CN103247360B - 放射性废弃物的处理方法以及处理装置 - Google Patents

放射性废弃物的处理方法以及处理装置 Download PDF

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Abstract

提供一种放射性废弃物的处理方法以及处理装置，在容器内利用搅拌叶片对放射性废弃物与水泥进行混匀并将所得到的水泥混匀物固化而得到具有足够强度的水泥固化体。在具有搅拌叶片（12）的容器（11）内，当使搅拌叶片（12）以规定的转速旋转而对放射性废弃物与水泥进行混匀时，对驱动搅拌叶片（12）的驱动部（14）的驱动电流值进行监视。接着，到驱动电流值从恒定值增大为止进行上述混匀，得到包含放射性废弃物以及水泥的水泥混匀物。接着，通过使水泥混匀物固化而得到水泥固化体。

Description

放射性废弃物的处理方法以及处理装置
技术领域
本发明涉及放射性废弃物的处理方法以及处理装置。
背景技术
在原子能发电厂、原子能设施等中产生对放射性废液进行浓缩而得到的废液。该废液在沸腾水型原子能发电厂(BWR)中以硫酸钠和铁为主成分，其浓度是硫酸钠为5~25质量％左右，铁为0.1~5质量％左右。此外，在加压水型原子能发电厂(PWR)中以硼为主成分，其浓度是0.5~5质量％左右。
这些废液在与普通硅酸盐水泥或高炉渣水泥混合而以桶内方式或桶外方式混匀后，例如在200L的圆桶中进行水泥固化处理。
对这些水泥固化体进行地下掩埋处置，但200L圆桶的产生量增大，从处置用地的观点出发，需要抑制放射性废弃物产生量，并对放射性废弃物进行减容。
因此，近年来开发了如下系统，即，进一步增进浓缩并进行干燥处理，使废液的主成分粉体化而后利用水泥、塑料等使该粉体固化来进行减容固化。
此外，也产生对发电厂内的冷凝水等的水进行净化的粉末离子交换树脂、粒状离子交换树脂等的固体废弃物，同样地也对这些废弃物进行脱水处理等而使之水泥固化。
在水泥固化处理工序中，在为桶内方式、桶外方式中任一方式的情况下，都对水泥、废液或者固体废弃物与混匀水进行混匀，因此，混匀物的粘度根据废液、废弃物的种类而不同。从这样的观点出发，采用如下的方法，即，另行确定特性值，以混匀物处于该特性值的规定的范围内的方式设定对混匀物进行混匀的搅拌叶片的转速。
但是，在上述的方法中，在混匀物的粘度低的情况下搅拌叶片的转速变小，在混匀物的粘度高的情况下搅拌叶片的转速变大，因此，尤其是在混匀中随时添加水泥而生成上述混匀物的情况下，多数情况下旋转叶片的转速无法成为足够充分混匀废液或废弃物与水泥的转速。
因此，存在如下情况：无法充分进行废液或废弃物与水泥的混匀，所投入的水泥未被混匀而附着于搅拌叶片，难以得到包含作为目的的量的水泥并具有足够强度的水泥固化体。
【专利文献1】日本特开2011－149803号
发明内容
本发明的课题在于，在规定的容器内利用搅拌叶片对放射性废弃物与水泥进行混匀而得到水泥混匀物，在通过对该水泥混匀物进行固化来对放射性废弃物进行处理时，对放射性废弃物与水泥进行充分混匀，得到包含作为目的的量的水泥并具有足够强度的水泥固化体。
本发明的一方案涉及放射性废弃物的处理方法，其特征在于，具备：当在具有搅拌叶片的容器内使所述搅拌叶片以规定的转速旋转而对放射性废弃物与水泥进行混匀时，对驱动所述搅拌叶片的驱动部的驱动电流值进行监视的步骤；到所述驱动电流值从恒定值增大为止进行所述混匀，得到包含所述放射性废弃物以及所述水泥的水泥混匀物的步骤；以及通过使所述水泥混匀物固化而得到水泥固化体的步骤。
发明效果
根据本发明，当在容器内利用搅拌叶片对放射性废弃物与水泥进行混匀而得到水泥混匀物、使该水泥混匀物固化而由此对放射性废弃物进行处理时，对放射性废弃物与水泥进行充分混匀，能够得到包含作为目的的量的水泥并具有足够强度的水泥固化体。
附图说明
图1是示出第一实施方式的放射性废弃物的处理装置的概略结构的图。
图2是示出第二实施方式的放射性废弃物的处理装置的概略结构的图。
标记说明
10、30、放射性废弃物的处理装置
11、容器
12、搅拌叶片
13、旋转轴
14、马达
15、放射性废弃物贮存罐
16、36、阀
17、水泥贮存罐
18、水泥供给送料器
19、控制部
21、22、23、37、配管
31、追加的容器
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。
（第一实施方式）
图1是示出本实施方式的放射性废弃物的处理装置的概略结构的图。
图1所示的放射性废弃物的处理装置10具有：用于得到水泥混匀物的容器11；以及搅拌叶片12，该搅拌叶片12配置于该容器11内，且安装于在马达14（驱动部）所安装的旋转轴13的前端部。
在容器11的上方经由设置有阀16的配管21而设置有放射性废弃物贮存罐15，此外，经由配管22而设置有水泥贮存罐17。进而，根据需要，在容器11上连接有用于供给混匀水的配管23。配管23与未图示的工业用水罐连接。
此外，图1所示的放射性废弃物的处理装置10具有控制部19，该控制部19用于对向朝马达14供给的驱动电流进行调整。另外，控制部19也与水泥贮存罐17的水泥供给送料器18连接，构成为根据向马达14供给的驱动电流值的大小而对从水泥贮存罐17向容器11内供给的水泥的量进行调节。
另外，在本实施方式中，在相同的容器11内进行水泥混匀物的生成以及水泥固化体的生成，因此，上述水泥固化体以桶内（インドラム）方式生成。
容器11、搅拌叶片12、旋转轴13、放射性废弃物贮存罐15、水泥贮存罐17以及配管21~23，由不锈钢等的耐蚀性高的材料构成。
接着，对使用了图1所示的放射性废弃物的处理装置10的放射性废弃物的处理方法进行说明。
最初，将放射性废弃物从放射性废弃物贮存罐15导入到放射性废弃物的处理装置10的容器11内，并且从配管23导入混匀水。另外，虽然从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18供给水泥，但在本实施方式中，在开始混匀之后朝容器11内投入水泥。
在该情况下，在刚刚开始投入之后就增多水泥的供给量，能够在尽量短的时间内投入规定量的水泥。但是，与上述的放射性废弃物等同样地，也能够在开始混匀以前将水泥投入到容器11内。但是，在该情况下，存在无法充分发挥本实施方式的特征的情况。
对于放射性废弃物，能够在导入到容器11内以前，根据其种类而适当进行规定的前处理。
例如，在放射性废弃物为含硼酸的废液或其他的酸性废液的情况下，在添加碱土金属进行难溶性处理之后，添加碱金属而使其沉淀，对由此得到的沉淀物进行干燥而使其成为粉末状，将该得到的粉末导入到容器11内。
另外，上述的酸性废液例如在对冷却水净化系统的使用完毕离子交换树脂进行清洗时被使用而成为废液。
此外，在放射性废弃物为废离子交换树脂的情况下，将该废离子交换树脂浸渍于碱水溶液中，对离子交换树脂中的氨基进行分解，在抑制了胺气、氨气的产生的状态下导入到容器11内。
另外，在该情况下，也能够将分解了氨基后的废离子交换树脂在进行干燥而减容之后导入到容器11内。
优选水泥为从例如由矾土水泥、高炉炉渣水泥、飞灰水泥以及硅酸盐水泥构成的组中选出的至少一种。
这些水泥材料可容易获得且廉价，并且相对于海水、化学物质稳定，因此，如本实施方式那样适于作为对放射性排液进行固化而使其稳定化的水泥材料。
尤其地，矾土水泥由作为铝的原料的矾土和石灰石制成，是包含氧化铝的水泥，在混匀后立即发挥强的强度，因此离子封闭性优异。
如上所述，在朝容器11内加入放射性废弃物以及混匀水之后，利用控制部19朝马达14供给驱动电流，使旋转轴13以规定的转速旋转，也就是说使搅拌叶片12以规定的转速旋转，并且从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18将水泥以规定的投入速度供给至容器11内。
另外，如上所述，在刚刚开始投入水泥之后就增多水泥的供给量，能够在尽量短的时间内投入规定量的水泥。
搅拌叶片12的转速设定为，加入到容器11内的放射性废弃物与最终投入的水泥充分混匀而生成水泥混匀物的值。因而，能够从一开始就将转速保持在恒定的值，由此，能够使放射性废弃物与水泥的混匀的操作简单化。
例如能够设为几百rpm的转速。这样的转速能够基于以往的实验数据、事先进行的实验的数据而决定，也能够通过反复实验的方式来决定。
另外，如果转速偏离上述值，则存在无法充分进行放射性废弃物与水泥的混匀，所投入的水泥未被混匀而附着残留于搅拌叶片12的情况。结果，需要另外进行搅拌叶片12的清洗工序而导致水泥混匀物的生成工序整体复杂化。
此外，只要放射性废弃物与水泥被充分混匀，旋转叶片12的转速就并非一定要保持在恒定的值而能够适当变化。
只要放射性废弃物与水泥能够被充分混匀而生成水泥混匀物，放射性废弃物与水泥的混匀的时间就没有特别的限定，例如能够设为从几十分钟到几小时。
如果放射性废弃物与水泥被充分混匀而生成水泥混匀物，则混匀中的材料的粘度增大。因而，如果意欲使搅拌叶片12、即旋转轴13以及马达14以相同的转速旋转，则需要利用控制部19使向马达14供给的驱动电流增大。
另一方面，通过利用控制部19对该驱动电流的值进行监视而能够检测上述的驱动电流的增大，因此，驱动电流的增大表示正在生成水泥混匀物。
因而，尤其是在从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18朝容器11内投入水泥的投入速度快的情况下，如上所述，检测到驱动电流的增大。
因而，如果在生成水泥混匀物后紧接着也以相同的投入速度朝容器11内供给水泥，则存在水泥过剩而无法充分进行放射性废弃物与水泥的混匀的情况。
在这种情况下，由于过剩的水泥未被混匀而附着残留于搅拌叶片12，所以需要另外进行搅拌叶片12的清洗工序，从而导致水泥混匀物的生成工序整体复杂化。
此外，因未充分进行放射性废弃物与水泥的混匀而导致在水泥混匀物中未含有足够的量的水泥，因此水泥固化体的强度也劣化。
因此，在本实施方式中，在利用控制部19确认向马达14供给的驱动电流的增大之后，从控制部19向水泥供给送料器10提供控制信号，降低从水泥贮存罐17向容器11内供给的水泥的投入速度。由此，能够抑制在容器11内水泥过剩，能够避免因过剩的水泥的存在而引起的不利、即搅拌叶片12的清洗工序。
另外，水泥的投入速度的降低程度也能够基于以往的实验数据、事先进行的实验的数据而决定，也能够通过反复实验的方式来决定。
对于水泥混匀物，例如如果自生成起经过10小时左右的时间，则通过水合反应而硬化，成为水泥固化体。因而，通过将每一个放入了水泥固化体的容器11埋设于地下，完成上述的放射性废弃物的废弃处理。
（第二实施方式）
图2是示出第二实施方式的放射性废弃物的处理装置的概略结构的图。另外，在图2所示的构成要素中，对与图1所示的构成要素类似或者相同的构成要素使用相同的标记而示出。
图2所示的放射性废弃物的处理装置30相对于图1所示的放射性废弃物的处理装置10，在容器11的下方另外设置有追加的容器31。容器11和容器31经由与容器11的下部的中心部连结的配管37而连通。在配管37设置有阀36。
并且，在容器11内进行水泥混匀物的生成，在容器31内进行水泥固化体的生成，水泥固化体以桶外（アウトドラム）方式生成。
因而，第二实施方式的水泥混匀物的生成以与第一实施方式同样的方式进行，仅水泥固化体的生成与第一实施方式不同。
将放射性废弃物从放射性废弃物贮存罐15导入到放射性废弃物的处理装置30的容器11内，并且从配管23导入混匀水，然后，在开始混匀之后，从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18向容器11内供给水泥，由此进行水泥混匀物的生成。在利用控制部19检测到驱动电流的增大之后，降低向容器11内的水泥的插入速度。
在该情况下，对于水泥混匀物，例如如果自生成起经过10小时左右的时间，则通过水合反应而硬化，因此在这样的硬化开始之前，打开在容器11的下方设置的配管37的阀36，将容器11内的水泥混匀物移送至容器31内。
然后，在容器31内放置几小时至几十小时而使水泥混匀物硬化，从而生成水泥固化体。之后，将放入了水泥固化体的容器31埋设于地下，完成放射性废弃物的废弃处理。
由此，能够避免因需要另行进行搅拌叶片12的清洗工序而导致水泥混匀物的生成工序整体复杂化这样的问题。此外，也能够防止因在水泥混匀物中未含有足够的量的水泥而引起的水泥固化体的强度劣化。
【实施例】
（实施例1）
通过以下所示的配合进行了200L规模的水泥固化试验。另外，在本实施例中，使用了图1所示的桶内式的处理装置。此外，为了实验的简化，没有特别使用放射性废弃物而仅实施了水泥的混匀。
（1）水泥混匀物的制作
最初，将118kg的水投入到圆桶（容器10），使水泥搅拌机（搅拌叶片12）以转速120rpm旋转来对水泥进行混匀。接着，将232kg的普通硅酸盐水泥以1350kg/h的恒定的投入速度从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18投入到容器11内。
在水泥投入完成后紧接着也以120rpm继续进行搅拌，将自开始投入水泥起到混匀完成的时间设为1小时。
（2）水泥混匀物的性状变化的确认
在上述的混匀中，当监视向水泥搅拌机（即搅拌叶片12以及马达14）供给的驱动电流时，在自开始投入水泥起经过7分钟的时刻（水泥投入量约为155kg）电流值急剧上升。
在实施例1中，在像这样电流值上升之后，也不减少水泥投入速度而以1350kg/h的投入速度继续进行投入，因此，未参与混匀的约10kg的水泥附着于搅拌叶片12。
之后，通过水合反应而使水泥混匀物硬化，得到水泥固化体。
（实施例2）
以与实施例1同样的配合进行了200L规模的水泥固化试验。
（1）水泥混匀物的制作
最初，将118kg的水投入到圆桶（容器10），使水泥搅拌机（搅拌叶片12）以转速120rpm进行旋转来对水泥进行混匀。接着，将232kg的普通硅酸盐水泥以1350kg/h的恒定的投入速度从水泥贮存罐17经由水泥供给送料器18投入到容器11内。
在经过约7分钟之后，将水泥的投入速度设为400kg／h，在水泥投入完成后紧接着也以120rpm继续进行搅拌，将自开始投入水泥起到混匀完成的时间设为1小时。
之后，通过水合反应而使水泥混匀物硬化，得到水泥固化体。
（2）水泥混匀物的性状变化的确认
在上述的混匀中，当监视向水泥搅拌机（即搅拌叶片12以及马达14）供给的驱动电流时，在自开始投入水泥起经过约7分钟的时刻（水泥投入量约为155kg）电流值急剧上升。
在实施例2中，在像这样电流值上升之后，使水泥投入速度减小至400kg／h，因此，未参与混匀的水泥不会附着于搅拌叶片12。
从上述实施例1以及2可知，当向水泥搅拌机（即搅拌叶片12以及马达14）供给的驱动电流值上升时，如果使向容器11供给的投入的水泥的投入速度减小，则不会发生未参与混匀的水泥残留而附着于搅拌叶片12的情况（实施例2）。
另一方面，当向水泥搅拌机（即搅拌叶片12以及马达14）供给的驱动电流值上升时，在未使向容器11供给的投入的水泥的投入速度减小的情况下，未参与混匀的水泥残留而附着于搅拌叶片12（实施例1）。
因而，在实施例1的情况下，需要另外进行搅拌叶片12的清洗工序，从而导致水泥混匀物的生成工序整体复杂化。
此外，在实施例1的情况下，因未充分进行放射性废弃物与水泥的混匀而导致在水泥混匀物中未含有足够量的水泥，因此，水泥固化体的强度劣化。
另一方面，在实施例2的情况下，在水泥混匀物中含有足够量的水泥，因此能够抑制水泥固化体的强度的劣化。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式作为例子而被揭示，并不意味着对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明及其等同的范围中。

Claims (20)

1.一种放射性废弃物的处理方法，其特征在于，具备：
当在具有搅拌叶片的容器内使所述搅拌叶片以规定的转速旋转而对放射性废弃物与水泥进行混匀时，对驱动所述搅拌叶片的驱动部的驱动电流值进行监视的第一步骤；
进行所述混匀直到所述驱动电流值从恒定值增大为止，得到包含所述放射性废弃物以及所述水泥的水泥混匀物的第二步骤；以及
通过使所述水泥混匀物固化而得到水泥固化体的第三步骤，
在所述混匀时，当所述驱动电流值开始增大时，降低所述水泥的投入速度而将所述水泥投入所述容器内。
2.如权利要求1所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述混匀时，当所述驱动电流值恒定时，以恒定的投入速度投入所述水泥。
3.如权利要求1或2所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述混匀时刚刚开始投入水泥之后，增多水泥的供给量而将所述水泥投入所述容器内。
4.如权利要求1或2所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
使所述搅拌叶片以恒定的转速旋转。
5.如权利要求3所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
使所述搅拌叶片以恒定的转速旋转。
6.如权利要求1或2所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶内方式下生成。
7.如权利要求3所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶内方式下生成。
8.如权利要求4所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶内方式下生成。
9.如权利要求5所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在所述容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶内方式下生成。
10.如权利要求1或2所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在追加的容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶外方式下生成。
11.如权利要求3所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在追加的容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶外方式下生成。
12.如权利要求4所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在追加的容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶外方式下生成。
13.如权利要求5所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
在追加的容器内进行所述水泥混匀物的固化，所述水泥固化体在桶外方式下生成。
14.如权利要求1或2所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
所述水泥为从由硅酸盐水泥、高炉渣水泥、飞灰水泥以及矾土水泥构成的组中选出的至少一种。
15.如权利要求3所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
所述水泥为从由硅酸盐水泥、高炉渣水泥、飞灰水泥以及矾土水泥构成的组中选出的至少一种。
16.如权利要求4所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
所述水泥为从由硅酸盐水泥、高炉渣水泥、飞灰水泥以及矾土水泥构成的组中选出的至少一种。
17.如权利要求5所述的放射性废弃物的处理方法，其特征在于，
所述水泥为从由硅酸盐水泥、高炉渣水泥、飞灰水泥以及矾土水泥构成的组中选出的至少一种。
18.一种放射性废弃物的处理装置，其特征在于，具备：
容器，具有搅拌叶片，该搅拌叶片用于对放射性废弃物与水泥进行混匀，而得到包含所述放射性废弃物以及所述水泥的水泥混匀物；
驱动部，使所述搅拌叶片以规定的转速旋转；以及
控制部，用于对所述驱动部供给规定的驱动电流以保持所述搅拌叶片的所述转速，并且用于对所述驱动电流的值进行监视，在所述混匀时，当所述驱动电流值开始增大时，降低所述水泥的投入速度而将所述水泥投入所述容器内。
19.如权利要求18所述的放射性废弃物的处理装置，其特征在于，
所述容器构成为，通过使所述水泥混匀物固化而得到水泥固化体，并以桶内方式生成该水泥固化体。
20.如权利要求18所述的放射性废弃物的处理装置，其特征在于，
所述放射性废弃物的处理装置具备用于使所述水泥混匀物固化而得到水泥固化体的追加的容器，并以桶外方式生成所述水泥固化体。
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