JP2005249389A - 高線量放射性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単でトラブルの発生リスクや保守の手数を減少させることができ、また設備コストも安価な高線量放射性廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】 原子力発電所で大量に使用されている廃イオン交換樹脂のような有機物を含む高線量放射性廃棄物を、隔壁１の内部において処理装置１内に投入して加熱し、加熱処理する。その残渣を処理装置１内でセメントなどの固形化材と混合し、処理装置を容器として固形化し処分する。なお、処理装置１の内部に高線量放射性廃棄物以外の粒子を投入しておくことができ、処理装置１の内部に攪拌翼４を設け、加熱時や固形化材の混合時に内部を攪拌・混合することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原子力発電所から排出される中レベル樹脂などの高線量放射性廃棄物の処理方法に関するものである。

原子力発電所で大量に使用されているイオン交換樹脂は、その吸着能力が低下したときに交換され大量の廃棄物が発生する。この廃イオン交換樹脂は放射性核種が吸着されており、作業員が接近することのできない高線量放射性廃棄物であるため、低線量放射性廃棄物のように通常の放射性廃棄物焼却炉で焼却することができない。また原子力発電所から発生するセルロース粉末のような微粒子状で飛散し易い高線量放射性廃棄物も、通常の放射性廃棄物焼却炉で焼却することは好ましくない。

廃イオン交換樹脂の処理方法としては、特許文献１に示されるように、廃イオン交換樹脂を熱分解して減容したうえでその残渣をドラム缶内で固化する方法が知られている。特許文献には隔壁は図示されていないが、高線量放射性廃棄物であるために実際には、図３に示すように隔壁５１により囲まれた密閉室５２内の分解炉５３で熱分解される。そして、熱分解残渣を残渣排出口５４からドラム缶などの処理容器５５に投入し、処理容器５５内の残渣が所定量に達したときに処理容器５５をコンベヤ５６によってモルタル投入位置まで移動させ、モルタル投入装置５７でその内部にモルタルを投入するとともに混練機５８を挿入して攪拌混練し、セメント固化体としている。

ところがこのような従来の処理方法には、次のような問題があった。
（１）熱分解残渣をハンドリングする際に飛散し易く、その対策が必要である。
（２）残渣排出口５４に残渣が挟まり、装置の密閉性が低下し易い。
（３）分解炉５３を繰り返し使用するために高級材が必要であり、また保守が必要である。
（４）保守可能とするために構造が複雑であり、トラブル発生の頻度が高い。
（５）分解炉５３、コンベヤ５６、モルタル投入装置５７、混練機５８等が必要で設備コストが高くなる。
特公平４−４８１９９号公報（公報中の第１図等）

本発明は上記した従来の問題点を解決し、構造が簡単でトラブルの発生リスクや保守の手数を減少させることができ、また設備コストも安価な高線量放射性廃棄物の処理方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の高線量放射性廃棄物の処理方法は、有機物を含む高線量放射性廃棄物を処理装置内で加熱処理し、加熱処理した残渣を処理装置の全部または一部と合わせて処分することを特徴とするものである。特に、有機物を含む高線量放射性廃棄物を処理装置内で加熱処理し、加熱処理した残渣を処理装置内で固形化材と混合し、処理装置の全部または一部を容器として固形化し処分することが好ましい。

なお、加熱処理を酸化又は熱分解により行うことが好ましく、加熱処理を繰り返し行った後に固形化を行うことが好ましい。また、固形化に先立ち、処理装置全体を加熱して付着している有機物を酸化又は揮発させることが好ましく、処理装置内部に、高線量放射性廃棄物以外の粒子を投入しておくことが好ましい。この場合の粒子の材質は、セラミック（２種類以上の元素から構成されるものや、混合物、砂や石などの天然産出物も含む）、金属、セラミックと金属の混合物のいずれかが好ましい。粒子の大きさは、平均粒径が50mm以下となるようにすることが好ましい。粒子の形状は、ボール形、円柱形、多面体のほか、不定形のものも用いることができる。さらに内部に攪拌翼を備えた処理装置を用いることが好ましく、減容または無機化の際に、攪拌翼の軸を通じて窒素・酸素・空気・水蒸気のいずれか、あるいはこれらの混合気体を処理装置内部に供給することが好ましい。また、攪拌翼の軸を通じて供給した窒素等の気体を処理装置内へ放出する放出口は、攪拌翼や攪拌翼の軸に設けることが好ましい。

本発明の高線量放射性廃棄物の処理方法によれば、有機物を含む高線量放射性廃棄物を処理装置内で加熱処理し、次いで処理装置内で固形化材と混合し、加熱処理した残渣を処理装置の全部または一部と合わせて処分する。特に処理装置の全部または一部を容器として固形化し、処分することが好ましい。このため、従来のような残渣のハンドリングが不要であり、装置全体が簡素化されてトラブルの発生リスクが減少し、保守の手数も不要となる。また従来のような高級材も不要となり、設備コストを安価となる。しかも従来と同様に、高線量放射性廃棄物を安全に処理することが可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図であり、１は隔壁２の内部に設置された処理装置である。処理装置１は熱分解温度に耐える耐熱性を備えた金属容器である。しかし図３に示した従来装置のように長期間にわたり繰り返し使用されるものではなく、使い捨て型であるのでその材質は従来のような高級材である必要はない。処理装置１の上部には処理対象物の供給口が設けられ、図示しない供給装置によって高線量放射性廃棄物（廃イオン交換樹脂やフィルタースラッジなどの有機物を含むものが主体）が連続的に、あるいはバッチ的に投入される。

処理装置１の周囲には加熱装置３が設置されており、投入された有機物を含む高線量放射性廃棄物を酸化又は熱分解し、減容または無機化する。なお熱分解を促進するために、処理装置１の内部に攪拌翼４を設置しておき、隔壁２の外部のモータ５により回転させて高線量放射性廃棄物を攪拌しながら加熱することが好ましい。このように攪拌を加えれば、処理した残渣を破砕でき、残渣を固化する際に気泡等の空隙が発生することを抑制できる。

高線量放射性廃棄物の投入と熱分解を繰り返すと、熱分解残渣が次第に処理装置１の底部に蓄積されて行く。所定量の熱分解残渣が蓄積されたとき、あるいは繰り返しの回数が設定値に達したとき、あるいは処理装置１の内部もしくは外部の線量当量率が規定値を越えたときに投入を停止し、固形化材注入装置６からセメントなどの固形化材を処理装置１の内部に注入する。このときにも同一の攪拌翼４を回転させ、熱分解残渣と注入された固形化材とが均一に混合されるようにすることが好ましい。

このようにして、本実施形態によれば熱分解残渣は処理装置１内でそのまま固形化材と混合して固形化されるため、従来のような熱分解残渣のハンドリングに伴うトラブルはなくなる。固化が完了した後、処理装置１自体を容器とした廃棄体として処分される。

なお固形化に先立ち、処理装置１の全体を加熱装置３により加熱し、付着している有機物を無機化又は揮発させることが好ましい。これは、処分した固化体からは核種が地下水などの環境中に移行するが、有機物が残留していると環境中に移行した核種の拡散が速くなり、人間の生活環境に到達するまでの時間が早まる恐れがあるためである。従って予め無機化又は揮発させておくことによりこのような危険を防止することができる。

図２は本発明の第２の実施形態を示すものである。
この実施形態では底面を曲面とした処理装置１が用いられ、その内部に底面に沿って湾曲させた形状の攪拌翼７が設けられている。この攪拌翼７の軸８は中空とされ、窒素・酸素・空気・水蒸気のいずれか、あるいはこれらの混合気体を攪拌翼７の通気孔から処理装置１の内部に供給して、攪拌効果とあいまって減容または無機化を促進できるようになっている。供給される気体は、処理の条件に適したものを選択することができる。例えば、対象物を熱分解しようとすれば、熱分解ガスを処理装置内から排出する観点で窒素を供給すればよい。また、対象物を燃焼させようとすれば、酸素を供給すればよい。このときの酸素濃度は燃焼排ガスの温度や流量を勘案して、窒素や空気と混合することで適切な濃度に設定してやればよい。

更に、処理対象物をバッチ的に処理装置内に供給しておき、窒素のみを通じて一旦熱分解し、更に酸素または酸素との混合気体を通じて完全分解する２段処理も可能である。このような２段処理は最初から酸素または酸素との混合気体を通じる１段処理と比較して、放射性物質濃度の高い排ガスの発生量が大幅に低減できるメリットがある。

また処理装置１の内部には、粒子９が投入されている。この実施形態では粒子９は砂であり、高線量放射性廃棄物を酸化又は熱分解する際に攪拌翼７により攪拌すると、粒子９が熱媒体となり高線量放射性廃棄物をより短時間でより完全に燃焼させることができる。また粒子９が熱媒体となり処理装置１の内部温度を保持する効果もあるため、高線量放射性廃棄物を追加投入する場合の温度低下を防止できる効果もある。更に、処理した残渣は粒子９と混合されることになるので、残渣が単独である場合よりも炉内に残存する割合が増加することが期待でき、放射性物質を炉内に閉じ込める観点で有利である。

なお、処理装置１の上部に焼結金属フィルタなどのフィルタ１０を設け、高線量放射性廃棄物を酸化させた際に生じる排ガスをろ過して核種を捕捉できるようにしておくことが好ましい。このフィルタ１０も固化体の一部としてそのまま処分される。

この実施例においても、所定量の熱分解残渣が蓄積されたとき、あるいは繰り返しの回数が設定値に達したとき、あるいは処理装置１の内部もしくは外部の線量当量率が規定値を越えたときに投入を停止し、セメントなどの固形化材を処理装置１の内部に注入するが、砂などの粒子９もセメントの一部としてそのまま固化させることができる。このように粒子９を固化体中に存在させておけば、粒子９が骨材の役割を果たし固化体の強度を高めることができる。

上記したように、本発明によれば高線量放射性廃棄物を処理装置１内で加熱処理し、その残渣を処理装置内で固形化材と混合して処理装置の全部または一部を容器として固形化し処分するため、従来のように残渣をハンドリングする必要がなく、飛散し易い高線量放射性廃棄物も問題なく処理することができる。また装置全体が簡素化され、詰まりの発生などのトラブルの発生リスクが減少し、保守の手数も不要となる。また処理装置１は使い捨てであるため、従来のような高級材も不要となり、設備コストも安価となるなど、多くの利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ 処理装置
２ 隔壁
３ 加熱装置
４ 攪拌翼
５ モータ
６ 固形化材注入装置
７ 攪拌翼
８ 軸
９ 粒子
１０ フィルタ

Claims (9)

1. 有機物を含む高線量放射性廃棄物を処理装置内で加熱処理し、加熱処理した残渣を処理装置の全部または一部と合わせて処分することを特徴とする高線量放射性廃棄物の処理方法。
2. 処理した残渣を処理装置内で固形化材と混合し、処理装置の全部または一部を容器として固形化し処分する請求項１記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
3. 加熱処理を、酸化又は熱分解により行う請求項１または２記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
4. 加熱処理を繰り返し行った後に固形化を行う請求項１〜３の何れかに記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
5. 固形化に先立ち、処理装置全体を加熱して付着している有機物を酸化又は揮発させる請求項１〜４の何れかに記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
6. 処理装置内部に、高線量放射性廃棄物以外の粒子を入れた請求項１〜５の何れかに記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
7. 内部に攪拌翼を備えた処理装置を用いる請求項１〜６の何れかに記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
8. 加熱処理の際に、攪拌翼の軸を通じて窒素・酸素・空気・水蒸気のいずれか、あるいはこれらの混合気体を処理装置内部に供給する請求項７記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。
9. 高線量放射性廃棄物以外の粒子を、高線量放射性廃棄物を処理した残渣と一緒に固化する請求項６〜８の何れかに記載の高線量放射性廃棄物の処理方法。

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