JP2001099990A - 放射性廃棄物の固化処理方法 - Google Patents
放射性廃棄物の固化処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】長期間に亘り安定な固化体を得ることと、混合
機の負荷低減やメンテナンス性に寄与する。 【解決手段】原子力発電所等から発生する硫酸塩を含有
する硫酸ナトリウム廃液１を乾燥機で蒸発乾燥２して乾
燥粉体３とする。乾燥粉体３にサルホカルシウムアルミ
ネート鉱物を生成する前処理材４と水５を加えて混合６
する。混合物に水硬性無機固化材７を加え、混合８して
固化容器に投入９して固化体10を得る。これにより硫酸
塩主成分の放射性廃液を高減容で安定なセメント固化体
とすることができる。
機の負荷低減やメンテナンス性に寄与する。 【解決手段】原子力発電所等から発生する硫酸塩を含有
する硫酸ナトリウム廃液１を乾燥機で蒸発乾燥２して乾
燥粉体３とする。乾燥粉体３にサルホカルシウムアルミ
ネート鉱物を生成する前処理材４と水５を加えて混合６
する。混合物に水硬性無機固化材７を加え、混合８して
固化容器に投入９して固化体10を得る。これにより硫酸
塩主成分の放射性廃液を高減容で安定なセメント固化体
とすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等か
ら発生する中レベルないし低レベルの放射性廃棄物につ
いて、水硬性の固化材を用いて安定に固化処理する放射
性廃棄物の固化処理方法に関する。
ら発生する中レベルないし低レベルの放射性廃棄物につ
いて、水硬性の固化材を用いて安定に固化処理する放射
性廃棄物の固化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子力発電所から発生する濃縮
廃液は、イオン交換樹脂の再生処理に伴って発生する硫
酸ナトリウムが主成分である。この廃液には、放射性核
種も含まれているため、最終的にそれを固定化する必要
がある。この方法としては、廃液を直接セメント固化、
又は乾燥粉体にしてプラスチック固化、あるいはペレッ
ト化して貯蔵する技術が開発され、それぞれ原子力発電
所に採用され順調に稼動している。
廃液は、イオン交換樹脂の再生処理に伴って発生する硫
酸ナトリウムが主成分である。この廃液には、放射性核
種も含まれているため、最終的にそれを固定化する必要
がある。この方法としては、廃液を直接セメント固化、
又は乾燥粉体にしてプラスチック固化、あるいはペレッ
ト化して貯蔵する技術が開発され、それぞれ原子力発電
所に採用され順調に稼動している。
【０００３】硫酸ナトリウム主成分の濃縮廃液をセメン
ト固化する場合、廃液中の硫酸塩がセメント成分と反応
してエトリンガイトやモノサルフェートと呼ばれる化合
物を生成する。これらの化合物は硫酸ナトリウムよりも
比重が低いため、その生成中に膨張して固化体に破損を
生ずることが知られている。
ト固化する場合、廃液中の硫酸塩がセメント成分と反応
してエトリンガイトやモノサルフェートと呼ばれる化合
物を生成する。これらの化合物は硫酸ナトリウムよりも
比重が低いため、その生成中に膨張して固化体に破損を
生ずることが知られている。
【０００４】 Ｃ3 Ａ・３ＣａＳＯ4 ・32Ｈ2 Ｏ（エトリンガイト） Ｃ3 Ａ・ＣａＳＯ4 ・12Ｈ2 Ｏ（モノサルフェート） ＊Ｃ3 Ａ：３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3
【０００５】また、硫酸ナトリウム主成分の廃液を固化
する場合、減容性を高めるため、廃液の水分を蒸発乾燥
して乾燥粉体とした後、固化材と混合して固化する方法
がある。硫酸ナトリウムの乾燥粉体をセメント固化する
場合、硫酸ナトリウムが水分を吸収して下記のように水
和物化し、体積膨張を起こして固化体が破損を生ずるこ
とが知られている。 Ｎａ2 ＳＯ4 ＋10Ｈ2 Ｏ→Ｎａ2 ＳＯ4 ・10Ｈ2 Ｏ
する場合、減容性を高めるため、廃液の水分を蒸発乾燥
して乾燥粉体とした後、固化材と混合して固化する方法
がある。硫酸ナトリウムの乾燥粉体をセメント固化する
場合、硫酸ナトリウムが水分を吸収して下記のように水
和物化し、体積膨張を起こして固化体が破損を生ずるこ
とが知られている。 Ｎａ2 ＳＯ4 ＋10Ｈ2 Ｏ→Ｎａ2 ＳＯ4 ・10Ｈ2 Ｏ
【０００６】このようなことから、硫酸ナトリウムを乾
燥粉体化して減容した場合、水和物化させないためにプ
ラスチック等で固化するか、ペレット化して貯蔵されて
いる。また、セメント固化材で固化する場合は、廃液の
ままセメントを投入して、この際の廃液投入量を200 Ｌ
の固化容器の場合120 Ｌ程度に抑えて固化している。そ
の他に、特公平７− 27074公報や特公平７− 27075公報
のように、セメント固化時の水が少量でも高い流動性が
得られるセメント固化材を用いた固化方法が提案されて
いる。
燥粉体化して減容した場合、水和物化させないためにプ
ラスチック等で固化するか、ペレット化して貯蔵されて
いる。また、セメント固化材で固化する場合は、廃液の
ままセメントを投入して、この際の廃液投入量を200 Ｌ
の固化容器の場合120 Ｌ程度に抑えて固化している。そ
の他に、特公平７− 27074公報や特公平７− 27075公報
のように、セメント固化時の水が少量でも高い流動性が
得られるセメント固化材を用いた固化方法が提案されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、硫酸
ナトリウム主成分の放射性廃液をセメント固化材で固化
する場合、硫酸塩がセメント成分や水と反応して膨張
し、固化体が破損する課題があった。また、これを防止
するため、セメント固化する際は混合する廃液の量が抑
えられるため、固化体の発生量が多くなる課題があっ
た。
ナトリウム主成分の放射性廃液をセメント固化材で固化
する場合、硫酸塩がセメント成分や水と反応して膨張
し、固化体が破損する課題があった。また、これを防止
するため、セメント固化する際は混合する廃液の量が抑
えられるため、固化体の発生量が多くなる課題があっ
た。
【０００８】一方、硫酸ナトリウム主成分の廃液を乾燥
粉体化して減容後に固化する場合は、プラスチックで固
化する方法やペレット化する方法が用いられている。プ
ラスチック固化の場合、硫酸塩との反応や水和物化する
ことがないため、減容性を高くできる。しかし、固化材
保管時の固形化防止のため保冷が必要である等、この取
扱いの観点から機器運用等のコストが高くなる課題があ
る。
粉体化して減容後に固化する場合は、プラスチックで固
化する方法やペレット化する方法が用いられている。プ
ラスチック固化の場合、硫酸塩との反応や水和物化する
ことがないため、減容性を高くできる。しかし、固化材
保管時の固形化防止のため保冷が必要である等、この取
扱いの観点から機器運用等のコストが高くなる課題があ
る。
【０００９】また、ペレット化した場合は、それ自体が
処分体とはならず。何らかの固化材で固定化する必要が
ある。この場合、セメント固化すると上記理由により膨
張し、固化体が破損する可能性がある。また、乾燥粉体
やペレットを混合する場合に、流動性が低下するため、
混合機に負荷がかかる課題がある。
処分体とはならず。何らかの固化材で固定化する必要が
ある。この場合、セメント固化すると上記理由により膨
張し、固化体が破損する可能性がある。また、乾燥粉体
やペレットを混合する場合に、流動性が低下するため、
混合機に負荷がかかる課題がある。
【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、硫酸塩主成分の放射性廃棄物を固化時又は固
化後の排気物とセメント固化材の反応を防止でき、長期
に亘り安定な固化体として維持できる放射性廃棄物の固
化処理方法を提供することにある。また、本発明は混合
機の負荷低減やメンテナンス性向上に寄与できる放射性
廃棄物の固体廃棄物の固化処理方法を提供することにあ
る。
たもので、硫酸塩主成分の放射性廃棄物を固化時又は固
化後の排気物とセメント固化材の反応を防止でき、長期
に亘り安定な固化体として維持できる放射性廃棄物の固
化処理方法を提供することにある。また、本発明は混合
機の負荷低減やメンテナンス性向上に寄与できる放射性
廃棄物の固体廃棄物の固化処理方法を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、硫酸
塩を含有する放射性廃液を乾燥して粉体化した乾燥粉体
と、この乾燥粉体と反応してサルホカルシウムアルミネ
ート鉱物を作る前処理材及び水を混合した後、この混合
物に水硬性無機固化材を添加混合して固化することを特
徴とする。
塩を含有する放射性廃液を乾燥して粉体化した乾燥粉体
と、この乾燥粉体と反応してサルホカルシウムアルミネ
ート鉱物を作る前処理材及び水を混合した後、この混合
物に水硬性無機固化材を添加混合して固化することを特
徴とする。
【００１２】この発明によれば、ＢＷＲ型原子力発電所
から発生する硫酸ナトリウム主成分の濃縮廃液を乾燥機
で蒸発乾燥して減容した乾燥粉体について、当該粉体と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材及び水を混合した後、セメント等の水硬性無機固化
材を添加混合して固化体とする。これにより、固化後の
硫酸塩と水硬性無機固化材の反応及び硫酸ナトリウムの
水和物化による固化体の膨張破損を防止できる。このた
め、廃棄物を大量にセメント固化材で固化でき、減容性
を高めることが可能となる。
から発生する硫酸ナトリウム主成分の濃縮廃液を乾燥機
で蒸発乾燥して減容した乾燥粉体について、当該粉体と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材及び水を混合した後、セメント等の水硬性無機固化
材を添加混合して固化体とする。これにより、固化後の
硫酸塩と水硬性無機固化材の反応及び硫酸ナトリウムの
水和物化による固化体の膨張破損を防止できる。このた
め、廃棄物を大量にセメント固化材で固化でき、減容性
を高めることが可能となる。
【００１３】この理由としては、廃棄物の主成分である
硫酸ナトリウムに前処理材を添加混合して、サルホカル
シウムアルミネート鉱物として安定化した後に固化材を
添加混合して固化することによる。
硫酸ナトリウムに前処理材を添加混合して、サルホカル
シウムアルミネート鉱物として安定化した後に固化材を
添加混合して固化することによる。
【００１４】請求項２の発明は、硫酸塩を含有する放射
性廃液を乾燥して乾燥粉体とし、この乾燥粉体をペレッ
ト状に形成したペレットと、このペレット中の硫酸塩と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材及び水の三者を混合し、この混合物に水硬性無機固
化材を加え混合した後、固化することを特徴とする。
性廃液を乾燥して乾燥粉体とし、この乾燥粉体をペレッ
ト状に形成したペレットと、このペレット中の硫酸塩と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材及び水の三者を混合し、この混合物に水硬性無機固
化材を加え混合した後、固化することを特徴とする。
【００１５】この発明によれば、硫酸ナトリウム主成分
廃液の乾燥粉体以外に、乾燥粉体を造粒してペレット状
に形成したペレットによっても廃液を乾燥粉体化して固
化した場合と同等の効果を有する。
廃液の乾燥粉体以外に、乾燥粉体を造粒してペレット状
に形成したペレットによっても廃液を乾燥粉体化して固
化した場合と同等の効果を有する。
【００１６】請求項３の発明は、硫酸塩を含有する放射
性廃液に、この廃液と反応してサルホカルシウムアルミ
ネート鉱物を作る前処理材を添加混合した後、水硬性無
機固化材を添加混合して固化することを特徴とする。
性廃液に、この廃液と反応してサルホカルシウムアルミ
ネート鉱物を作る前処理材を添加混合した後、水硬性無
機固化材を添加混合して固化することを特徴とする。
【００１７】この発明によれば、硫酸ナトリウム廃棄物
をセメント固化材で固化する場合、セメントとの反応及
び水和物化の反応により膨張して固化体が破損するが、
本発明によれば、硫酸ナトリウム廃棄物を予めサルホカ
ルシウムアルミネート鉱物として安定化した後、セメン
ト等の水硬性無機固化材により固化するため、固化後の
反応が起こらず安定である。
をセメント固化材で固化する場合、セメントとの反応及
び水和物化の反応により膨張して固化体が破損するが、
本発明によれば、硫酸ナトリウム廃棄物を予めサルホカ
ルシウムアルミネート鉱物として安定化した後、セメン
ト等の水硬性無機固化材により固化するため、固化後の
反応が起こらず安定である。
【００１８】請求項４の発明は、前記前処理材はカルシ
ウムアルミネートを主成分とするアルミナセメント、又
は酸化カルシウムアルミニウムの少なくとも１種からな
ることを特徴とする。
ウムアルミネートを主成分とするアルミナセメント、又
は酸化カルシウムアルミニウムの少なくとも１種からな
ることを特徴とする。
【００１９】硫酸ナトリウム廃棄物をサルホカルシウム
アルミネート鉱物とする前処理材としては、カルシウム
アルミネートを主成分とするアルミナセメント又は酸化
カルシウムとアルミネートを焼成して得たＣ3 Ａ（３Ｃ
ａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）等の酸化カルシウムアルミニウム化
合物を用いる。これを１種類もしくは混合して使用して
も同様に効果がある。
アルミネート鉱物とする前処理材としては、カルシウム
アルミネートを主成分とするアルミナセメント又は酸化
カルシウムとアルミネートを焼成して得たＣ3 Ａ（３Ｃ
ａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）等の酸化カルシウムアルミニウム化
合物を用いる。これを１種類もしくは混合して使用して
も同様に効果がある。
【００２０】請求項５の発明は、前記水硬性無機固化材
はポルトランドセメント又は高炉セメントの少なくとも
１種であることを特徴とする。この発明によれば、固化
に用いる水硬性無機固化材としては、普通ポルトランド
セメントや高炉セメントのいずれを使っても、すでに廃
棄物が安定化した後に添加するため、問題なく固化でき
る。
はポルトランドセメント又は高炉セメントの少なくとも
１種であることを特徴とする。この発明によれば、固化
に用いる水硬性無機固化材としては、普通ポルトランド
セメントや高炉セメントのいずれを使っても、すでに廃
棄物が安定化した後に添加するため、問題なく固化でき
る。
【００２１】請求項６の発明は、前記硫酸塩と反応して
サルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材と水
硬性無機固化材とを混合する際、流動化剤を添加するこ
とを特徴とする。
サルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材と水
硬性無機固化材とを混合する際、流動化剤を添加するこ
とを特徴とする。
【００２２】この発明によれば、セメント固化材混合時
に流動化剤を混合することで、混合物の粘度を低下さ
せ、流動性を高めることが可能となる。これにより、混
合時に用いる混合機の負荷が低減でき、低回転で均一な
混合が可能となる。また、流動性が良いため、混合後の
混合機からの排出性が大幅に改善でき、機器の洗浄が容
易となる。
に流動化剤を混合することで、混合物の粘度を低下さ
せ、流動性を高めることが可能となる。これにより、混
合時に用いる混合機の負荷が低減でき、低回転で均一な
混合が可能となる。また、流動性が良いため、混合後の
混合機からの排出性が大幅に改善でき、機器の洗浄が容
易となる。
【００２３】請求項７の発明は、前記流動化剤は、縮合
リン酸ナトリウム又は炭酸化合物の少なくとも１種から
なることを特徴とする。この発明によれば、添加する流
動化剤としては、縮合リン酸ナトリウム又は炭酸化合物
もしくはこの混合物からなる無機流動化剤の何れを用い
ても同様に効果が得られる。
リン酸ナトリウム又は炭酸化合物の少なくとも１種から
なることを特徴とする。この発明によれば、添加する流
動化剤としては、縮合リン酸ナトリウム又は炭酸化合物
もしくはこの混合物からなる無機流動化剤の何れを用い
ても同様に効果が得られる。
【００２４】請求項８の発明は、前記流動化剤は、有機
の高性能減水剤であることを特徴とする。この発明によ
れば、ナフタリンスルホン酸等を主成分とする有機の高
性能減水剤のいずれを用いても同様に効果が得られる。
の高性能減水剤であることを特徴とする。この発明によ
れば、ナフタリンスルホン酸等を主成分とする有機の高
性能減水剤のいずれを用いても同様に効果が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に本発明に係る放射性廃棄物の
固化処理方法の実施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）（請求項１，４〜６対応） 図１は、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
１の実施の形態を説明するためのフロー図である。本実
施の形態は、この図１に示すように、原子力発電所等か
ら発生する硫酸ナトリウム主成分の放射性硫酸ナトリウ
ム廃液１を減容するため、乾燥機により蒸発乾燥２して
乾燥粉体３とする。この乾燥粉体３にこの乾燥粉体３と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材４及び水５を混合６して反応させる。この混合時
間、すなわち前処理時間は30分間以上行うのが望まし
い。この前処理後、水硬性無機固化材７を投入して混合
８し、この混合物をドラム缶等の固化容器に投入９して
固化体10とする。
固化処理方法の実施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）（請求項１，４〜６対応） 図１は、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
１の実施の形態を説明するためのフロー図である。本実
施の形態は、この図１に示すように、原子力発電所等か
ら発生する硫酸ナトリウム主成分の放射性硫酸ナトリウ
ム廃液１を減容するため、乾燥機により蒸発乾燥２して
乾燥粉体３とする。この乾燥粉体３にこの乾燥粉体３と
反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処
理材４及び水５を混合６して反応させる。この混合時
間、すなわち前処理時間は30分間以上行うのが望まし
い。この前処理後、水硬性無機固化材７を投入して混合
８し、この混合物をドラム缶等の固化容器に投入９して
固化体10とする。
【００２６】ここで、本実施の形態の具体的な実施例に
ついて説明する。硫酸ナトリウム25wt％水溶液を模擬廃
液として、これを竪型薄膜乾燥機により蒸発乾燥して乾
燥粉体とした。次いで、この乾燥粉体と反応してサルホ
カルシウムアルミネート鉱物を生成するカルシウムアル
ミネートが主成分であるアルミナセメントもしくは酸化
カルシウムアルミニウム及びこれらの混合物を前処理材
として、さらに水を加えて混合機で30分間混合して前処
理を行った後、水硬性無機固化材としてポルトランドセ
メントもしくは高炉セメントを投入して混合した。この
混合物を固化容器に投入してセメント固化体とした。
ついて説明する。硫酸ナトリウム25wt％水溶液を模擬廃
液として、これを竪型薄膜乾燥機により蒸発乾燥して乾
燥粉体とした。次いで、この乾燥粉体と反応してサルホ
カルシウムアルミネート鉱物を生成するカルシウムアル
ミネートが主成分であるアルミナセメントもしくは酸化
カルシウムアルミニウム及びこれらの混合物を前処理材
として、さらに水を加えて混合機で30分間混合して前処
理を行った後、水硬性無機固化材としてポルトランドセ
メントもしくは高炉セメントを投入して混合した。この
混合物を固化容器に投入してセメント固化体とした。
【００２７】なお、硫酸塩が酸化カルシウムアルミニウ
ムと反応して、サルホカルシウムアルミネート鉱物の１
種であるエトリンガイトを生成する反応式の一例を以下
に示す。
ムと反応して、サルホカルシウムアルミネート鉱物の１
種であるエトリンガイトを生成する反応式の一例を以下
に示す。
【００２８】Ｃ3 Ａ＋ＣａＳＯ4 ＋32Ｈ2 Ｏ→Ｃ3 Ａ・
３ＣａＳＯ4 ・32Ｈ2 Ｏ（エトリンガイト） Ｃ：ＣａＯ Ａ：Ａｌ2 Ｏ3 Ｃ3 Ａ：３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3
３ＣａＳＯ4 ・32Ｈ2 Ｏ（エトリンガイト） Ｃ：ＣａＯ Ａ：Ａｌ2 Ｏ3 Ｃ3 Ａ：３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3
【００２９】１モルの硫酸基がエトリンガイトを生成す
るのに必要な酸化カルシウムアルミニウム（ここでは３
ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）量は３モルであるため、本実施の
形態では硫酸ナトリウムに対してこれに見合う量の前処
理材を添加した。
るのに必要な酸化カルシウムアルミニウム（ここでは３
ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ）量は３モルであるため、本実施の
形態では硫酸ナトリウムに対してこれに見合う量の前処
理材を添加した。
【００３０】以上の方法により、硫酸ナトリウム廃液の
乾燥粉体投入量をパラメータとして得られた固化体につ
いて、28日養生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観察
を行った。なお、一軸圧縮強度はＪＩＳ Ａ−1108に準
拠して測定し、評価基準値は1.5MPa以上とした。また、
水浸漬は28日養生後に行い、３ヶ月間水浸漬後に膨張割
れせず健全であることを評価基準とした。表１に第１の
実施の形態の実施例における乾燥粉体、前処理材、固化
材及び水の配合条件と結果を比較例とともに示す。
乾燥粉体投入量をパラメータとして得られた固化体につ
いて、28日養生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観察
を行った。なお、一軸圧縮強度はＪＩＳ Ａ−1108に準
拠して測定し、評価基準値は1.5MPa以上とした。また、
水浸漬は28日養生後に行い、３ヶ月間水浸漬後に膨張割
れせず健全であることを評価基準とした。表１に第１の
実施の形態の実施例における乾燥粉体、前処理材、固化
材及び水の配合条件と結果を比較例とともに示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】なお、ここで示した材料の配合量は、固化
体として約200 Ｌとなる配合量であり、試験ではこの１
／100 、すなわち約２Ｌをオムニミキサを用いて混合し
た。200 Ｌ固化体中に乾燥粉体が60〜120kg 相当量とな
る範囲で前処理材を用いた場合と前処理しないで固化し
た場合との固化体特性を比較した。
体として約200 Ｌとなる配合量であり、試験ではこの１
／100 、すなわち約２Ｌをオムニミキサを用いて混合し
た。200 Ｌ固化体中に乾燥粉体が60〜120kg 相当量とな
る範囲で前処理材を用いた場合と前処理しないで固化し
た場合との固化体特性を比較した。
【００３３】乾燥粉体を前処理してセメント固化した場
合、試験したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評
価基準を十分上回り、約20〜25MPa であった。これらの
固化体を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、乾燥
粉体120kg ／200 Ｌ相当の固化体においては膨張割れが
見られたが、乾燥粉体100kg ／200 Ｌ相当以下ではいず
れの条件でも固化体は健全であった。
合、試験したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評
価基準を十分上回り、約20〜25MPa であった。これらの
固化体を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、乾燥
粉体120kg ／200 Ｌ相当の固化体においては膨張割れが
見られたが、乾燥粉体100kg ／200 Ｌ相当以下ではいず
れの条件でも固化体は健全であった。
【００３４】一方、乾燥粉体を前処理せずにセメント固
化材を混合して得た固化体は、一軸圧縮強度は評価基準
を満足したが、水浸漬により膨張割れし、乾燥粉体60kg
／200 Ｌ相当でも健全性を保てなかった。この結果か
ら、前処理材により硫酸塩を安定化した効果が明らかと
なった。
化材を混合して得た固化体は、一軸圧縮強度は評価基準
を満足したが、水浸漬により膨張割れし、乾燥粉体60kg
／200 Ｌ相当でも健全性を保てなかった。この結果か
ら、前処理材により硫酸塩を安定化した効果が明らかと
なった。
【００３５】なお、前処理材としてはカルシウムアルミ
ネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウムア
ルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、い
ずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差異
は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、ポ
ルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、いず
れの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見ら
れなかった。
ネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウムア
ルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、い
ずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差異
は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、ポ
ルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、いず
れの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見ら
れなかった。
【００３６】 （第２の実施の形態）（請求項２，４〜６対応） 図２は、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
２の実施の形態を示すフロー図である。
２の実施の形態を示すフロー図である。
【００３７】硫酸ナトリウムを主成分とする放射性ナト
リウム廃液１を蒸発乾燥２して乾燥粉体３とし、さらに
圧縮又は押し出し造粒法等により造粒11して成形したペ
レット12について、このペレット12の硫酸塩と反応して
サルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４及
び水５を混合６して反応させる。この前処理後、水硬性
無機固化材７を投入して混合８し、この混合物を固化容
器に投入９して固化体10とする。
リウム廃液１を蒸発乾燥２して乾燥粉体３とし、さらに
圧縮又は押し出し造粒法等により造粒11して成形したペ
レット12について、このペレット12の硫酸塩と反応して
サルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４及
び水５を混合６して反応させる。この前処理後、水硬性
無機固化材７を投入して混合８し、この混合物を固化容
器に投入９して固化体10とする。
【００３８】ここで、本実施の形態の具体的な実施例に
ついて説明する。硫酸ナトリウム25wt％水溶液を模擬廃
液として、これを竪型薄膜乾燥機で蒸気乾燥して乾燥粉
体とした。この乾燥粉体について、15mmφ×15mmH の円
柱状ペレットとした。このペレットを第１の実施の形態
の乾燥粉体の場合と同様に、アルミナセメント又は酸化
カルシウムアルミニウム或いはこれらの混合物を前処理
材として、さらに水を加えて混合機で30分間混合して前
処理を行った。この後、水硬性無機固化材としてポルト
ランドセメントもしくは高炉セメントを投入して混合
し、この混合物を固化容器に投入してセメント固化体と
した。
ついて説明する。硫酸ナトリウム25wt％水溶液を模擬廃
液として、これを竪型薄膜乾燥機で蒸気乾燥して乾燥粉
体とした。この乾燥粉体について、15mmφ×15mmH の円
柱状ペレットとした。このペレットを第１の実施の形態
の乾燥粉体の場合と同様に、アルミナセメント又は酸化
カルシウムアルミニウム或いはこれらの混合物を前処理
材として、さらに水を加えて混合機で30分間混合して前
処理を行った。この後、水硬性無機固化材としてポルト
ランドセメントもしくは高炉セメントを投入して混合
し、この混合物を固化容器に投入してセメント固化体と
した。
【００３９】この方法により作製した硫酸ナトリウム廃
液乾燥粉体ペレットのセメント固化体について、28日養
生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観察を行った実施
例の結果を比較例とともに表２に示す。なお、ここで表
示した配合条件は第１の実施の形態と同様に固化体とし
て200 Ｌ相当となる量であり、試験では約２Ｌを混合し
た。また、測定方法と評価基準も、第１の実施の形態で
示したものと同様とした。
液乾燥粉体ペレットのセメント固化体について、28日養
生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観察を行った実施
例の結果を比較例とともに表２に示す。なお、ここで表
示した配合条件は第１の実施の形態と同様に固化体とし
て200 Ｌ相当となる量であり、試験では約２Ｌを混合し
た。また、測定方法と評価基準も、第１の実施の形態で
示したものと同様とした。
【００４０】
【表２】
【００４１】ペレットを前処理して固化した場合、試験
したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評価基準を
十分上回り、約６〜７MPa であった。これらのペレット
固化体を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、いず
れの条件でも固化体は健全であった。一方、ペレットを
前処理しないでセメント固化材を混合して得た固化体
は、水浸漬により膨張割れして健全性を保てなかった。
この結果から、前処理材によりペレット中の硫酸塩を安
定化した効果が明らかとなった。
したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評価基準を
十分上回り、約６〜７MPa であった。これらのペレット
固化体を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、いず
れの条件でも固化体は健全であった。一方、ペレットを
前処理しないでセメント固化材を混合して得た固化体
は、水浸漬により膨張割れして健全性を保てなかった。
この結果から、前処理材によりペレット中の硫酸塩を安
定化した効果が明らかとなった。
【００４２】なお、前処理材としてはカルシウムアルミ
ネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウムア
ルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、い
ずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差異
は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、ポ
ルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、いず
れの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見ら
れなかった。
ネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウムア
ルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、い
ずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差異
は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、ポ
ルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、いず
れの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見ら
れなかった。
【００４３】 （第３の実施の形態）（請求項３，４〜６対応） 図３は、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
３の実施の形態を示すフロー図である。
３の実施の形態を示すフロー図である。
【００４４】硫酸ナトリウム主成分の放射性硫酸ナトリ
ウム廃液１に、この廃液１の硫酸塩と反応してサルホカ
ルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４を添加し混
合６して反応させる。この前処理後、水硬性無機固化材
７を投入して混合８し、この混合物を固化容器に投入９
して固化体10とする。
ウム廃液１に、この廃液１の硫酸塩と反応してサルホカ
ルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４を添加し混
合６して反応させる。この前処理後、水硬性無機固化材
７を投入して混合８し、この混合物を固化容器に投入９
して固化体10とする。
【００４５】ここで、本実施の形態の具体的な実施例に
ついて説明する。設置場所スペース等の問題で上記実施
例のように廃液を乾燥するための乾燥機を設置できない
場合が考えられる。この場合を想定して、極力減容性を
高めるために濃縮を加えて、通常よりも濃度を高めた硫
酸ナトリウム30wt％水溶液を模擬廃液として、これにア
ルミナセメント、又は酸化カルシウムアルミニウムもし
くはこれらの混合物を前処理材として加え、混合機で30
分間混合して前処理を行った。この後、水硬性無機固化
材としてポルトランドセメント、又は高炉セメントを投
入して混合し、この混合物を固化容器に投入してセメン
ト固化体とした。
ついて説明する。設置場所スペース等の問題で上記実施
例のように廃液を乾燥するための乾燥機を設置できない
場合が考えられる。この場合を想定して、極力減容性を
高めるために濃縮を加えて、通常よりも濃度を高めた硫
酸ナトリウム30wt％水溶液を模擬廃液として、これにア
ルミナセメント、又は酸化カルシウムアルミニウムもし
くはこれらの混合物を前処理材として加え、混合機で30
分間混合して前処理を行った。この後、水硬性無機固化
材としてポルトランドセメント、又は高炉セメントを投
入して混合し、この混合物を固化容器に投入してセメン
ト固化体とした。
【００４６】この方法により作製した硫酸ナトリウム廃
液のセメント固化体について、28日養生後の一軸圧縮強
度と水浸漬後の外観観察を行った。この試験条件と結果
を表３に示す。ここで示した配合も第１の実施の形態と
同様に固化体として200 Ｌ相当となる量であり、試験で
は約２Ｌを混合した。また、測定方法と評価基準も、第
１の実施の形態で示したものと同様とした。
液のセメント固化体について、28日養生後の一軸圧縮強
度と水浸漬後の外観観察を行った。この試験条件と結果
を表３に示す。ここで示した配合も第１の実施の形態と
同様に固化体として200 Ｌ相当となる量であり、試験で
は約２Ｌを混合した。また、測定方法と評価基準も、第
１の実施の形態で示したものと同様とした。
【００４７】
【表３】
【００４８】模擬廃液を前処理して固化した場合、試験
したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評価基準を
十分上回り、約25MPa であった。また、これらの固化体
を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、いずれの条
件でも固化体は健全であった。一方、模擬廃液を前処理
せずにセメント固化材を混合して得た固化体は、水浸漬
により膨張割れして健全性を保てなかった。この結果か
ら、前処理材により廃液中の硫酸塩を安定化した効果が
明らかとなった。
したいずれの条件でも固化体一軸圧縮強度は評価基準を
十分上回り、約25MPa であった。また、これらの固化体
を水に３ヶ月浸漬して外観を観察した結果、いずれの条
件でも固化体は健全であった。一方、模擬廃液を前処理
せずにセメント固化材を混合して得た固化体は、水浸漬
により膨張割れして健全性を保てなかった。この結果か
ら、前処理材により廃液中の硫酸塩を安定化した効果が
明らかとなった。
【００４９】なお、前処理材としては、カルシウムアル
ミネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウム
アルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、
いずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差
異は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、
ポルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、い
ずれの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見
られなかった。
ミネートが主成分のアルミナセメントと酸化カルシウム
アルミニウム及びこれらの混合物について試験したが、
いずれも同様の効果が見られ、得られた結果に顕著な差
異は見られなかった。また、水硬性無機固化材として、
ポルトランドセメント及び高炉セメントを用いたが、い
ずれの固化材を用いても得られた結果に顕著な差異は見
られなかった。
【００５０】 （第４の実施の形態）（請求項６〜８対応） 図４は、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
４の実施の形態を示すフロー図である。
４の実施の形態を示すフロー図である。
【００５１】硫酸ナトリウム主成分の放射性硫酸ナトリ
ウム廃液１又は、この廃液１の乾燥粉体或いは前記乾燥
粉体のペレット化物と、このペレット廃棄物13と反応し
てサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４
及び水５と混合６して反応させる。なお、対象廃棄物が
廃液の場合は、水５を投入する必要はない。
ウム廃液１又は、この廃液１の乾燥粉体或いは前記乾燥
粉体のペレット化物と、このペレット廃棄物13と反応し
てサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材４
及び水５と混合６して反応させる。なお、対象廃棄物が
廃液の場合は、水５を投入する必要はない。
【００５２】この前処理後、水硬性無機固化材７と流動
化剤14を投入して混合８する。この投入順序は、いずれ
が先でも構わないが、この混合物をドラム缶等の固化容
器９に投入して固化体10とする。
化剤14を投入して混合８する。この投入順序は、いずれ
が先でも構わないが、この混合物をドラム缶等の固化容
器９に投入して固化体10とする。
【００５３】ここで、本実施の形態の具体的な実施例に
ついて説明する。第１〜第３の実施の形態の実施例で用
いた模擬廃棄物、すなわち硫酸ナトリウム30wt％の水溶
液及び硫酸ナトリウム水溶液の乾燥粉体及びこの乾燥粉
体のペレットについて、第１〜第３の実施の形態と同様
に前処理材としてアルミナセメントを混合して硫酸塩を
サルホカルシウムアルミネート鉱物として安定化した。
ついて説明する。第１〜第３の実施の形態の実施例で用
いた模擬廃棄物、すなわち硫酸ナトリウム30wt％の水溶
液及び硫酸ナトリウム水溶液の乾燥粉体及びこの乾燥粉
体のペレットについて、第１〜第３の実施の形態と同様
に前処理材としてアルミナセメントを混合して硫酸塩を
サルホカルシウムアルミネート鉱物として安定化した。
【００５４】この後、水硬性無機固化材として高炉セメ
ントを、さらに流動化剤を投入して混合し、この混合物
を固化容器に投入してセメント固化体とした。ここで
は、流動化剤として縮合リン酸ナトリウムであるヘキサ
メタリン酸ナトリウム、炭酸化合物として炭酸カリウ
ム、高性能減水剤としてナフタリンスルホン酸系化合物
を用いた。
ントを、さらに流動化剤を投入して混合し、この混合物
を固化容器に投入してセメント固化体とした。ここで
は、流動化剤として縮合リン酸ナトリウムであるヘキサ
メタリン酸ナトリウム、炭酸化合物として炭酸カリウ
ム、高性能減水剤としてナフタリンスルホン酸系化合物
を用いた。
【００５５】この方法により作製した混合物の粘度及び
固化体の28日養生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観
察を行った。この試験条件と結果を表４に示す。なお、
ここで示した配合も第１の実施の形態と同様に固化体と
して200 Ｌ相当となる量であり、試験では約２Ｌを混合
した。また、測定方法と評価基準も、第１の実施の形態
で示したものと同様とした。
固化体の28日養生後の一軸圧縮強度と水浸漬後の外観観
察を行った。この試験条件と結果を表４に示す。なお、
ここで示した配合も第１の実施の形態と同様に固化体と
して200 Ｌ相当となる量であり、試験では約２Ｌを混合
した。また、測定方法と評価基準も、第１の実施の形態
で示したものと同様とした。
【００５６】
【表４】
【００５７】いずれの場合でも流動化剤を混合した場
合、比較例で示した流動化剤を配合しなかった場合に比
べて混合物の粘度が著しく低下し、混合操作性が向上し
た。また、流動化剤を配合した固化体のいずれも固化体
の一軸圧縮強度は評価基準を十分上回り、３ヶ月間水浸
漬後も健全であった。
合、比較例で示した流動化剤を配合しなかった場合に比
べて混合物の粘度が著しく低下し、混合操作性が向上し
た。また、流動化剤を配合した固化体のいずれも固化体
の一軸圧縮強度は評価基準を十分上回り、３ヶ月間水浸
漬後も健全であった。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、原子力発電所等から発
生する硫酸塩主成分の放射性廃棄物を、サルホカルシウ
ムアルミネート鉱物として安定化してセメント固化する
ため、固化時又は固化後の廃棄物とセメント固化材の反
応を防止できる。このため、高い減容性を有しながらも
長期に安定な固化体とできる。また、廃棄物と固化材の
混合を容易にできるため、混合機の負荷低減やメンテナ
ンス性向上に大きく寄与するものである。
生する硫酸塩主成分の放射性廃棄物を、サルホカルシウ
ムアルミネート鉱物として安定化してセメント固化する
ため、固化時又は固化後の廃棄物とセメント固化材の反
応を防止できる。このため、高い減容性を有しながらも
長期に安定な固化体とできる。また、廃棄物と固化材の
混合を容易にできるため、混合機の負荷低減やメンテナ
ンス性向上に大きく寄与するものである。
【図１】本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
１の実施の形態を説明するためのフロー図。
１の実施の形態を説明するためのフロー図。
【図２】本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
２の実施の形態を説明するためのフロー図。
２の実施の形態を説明するためのフロー図。
【図３】本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
３の実施の形態を説明するためのフロー図。
３の実施の形態を説明するためのフロー図。
【図４】本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法の第
４の実施の形態を説明するためのフロー図。
４の実施の形態を説明するためのフロー図。
１…硫酸ナトリウム廃液、２…蒸発乾燥、３…乾燥粉
体、４…前処理材、５…水、６…混合、７…水硬性無機
固化材、８…混合、９…固化容器に投入、10…固化体、
11…造粒、12…ペレット、13…廃液の乾燥粉体もしくは
このペレット廃棄物、14…流動化剤。
体、４…前処理材、５…水、６…混合、７…水硬性無機
固化材、８…混合、９…固化容器に投入、10…固化体、
11…造粒、12…ペレット、13…廃液の乾燥粉体もしくは
このペレット廃棄物、14…流動化剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 龍明 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 豊原 尚実 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 倉光 公紀 神奈川県川崎市幸区堀川町66番の２ 東芝 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 高松 義成 神奈川県川崎市幸区堀川町66番の２ 東芝 エンジニアリング株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 硫酸塩を含有する放射性廃液を乾燥して
粉体化した乾燥粉体と、この乾燥粉体と反応してサルホ
カルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材及び水を混
合した後、この混合物に水硬性無機固化材を添加混合し
て固化することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方
法。 - 【請求項２】 硫酸塩を含有する放射性廃液を乾燥して
乾燥粉体とし、この乾燥粉体をペレット状に形成したペ
レットと、このペレット中の硫酸塩と反応してサルホカ
ルシウムアルミネート鉱物を作る前処理材及び水の三者
を混合し、この混合物に水硬性無機固化材を加え混合し
た後、固化することを特徴とする放射性廃棄物の固化処
理方法。 - 【請求項３】 硫酸塩を含有する放射性廃液に、この廃
液と反応してサルホカルシウムアルミネート鉱物を作る
前処理材を添加混合した後、水硬性無機固化材を添加混
合して固化することを特徴とする放射性廃棄物の固化処
理方法。 - 【請求項４】 前記前処理材はカルシウムアルミネート
を主成分とするアルミナセメント、又は酸化カルシウム
アルミニウムの少なくとも１種からなることを特徴とす
る請求項１ないし３記載の放射性廃棄物の固化処理方
法。 - 【請求項５】 前記水硬性無機固化材はポルトランドセ
メント又は高炉セメントの少なくとも１種であることを
特徴とする請求項１ないし３記載の放射性廃棄物の固化
処理方法。 - 【請求項６】 前記硫酸塩と反応してサルホカルシウム
アルミネート鉱物を作る前処理材と水硬性無機固化材と
を混合する際、流動化剤を添加することを特徴とする請
求項１ないし３記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 - 【請求項７】 前記流動化剤は、縮合リン酸ナトリウム
又は炭酸化合物の少なくとも１種からなることを特徴と
する請求項１ないし３記載の放射性廃棄物の固化処理方
法。 - 【請求項８】 前記流動化剤は、有機の高性能減水剤で
あることを特徴とする請求項１ないし３記載の放射性廃
棄物の固化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27936099A JP4060498B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27936099A JP4060498B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001099990A true JP2001099990A (ja) | 2001-04-13 |
| JP4060498B2 JP4060498B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=17610090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27936099A Expired - Fee Related JP4060498B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4060498B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309816A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Hitachi Ltd | 放射性廃棄物の固型化方法 |
| JP2009121940A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 放射性廃棄物の固型化方法 |
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| CN104178226A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-03 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 一种生活垃圾热解资源化综合处理系统及方法 |
| KR101641281B1 (ko) * | 2016-01-13 | 2016-07-21 | 한전원자력연료 주식회사 | 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법 |
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-
1999
- 1999-09-30 JP JP27936099A patent/JP4060498B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CH706458A1 (fr) * | 2012-04-30 | 2013-10-31 | Granit Technologies Sa | Procédé de cimentation pour le stockage de déchets. |
| WO2013163769A1 (fr) * | 2012-04-30 | 2013-11-07 | Granit Technologies Sa | Procede de cimentation pour le stockage de dechets |
| CN104178226A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-03 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 一种生活垃圾热解资源化综合处理系统及方法 |
| KR101641281B1 (ko) * | 2016-01-13 | 2016-07-21 | 한전원자력연료 주식회사 | 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법 |
| WO2017122886A1 (ko) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | 한전원자력연료 주식회사 | 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법 |
| US11200995B2 (en) | 2016-01-13 | 2021-12-14 | Kepco Nuclear Fuel Co., Ltd. | Solidifying-agent composition containing alumina cement for solidifying radioactive waste and method for solidifying radioactive waste using same |
Also Published As
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|---|---|
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