樹脂としては、
アメリカンサイアナミド（American
Cyanamid）社製のサイメル14（CYMEL14）、モ
ンサントケミカルカンパニ（Monsanto
Chemical Company）社製のレジメン819
（RESIMENE819），アライドケミカルカンパニ
（Allied Chemical Company）社製のプラスコ
ン（PLASKON）等の市販品が使用できる。 本発明の架橋剤は、前記メラミン樹脂の硬化を
促進せしめるために使用されており、水の存在下
でメラミン樹脂を硬化せしめるようメラミン樹脂
のメチロール基を架橋する。本発明の架橋剤とし
ては、デシアンジアミド，グアニジン等のポリア
ミノ化合物とアンモニウム塩を包含する水分散性
で窒素を生じる機能の化合物として当業者に周知
の材料を選択して若しくは適宜組み合わせて利用
すればよい。価格及び入手性の上から言えば本発
明の架橋剤としては塩化アンモニウムが好まし
い。多量の触媒を添加すると硬化に所要の時間を
短縮することもできるが、通常28重量部のメラミ
ン樹脂に対し約１重量部の触媒を使用して４乃至
５時間かけて硬化を行なつている。 本発明において好ましい乳化剤は、油溶性乃至
は水溶性の非イオン性界面活性剤である。３乃至
30モルの酸化エチレンとオクチルフエノール乃至
はノニルフエノールとを反応せしめて生成したポ
リエーテルアルコール等のアルキルポリエーテル
アルコールのスルホネート及びサルフエート，タ
レート等の約８乃至22個の炭素原子を有する非イ
オン性ポリオキシエチレングリコール脂肪系ソー
プが本発明の乳化剤として特に好適である。前記
ノニルフエノールとしては、ノニルフエノール１
モルあたり約10乃至12モルの酸化エチレンを有す
る水溶性のノニルフエノールが特に好適である。 本発明により固定できる危険廃棄物は、危険廃
棄物の濃度例えば固定化前後で許容される放射能
レベル及び放射能濃度と、固体成分の組成及び種
類と、溶質の組成及び種類（例えば水溶性である
か有機性であるか）と、硬化前に硬化物質を容易
に処理するに必要な流動度と、硬化後の硬化物質
の強度によつて大幅に左右される。これらの各特
性について以下の実験例に沿つて詳しく説明す
る。以下の実験例は本発明の説明のために挙げる
ものであつて、本発明の技術的範囲を限定するた
めのものではないことは理解されよう。 実験例 １ 原子炉においては、冷却水が不純物粒子を含ま
ず純水であることが重要であり、このためイオン
交換樹脂ベツドが使用されている。使用期間の経
過後前記イオン交換樹脂ビーズは除去され低レベ
ル放射性廃棄物として固定される。又硼酸を含む
冷却水スラリの容積を減少せしめるよう蒸発器が
使用されており、蒸発器から排出された低レベル
放射性廃棄物は廃棄処分とする必要がある。低レ
ベル放射性廃棄物の組成は原子炉の種類、即ち沸
騰水型か加圧水型かにより決まる。沸騰水型原子
炉からの低レベル放射性廃棄物は硫酸ナトリウム
を多く含み加圧水型原子炉からの低レベル放射性
廃棄物は硼酸を多く含んでいる。硫酸ナトリウム
を多く含む低レベル放射性廃棄物はポルトランド
セメントで容易に固定できる。一方、硼酸を多く
含む低レベル放射性廃棄物の場合には、ポルトラ
ンドセメントで固定するに先立つて十分な前処理
即ち中和処理を施こす必要がある。しかしながら
これでは満足すべき結果はえられない。 実験的に作られた加圧水形原子炉の硼酸を含む
廃棄流中の固体含有率は夫々12％，24％，50％で
あつた。通常好ましい結合剤は、83重量％のベー
タ硫酸カルシウム半水和物と、カルシウムシアナ
ミドから作られ等重量部の水に完全に溶解可能な
シアナミドの三量体である16重量％のメラミンホ
ルムアルデヒド樹脂粉末（アメリカンサイアナミ
ド社製のサイメル412（CYMEL412））と、0.6重
量％の塩化アンモニウムとを包有している。 約210（55ガロン）のフアイバー製ドラム缶
内に硼酸を含む約155Kg（345ポンド）の低レベル
放射性廃棄流を注入した。注入に際して結合剤を
計量しつつ添加した。結合剤の添加に際して、結
合剤100grに対する低レベル放射性廃棄流の水の
割合が90c.c.となるまでインペラミキサで緩慢に撹
拌した。撹拌は結合剤の投入開始から13分間実行
された。硬化は結合剤の投入開始から20分後に生
じその間に結合剤中の樹脂の硬化が発生した。１
週間後にフアイバー製ドラム缶の周壁を除去した
ところ、ドラム缶内において固定された低レベル
放射性廃棄物の凝固体は極めて硬く直立できた。
この時、自由水は観察できなかつた。４週間保管
した後に観察してみたが、前記凝固体には何等劣
化が認められなかつた。 加えて、結合剤及び低レベル放射性廃棄流が約
210（55ガロン）のドラム缶を回転したり、市
販の可動固化装置の約5.4m³（200立方フイート）
ラインで羽根車により撹拌したり、櫂形撹拌機で
撹拌することにより混合された。 個々のテストでは硬化された混合物は一体的に
硬化されており、流体の遊離、硬化塊の収縮や膨
張は認められなかつた。 アリコートテストにより、サンプルの圧縮強さ
および水浸蝕速度が測定された。水浸蝕速度の測
定に関してはサンプルに１時間当り約61（16ガ
ロン）の水を与えた。その測定結果を以下の表に
示す。

【表】 実施例 ２ 通常「LSCカクテル（LSC Cocktails）」と呼
ばれている有機溶剤性の低レベル放射性廃棄物
は、通常トルエン，キシレン等の流体シンチレー
シヨン計数溶剤中に低レベル放射性同位体を有す
る使用済の血液サンプルである。低レベル放射性
廃棄物の廃棄場は、投棄容器の破壊により環境が
汚染を生じるおそれがあり加えて固化乃至固定が
困難であるので、低レベル放射性の流体廃棄物を
埋立材として廃棄場に投棄することには問題があ
つた。 各種トルエンLSCカクテルは、非イオン性乳化
剤と混合され、且つ水と実験例１の結合剤とが混
合されスラリ化された。次いで、非イオン性乳化
剤の混合されたトルエンLSCカクテルと結合剤の
スラリとが混合された後放置硬化された。その測
定結果は以下の通りである。

【表】 更に、120c.c.のキシレンLSCカクテルがエーテ
ル側鎖に９―10，10および12のエチレンオキサイ
ド単位を有するポリエトキシノニルフエノール乳
化剤で乳化され、実験例１の結合剤100grと水70
c.c.とからなるスラリと混合され撹拌して固化され
た。 実験例 ３ 加圧水型原子炉を利用した原子力発電所から出
る、イオン交換樹脂を用いて濾過された全ての低
レベル放射性の水溶性廃棄物を含む典型的な低レ
ベル放射性廃棄物が組積工事用の石灰セメントを
用いて廃棄処分できるよう固化された。更に、同
種の原子力発電所の機械装置からは放射性廃棄油
が排出されていたがこれは廃棄処分するために十
分に処理ができなかつ。 先ず、樹脂粒子（ペーハ３で2000ppmの硼酸エ
ステル）と前記樹脂粒子と等重量の実験例１の粉
末結合剤とが前記粉末結合剤100grに対し水80c.c.
の割合で水と十分に混合された。次いで容器に注
入され廃棄処分できるよう固化された。 また、10重量％の非イオン性エトキシノニルフ
エノール乳化剤が低レベル放射性廃棄油と混合さ
れ、前記乳化剤と廃棄油との混合物70c.c.に対し水
50c.c.と粉末結合剤100grとが混合されるよう実験
例１の粉末状結合剤の水溶性スラリと混合され
た。 加えて、低レベル放射性廃棄物処理工程によつ
ては廃棄油と乳化剤との混合流と前記混合流に対
し独立に作られた水溶性スラリ流とを撹拌混合す
ることが実際上好ましくない場合もある。粉末結
合剤100grに対し樹脂粒子が100grとなり、水が55
c.c.となり廃棄油が70c.c.となるよう粉末結合剤と廃
棄油（10重量％の乳化剤が添加されている場合も
ある）と水と樹脂粒子とを単一工程で混合した。
粉末結合剤と廃棄油と水と樹脂粒子との混合物は
容器中に一分間放置され浸透された後３分間撹拌
混合された。 以上の実験例において、固化状態は良好でひび
割れ、膨張あるいは収縮状態も観察されず一体の
硬質固化体が容器内に得られた。 以上の説明から、本発明の危険廃棄物処理方法
は環境にとつて物理上乃至化学上危険な放射性、
有毒性、汚染性の各種の産業廃棄物に適用できる
ことは明らかであろう。本発明の処理方法は、湿
潤状態にある低レベル放射性の粒子状廃棄物を処
理するに好適であり、特に有機性若しくは水性の
溶質が約10乃至99重量％の間で変化する懸濁液、
溶液又は分散液中の低レベル放射性廃棄物を処理
するに好適である。本発明の処理方法によれば
鉛・水銀乃至有機塩素化合物等の有機物質を含む
廃棄物も好適に処理できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動状危険物質を含む流動体危険廃棄物を貯
   蔵し、移送し廃棄処分するために結合剤及び水と
   混合し放置して硬化せしめる流動体危険廃棄物の
   処理方法において、水と混合するに際して90〜60
   重量％の硫酸カルシウム半水和物と、硬化に際し
   て疎水性となる10〜40重量％の水分散性のメラミ
   ンホルムアルデヒド樹脂と、前記メラミンホルム
   アルデヒド樹脂を硬化せしめるに必要量の架橋剤
   とを含む硬化性結合剤を混合してなることを特徴
   とする流動体危険廃棄物の処理方法。 ２ 硬化性結合剤は、前記硬化性結合剤100grに
   対し30〜100c.c.の割合で水が混合されてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流動体
   危険廃棄物の処理方法。 ３ メラミンホルムアルデヒド樹脂が等重量の水
   に対し溶解されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の流動体危険廃棄物の処理方法。 ４ 架橋剤が塩化アンモニウムであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の流動体危険廃
   棄物の処理方法。 ５ 硫酸カルシウム半水和物がベータ硫酸カルシ
   ウム半水和物であり、硬化性結合剤が前記硬化性
   結合剤100grに対し50〜90c.c.の割合で水と混合さ
   れてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の流動体危険廃棄物の処理方法。 ６ 硫酸カルシウム半水和物がアルフア硫酸カル
   シウム半水和物であり、硬化性結合剤が前記硬化
   性結合剤100grに対し20〜50c.c.の割合で水と混合
   されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の流動体危険廃棄物の処理方法。 ７ 流動体危険廃棄物が有機溶剤であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の流動体危険
   廃棄物の処理方法。 ８ 危険物質が放射性廃棄物であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の流動体危険廃棄
   物の処理方法。 ９ フエノール１単位当り３〜30のエチレンオキ
   サイド単位を含むアルキル基が８〜22の炭素原子
   を含有したポリエトキシアルキルフエノールから
   なる非イオン性界面活性剤を油性廃棄物の１〜15
   容量％だけ加えて混合し、次いでこの混合体に硫
   酸カルシウム半水和物と硬化に際して疎水性とな
   る水分散性のメラミンホルムアルデヒド樹脂と前
   記メラミンホルムアルデヒド樹脂を硬化させるに
   必要量の架橋剤と水との混合物を添加せしめ有機
   性の流動体危険廃棄物を石膏によつて固定するこ
   とを特徴とする流動体危険廃棄物の処理方法。 １０ 非イオン性界面活性剤がフエノール１単位
   当り10〜12のエチレンオキサイド単位を含んでな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
   流動体危険廃棄物の処理方法。 １１ アルキル基がオクチルであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項記載の流動体危険廃
   棄物の処理方法。 １２ アルキル基がノニルであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項記載の流動体危険廃棄
   物の処理方法。 １３ アルキル基がタレートであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項記載の流動体危険廃
   棄物の処理方法。