JP2001289993A - Device for manufacturing paste for solidification of radioactive waste including amphoteric metal - Google Patents

Device for manufacturing paste for solidification of radioactive waste including amphoteric metal

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JP2001289993A
JP2001289993A JP2001034783A JP2001034783A JP2001289993A JP 2001289993 A JP2001289993 A JP 2001289993A JP 2001034783 A JP2001034783 A JP 2001034783A JP 2001034783 A JP2001034783 A JP 2001034783A JP 2001289993 A JP2001289993 A JP 2001289993A
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JP
Japan
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protective film
cement
amphoteric metal
film forming
solidifying
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Application number
JP2001034783A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nishi
高志 西
Masami Matsuda
将省 松田
Kenji Noshita
健司 野下
Jun Kikuchi
恂 菊池
Tatsuo Izumida
龍男 泉田
Shin Tamada
玉田  慎
Yoshimasa Kiuchi
好正 木内
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Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a paste capable of forming a protective film suppressing hydrogen gas from being produced by the reaction between an amphoteric metal included in radioactive waste and a hydraulic solidifying material. SOLUTION: Cement, water, and a protective film forming agent for forming, on the surface of an amphoteric metal, a protective film suppressing hydrogen gas from producing are fed from a solidifying material storage tank 3, a water tank 5, and a protective film forming chemical tank 7 into a mixer 2, respectively. These substances are mixed in the mixer 2, and the mixture thus obtained is filled into a solidifying container 1 filled with radioactive burned ash including the amphoteric metal. Thus, the paste capable of forming the protective film suppressing hydrogen gas from producing on the surface of the amphoteric metal can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、両性金属を含む放
射性廃棄物の固化用ペーストの製造装置に係り、特に原
子力発電所から発生する、両性金属を含む不燃性の雑固
体廃棄物あるいは両性金属を含む放射性可燃性雑固体の
焼却処理で発生する焼却灰を処理する放射性廃棄物の処
理方法に適用するのに好適な両性金属を含む放射性廃棄
物の固化用ペーストの製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a paste for solidifying radioactive waste containing amphoteric metal, and more particularly to non-combustible miscellaneous solid waste containing amphoteric metal or amphoteric metal generated from a nuclear power plant. The present invention relates to an apparatus for solidifying a radioactive waste containing an amphoteric metal, which is suitable for being applied to a radioactive waste treatment method for treating incineration ash generated by incineration of radioactive inflammable miscellaneous solids.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電所等から発生する放射性廃棄
物を最終的に地下埋設処分するためには、廃棄物に含ま
れる放射性核種が外部に拡散しにくいような処理を施
す、即ち廃棄物を専用容器内に安定な形態に固化処理し
て人工的なバリアを付与することが要求されている。こ
のような固化材料には、従来よりアスファルト,プラス
チック,セメントをはじめとする水硬性固化材,モルタ
ル,コンクリートは一般的な材料で、かつ安価で強度等
の物性に優れた材料であり、放射性,非放射性に係わら
ず廃棄物の固型化材に広く使用されている。特にセメン
ト系の固化材は安価であり、取扱,固化操作が容易であ
るため広く用いられている。セメントの中は一般に高ア
ルカリ性であり、放射性核種であるコバルト−60やニ
ッケル−63,超ウラン元素等が水酸化物沈殿として固
定化されるため、放射性核種を封じ込める人工バリア材
として好適である。耐熱性,耐放射線性に優れることも
利点の一つとしてあげられる。
2. Description of the Related Art In order to finally dispose of radioactive waste generated from a nuclear power plant or the like underground, the radioactive nuclide contained in the waste must be treated so as not to easily diffuse to the outside. It is required to provide an artificial barrier by solidifying into a dedicated container in a stable form. As such solidified materials, hydraulic solidifying materials such as asphalt, plastics and cement, mortar, and concrete are common materials, and are inexpensive materials having excellent physical properties such as strength. It is widely used for solidifying waste materials regardless of non-radioactivity. In particular, cement-based solidification materials are widely used because they are inexpensive and easy to handle and solidify. Since cement is generally highly alkaline and radionuclide such as cobalt-60, nickel-63, transuranium element and the like is fixed as hydroxide precipitate, it is suitable as an artificial barrier material for containing radionuclide. Excellent heat resistance and radiation resistance are also one of the advantages.

【0003】原子力発電所から発生する放射性廃棄物に
は、定期検査等の現場作業で発生する配管,バルブ類,
金属廃材,保温材,コンクリート片,使用済みHEPA
フィルタ等の不燃性の放射性雑固体廃棄物がある。ま
た、可燃性の放射性雑固体廃棄物を焼却処理したときに
発生する焼却灰がある。可燃性の放射性雑固体廃棄物を
焼却した後の放射性の焼却灰、及び不燃性の放射性雑固
体廃棄物中には、アルミニウム及び亜鉛といった金属が
含まれている場合がしばしばあり、またガス炉ではMagn
ox燃料を構成するスプリッタにアルミニウム合金が使わ
れており、使用済み燃料に伴って廃アルミニウム合金が
発生する。
[0003] Radioactive waste generated from nuclear power plants includes pipes, valves, and the like generated during on-site work such as periodic inspections.
Metal waste materials, heat insulation materials, concrete pieces, used HEPA
There is non-combustible radioactive miscellaneous solid waste such as filters. Further, there is incineration ash generated when incinerating combustible radioactive miscellaneous solid waste. Radioactive incineration ash after incineration of combustible radioactive solid waste and non-combustible radioactive solid waste often contain metals such as aluminum and zinc. Magn
Aluminum alloy is used for the splitter that constitutes ox fuel, and waste aluminum alloy is generated with spent fuel.

【0004】従って、これらの金属を健全な人工バリア
機能を有した状態でこれらの放射性廃棄物を固化処理す
る技術の開発が求められている。しかし、これらの放射
性廃棄物はそのままドラム缶に詰め、原子力発電所内に
保管されているのが現状であり、安定な固化体に固化処
理し、地下埋設処分することが強く望まれている。
[0004] Accordingly, there is a need for the development of a technique for solidifying these radioactive wastes while maintaining a healthy artificial barrier function for these metals. However, at present, these radioactive wastes are directly packed in drums and stored in a nuclear power plant, and there is a strong demand for solidification into a stable solidified body and disposal underground.

【0005】不燃性放射性雑固体廃棄物及び放射性の焼
却灰をセメント等のアルカリ系の固化材で固化した場
合、しばしば物性の好ましくない固化体ができることが
指摘されている。その原因として、これらの放射性廃棄
物にはセメント中のアルカリ成分と反応して水素ガスを
発生する金属片、あるいは金属粉が微量含まれており、
セメントが硬化する途中でアルミニウム等の金属と反応
して水素を発生させ、その水素が固化体中に気泡や亀裂
を発生させることが明らかになってきた。しかし、金属
同士は外観も類似しており、該当する金属片や金属粉だ
けを廃棄物中から分別することは物理的に困難な状況に
ある。
[0005] It has been pointed out that, when non-combustible radioactive miscellaneous solid waste and radioactive incinerated ash are solidified with an alkaline solidifying material such as cement, a solidified material having poor physical properties is often formed. As a cause, these radioactive wastes contain a small amount of metal fragments or metal powders that generate hydrogen gas by reacting with alkali components in cement,
It has become clear that the cement reacts with a metal such as aluminum during the hardening to generate hydrogen, and the hydrogen generates bubbles and cracks in the solidified body. However, metals have similar appearances, and it is physically difficult to separate only relevant metal pieces and metal powder from waste.

【0006】このような固化時の問題点の解決案の一例
が、特公平2−62200号公報,特開平4−2006
80号公報及び特開昭57−51163号公報に記載さ
れている。
An example of a solution to such a problem at the time of solidification is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-62200 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-2006.
No. 80 and JP-A-57-51163.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特公平2−62200
号公報には、焼却灰をセメントで固化するにあたり、焼
却灰とアルカリを予め混合し固化前に水素ガスの発生を
ある程度終了させておき、セメントと焼却灰との混合後
の水素発生を抑制する方法が開示されている。また同公
報には、焼却灰であるZnOやPbOがセメント固化時
の水和反応の進行を阻害することが開示されている。
[Problems to be Solved by the Invention]
In the publication, when incinerated ash is solidified with cement, incinerated ash and alkali are mixed in advance and the generation of hydrogen gas is terminated to some extent before solidification, and the generation of hydrogen after mixing of cement and incinerated ash is suppressed. A method is disclosed. The publication also discloses that incineration ash, ZnO or PbO, inhibits the progress of the hydration reaction during cement solidification.

【0008】しかし、前者の方法によれば、焼却灰のセ
メント固化において前処理工程が必要となり、アルミニ
ウム等の金属の含有量が多いときには前処理に長時間を
要する。逆に両性金属を含有していない焼却灰に対して
も無駄な前処理を施す結果となる。また、この前処理工
程で金属は溶解するので金属が汚染している場合や放射
化している場合には、放射性核種を処理溶液に分散する
結果となり、固化体の人工バリアとしての隔離性能を確
保するためには、新たな対策が必要となる。更に、前処
理工程で可燃性ガスである水素を多量に発生すること
は、安全上好ましくない。
However, according to the former method, a pre-treatment step is required for solidifying the incineration ash with cement. When the content of metal such as aluminum is large, the pre-treatment requires a long time. Conversely, wasteful pretreatment is performed on incineration ash that does not contain amphoteric metals. In addition, since the metal is dissolved in this pretreatment step, if the metal is contaminated or activated, the radionuclide is dispersed in the processing solution, and the solidified body secures the isolation performance as an artificial barrier. To do so, new countermeasures are needed. Further, it is not preferable in terms of safety to generate a large amount of hydrogen as a combustible gas in the pretreatment step.

【0009】また後者の水和に関する記述は、ZnOや
PbOがセメント固化時の水和反応の進行を阻害するこ
とが開示されているのみであり、水和反応を促進するこ
とが水素の発生を抑制できるとする本発明の要旨とは全
く関係ない。
The latter description of hydration only discloses that ZnO or PbO inhibits the progress of the hydration reaction at the time of cement solidification. It has nothing to do with the gist of the present invention that it can be suppressed.

【0010】二番目の特開平4−200680号公報に
は、アルミニウムを含有する不燃性雑固体のセメント固
化において、固化時のセメント中のアルカリ成分を制御
し、セメントの混練後の混練物であるセメントペースト
のpHを13以下に低減することにより、水素発生を抑
制した固化体を作成する方法が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-200680 discloses a kneaded product obtained by kneading a cement by controlling an alkali component in the cement during the solidification of a non-combustible miscellaneous solid containing aluminum. A method is disclosed in which the pH of a cement paste is reduced to 13 or less to produce a solidified body in which hydrogen generation is suppressed.

【0011】しかし、同公報に開示された方法によれ
ば、ペーストのpHを低減することにより水素の発生を
低減することができるが、発生量をほぼゼロとみなせる
レベルまで下げることはできない。また、前述したよう
に高アルカリであることがコバルト−60,ニッケル−
63等が安定して固化される要件であるので、セメント
のpHを下げ過ぎると、セメント本来の持つ放射性核種
を安定に固化できる機能を低下させる結果となる。
However, according to the method disclosed in the publication, the generation of hydrogen can be reduced by lowering the pH of the paste, but the generation amount cannot be reduced to a level that can be regarded as almost zero. In addition, as described above, the high alkalinity means that cobalt-60, nickel-
Since 63 or the like is a requirement to stably solidify, if the pH of the cement is too low, the function of solidifying the radionuclide inherent in the cement is lowered.

【0012】このような金属がセメントのようなアルカ
リ性の物質と反応し、水素を発生する問題は必ずしも放
射性廃棄物処理固有の問題ではなく、一般の産業廃棄物
の分野でも問題視されている。特開昭57−51163
号公報では、都市ゴミの焼却灰や産業廃棄物を固化材に
相当する添加剤や結合剤を加えて成形するときに、アル
ミニウムがアルカリと反応して水素を発生するという事
象に対して、アルミニウムが水素ガスを発生せずに安定
なpH5〜9の中性に近い条件において所定の成形物を
得る方法、及び事前にpH10〜12という高アルカリ
条件下で含有アルミニウムを全て反応させた後に所定の
成形物を作成することにより、物性の優れた成形物がで
きることを開示している。
The problem that such a metal reacts with an alkaline substance such as cement to generate hydrogen is not necessarily a problem inherent in the treatment of radioactive waste, but is also regarded as a problem in the field of general industrial waste. JP-A-57-51163
In the official gazette, when the incineration ash and industrial waste of municipal garbage are formed by adding an additive or a binder corresponding to a solidifying material, aluminum reacts with alkali to generate hydrogen. Is a method of obtaining a predetermined molded product under stable conditions close to neutral pH 5 to 9 without generating hydrogen gas, and a method of preliminarily reacting all contained aluminum under high alkaline conditions of pH 10 to 12 It discloses that by forming a molded article, a molded article having excellent physical properties can be obtained.

【0013】しかし、前者の方法は、pHが5〜9以外
の媒質(例えばセメント系の水硬性固化材)を用いて固
型化することは困難である。また、後者の方法は、事前
にアルカリ雰囲気でアルミニウムを前処理した後、アル
ミニウムを含む放射性廃棄物を固化する方法では、特願
平2−62200号公報に開示されている方法と同様の
問題が生じる。
However, in the former method, it is difficult to solidify using a medium having a pH other than 5 to 9 (for example, a cement-based hydraulic solidifying material). In the latter method, a method similar to the method disclosed in Japanese Patent Application No. 62200/1990 involves solidifying radioactive waste containing aluminum after pretreating aluminum in an alkaline atmosphere in advance. Occurs.

【0014】本発明の目的は、放射性廃棄物に含まれる
両性金属と固化材との反応による水素ガスの発生を抑制
する保護膜を形成できるペーストを得ることができる、
両性金属を含む放射性廃棄物の固化用ペーストの製造装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a paste capable of forming a protective film for suppressing generation of hydrogen gas due to a reaction between an amphoteric metal contained in radioactive waste and a solidifying material.
An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a paste for solidifying radioactive waste containing an amphoteric metal.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
本発明の特徴は、水硬性固化材を供給する水硬性固化材
供給手段と、両性金属の表面に水素発生を抑制する保護
皮膜を形成する保護皮膜形成剤を供給する保護皮膜形成
剤供給手段と、水供給手段と、水硬性固化材,保護皮膜
形成剤及び水を混練し、生成されたペーストを排出する
混練装置とを備えたことにある。
The features of the present invention to achieve the above-mentioned object are as follows: a hydraulic hardening material supply means for supplying a hydraulic hardening material; and a protective film for suppressing hydrogen generation on the surface of the amphoteric metal. A protective film forming agent supplying means for supplying a protective film forming agent to be supplied, a water supplying means, and a kneading device for kneading the hydraulic setting material, the protective film forming agent and water, and discharging the produced paste. It is in.

【0016】本発明における両性金属は、酸性液及びア
ルカリ性液中のいずれにおいても溶解してイオン化し、
同時に水素を発生する性質を持つ金属であり、具体的に
はアルミニウム,亜鉛,すず,鉛及びこれらの金属を主
成分とする合金等が該当する。
In the present invention, the amphoteric metal is dissolved and ionized in both the acidic solution and the alkaline solution,
It is a metal having the property of generating hydrogen at the same time, and specifically, aluminum, zinc, tin, lead, alloys containing these metals as main components, and the like are applicable.

【0017】水素は、水硬性硬化材の成分、両性金属イ
オン及び水(自由水)とが作用する反応に基づいて発生
する。水和反応促進剤は、上記の反応に必要な自由水を
早く減少させる。すなわち、水和反応促進剤は、水硬性
固化材の水和反応を促進させ、自由水を早期に結晶水化
する。このため、水(自由水)が早くなくなるので、上
記の水素の生成反応が抑制され、水素の発生が抑制され
る。
Hydrogen is generated based on the reaction between the components of the hydraulic hardening material, the amphoteric metal ions and water (free water). The hydration accelerator accelerates the free water required for the above reaction. That is, the hydration reaction accelerator promotes the hydration reaction of the hydraulic solidifying material, and hydrates free water at an early stage. For this reason, water (free water) runs short, so that the above-described hydrogen generation reaction is suppressed, and the generation of hydrogen is suppressed.

【0018】好ましくは、水和反応促進剤に加え、水硬
性固化材としてR2O値が0.4%以下であるセメント系
の水硬性固化材を用いることである。R2O値が0.4%
以下であるセメント系の水硬性固化材を用いることによ
って、固化材ぺースト中の水酸イオン濃度が低減される
(pHが低下する)。このため、水素発生速度が低下
し、水素の発生量が抑制される。水和反応促進剤に加え
て、水硬性固化材としてR2O値が0.4%以下であるセ
メント系の水硬性固化材を用いることは、水和反応促進
剤による水素発生の抑制効果、及びその水硬化性固化材
による水素発生の抑制効果の両方を発揮させることにな
るので、水硬性硬化剤を用いた、両性金属を含む放射性
廃棄物の処理において、水素の発生がほぼゼロになる。
Preferably, in addition to the hydration reaction accelerator, a cement-based hydraulic hardening material having an R 2 O value of 0.4% or less is used as the hydraulic hardening material. R 2 O value is 0.4%
By using the following cement-based hydraulic hardening material, the concentration of hydroxyl ions in the hardening material paste is reduced (the pH is lowered). For this reason, the hydrogen generation rate decreases, and the amount of generated hydrogen is suppressed. In addition to the hydration reaction accelerator, the use of a cement-based hydraulic solidification material having an R 2 O value of 0.4% or less as the hydraulic solidification material can suppress the hydrogen generation by the hydration reaction accelerator, And the effect of suppressing hydrogen generation by the water-curable solidifying material, so that the generation of hydrogen becomes almost zero in the treatment of radioactive waste containing amphoteric metal using a hydraulic hardener. .

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】アルカリ性固化材と両性金属の反
応を模式的に表すと次式のように表すことができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The reaction between an alkaline solidifying material and an amphoteric metal can be schematically represented as follows.

【0020】 両性金属+水+水酸イオン → 金属の水酸化物イオン+水素 (数1) (数1)を用いて、水素ガスの発生を抑制できる3つの
方法について説明する。第1の方法は、両性金属の表面
に水素発生を抑制する保護皮膜を形成する方法である。
この方法は、(数1)の左辺において、両性金属自身に
作用し、両性金属の表面に保護皮膜、即ちイオンの拡散
を遅延する層を形成することにより、(数1)の反応速
度を低下させる、即ち水素発生速度を低下させる。前述
の保護皮膜を形成するには薬剤を添加することが望まし
い。この保護皮膜には大別して(1)酸化皮膜(不動態
皮膜)(2)沈殿皮膜(3)吸着皮膜の三つのタイプが
ある。このうち、両性金属の酸化皮膜はアルカリ中で耐
食性がなく、酸化皮膜を生成するタイプの薬剤は、アル
カリ性固化材中で使用するのには適切ではなく、アルカ
リ性固化材中では沈殿皮膜,吸着皮膜を生成する薬剤が
適することが、発明者らの実験によってわかった。両性
金属の表面に不溶性の沈殿皮膜を生成するタイプの薬剤
としては、無機リン酸塩及びその中性塩,有機リン酸塩
及びその中性塩(ホスホン酸塩),重合リン酸塩及びそ
の中性塩,ポリリン酸珪素,ケイ酸塩及びその中性塩,
重合ケイ酸塩及びその中性塩,硝酸塩,リチウムを含有
する無機塩等がある。又、金属表面に静電的にまたは化
学的に吸着し皮膜を形成するタイプの薬剤としては、ア
ミン類,メルカプタン及びアルキルベンゼンスルホン酸
類のように極性基に窒素,酸素,燐,イオウ等の電気陰
性度の高い元素を含む有機化合物、並びにヒドロキシキ
ノリン等のキレート化剤等がある。これらの薬剤を、例
えば固化材に配合して、水で混練し、両性金属を含む放
射性廃棄物を固化する。この固化において、これらの薬
剤は水に溶解,分散し、放射性廃棄物に含まれる両性金
属の表面で作用し保護皮膜を形成する。
[0022] Three methods that can suppress the generation of hydrogen gas will be described by using amphoteric metal + water + hydroxide ion → metal hydroxide ion + hydrogen (Equation 1). The first method is to form a protective film on the surface of the amphoteric metal to suppress hydrogen generation.
This method reduces the reaction rate of (Equation 1) by acting on the amphoteric metal itself on the left side of (Equation 1) and forming a protective film on the surface of the amphoteric metal, that is, a layer that delays diffusion of ions. That is, the hydrogen generation rate is reduced. To form the above-mentioned protective film, it is desirable to add a chemical. This protective film is roughly classified into three types: (1) oxide film (passive film), (2) precipitated film, and (3) adsorption film. Of these, oxide films of amphoteric metals do not have corrosion resistance in alkalis, and agents that form oxide films are not suitable for use in alkaline solidified materials. Experiments by the inventors have shown that an agent that produces is suitable. Examples of agents that form an insoluble precipitate film on the surface of amphoteric metals include inorganic phosphates and their neutral salts, organic phosphates and their neutral salts (phosphonates), polymerized phosphates and their salts. Salt, silicon polyphosphate, silicate and its neutral salt,
Polymerized silicate and its neutral salts, nitrates, lithium-containing inorganic salts and the like. Examples of chemicals that form a film by electrostatically or chemically adsorbing on metal surfaces include polar groups such as amines, mercaptans and alkylbenzenesulfonic acids, which are electronegative such as nitrogen, oxygen, phosphorus, and sulfur. There are organic compounds containing elements having a high degree, and chelating agents such as hydroxyquinoline. These chemicals are mixed with, for example, a solidifying material and kneaded with water to solidify radioactive waste containing an amphoteric metal. In this solidification, these chemicals dissolve and disperse in water, and act on the surface of the amphoteric metal contained in the radioactive waste to form a protective film.

【0021】これらの薬剤の添加量は、固化材に対して
0.1 〜10%が適量であり、固化処理前に両性金属に
直接保護皮膜を形成しても、固化時において固化材の混
練前に固化材粉末または混練水に配合しても、混練後に
ぺーストに添加しても同様の効果が得られる。
The appropriate amount of these chemicals to be added is 0.1 to 10% based on the solidified material. Even if a protective film is directly formed on the amphoteric metal before the solidification treatment, the solidified material is kneaded during the solidification. The same effect can be obtained by blending with the solidifying material powder or kneading water before, or adding to the paste after kneading.

【0022】従って、第1方法を用いることによって、
放射性廃棄物をアルカリ性の水硬性固化材で固化する処
理において、放射性廃棄物の前処理、及び分別処理を必
要としない、かつ水硬性固化材の特性を十分発揮でき、
放射性廃棄物に含まれた両性金属と水硬性固化剤との反
応による水素ガスの発生を抑制できる。
Therefore, by using the first method,
In the process of solidifying radioactive waste with an alkaline hydraulic solidifying material, pretreatment of radioactive waste and separation treatment are not required, and the properties of hydraulic solidifying material can be fully exhibited,
The generation of hydrogen gas due to the reaction between the amphoteric metal contained in the radioactive waste and the hydraulic hardening agent can be suppressed.

【0023】次に、第2の方法は、水和反応促進剤を用
いることより水硬性固化材の水和反応を促進させる方法
である。この第2方法は、(数1)の左辺において反応
に寄与する水(自由水)を早期に結晶水化する、即ちセ
メントの水和反応を促進することにより、(数1)の反
応速度を低下させる、即ち水素発生速度を低下させる作
用を持つ。水和反応を促進させるには、次のような薬剤
を添加することが望ましい。水和反応を促進させる薬剤
としては、カルシウムを含有する無機塩(例えば塩化カ
ルシウム,硝酸カルシウム等),ケイ酸ナトリウム(水
ガラス),CaO,Al23の焼結体であるアルミン酸
カルシウム類,明礬石(アルナイト)等がある。これら
薬剤は、(1)固化材ぺースト中のカルシウムイオンの
濃度を高めることによりセメント成分の水和反応を加速
する、(2)添加薬剤自身がセメント成分と反応して新
たな水和物を作る、のいずれか、あるいは両方の作用を
し、自由水を早期に結晶水化する働きがある。さらに、
発明者らは上記カルシウムを含有する無機塩、及び重合
リン酸塩は両性金属表面に保護皮膜を形成する作用とセ
メントの水和反応を促進する作用を併せ持つという好ま
しい性質があることを実験的に明らかにした。
Next, a second method is to use a hydration reaction accelerator to accelerate the hydration reaction of the hydraulic set material. In this second method, water (free water) contributing to the reaction (free water) is crystallized at an early stage on the left side of (Equation 1), that is, by promoting the hydration reaction of cement, the reaction rate of (Equation 1) is reduced. It has the effect of lowering the hydrogen generation rate. To promote the hydration reaction, it is desirable to add the following agents. Examples of the agent for promoting the hydration reaction include calcium-containing inorganic salts (eg, calcium chloride, calcium nitrate, etc.), sodium silicate (water glass), calcium aluminate which is a sintered body of CaO and Al 2 O 3. , Alunite, etc. These agents (1) accelerate the hydration reaction of the cement component by increasing the concentration of calcium ions in the solidifying material paste. (2) The additive agent itself reacts with the cement component to form a new hydrate. It has one or both actions, and has the function of hydrating free water at an early stage. further,
The inventors experimentally demonstrated that the above-mentioned calcium-containing inorganic salt and polymerized phosphate have a favorable property of having both an action of forming a protective film on the surface of an amphoteric metal and an action of accelerating a hydration reaction of cement. Revealed.

【0024】これらの薬剤の添加量は、10%以上添加
すると固化材の硬化に悪影響を及ぼすので、固化材に対
して0.1以上10%未満の範囲、好ましくは0.1〜5
%の範囲が適量であり、固化材の混練前に固化材粉末に
配合しても、混練後にぺーストに添加しても同様の効果
が得られる。
[0024] The addition of these agents in an amount of 10% or more has an adverse effect on the hardening of the solidified material.
% Is an appropriate amount, and the same effect can be obtained either by mixing it with the solidified material powder before kneading the solidified material or adding it to the paste after kneading.

【0025】従って、第2の方法によっても、第1の方
法によって得られる効果と同じ効果を生じる。
Therefore, the second method produces the same effect as that obtained by the first method.

【0026】最後に、第3の方法である固化材が有する
アルカリ度を低下させる方法を説明する。この第3の方
法は、(数1)の左辺において、固化材ぺースト中の水
酸イオン濃度を低減する(pHを下げる)作用により、
(数1)の反応速度を低下させる、即ち水素発生速度を
低下させる。たとえば、水硬性固化材としてセメントを
考える。セメント中のアルカリ成分であるNa2O,K2
O,CaOは、セメントと水とを混合すると下記反応に
よりアルカリ性を示す。
Finally, a third method of reducing the alkalinity of the solidified material will be described. In the third method, on the left side of (Equation 1), the action of reducing the hydroxyl ion concentration in the solidified paste (lowering the pH) is
The reaction rate of (Equation 1) is reduced, that is, the hydrogen generation rate is reduced. For example, consider cement as a hydraulic hardening material. Na 2 O, K 2 which is an alkaline component in cement
O and CaO show alkalinity by mixing the cement and water by the following reaction.

【0027】 Na2O+水 → 2NaOH K2O+水 → 2KOH (数2) CaO+水 → Ca(OH)2 従って、固化材中のアルカリ度を低減する方法、即ち固
化材中のアルカリ成分であるNa2O,K2O,CaOの
含有割合を低減する方法としては、(1)本来Na
2O,K2Oの含有量が少ない低アルカリセメントや白色
セメントを使用する方法と、(2)SiO2 ,Al23
を主成分とする無機材をセメントに配合して希釈、即
ち、Na2O,K2O,CaOの含有割合をSiO2 ,A
23等の酸化物と置換することによりNa2O,K
2O,CaOの含有割合を低減化する方法がある。もち
ろん(2)の方法を(1)に適用して更に支障のない程
度にアルカリ度を低下させることもできる。SiO2
Al23を主成分とする無機材には砂,砂利等の骨材,
高炉スラグ,シリカフーム,フライアッシュ等の一般産
業における副産物が適当であるが、モンモリロナイト,
バーミキュライト,クリノプチロライト,クリストバラ
イト,カオリナイト等の放射性核種の吸着性能を有する
天然の無機材を添加すれば固化体の人工バリアとしての
性能を向上させる効果が付加される。
Na 2 O + water → 2NaOH K 2 O + water → 2KOH (Equation 2) CaO + water → Ca (OH) 2 Therefore, a method of reducing the alkalinity in the solidified material, ie, Na which is an alkali component in the solidified material Methods for reducing the content of 2 O, K 2 O, and CaO include (1)
A method using low-alkali cement or white cement having a low content of 2 O and K 2 O, and (2) SiO 2 , Al 2 O 3
Is mixed with cement and diluted, that is, the content ratio of Na 2 O, K 2 O, and CaO is reduced to SiO 2 , A
By substituting with an oxide such as l 2 O 3, Na 2 O, K
There is a method of reducing the content ratio of 2 O and CaO. Of course, the method (2) can be applied to the method (1) to further reduce the alkalinity to such an extent that no problem is caused. SiO 2 ,
Inorganic materials mainly composed of Al 2 O 3 include aggregates such as sand and gravel,
By-products in general industries such as blast furnace slag, silica fume, and fly ash are suitable.
Addition of a natural inorganic material having a radionuclide adsorption performance such as vermiculite, clinoptilolite, cristobalite, kaolinite, and the like, has the effect of improving the performance of the solid as an artificial barrier.

【0028】これら無機材の添加量はセメントと添加材
を合計した固形物あたりに5〜80%の広範囲で選択で
きるが、固化材ペーストの注入性や強度を考慮すれば、
30〜60%の範囲が望ましい。
The amount of the inorganic material to be added can be selected from a wide range of 5 to 80% based on the total solid content of the cement and the additive, but in consideration of the injectability and strength of the solidified material paste,
A range of 30 to 60% is desirable.

【0029】水硬性固化材と両性金属の反応を抑制し水
素の発生を抑制するために、主として薬剤を添加するこ
とによって(1)両性金属の表面に保護皮膜を生成す
る、(2)固化材の水和反応を促進する、及び(3)固
化材のアルカリ度を低減する、の三つの方法を用いるこ
とが、効果的である。これらの方法は、それぞれ単独で
も水素発生量低減効果があり、複数の方法を併用すれば
さらに大きな効果が得られる。特に(1)の薬剤はセメ
ントの水和反応を遅延させる傾向があるので、(2)と
の併用が望ましい。従って、上記した3つの方法のうち
少なくとも2つ以上の方法を用いることによって、両性
金属と水硬性固化材の反応による水素ガスの発生をほぼ
ゼロにできる。
In order to suppress the reaction between the hydraulic hardening material and the amphoteric metal and the generation of hydrogen, a chemical agent is mainly added to (1) to form a protective film on the surface of the amphoteric metal, (2) the hardening material It is effective to use three methods of promoting the hydration reaction of (3) and (3) reducing the alkalinity of the solidified material. Each of these methods has an effect of reducing the amount of generated hydrogen alone, and a greater effect can be obtained by using a plurality of methods in combination. In particular, the agent (1) tends to delay the hydration reaction of the cement, so that it is desirable to use it in combination with (2). Therefore, by using at least two or more of the three methods described above, the generation of hydrogen gas due to the reaction between the amphoteric metal and the hydraulic solidifying material can be made almost zero.

【0030】また、本発明で用いるアルカリ性固化材と
しては、セメント系の水硬性固化材が一般的である。セ
メント系の水硬性固化材にはCaO,SiO2,Al2
3を主成分とする普通ポルトランドセメント,早強ポル
トランドセメント,耐硫酸塩ポルトランドセメント,高
炉セメント,シリカセメント,ケイ酸ナトリウム(水ガ
ラス),フライアッシュセメント,アルミナセメント,
膨張セメント,油井セメント等を水と混練したペース
ト、それに砂等の粉末状骨材を配合したモルタル、さら
に砂利等の粒状の粗骨材を配合したコンクリートが該当
する。
As the alkaline solidifying material used in the present invention, a cement-based hydraulic solidifying material is generally used. CaO, SiO 2 , Al 2 O are used as cement-based hydraulic solidifying materials.
Ordinary Portland cement containing 3 as the main component, early-strength Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, blast furnace cement, silica cement, sodium silicate (water glass), fly ash cement, alumina cement,
A paste in which expanded cement, oil well cement or the like is kneaded with water, a mortar in which powdered aggregate such as sand is mixed, and a concrete in which granular coarse aggregate such as gravel is mixed are applicable.

【0031】以下に、上記の検討結果を反映した実施例
を説明する。
Hereinafter, an embodiment which reflects the above study results will be described.

【0032】(実施例1)第1の実施例は、原子力発電
所から発生する紙類,木片,樹脂等を焼却処理したとき
に生じる焼却灰をセメント系の水硬性固化材に保護皮膜
形成用薬剤と水和反応促進用薬剤を配合して容器内で安
定に固化する場合に関するものである。
(Example 1) In the first example, incineration ash generated when paper, wood chips, resin, and the like generated from a nuclear power plant are incinerated is used for forming a protective film on a cement-based hydraulically solidified material. The present invention relates to a case where a drug and a hydration reaction promoting drug are blended and solidified stably in a container.

【0033】本実施例を図1により説明する。まず、固
化容器1に焼却灰を所定量投入しておく。固化容器1は
通常のドラム缶でもよいが、コンクリートの内張りが施
してあるものが望ましい。固化材貯蔵タンク3より定量
供給装置4を介して混練機2へ固化材を所定の量投入
し、水タンク5から電磁バルブ6を介して混練水を所定
量注入する。さらに、保護皮膜形成用薬剤タンク7より
定量供給装置8を介して、両性金属表面に保護皮膜を生
成するための薬剤の中から選ばれた1種を所定量、混練
機2へ投入する。この薬剤は予め固化材又混練水に配合
しておいてもよいし、あるいは、保護皮膜形成用薬剤タ
ンク7を固化材貯蔵タンク3又は水タンク5に配置し固
化材又は混練水と配合するようにしてもよい。前者の場
合は、保護皮膜形成用薬剤タンク7,定量供給装置8は
不要になる。混練機2の撹拌翼はこれらの投入のあいだ
作動させておくことが望ましい。また、β−ナフタレン
系の減水剤を固化材に対して1〜5%添加することによ
って水/固化材比を低減することができ、作成された固
化体の物性を改善することができる。所定の時間、混練
した後、作成されたぺーストはシャッター9を介して固
化容器1へ注入される。この時、水和反応促進用薬剤タ
ンク15より定量供給装置16を介して、水和反応促進
用薬剤の中から選ばれた1種を所定量、固化容器1に投
入する。ここへ撹拌翼10を挿入し、焼却灰と固化材の
ぺーストを均一に混合する。撹拌翼10は切離し可能な
機構を有しており、一定時間撹拌した後、撹拌翼を切離
し、上蓋をしてそのまま養生し固化体が完成する。撹拌
翼10は、混練終了後、切り離さずに引き抜いて繰返し
使用することも可能である。水和反応促進用薬剤は予め
固化材に配合しておくことも可能であるが、混練機での
ポットライフを確保するためには、固化容器1に固化材
ぺーストを注入する際に添加するのが望ましい。固化材
貯蔵タンク3にはセメント系の水硬性固化材の粉末が貯
蔵されているが、セメントのアルカリ度を示すR2O値
が0.4%以下のセメントが望ましい。また、骨材を予
め配合しておくことも可能である。
This embodiment will be described with reference to FIG. First, a predetermined amount of incinerated ash is put into the solidification container 1. The solidification container 1 may be an ordinary drum, but it is desirable that the solidification container 1 be provided with a concrete lining. A predetermined amount of the solidified material is charged from the solidified material storage tank 3 to the kneading machine 2 via the fixed amount supply device 4, and a predetermined amount of the kneading water is injected from the water tank 5 via the electromagnetic valve 6. Further, a predetermined amount of one of the chemicals for forming a protective film on the surface of the amphoteric metal is charged into the kneading machine 2 from the chemical tank 7 for forming the protective film via the quantitative supply device 8. This chemical may be mixed in advance with the solidifying material or kneading water, or the chemical tank 7 for forming the protective film may be arranged in the solidifying material storage tank 3 or the water tank 5 and mixed with the solidifying material or kneading water. It may be. In the former case, the protective film forming chemical tank 7 and the quantitative supply device 8 become unnecessary. It is desirable that the stirring blades of the kneader 2 be operated during these charging. Further, by adding 1 to 5% of a β-naphthalene-based water reducing agent to the solidified material, the water / solidified material ratio can be reduced, and the physical properties of the produced solidified material can be improved. After kneading for a predetermined time, the produced paste is injected into the solidification container 1 through the shutter 9. At this time, a predetermined amount of one selected from the hydration reaction accelerating agents is put into the solidification container 1 from the hydration reaction accelerating agent tank 15 via the quantitative supply device 16. The stirring blade 10 is inserted here, and the incineration ash and the paste of the solidified material are uniformly mixed. The stirring blade 10 has a mechanism that can be separated. After stirring for a certain period of time, the stirring blade is separated, the upper lid is covered, and curing is performed to complete a solidified body. After kneading, the stirring blade 10 can be pulled out without being separated and used repeatedly. The hydration reaction-promoting agent can be added to the solidifying material in advance, but in order to ensure the pot life in the kneader, the solidifying material paste is added when the paste is poured into the solidifying container 1. It is desirable. Cement-based hydraulic hardening material powder is stored in the hardening material storage tank 3. Cement having an alkalinity R 2 O value of 0.4% or less is desirable. It is also possible to mix the aggregate in advance.

【0034】次に具体的な実施例について述べる。固化
した焼却灰の組成を表1に示す。
Next, a specific embodiment will be described. Table 1 shows the composition of the solidified incinerated ash.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1の組成のように、焼却灰にはセメント
と反応するアルミニウム及びその酸化物,鉛,亜鉛が相
当量含まれていた。まず最初に固化材として普通ポルト
ランドセメントを用いて、水セメント比0.4 で混練し
たぺーストを注入して上記焼却灰を固化した。焼却灰と
固化材ぺーストの体積比は1:1であった。その結果、
作成された固化体には水素が発生した痕跡と見られるボ
イドやクラックが発生した。そこで、表2に示すように
セメントとしてアルカリ度のやや低い耐硫酸塩セメント
を、保護皮膜形成用薬剤としてポリリン酸珪素を、水和
反応促進用薬剤として硝酸カルシウムを用いた場合を同
様の条件で焼却灰を固型化した。
As shown in Table 1, the incinerated ash contained considerable amounts of aluminum and its oxides, lead and zinc, which react with cement. First, using ordinary Portland cement as a solidifying material, a paste kneaded at a water cement ratio of 0.4 was injected to solidify the incinerated ash. The volume ratio between the incinerated ash and the solidified paste was 1: 1. as a result,
Voids and cracks which appeared to be traces of hydrogen were generated in the formed solid. Thus, as shown in Table 2, under the same conditions, a cement with a slightly low alkalinity resistance as a cement, silicon polyphosphate as a chemical for forming a protective film, and calcium nitrate as a chemical for accelerating a hydration reaction are used. The incinerated ash was solidified.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】その結果、固化した固化体にはボイドやク
ラックの発生は皆無であり、健全な固化体を作成するこ
とが可能になった。この固化体を水に浸漬する試験を実
施したが、外観に変化は見られず、健全性を維持した。
As a result, no voids or cracks were generated in the solidified solid, and a sound solid could be produced. A test in which the solid was immersed in water was performed, but no change was observed in the appearance, and the soundness was maintained.

【0039】本実施例では既に述べたように、耐硫酸塩
セメントの代わりに白色セメント,シリカセメント,高
炉セメント,フライアッシュセメント等を使用すること
ができる。またシリカフュームの代わりに高炉スラグ,
フライアッシュ,シャモット等が使用可能である。保護
皮膜形成用薬剤としてポリリン酸珪素の代わりにはリチ
ウム塩,硝酸塩やホスホン酸及びその塩,無機及び有機
のリン酸及びその塩,アミン,メルカプタン類等が使用
可能である。水和反応促進用薬剤として硝酸カルシウム
の代わりには塩化カルシウム,水ガラス,アルミン酸カ
ルシウム等が使用可能である。
In this embodiment, as described above, white cement, silica cement, blast furnace cement, fly ash cement or the like can be used instead of the sulfate resistant cement. Blast furnace slag instead of silica fume,
Fly ash, chamotte, etc. can be used. In place of silicon polyphosphate, lithium salt, nitrate, phosphonic acid and salts thereof, inorganic and organic phosphoric acid and salts thereof, amines, mercaptans and the like can be used as the protective film forming agent. As a hydration reaction promoting agent, calcium chloride, water glass, calcium aluminate and the like can be used instead of calcium nitrate.

【0040】ここで、保護皮膜形成用薬剤と水和反応促
進用薬剤の効果について述べる。
Here, the effects of the protective film forming agent and the hydration reaction accelerating agent will be described.

【0041】先ず、セメント中で、保護皮膜形成用薬剤
の効果を調べるため、セメントペーストの上澄み液を用
いたアルミニウム片の腐食試験を実施した。上澄み液で
はセメントの水和反応の影響を除外できるので、保護皮
膜を生成する薬剤の純粋な効果を調べるのに都合がよ
い。用いたセメントは普通ポルトランドセメントと実施
例1で用いた耐硫酸塩セメントで両者を比較すると表3
のような組成の違いがある。
First, in order to examine the effect of the protective film forming agent in cement, a corrosion test was performed on an aluminum piece using the supernatant liquid of cement paste. Since the supernatant liquid can exclude the effect of the hydration reaction of the cement, it is convenient to examine the pure effect of the agent that forms the protective film. The cement used was ordinary Portland cement and the sulfate-resistant cement used in Example 1.
There is a difference in composition such as

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】即ち、耐硫酸塩セメントでは耐硫酸性を高
めるため、セメント中のアルカリ成分であるNa2O,
2Oの含有量が小さく、前述の第3の方法に適合する
セメントである。実験方法を次に述べる。まずセメント
100重量部と水道水100重量部を撹拌機で十分に混
合した後、吸引濾過し上澄み液を作成した。この時の上
澄み液のpHは普通ポルトランドセメントで13.9,
耐硫酸塩セメントで13.4であった。この上澄み液を10
0cc試験管に採り、アルミニウム片1gを浸漬し実験を
開始した。発生する水素ガスは水上置換で捕集し、体積
を測定した。使用した薬剤は重合リン酸塩の一種である
ポリリン酸珪素,有機リン酸の一種であるニトリロトリ
スメチレンホスホン酸、及び塩化カルシウム,硝酸リチ
ウムであった。添加量は上澄み液100重量部に対し、
添加薬剤1重量部であった。
That is, in the sulfate-resistant cement, in order to increase the sulfuric acid resistance, Na 2 O, which is an alkaline component in the cement, is used.
It is a cement having a low K 2 O content and conforming to the third method described above. The experimental method is described below. First, 100 parts by weight of cement and 100 parts by weight of tap water were sufficiently mixed with a stirrer, and then suction-filtered to prepare a supernatant. The pH of the supernatant at this time was 13.9 with ordinary Portland cement,
It was 13.4 with sulfate resistant cement. This supernatant was added to 10
The test was taken in a 0 cc test tube and 1 g of an aluminum piece was immersed in the test tube. The generated hydrogen gas was collected by displacement on water, and the volume was measured. The chemicals used were silicon polyphosphate, a kind of polymeric phosphate, nitrilotrismethylene phosphonic acid, a kind of organic phosphoric acid, calcium chloride and lithium nitrate. The amount added is 100 parts by weight of the supernatant liquid.
The amount of the added drug was 1 part by weight.

【0044】本実験における水素発生量の経時変化を図
2に示す。薬剤無添加の上澄み液では、普通ポルトラン
ドセメントでは24時間で約120cc、耐硫酸塩セメン
トで40ccの水素ガスが発生したが、耐硫酸塩セメント
の上澄み液にポリリン酸珪素、及びニトリロトリスメチ
レンホスホン酸を添加したアルミニウム片からは1/1
0の4cc、塩化カルシウム,硝酸リチウムを添加したア
ルミニウム片からは1/20の2ccに発生量を低減でき
ることがわかった。24時間経過後、試験後のアルミニ
ウム片を取り出し、表面を観察した結果、ポリリン酸珪
素、及びニトリロトリスメチレンホスホン酸を添加した
アルミニウム片では白色でゲル状の沈殿物が均一に金属
表面に析出し保護皮膜が形成されていた。一方、塩化カ
ルシウム,硝酸リチウムを添加したアルミニウム片で
は、更に緻密な結晶性の沈殿物が析出していた。このよ
うな沈殿皮膜の形成により、アルミニウム表面の溶解反
応が抑制され、水素発生量が低減されることが本実験に
より確認された。
FIG. 2 shows the change over time in the amount of generated hydrogen in this experiment. In the supernatant containing no chemicals, about 120 cc of hydrogen gas was generated in 24 hours for ordinary Portland cement and 40 cc for hydrogen sulfate-resistant cement. However, silicon polyphosphate and nitrilotrismethylene phosphonic acid were added to the supernatant of sulfate-resistant cement. From the aluminum piece added with
It was found that the amount of generation could be reduced to 1/20 of 2 cc from aluminum flakes to which 4 cc of 0 and calcium chloride and lithium nitrate were added. After 24 hours, the aluminum piece after the test was taken out and the surface was observed.As a result, a white, gel-like precipitate was uniformly deposited on the metal surface of the aluminum piece to which silicon polyphosphate and nitrilotrismethylenephosphonic acid were added. A protective film was formed. On the other hand, in the aluminum piece to which calcium chloride and lithium nitrate were added, a denser crystalline precipitate was deposited. This experiment confirmed that the formation of such a precipitation film suppressed the dissolution reaction on the aluminum surface and reduced the amount of generated hydrogen.

【0045】保護皮膜形成用薬剤の効果を確かめる第2
の実験として、同様の条件でpH=13.5 のNaOH
水溶液中のアルミニウム片に対しても実施した。NaO
H水溶液中ではセメントの上澄み液中よりもアルミニウ
ムの腐食反応が著しく水素発生量も多い。添加薬剤とし
て、アルカリ金属の硝酸塩である硝酸ナトリウム,硝酸
カリウム,硝酸リチウム、またリチウム含有の別の塩と
して塩化リチウムをそれぞれ1モル/lとなるように加
えた。
Second check of the effect of the protective film forming agent
As an experiment, under the same conditions, NaOH having a pH of 13.5 was used.
The test was also performed on aluminum pieces in an aqueous solution. NaO
In the aqueous H solution, the corrosion reaction of aluminum is remarkable and the amount of generated hydrogen is larger than in the supernatant of the cement. As additive agents, sodium nitrate, potassium nitrate, and lithium nitrate, which are alkali metal nitrates, and lithium chloride as another lithium-containing salt were added at 1 mol / l.

【0046】第2の実験における水素発生量の経時変化
を図3に示す。無添加のpH=13.5のNaOH水溶液中
のアルミニウム片では5時間で約600ccの水素ガスが
発生した。硝酸ナトリウム,硝酸カリウムを添加したア
ルミニウム片では400ccに減少し、塩化リチウムでは
100cc、硝酸リチウムでは40ccにそれぞれ減少する
ことがわかった。本実験結果から、添加薬剤の硝酸根の
効果も認められたが、リチウムの効果が大きいことがわ
かった。また、水素発生量の経時変化の曲線が1時間経
過後から横ばいになっていることから、アルミニウム片
とアルカリ溶液が接触後、しばらくしてから保護皮膜が
完全なものになることがわかった。
FIG. 3 shows the change over time in the amount of hydrogen generated in the second experiment. About 600 cc of hydrogen gas was generated in 5 hours with no addition of aluminum pieces in an aqueous solution of NaOH having a pH of 13.5. It was found that the aluminum pieces to which sodium nitrate and potassium nitrate were added reduced to 400 cc, lithium chloride to 100 cc, and lithium nitrate to 40 cc. From the results of this experiment, although the effect of nitrate as an additive was also recognized, it was found that the effect of lithium was large. Further, since the curve of the change over time in the amount of generated hydrogen was flat after one hour, it was found that the protective film became complete after a while after the aluminum piece was brought into contact with the alkali solution.

【0047】次に、水和反応促進用薬剤を固化材に配合
することによって、両性金属とセメントの反応による水
素発生を抑制する効果について述べる。
Next, the effect of suppressing the generation of hydrogen due to the reaction between the amphoteric metal and the cement by adding a hydration reaction promoting agent to the solidifying material will be described.

【0048】標準組成として普通ポルトランドセメント
を水/セメント比0.32 で混練したぺーストを作成
し、セメントの水和反応促進薬剤として塩化カルシウ
ム、第1の実施例で使用した硝酸カルシウムをそれぞれ
セメントに対して1重量%添加した。参照データとし
て、水酸化カルシウムも供試した。実験手順はセメント
ぺースト50ccにアルミニウム片を1g投入し、発生ガ
スを水上置換で捕集し、体積を測定した。
As a standard composition, a paste was prepared by kneading ordinary Portland cement at a water / cement ratio of 0.32. Calcium chloride was used as a cement hydration reaction accelerator, and calcium nitrate used in the first embodiment was used as the cement. 1% by weight with respect to As reference data, calcium hydroxide was also tested. In the experimental procedure, 1 g of an aluminum piece was put into 50 cc of cement paste, the generated gas was collected by displacement on water, and the volume was measured.

【0049】本実験における水素発生量の経時変化を図
4に示す。無添加の普通ポルトランドセメントのペース
トにおいてはアルミニウム片投入後より6時間経過まで
に約30ccの水素が発生し、その後横ばいとなった。こ
れは6時間で普通ポルトランドセメントの初期の水和反
応が終了し、アルミニウム片の溶解反応に寄与する自由
水がほぼなくなったことを意味している。塩化カルシウ
ム、及び硝酸カルシウムを添加した系では、セメントの
水和反応が促進され約2時間で水素発生曲線は横ばいと
なった。この間の水素発生量は無添加の場合の1/10
の3ccであった。一方、水酸化カルシウムを添加した系
ではセメントの水和反応の促進作用は見られず、水素発
生量は若干増大した。このことから、カルシウム塩のな
かでも溶解度の大きい中性塩が水和反応促進に効果が大
きく、溶解度の小さい塩は効果がないことがわかった。
FIG. 4 shows the change over time in the amount of generated hydrogen in this experiment. In the normal Portland cement paste without addition, about 30 cc of hydrogen was generated by the lapse of 6 hours from the input of the aluminum piece, and then leveled off. This means that the initial hydration reaction of ordinary Portland cement was completed in 6 hours, and free water contributing to the dissolution reaction of the aluminum pieces was almost eliminated. In the system to which calcium chloride and calcium nitrate were added, the hydration reaction of the cement was promoted, and the hydrogen evolution curve leveled off in about 2 hours. During this period, the amount of hydrogen generated was 1/10 of the case without addition.
Was 3cc. On the other hand, in the system to which calcium hydroxide was added, no effect of promoting the hydration reaction of the cement was observed, and the amount of generated hydrogen was slightly increased. From this, it was found that among the calcium salts, neutral salts having high solubility had a large effect on promoting the hydration reaction, and salts having low solubility had no effect.

【0050】塩化カルシウム、及び硝酸カルシウムの代
わりにケイ酸ナトリウム(水ガラス),CaO,Al23
の焼結体であるアルミン酸カルシウム類,明礬石(アル
ナイト)を用いても同様の効果が得られる。これらの薬
剤の添加量は固化材に対して0.1〜10%、好ましく
は0.1〜5%が適量であり、1%でも十分な効果が得
られた。
Instead of calcium chloride and calcium nitrate, sodium silicate (water glass), CaO, Al 2 O 3
Similar effects can be obtained by using calcium aluminates and alunite (alunite) which are sintered bodies of the above. The appropriate amount of these agents to be added is 0.1 to 10%, preferably 0.1 to 5% with respect to the solidified material, and a sufficient effect can be obtained even with 1%.

【0051】最後に、保護皮膜形成用薬剤と水和反応促
進用薬剤の両方の効果を調べるため、前実験で用いた水
和反応促進用薬剤に加えて、保護皮膜形成用薬剤の一例
として塩化カルシウム1%,ポリリン酸珪素を5%添加
した系についても、同様の実験を実施した。その結果は
同じく図4に示したように、水素発生量は塩化カルシウ
ム、及び硝酸カルシウムを添加した系の1/3となっ
た。従って、セメントの水和反応を促進する薬剤と両性
金属表面に保護皮膜を形成する薬剤を併用することによ
って、セメントと両性金属であるアルミニウムの反応に
よる水素発生量を大幅に低減できることがわかった。
Finally, in order to examine the effects of both the protective film forming agent and the hydration reaction promoting agent, in addition to the hydration reaction promoting agent used in the previous experiment, chloride was used as an example of the protective film forming agent. The same experiment was performed for a system in which 1% of calcium and 5% of silicon polyphosphate were added. As a result, as shown in FIG. 4, the amount of generated hydrogen was 1/3 of the system to which calcium chloride and calcium nitrate were added. Therefore, it was found that the combined use of an agent that promotes the hydration reaction of cement and an agent that forms a protective film on the surface of the amphoteric metal can significantly reduce the amount of hydrogen generated by the reaction between the cement and aluminum, which is an amphoteric metal.

【0052】以上説明したように、本実施例によれば、
前処理に必要がなく、かつ固化体中の可燃性の水素発生
を大幅に低減できるので、水素による破壊を防止でき、
安定した固化体、それを得るための固化方法及び固化装
置を提供できる。
As described above, according to the present embodiment,
It is not necessary for pre-treatment, and the generation of flammable hydrogen in the solidified product can be greatly reduced.
A stable solidified body, a solidifying method and a solidifying device for obtaining the same can be provided.

【0053】また、本実施例では放射性廃棄物である焼
却灰を混練機に投入しないプロセスであるので、混練機
の洗浄やメンテナンスが容易で、大量に発生する混練機
の洗浄廃液は非放射性で処理が不要となる利点がある。
In this embodiment, since the incinerated ash, which is radioactive waste, is not charged into the kneader, washing and maintenance of the kneader are easy, and a large amount of washing waste liquid of the kneader is non-radioactive. There is an advantage that processing is unnecessary.

【0054】以上の実施例では、セメントとして低アル
カリセメントを用いたが、通常のセメントを用いアルカ
リ度を低減させることで同様な効果を得ることができ
る。以下、アルカリ度を低下させたときの効果を示す。
In the above embodiments, low-alkali cement was used as cement. However, similar effects can be obtained by reducing alkalinity by using ordinary cement. Hereinafter, the effect when the alkalinity is reduced will be described.

【0055】本実験は、固化材中のアルカリ成分である
Na2O,K2O,CaOの含有割合を低減化調整する方
法に、保護皮膜形成用薬剤と水和反応促進用薬剤の両方
を添加するのを組み合わせた方法に関するものである。
In this experiment, a method for reducing and adjusting the content of Na 2 O, K 2 O, and CaO, which are alkali components in the solidified material, was conducted by using both a protective film forming agent and a hydration reaction promoting agent. The present invention relates to a method of combining addition.

【0056】使用したセメントは普通ポルトランドセメ
ントとNa2O,K2Oの合計の含有率が0.4 %である
白色セメントである。これらのセメントのNa2O,K2
O,CaOの含有割合をさらに低減化調整するために、
セメントを希釈するための骨材として川砂と高炉水砕ス
ラグを添加した。実施した固化材のペースト条件とペー
ストのpHを表4に示す。
The cement used was a normal white cement having a total content of Portland cement and Na 2 O, K 2 O of 0.4%. Na 2 O, K 2 of these cements
In order to further reduce and adjust the content ratio of O and CaO,
River sand and granulated blast furnace slag were added as aggregates for diluting cement. Table 4 shows the paste conditions of the solidified material and the pH of the paste.

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】このようにセメント中のアルカリ成分であ
るNa2O,K2Oの含有率を低減化調整したセメントの
ペーストはpHが低くなっており、さらに骨材の添加に
よって低減された。これら4種類のペースト50ccに両
性金属として亜鉛顆粒1gを投入し、水素発生量の経時
変化を調べた結果を図5に示す。各ペーストについてセ
メントの初期の水和反応が終了する6時間後に、水素発
生はほぼ横ばいとなるが、トータルの発生量はペースト
のpHに依存しており、pHが低いほど水素発生量は低
くなることがわかった。本実施例により、セメント中の
アルカリ成分であるNa2O,K2Oの含有率を低減化調
整し、さらに骨材を添加する方法が水素発生量の低減に
有効であることが確認された。
[0058] Thus Na 2 O is an alkali component in a cement paste of cement reducing adjust the content of K 2 O is has pH becomes lower, was further reduced by the addition of the aggregate. FIG. 5 shows the results of investigating 1 g of zinc granules as an amphoteric metal into 50 cc of these four types of pastes and examining the change over time in the amount of generated hydrogen. Six hours after the end of the initial hydration reaction of the cement for each paste, the hydrogen generation is almost flat, but the total generation depends on the pH of the paste, and the lower the pH, the lower the hydrogen generation. I understand. According to this embodiment, Na 2 O is an alkali component in a cement to adjust reduce the content of K 2 O, it was confirmed further method of adding an aggregate is effective in reducing the amount of hydrogen generation .

【0059】セメント中のNa2O,K2Oの含有率の合
計値(R2O値)と亜鉛顆粒からの水素発生量の相対値の
関係を図6に示す。この関係から、両性金属とセメント
の反応による水素発生量を低減するためにはR2O値を
0.6%以下、好ましくは0.4%以下に調整するのがよ
い。次に骨材の添加量と水素発生量(相対値),固化材
の相対強度、及び両者相加平均でえられる評価関数との
関係を図7に示す。ペーストの注入し易さを示す注入性
指標は、固化体の相体強度と同様な傾向を示す。図7に
よれば、骨材の添加量は多ければ多いほど水素発生に対
しては効果的であるが、80%を超えると固型化材とし
ての強度が不十分になるので80%以下が好ましい。骨
材の添加量が増えるとペースト粘性も増大し、注入性指
標が小さくなり注入性が悪くなる。従って、望ましい骨
材の添加量は固化材重量全体に対して、30〜60%で
あった。
FIG. 6 shows the relationship between the total content of Na 2 O and K 2 O in cement (R 2 O value) and the relative value of the amount of hydrogen generated from zinc granules. From this relationship, in order to reduce the amount of hydrogen generated by the reaction between the amphoteric metal and the cement, the R 2 O value should be adjusted to 0.6% or less, preferably 0.4% or less. Next, FIG. 7 shows the relationship between the amount of added aggregate and the amount of hydrogen generated (relative value), the relative strength of the solidified material, and the evaluation function obtained by arithmetic mean of both. The injectability index indicating the ease of injecting the paste shows the same tendency as the phase strength of the solidified body. According to FIG. 7, the more the amount of the aggregate added, the more effective it is for hydrogen generation. However, if it exceeds 80%, the strength as a solidified material becomes insufficient. preferable. As the amount of aggregate added increases, the paste viscosity also increases, and the index of injectability decreases, resulting in poor injectability. Therefore, the desirable amount of the aggregate added was 30 to 60% based on the total weight of the solidified material.

【0060】次に亜鉛顆粒の表面に保護皮膜を形成する
薬剤として、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムを
Dの組成のペーストに1%添加した。アルキルベンゼン
スルホン酸ナトリウムの分子は親水基と疎水基からな
り、金属側へは親水基がセメントペースト側へは疎水基
が配向することにより金属表面を保護する。その結果、
水素発生量はDの組成の場合の1/5に減少した。さら
に、セメントの水和促進剤である塩化カルシウムを1%
加えることにより、水素発生量はさらに1/2に減少し
た。
Next, as an agent for forming a protective film on the surface of zinc granules, 1% of sodium alkylbenzenesulfonate was added to the paste of the composition D. The molecule of sodium alkylbenzenesulfonate is composed of a hydrophilic group and a hydrophobic group, and the hydrophilic group is oriented to the metal side and the hydrophobic group is oriented to the cement paste side to protect the metal surface. as a result,
The amount of hydrogen generated was reduced to 1/5 of that of the composition of D. Furthermore, 1% of calcium chloride, which is a hydration accelerator for cement,
The addition further reduced the amount of hydrogen generation by half.

【0061】以上のように、固化材のアルカリ度を低減
する方法により、両性金属との反応による水素発生量を
低減することが可能である。従って、実施例1に更に固
化材のアルカリ度を低減する方法を加味することによ
り、水素発生量をほぼゼロに近いレベルまで低減するこ
とができる。
As described above, the amount of hydrogen generated by the reaction with the amphoteric metal can be reduced by the method of reducing the alkalinity of the solidified material. Therefore, by further adding a method for reducing the alkalinity of the solidified material to Example 1, the amount of generated hydrogen can be reduced to a level close to zero.

【0062】(実施例2)第2の実施例は、第1の実施
例と同様、原子力発電所から発生する紙類,木片,樹脂
等を焼却処理したときに生じる焼却灰を容器内で安定に
固化する方法に関するものである。
(Embodiment 2) In the second embodiment, as in the first embodiment, incineration ash generated when paper, wood chips, resin, etc. generated from a nuclear power plant are incinerated is stabilized in a container. The method relates to a method of solidifying into a solid.

【0063】第2の実施例を図8により説明する。本実
施例では固化材貯蔵タンク3より定量供給装置4を介し
て混練機2へ固化材を所定の量投入し、水タンク5から
電磁バルブ6を介して混練水を所定量注入し、所定の時
間、混練する点は同じである。固化材貯蔵タンク3には
セメント系の水硬性固化材の粉末が貯蔵されているが、
セメントのアルカリ度を示すR2O値が0.4%以下のセ
メントが望ましい。また、骨材を予め配合しておくこと
も可能である。保護皮膜形成用薬剤の中から選ばれた1
種及び水和反応促進用薬剤は予め固化材に配合してお
く。ここで、焼却灰は焼却灰貯蔵タンク11より定量供
給装置12を介して所定量混練機2へ投入され、固化材
と共に混練される。所定の時間混練した後、作成された
ペーストはシャッター9を介して固化容器1へ注入さ
れ、上蓋をしてそのまま養生し固化体が完成する。
A second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a predetermined amount of the solidified material is supplied from the solidified material storage tank 3 to the kneading machine 2 via the fixed amount supply device 4, and a predetermined amount of the kneading water is injected from the water tank 5 via the electromagnetic valve 6. The points of time and kneading are the same. The solidified material storage tank 3 stores a cement-based hydraulically solidified material powder.
A cement having an R 2 O value indicating the alkalinity of the cement of 0.4% or less is desirable. It is also possible to mix the aggregate in advance. 1 selected from protective film forming agents
The seed and the agent for accelerating the hydration reaction are previously blended into the solidified material. Here, a predetermined amount of the incinerated ash is put into the kneading machine 2 from the incinerated ash storage tank 11 via the fixed amount supply device 12, and kneaded with the solidified material. After kneading for a predetermined time, the produced paste is poured into the solidification container 1 through the shutter 9, and is covered with the upper lid and cured as it is to complete the solidified body.

【0064】第2の実施例によれば、第1の実施例同
様、前処理の必要がなく、かつ固化体中の可燃性の水素
発生を大幅に低減できるので、水素による破壊を防止で
き、安定した固化体、それを得るための固化方法及び固
化装置を提供できる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, no pretreatment is required, and the generation of flammable hydrogen in the solidified material can be greatly reduced, so that destruction by hydrogen can be prevented. A stable solidified body, a solidifying method and a solidifying device for obtaining the same can be provided.

【0065】また、第2の実施例によれば、混練機2で
の高剪断力,高速混練が可能であるので、固化体の均質
性が向上すると共に、焼却灰の充填可能量を向上させる
ことができる。
Further, according to the second embodiment, since high shearing force and high-speed kneading in the kneading machine 2 are possible, the homogeneity of the solidified body is improved, and the filling amount of the incinerated ash is improved. be able to.

【0066】(実施例3)第3の本実施として、原子力
発電所から発生する放射性金属廃棄物を固化するのに好
適なシステムを示す。
(Embodiment 3) As a third embodiment, a system suitable for solidifying radioactive metal waste generated from a nuclear power plant will be described.

【0067】第3の実施例を図9により説明する。ま
ず、固化容器1に適当な大きさに切りそろえた放射性雑
金属廃棄物を充填し、加振台13の上に設置しておく。
固化容器は通常のドラム缶でもよいが、コンクリートの
内張りが施してあるものが望ましい。固化材貯蔵タンク
3より定量供給装置4を介して混練機2へ固化材を所定
の量投入し、水タンク5から電磁バルブ6を介して混練
水を所定量注入する。さらに薬剤タンク7より定量供給
装置8を介して、保護皮膜形成用薬剤の中から選ばれた
1種を所定量、混練機2へ投入する。この薬剤は予め固
化材に配合しておくと、薬剤タンク7,定量供給装置8
は不要になる。混練機2の撹拌翼はこれらの投入のあい
だ作動させておくことが望ましい。また、β−ナフタレ
ン系の減水剤を固化材に対して1〜5%添加することに
よって水/固化材比を低減することができ、作成された
固化体の物性を改善することができる。混練機2の撹拌
翼には駆動モーターへの負荷からペーストの粘性を評価
できる機能を有することが望ましい。所定の時間、混練
した後、作成されたペーストはシャッター9を介して固
化容器1へ注入する。ここで、加振台13を作動させ固
化容器1に振動を与えることにより、廃棄物間の空隙へ
の固化材の侵入を促進することができる。
A third embodiment will be described with reference to FIG. First, the solidified container 1 is filled with radioactive metal wastes cut to an appropriate size and placed on the vibration table 13.
The solidification container may be an ordinary drum, but preferably a concrete lining. A predetermined amount of the solidified material is charged from the solidified material storage tank 3 to the kneading machine 2 via the fixed amount supply device 4, and a predetermined amount of the kneading water is injected from the water tank 5 via the electromagnetic valve 6. Further, a predetermined amount of one of the protective film forming chemicals is charged into the kneading machine 2 from the chemical tank 7 via the quantitative supply device 8. If this medicine is previously mixed with the solidifying material, the medicine tank 7, the fixed amount supply device 8
Becomes unnecessary. It is desirable that the stirring blades of the kneader 2 be operated during these charging. Further, by adding 1 to 5% of a β-naphthalene-based water reducing agent to the solidified material, the water / solidified material ratio can be reduced, and the physical properties of the produced solidified material can be improved. It is desirable that the stirring blade of the kneader 2 has a function of evaluating the viscosity of the paste from the load on the drive motor. After kneading for a predetermined time, the prepared paste is poured into the solidification container 1 through the shutter 9. Here, the vibration table 13 is operated to apply vibration to the solidification container 1, whereby penetration of the solidification material into the gap between the wastes can be promoted.

【0068】固化材貯蔵タンク3にはセメント系の水硬
性固化材の粉末が貯蔵されているが、セメントのアルカ
リ度を示すR2O値が0.4%以下のセメントが望まし
い。また、骨材を予め配合してアルカリ度を低下させる
ことも可能である。セメントの水和反応促進用薬剤は予
め固化材に配合しておくことも可能であるが、混練機で
のポットライフを確保するためには、固化容器1に固化
材ペーストを注入する際に添加するのが望ましい。従っ
て、本実施例においても第3の実施例同様に、ペースト
を注入する際に水和反応促進用薬剤タンク15より定量
供給装置16を介して、本発明の水和反応促進用薬剤の
中から選ばれた1種を所定量、固化容器1に投入する。
Cement-based hydraulic hardening material powder is stored in the hardening material storage tank 3. Cement having an alkalinity R 2 O value of 0.4% or less is desirable. It is also possible to reduce alkalinity by blending aggregate in advance. Although the agent for promoting the hydration reaction of cement can be previously added to the solidifying material, in order to secure the pot life in the kneading machine, it is added when the solidifying material paste is poured into the solidifying container 1. It is desirable to do. Therefore, in the present embodiment, similarly to the third embodiment, when injecting the paste, the hydration reaction promoting agent of the present invention is selected from the hydration reaction promoting agent from the hydration reaction promoting agent tank 15 through the quantitative supply device 16. A predetermined amount of the selected one is charged into the solidification container 1.

【0069】また、上記においては保護皮膜形成用薬剤
を固化材と共にペーストを作成したが、金属廃棄物を固
化容器1に投入する前に、直接保護皮膜形成用薬剤を溶
解して溶解水に浸すことにより、予め保護皮膜を形成し
ても同様に目的を達成することができる。
Further, in the above, the paste for forming the protective film was prepared together with the solidifying material in the paste, but before the metal waste was put into the solidification container 1, the chemical for forming the protective film was directly dissolved and immersed in dissolved water. Thereby, the purpose can be similarly achieved even if a protective film is formed in advance.

【0070】第3の実施例においても第1の実施例で用
いた表2の組成の固化材を使用した。まず固化材の注入
性を評価した。充填状況の評価は、セメントの硬化後、
固化体を縦方向に切断し、切断面における空隙面積が1
0%以下であれば良好とした。評価結果を図10に示
す。混練機2の撹拌翼の駆動モーターへの負荷から評価
した固化材ペーストの粘度が5000cp以下であれば、
加振しなくても固化材の充填状況は良好であった。また
固化材ペーストの粘度が5000cp〜8000cpであれ
ば加振することにより、良好な充填ができた。従って、
金属廃棄物を固化する場合には、固化材ペーストの粘度
を8000cp以下に制御することにより、放射性金属廃
棄物を充填した固化容器の上方からの固化材注入法によ
り簡便に固化でき、廃棄物と固化材の混練操作が不要と
なり固化設備を簡素化できる。
Also in the third embodiment, the solidified material having the composition shown in Table 2 used in the first embodiment was used. First, the injectability of the solidified material was evaluated. Evaluation of the filling situation, after hardening of the cement,
The solidified body is cut in the longitudinal direction, and the void area on the cut surface is 1
If it was 0% or less, it was regarded as good. FIG. 10 shows the evaluation results. If the viscosity of the solidified material paste evaluated from the load on the drive motor of the stirring blade of the kneader 2 is 5000 cp or less,
The filling state of the solidified material was good even without vibration. When the viscosity of the solidified material paste was 5000 cp to 8000 cp, good filling was achieved by vibrating. Therefore,
When solidifying metal waste, by controlling the viscosity of the solidification material paste to 8000 cp or less, the solidification material can be easily solidified by the solidification material injection method from the top of the solidification container filled with radioactive metal waste. The kneading operation of the solidifying material is not required, and the solidifying equipment can be simplified.

【0071】第3の実施例により固化した固化体にはボ
イドやクラックの発生は皆無であり、健全な固化体を作
成することが可能になった。この固化体を水に浸漬する
試験を実施したが、外観に変化は見られず、健全性を維
持した。
In the solidified solid according to the third embodiment, no voids or cracks were generated, and a sound solidified solid could be produced. A test in which the solid was immersed in water was performed, but no change was observed in the appearance, and the soundness was maintained.

【0072】従って、第3の実施例によれば、前の2実
施例と同様に前処理の必要がなく、かつ固化体中の可燃
性の水素発生を大幅に低減できるので、水素による破壊
を防止でき、安定した固化体、それを得るための固化方
法及び固化装置を提供できる。
Therefore, according to the third embodiment, as in the previous two embodiments, there is no need for pretreatment and the generation of flammable hydrogen in the solidified material can be greatly reduced. It is possible to provide a solidified body which can be prevented and is stable, a solidifying method and a solidifying device for obtaining the solidified body.

【0073】また、固化する前に予め廃棄物に保護皮膜
を形成することで、前処理工程で、廃棄物に含まれる両
性金属と固化材の反応による水素ガスの発生を抑制でき
る廃棄物の固化方法及び固化装置並びに放射性廃棄物の
固化体及び固化材を提供することができる。
Further, by forming a protective film on the waste before solidification, the solidification of the waste can suppress the generation of hydrogen gas due to the reaction between the amphoteric metal contained in the waste and the solidifying material in the pretreatment step. It is possible to provide a method, a solidifying device, a solidified radioactive waste, and a solidified material.

【0074】(実施例4)最後に、第4の実施例を、図
11を用いて説明する。第4の実施例は基本的には第3
の実施例と同じである。異なる点は、図11に示すよう
に不燃性の雑固体廃棄物を圧縮減容した圧縮塊14にし
たり、不燃性の雑固体廃棄物を溶融処理した後の硬化物
にしたり、あるいは焼却灰をペレット化した後、それら
硬化物を固化容器1に入れ、ペーストを注入し固化する
点である。
(Embodiment 4) Finally, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is basically similar to the third embodiment.
This is the same as the embodiment. The different point is that as shown in FIG. 11, non-combustible miscellaneous solid waste is made into a compressed mass 14 which is reduced in volume, non-combustible miscellaneous solid waste is made into a cured product after being melt-processed, or incinerated ash is made. After the pelletization, the cured product is put into the solidification container 1, and the paste is poured and solidified.

【0075】本実施例においては、第3の実施例と同様
な効果が期待できる。
In this embodiment, the same effects as in the third embodiment can be expected.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、放射性廃棄物に含まれ
る両性金属と水硬性固化材との反応による水素ガスの発
生を抑制する保護膜を形成できるペーストを得ることが
できる。
According to the present invention, it is possible to obtain a paste capable of forming a protective film for suppressing generation of hydrogen gas due to a reaction between an amphoteric metal contained in radioactive waste and a hydraulic solidifying material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である放射性廃棄物の処
理方法を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a radioactive waste treatment method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】保護皮膜形成用薬剤の効果を示す実験結果を示
し、両性金属とセメントとの混合時の水素発生量経時変
化を示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an experimental result showing an effect of a protective film forming agent, and showing a temporal change of an amount of generated hydrogen when mixing an amphoteric metal and cement.

【図3】保護皮膜形成用薬剤の効果を示す実験結果を示
し、NaOH水溶液中の水素発生量経時変化を示す特性
図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an experimental result showing an effect of a protective film forming agent, and showing a temporal change of an amount of generated hydrogen in an NaOH aqueous solution.

【図4】水和反応促進用薬剤での効果を示す実験結果を
示し、両性金属とセメントとの混合時の水素発生量経時
変化を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing experimental results showing the effect of the agent for promoting a hydration reaction, and showing a change over time in the amount of hydrogen generated when an amphoteric metal and cement are mixed.

【図5】固化材のアルカリ度の影響を示し、セメント中
のアルカリ成分含有率と水素発生量の関係を示す特性
図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an influence of alkalinity of a solidifying material and showing a relationship between an alkali component content in cement and an amount of generated hydrogen.

【図6】固化材のアルカリ度の影響を示し、R2O 値と
水素発生量の関係を示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the influence of the alkalinity of the solidified material and showing the relationship between the R 2 O value and the amount of generated hydrogen.

【図7】固化材のアルカリ度の影響を示し、骨材の添加
量と固化体の相対強度,評価関数及び水素発生量との関
係を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the effect of alkalinity of the solidified material, and showing the relationship between the amount of added aggregate and the relative strength, evaluation function, and hydrogen generation amount of the solidified material.

【図8】本発明の第2の実施例を示し、焼却灰を固型化
するのに適した固化装置の構成図。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a solidification device suitable for solidifying incineration ash.

【図9】本発明の第3の実施例を示し、不燃性の雑固体
廃棄物を固化するのに適した固化装置の構成図。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a solidifying apparatus suitable for solidifying non-combustible miscellaneous solid waste.

【図10】固化材ペーストの流動性と固化材の充填状態
の関係を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the fluidity of the solidifying material paste and the state of filling of the solidifying material.

【図11】本発明の第4の実施例を示し、不燃性の雑固
体廃棄物等の硬化物を固化するのに適した固化装置の構
成図。
FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a solidifying apparatus suitable for solidifying a cured product such as noncombustible miscellaneous solid waste.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固化容器、2…混練機、3…固化材貯蔵タンク、
4,8,12,16…定量供給装置、5…水タンク、6
…電磁バルブ、7…保護皮膜形成用薬剤タンク、9…シ
ャッター、10…撹拌翼、11…焼却灰貯蔵タンク、1
3…加振台、14…圧縮塊、15…水和反応促進用薬剤
タンク。
1: solidification container, 2: kneading machine, 3: solidification material storage tank,
4, 8, 12, 16 ... fixed amount supply device, 5 ... water tank, 6
... Electromagnetic valve, 7 ... Chemical tank for forming protective film, 9 ... Shutter, 10 ... Stirring blade, 11 ... Incineration ash storage tank, 1
3. Exciting table, 14: Compressed mass, 15: Chemical tank for promoting hydration reaction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B09B 3/00 C04B 22/16 Z C04B 22/08 24/20 22/16 28/02 24/20 G21F 9/36 511F 28/02 C04B 103:60 G21F 9/36 511 111:20 // C04B 103:60 B09B 3/00 ZAB 111:20 304Z (72)発明者 松田 将省 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 野下 健司 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 菊池 恂 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 泉田 龍男 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 玉田 慎 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 木内 好正 茨城県日立市幸町三丁目2番2号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B09B 3/00 C04B 22/16 Z C04B 22/08 24/20 22/16 28/02 24/20 G21F 9 / 36 511F 28/02 C04B 103: 60 G21F 9/36 511 111: 20 // C04B 103: 60 B09B 3/00 ZAB 111: 20 304Z (72) Inventor Masato Matsuda 1168 Moriyamacho, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Stock (72) Inventor Kenji Noshita 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture In-house Energy Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Jun Kikuchi 1168 Moriyama-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Nichido Corporation Inside the Energy Laboratory, Ltd. (72) Inventor Tatsuo Izumida 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Department Makoto Hitachi City, Ibaraki Prefecture Saiwaicho Third Street No. 1 in the No. 1 stock company Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) inventor Yoshimasa Kiuchi Hitachi City, Ibaraki Prefecture Saiwaicho Third Street No. 2 No. 2 stock company Hitachi engineering in the service

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水硬性固化材を供給する水硬性固化材供給
手段と、両性金属の表面に水素発生を抑制する保護皮膜
を形成する保護皮膜形成剤を供給する保護皮膜形成剤供
給手段と、水供給手段と、前記水硬性固化材供給手段よ
り供給される前記水硬性固化材、前記保護皮膜形成剤供
給手段より供給される前記保護皮膜形成剤、及び前記水
供給手段より供給された水を混練し、生成されたペース
トを排出する混練装置とを備えたことを特徴とする両性
金属を含む放射性廃棄物の固化用ペーストの製造装置。
1. A hydraulic hardening material supplying means for supplying a hydraulic hardening material, a protective film forming agent supplying means for supplying a protective film forming agent for forming a protective film for suppressing hydrogen generation on the surface of an amphoteric metal, A water supply unit, the hydraulic solidifying material supplied from the hydraulic solidifying material supply unit, the protective film forming agent supplied from the protective film forming agent supplying unit, and water supplied from the water supplying unit. An apparatus for solidifying radioactive waste containing amphoteric metal, comprising: a kneading apparatus for kneading and discharging the produced paste.
【請求項2】両性金属の表面に水素発生を抑制する保護
皮膜を形成する保護皮膜形成剤、及び水硬性固化材を供
給する保護皮膜形成剤・水硬性固化材供給手段と、水供
給手段と、前記保護皮膜形成剤・水硬性固化材供給手段
より供給される前記保護皮膜形成剤及び前記水硬性固化
材、及び前記水供給手段より供給された水を混練し、生
成されたペーストを排出する混練装置とを備えたことを
特徴とする両性金属を含む放射性廃棄物の固化用ペース
トの製造装置。
2. A protective film forming agent for forming a protective film for suppressing hydrogen generation on the surface of an amphoteric metal, a protective film forming agent / hydraulic solidifying material supplying means for supplying a hydraulic solidifying material, and a water supplying means. Kneading the protective film forming agent and the hydraulic solidifying agent supplied from the protective film forming agent / hydraulic solidifying material supply unit, and the water supplied from the water supplying unit, and discharging the produced paste. An apparatus for producing a paste for solidifying radioactive waste containing amphoteric metal, comprising: a kneading apparatus.
【請求項3】前記保護皮膜形成剤が、無機リン酸,無機
リン酸の中性塩,有機リン酸,有機リン酸の中性塩(ホ
スホン酸塩),重合リン酸,重合リン酸の中性塩,ポリ
リン酸珪素,ケイ酸,ケイ酸の中性塩,重合ケイ酸,重
合ケイ酸の中性塩,硝酸塩,リチウムを含有する無機
塩,極性基に電気陰性度の高い元素を含む有機化合物並
びに両性金属のキレート化剤の中から選ばれた物質であ
る請求項1または請求項2記載の放射性廃棄物の処理方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the protective film forming agent is selected from inorganic phosphoric acid, neutral salt of inorganic phosphoric acid, organic phosphoric acid, neutral salt of organic phosphoric acid (phosphonate), polymerized phosphoric acid, and polymerized phosphoric acid. Salts, Silicon Polyphosphate, Silicic Acid, Neutral Salts of Silicic Acid, Polymerized Silicic Acid, Neutral Salts of Polymerized Silicic Acid, Nitrate, Inorganic Salts Containing Lithium, Organics Containing Polar Electron with High Electronegativity The method for treating radioactive waste according to claim 1 or 2, wherein the method is a substance selected from a compound and a chelating agent for an amphoteric metal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007106651A (en) * 2005-10-17 2007-04-26 Hazama Corp Expansion suppressor for cement composition, and cement composition
JP2008536105A (en) * 2005-03-16 2008-09-04 ブリテイツシユ・ニユークリア・ヒユーエルズ・ピー・エル・シー Waste disposal method
JP2010261827A (en) * 2009-05-08 2010-11-18 Toshiba Corp Radioactive waste solidification method
JP2021127256A (en) * 2020-02-10 2021-09-02 株式会社フッコー Calcium aluminate-based filler

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