JP2006010339A - Disposal container and disposal method for high-level radioactive waste and transuranium waste - Google Patents

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JP2006010339A JP2004183889A JP2004183889A JP2006010339A JP 2006010339 A JP2006010339 A JP 2006010339A JP 2004183889 A JP2004183889 A JP 2004183889A JP 2004183889 A JP2004183889 A JP 2004183889A JP 2006010339 A JP2006010339 A JP 2006010339A
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和廣 河村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disposal container and disposal method for high level radioactive waste and TRU waste which can assure safety for a long period by preventing degradation of the disposal container due to corrosion when the high level radioactive waste and TRU waste are disposed of, and can reduce the energy and resource required in manufacturing the disposal container. <P>SOLUTION: The disposal container is constituted of a complex materials obtained by forming the container body by spreading mixture of organic polymer material to be a precursor of ceramic fiber and fine powder of one or more kinds of carbon, silicon-carbide, boron-nitride, or boro-silicon carbonitride on the ceramic fiber or cloth consisting of carbon fiber or the silicon-carbide fiber, and sintering the container shape. The high level radioactive waste or TRU waste are contained in the disposal container, which is disposed of in stratum in a state placing clay material in which one or more kinds of carbon, silicon carbide or boron nitride are added are placed around the container. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高レベル放射性廃棄物やTRU(超ウラン元素)廃棄物を密閉状態で収容する処分容器及びこれを用いた処分方法に関するものである。   The present invention relates to a disposal container for containing high-level radioactive waste and TRU (super uranium element) waste in a sealed state, and a disposal method using the same.

周知のように、放射性廃棄物の処分方法は、放射能の強さや放射性核種の半減期、廃棄物の形態などによって異なる。特に、使用済燃料の再処理工程で排出される高レベル放射性廃棄物(一次廃液及びその固化物)や、ネプツニウムやプルトニウムなど、ウランよりも原子番号の大きい人工放射性核種を含むTRU廃棄物の処分については、高いレベルの放射能と長期に残存する放射能に対する安全性の確保が必要とされ、厳重な管理のもと適切に処分することが要求されている。   As is well known, the disposal method of radioactive waste varies depending on the strength of radioactivity, the half-life of the radionuclide, the form of waste, and the like. In particular, disposal of TRU waste containing high-level radioactive waste (primary waste liquid and its solidified product) discharged from spent fuel reprocessing, and artificial radionuclides with atomic numbers higher than uranium, such as neptunium and plutonium Therefore, it is necessary to ensure safety against high levels of radioactivity and long-term radioactivity, and it is required to dispose of them appropriately under strict management.

一般に、高レベル放射性廃棄物の場合には、ガラス原料と混合されて溶融された後、その溶融物がステンレス製のキャニスタに注入されてガラス固化される。ガラス固化体は、キャニスタ内に封入された状態で30〜50年間冷却貯蔵された後、鋼鉄等からなる肉厚のオーバーパック内にキャニスタごと収容されて、地下数百メートルより深い地層に埋設処分される。その際に、オーバーパックの周囲には、ケイ砂等を混合した粘土材料(ベントナイト等)が設置される。なお、キャニスタやオーバーパックは、それら容器本体の開口部を蓋体で閉塞して該蓋体を溶接することによって密封されるようになっている。   In general, in the case of high-level radioactive waste, after being mixed with a glass raw material and melted, the melt is poured into a stainless canister and solidified. The vitrified body is cooled and stored for 30 to 50 years in a sealed canister, then stored in a thick overpack made of steel, etc., and stored in a deep layer several hundred meters deep underground. Is done. At that time, a clay material (bentonite or the like) mixed with silica sand or the like is installed around the overpack. The canister and the overpack are sealed by closing the opening of the container body with a lid and welding the lid.

一方、TRU廃棄物の場合には、通常、鉄やステンレス等からなるドラム缶等の容器に入れられてセメント等で固化された後、容器のまま複数まとめて箱状容器内に収容され、さらにセメント等が充填固化された状態で、地下に埋設処分される。この場合も高レベル放射性廃棄物と同様、箱状容器の周りを覆うようにベントナイト等の粘土材料が設置される。   On the other hand, in the case of TRU waste, it is usually placed in a container such as a drum can made of iron, stainless steel, etc. and solidified with cement, etc., and then stored in a box-like container as a container. Etc. are buried and solidified in the basement. Also in this case, like high-level radioactive waste, a clay material such as bentonite is installed so as to cover the box-shaped container.

しかしながら、上記従来の処分方法においては、高レベル放射性廃棄物やTRU廃棄物の固化体を収容したオーバーパックや箱状容器を地下処分環境下に設置する際に、それら処分容器の周囲に、地上で製作した粘土材料を大気酸化環境のまま設置するようにしていたため、粘土材料が金属製処分容器の腐食を加速させてしまうという問題点があった。そして、オーバーパックやキャニスタ等の処分容器の腐食が進むと、長期に亘る安全性確保に影響を与える懸念があった。   However, in the above conventional disposal method, when installing an overpack or a box-shaped container containing solidified high-level radioactive waste or TRU waste in an underground disposal environment, The clay material produced in 1 was installed in an atmospheric oxidation environment, so that the clay material accelerated the corrosion of the metal disposal container. And when disposal containers, such as an overpack and a canister, progress corrosion, there existed a possibility of affecting the safety ensuring for a long term.

また、オーバーパック等の金属製処分容器には、ステンレス鋼や鉄、銅、チタンなどの純度の高い高級材料が用いられているため、それを製作するには、鉱石原料から純度の高い製品にするまでに多くのエネルギーを消費する。そのため、上記高級材料を放射性廃棄物の処分に大量に使用することは、エネルギーや資源の無駄遣いに他ならず、その消費を抑制することが強く求められている。   In addition, high-grade high-grade materials such as stainless steel, iron, copper, and titanium are used for metal disposal containers such as overpacks. To consume a lot of energy. For this reason, the use of a large amount of the above-mentioned high-grade material for disposal of radioactive waste is nothing but a waste of energy and resources, and there is a strong demand for suppressing its consumption.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、高レベル放射性廃棄物やTRU廃棄物を処分する際に、腐食による処分容器の劣化を防止して、長期に亘り安全性を確保することができ、しかも上記処分容器の製造に要するエネルギーや資源を低減することができる高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分容器及び処分方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and when disposing of high-level radioactive waste and TRU waste, it is possible to prevent deterioration of the disposal container due to corrosion and ensure safety over a long period of time. An object of the present invention is to provide a high-level radioactive waste and TRU waste disposal container and disposal method capable of reducing the energy and resources required for manufacturing the disposal container.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維又はクロスに、その前駆体となる有機高分子物質と炭素や炭化ケイ素等の微小粉末との混合物を塗布して容器形状を形成し、この容器形状体を焼成して得られる複合材料を、高レベル放射性廃棄物又はTRU廃棄物の処分容器の構造材料として用いることによって、従来のような金属製処分容器の腐食による劣化を防止でき、上記処分容器の製造に要するエネルギーや資源を従来と比較して大幅に抑制できることを見出すとともに、上記処分容器の周囲に炭素や炭化ケイ素等の微小粉末(還元性材料)を添加した粘土材料を設置した状態で地層処分することによって、放射性核種の地層中への移行を大幅に遅延させることができることを見出し、本発明を完成させたものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have made ceramic fiber or cloth made of carbon fiber or silicon carbide fiber, an organic polymer substance serving as a precursor thereof, and a microscopic material such as carbon or silicon carbide. A composite material obtained by applying a mixture with powder to form a container shape and firing the container shape body is used as a structural material of a disposal container for high-level radioactive waste or TRU waste. It is possible to prevent deterioration of such metal disposal containers due to corrosion, and to significantly reduce the energy and resources required for manufacturing the above disposal containers compared to conventional ones, and around the disposal containers such as carbon and silicon carbide By disposing the geological layer with clay material added with fine powder (reducing material) installed, the migration of radionuclides into the geological layer can be greatly delayed. Heading the Rukoto, in which has led to the completion of the present invention.

すなわち、請求項1に記載の本発明に係る高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分容器は、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維又はクロスに、これらセラミック繊維の前駆体となる有機高分子物質と炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はボロシリコンカーボナイトライドの一種又は二種以上の微小粉末との混合物を塗布して容器形状を形成し、この容器形状を焼成して得られる複合材料からなることを特徴とするものである。   That is, the disposal container for high-level radioactive waste and TRU waste according to the present invention according to claim 1 is made of organic fiber that becomes a precursor of these ceramic fibers on ceramic fibers or cloth made of carbon fibers or silicon carbide fibers. It is composed of a composite material obtained by applying a mixture of a molecular substance and carbon, silicon carbide, boron nitride or one or more fine powders of borosilicon carbonitride to form a container shape and firing the container shape. It is characterized by this.

請求項2に記載の本発明に係る高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分方法は、高レベル放射性廃棄物又はTRU廃棄物を請求項1の処分容器に収容し、この容器の周囲に炭素、炭化ケイ素又は窒化ホウ素の一種又は二種以上の微小粉末を添加した粘土材料を設置した状態で地層処分することを特徴とするものである。   The disposal method for high-level radioactive waste and TRU waste according to the present invention as set forth in claim 2, the high-level radioactive waste or TRU waste is accommodated in the disposal container according to claim 1, and carbon is disposed around the container. Further, the present invention is characterized in that the geological disposal is performed in a state where a clay material to which one kind or two or more kinds of fine powders of silicon carbide or boron nitride is added is installed.

本発明に係る高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分容器によれば、高レベル放射性廃棄物やTRU廃棄物を処分する際に、従来のような金属製容器の腐食による劣化を防止して、長期に亘り安全性を確保することができる。
また、従来のステンレス製や鋼鉄製の容器に代えて、炭素繊維または炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維またはクロスを使用して処分容器を製造するようにしたので、当該処分容器の製造に要するエネルギーや資源を従来と比較して大幅に低減することができ、処分コストを安価にすることができる。また、ステンレスや鉄に比べて材料が軽量になることから、処分容器自体の軽量化を図ることができ、これによって、処分容器のハンドリング性能を向上させることができる。
According to the disposal container for high-level radioactive waste and TRU waste according to the present invention, when disposing of high-level radioactive waste and TRU waste, the deterioration due to corrosion of a conventional metal container is prevented. , Safety can be ensured for a long time.
Since the disposal container is manufactured using ceramic fibers or cloth made of carbon fiber or silicon carbide fiber instead of the conventional stainless steel or steel container, the energy required for manufacturing the disposal container Resources can be significantly reduced compared to the conventional case, and disposal costs can be reduced. Further, since the material is lighter than stainless steel or iron, the weight of the disposal container itself can be reduced, and thereby the handling performance of the disposal container can be improved.

また、本発明に係る高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分方法によれば、地層処分時に処分容器の周囲に設置するベントナイト等の粘土材料に、炭素、炭化ケイ素又は窒化ホウ素の一種又は二種以上の微小粉末を添加するようにしたので、処分容器設置の初期段階から処分環境を還元性に近い環境にして、処分容器の腐食を抑制することができるとともに、長期間経過後に、万が一処分容器から放射性核種が漏出するようなことがあったとしても、放射性核種を吸着又は不溶化等によりその溶出を阻止することができる。すなわち、処分容器の周囲に信頼性の高い放射性核種の固定化環境を作り出すことができ、従来の粘土材料と比較して、放射性核種の移行遅延効果をさらに向上させることができる。これは、自然界に存在するウラン鉱床が、流れてきたウランが炭素を主成分とする有機物を含む還元性の環境により固定化されたものであることからも明らかである。   Further, according to the disposal method for high-level radioactive waste and TRU waste according to the present invention, one or two of carbon, silicon carbide or boron nitride is added to the clay material such as bentonite installed around the disposal container at the time of geological disposal. Since more than seeds of fine powders are added, the disposal environment can be made nearly reducible from the initial stage of the disposal container installation to suppress the corrosion of the disposal container, and should be disposed of after a long period of time. Even if the radionuclide leaks from the container, the elution of the radionuclide can be prevented by adsorption or insolubilization. That is, a highly reliable radionuclide immobilization environment can be created around the disposal container, and the radionuclide migration delay effect can be further improved as compared with conventional clay materials. This is also clear from the fact that the uranium deposits that exist in nature are those in which the flowing uranium is immobilized by a reducing environment containing an organic substance mainly composed of carbon.

図1〜図3は本発明に係る処分容器の実施形態を示すもので、図1は高レベル放射性廃棄物(ガラス固化体)を封入する処分容器10、図2はTRU廃棄物(セメント固化体)を封入する処分容器11、図3は図1の処分容器10を密閉状態で収容する処分容器(オーバーパック)12をそれぞれ示している。図1〜図3に示すように、各処分容器10,11,12は、筒状或いは箱状に形成され、各々の外部には、ハンドリングを良くするためにくびれ等の容器保持部が形成されている。   1 to 3 show an embodiment of a disposal container according to the present invention. FIG. 1 is a disposal container 10 for enclosing high-level radioactive waste (glass solidified body), and FIG. 2 is a TRU waste (cement solidified body). ), FIG. 3 shows a disposal container (overpack) 12 that houses the disposal container 10 of FIG. 1 in a sealed state. As shown in FIGS. 1 to 3, each disposal container 10, 11, 12 is formed in a cylindrical shape or a box shape, and a container holding portion such as a constriction is formed on the outside of each disposal container in order to improve handling. ing.

これら処分容器10,11,12は何れも、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維又はセラミック繊維を織ったクロスに、これらセラミック繊維の前駆体となる有機高分子物質と炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はボロシリコンカーボナイトライドの一種又は二種以上の微小粉末との混合物を塗布して容器形状を形成し、この容器形状体を焼成して得られる複合材料からなる容器である。   All of these disposal containers 10, 11, and 12 are made of a carbon fiber or silicon carbide fiber ceramic fiber or a cloth woven with ceramic fiber, an organic polymer substance that is a precursor of these ceramic fibers, carbon, silicon carbide, and nitridation. It is a container made of a composite material obtained by applying a mixture of one or two or more fine powders of boron or borosilicon carbonitride to form a container shape and firing this container shape body.

ここで、セラミック繊維としての炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系、セルロース系、ピッチ系などの有機高分子物質からなる前駆体を焼成して製造される。この炭素繊維あるいはそのクロスの市販品としては、例えば、トレカ糸やトレカクロス(東レ株式会社製の商品名)、パイロフィルCFトウやクロス(三菱レイヨン株式会社製の商品名)などがある。
また、セラミック繊維としての炭化ケイ素繊維は、ポリカルボシラン系、ポリシラン系などの有機高分子物質からなる前駆体を焼成して製造される。その市販品としては、例えば、ハイニカロンやニカロンの繊維およびその編織品(日本カーボン株式会社製の商品名)などがある。
さらに、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維に有機高分子物質からなる前駆体としてのポリオルガノボロシラザンを塗布、焼成して、ポリオルガノボロシラザンをボロシリコンカーボナイトライドに転換させて得られる、炭素繊維又は炭化ケイ素繊維の周囲にボロシリコンカーボナイトライドを形成させたものも、本発明におけるセラミック繊維として使用できる。
これらセラミック繊維の前駆体である有機高分子物質も、上記したメーカーから入手することができる。
Here, the carbon fiber as the ceramic fiber is produced by firing a precursor made of an organic polymer material such as polyacrylonitrile, cellulose, or pitch. Examples of commercially available carbon fibers or cloths thereof include trading card yarn, trading card cloth (trade name manufactured by Toray Industries, Inc.), pyrofil CF tow and cloth (trade name manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), and the like.
Silicon carbide fibers as ceramic fibers are produced by firing a precursor made of an organic polymer material such as polycarbosilane or polysilane. Examples of the commercially available products include hynicalon and nicaron fibers and woven products thereof (trade names manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.).
Further, carbon fiber or carbonized carbon fiber or carbonized carbon fiber is obtained by applying polyorganoborosilazane as a precursor made of an organic polymer substance and baking it to convert polyorganoborosilazane to borosilicon carbonitride. What formed the boro silicon carbon nitride on the circumference | surroundings of a silicon fiber can also be used as a ceramic fiber in this invention.
Organic polymer substances that are precursors of these ceramic fibers can also be obtained from the above-mentioned manufacturers.

これらセラミック繊維又はクロスを用いて上記複合材料を作製する方法としては、例えば、一般にPIP(Polymer Infiltration and Pyrolysis)法と呼ばれている方法を採用することができる。
この方法では、先ず、セラミック繊維又はクロスに、その前駆体となる有機高分子物質と炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はボロシリコンカーボナイトライドの一種又は二種以上の微小粉末との混合物を塗布した後、フィラメントワインディング法等によって容器形状を形成する。なお、上記セラミック繊維が炭素繊維である場合には、上記前駆体として炭素繊維系の前駆体(ポリアクリロニトリル系、セルロース系、ピッチ系)を用い、上記セラミック繊維が炭化ケイ素繊維である場合には、上記前駆体として炭化ケイ素繊維系の前駆体(ポリカルボシラン系、ポリシラン系)を用いるのが一般的であるが、ここでは、使用するセラミック繊維の種類に関わりなく、上記前駆体として炭素繊維系の前駆体を用いることが好ましい。そうすることで、焼成後に空孔の少ない緻密なマトリックスを形成することができる。但し、2回目以降の塗布に用いる前駆体は、1回目の塗布に用いる前駆体と同じものであっても、異なるものであってもよい。また、前駆体に混合する微小粉末としては、上述したように、炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はボロシリコンカーボナイトライドの中から何れか一種又は二種以上の微小粉末を自由に選択することができ、その大きさはサブミクロンのオーダーが好ましい。この微小粉末を前駆体に混合することによって、後述する不融化および焼成の処理時にセラミック繊維の周りに残存する前駆体の割合を増やすことができ、その結果マトリックス中に形成される空孔を少なくすることができる。
As a method for producing the composite material using these ceramic fibers or cloth, for example, a method generally called a PIP (Polymer Infiltration and Pyrolysis) method can be adopted.
In this method, first, a ceramic fiber or cloth is coated with a mixture of an organic polymer substance serving as a precursor thereof and one or more fine powders of carbon, silicon carbide, boron nitride, or borosilicon carbonitride. The container shape is formed by a filament winding method or the like. When the ceramic fiber is a carbon fiber, a carbon fiber-based precursor (polyacrylonitrile-based, cellulose-based, pitch-based) is used as the precursor, and the ceramic fiber is a silicon carbide fiber. In general, silicon carbide fiber-based precursors (polycarbosilane-based, polysilane-based) are used as the precursor. Here, regardless of the type of ceramic fiber used, carbon fiber is used as the precursor. It is preferable to use a precursor of the system. By doing so, a dense matrix with few pores can be formed after firing. However, the precursor used for the second and subsequent coatings may be the same as or different from the precursor used for the first coating. Further, as described above, as the fine powder to be mixed with the precursor, any one kind or two or more kinds of fine powder can be freely selected from carbon, silicon carbide, boron nitride or borosilicon carbonitride. The size is preferably on the order of submicrons. By mixing this fine powder into the precursor, the proportion of the precursor remaining around the ceramic fiber during the infusibilization and firing processes described below can be increased, resulting in fewer voids formed in the matrix. can do.

なお、フィラメントワインディング法による巻き付けパターンとしては、例えば、ヘリカル巻き、レーベル巻き、パラレル巻きなどが挙げられるが、これらの中から容器の形状に適したものを適宜に選択することが可能である。また、層厚についても、容器に要求される強度や長期耐久性等に応じて適宜に設定することが可能である。また、セラミック繊維の巻き付けに用いる型は、容器形状を形成した後に、抜く場合とそのまま残す場合とがあるが、どちらを採用するようにしてもよい。型をそのまま残して内殻(ライナー)として用いる場合には、その材料として、例えば従来の処分容器の材料である金属材料を使用することが可能である。一方、型を抜く場合には、アルミニウムで型を作製し、高温焼成時に溶融させて抜き出す方法がある。或いは、成型時にある程度の強度があり高温焼成時に燃えて無くなる紙のような材料を型として使用することも可能である。   Examples of the winding pattern by the filament winding method include helical winding, label winding, and parallel winding, and it is possible to appropriately select a winding pattern suitable for the shape of the container. Also, the layer thickness can be appropriately set according to the strength and long-term durability required for the container. In addition, the mold used for winding the ceramic fiber may be pulled out or left as it is after the container shape is formed, either of which may be adopted. When the mold is left as it is and used as the inner shell (liner), for example, a metal material which is a material for a conventional disposal container can be used. On the other hand, in the case of removing the mold, there is a method in which the mold is made of aluminum and melted during high-temperature firing. Alternatively, it is also possible to use as a mold a material such as paper that has a certain degree of strength at the time of molding and burns away at high temperature firing.

そして、上記フィラメントワインディング法によりセラミック繊維の巻き付けが完了したら、真空含浸の処理を行い、次いで、大気中で200℃〜300℃で不融化処理を行った後、高純度アルゴン等の高温不活性ガス雰囲気中(1000℃以上)で焼成する。なお、真空含浸は、セラミック繊維と前駆体の密着性を良くするための処理であり、不融化は、高温焼成時に前駆体が溶融・蒸発するのを防止するための処理である。   When the winding of the ceramic fiber is completed by the filament winding method, vacuum impregnation is performed, and then infusibilization is performed at 200 ° C. to 300 ° C. in the atmosphere, followed by high-temperature inert gas such as high-purity argon. Baking in an atmosphere (1000 ° C. or higher). The vacuum impregnation is a process for improving the adhesion between the ceramic fiber and the precursor, and the infusibilization is a process for preventing the precursor from melting and evaporating during high-temperature firing.

その後、微小粉末を混合又は未混合の前駆体の塗布、真空含浸、不融化及び焼成からなる一連の処理を何回か繰り返す。以上の処理により、有機高分子物質であった前駆体が無機化してマトリックス(構成元素はケイ素、ホウ素、炭素、窒素、酸素からなる)を形成し、このマトリックス中に、周囲に微小粉末の結晶を伴ったセラミック繊維が入り込んだ構造の緻密な複合材料が得られる。   Thereafter, a series of processes consisting of application of a precursor mixed with or without mixing fine powder, vacuum impregnation, infusibilization, and firing is repeated several times. Through the above treatment, the precursor, which was an organic polymer substance, is mineralized to form a matrix (constituting elements consisting of silicon, boron, carbon, nitrogen, and oxygen), and in this matrix, fine powder crystals are surrounded. Thus, a dense composite material having a structure in which ceramic fibers accompanied with the above are contained can be obtained.

上記複合材料からなる処分容器10,11,12によれば、従来のような金属製容器の腐食による劣化を防止することができ、長期に亘り高レベル放射性廃棄物又はTRU廃棄物を内部に封じ込めておくことができる。すなわち、従来の金属製の処分容器が、自然界には存在しない純粋な材料を用いている故に、より安定な状態である腐食後の状態に遷移するように作用するのに対して、本発明に係る処分容器10,11,12は、主要元素が炭素といった自然界に存在する材料(つまり、最初から安定した状態にある材料)を用いているので、腐食などの変質が生じ難い。また、上記複合材料が主として炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素などの還元性材料等からなるため、放射性核種を吸着又は不溶化等によりその溶出を阻止する効果を得ることもできる。したがって、放射性核種の地層中への移行を大幅に遅延させることができ、長期に亘り安全性を確保することができる。   According to the disposal containers 10, 11, and 12 made of the above composite material, it is possible to prevent deterioration of conventional metal containers due to corrosion, and contain high-level radioactive waste or TRU waste inside for a long period of time. You can keep it. That is, since the conventional metal disposal container uses a pure material that does not exist in nature, it acts to transition to a more stable state after corrosion. Since the disposal containers 10, 11, and 12 use materials that are present in nature such as carbon as a main element (that is, materials that are in a stable state from the beginning), alterations such as corrosion hardly occur. Further, since the composite material is mainly composed of a reducing material such as carbon, silicon carbide, boron nitride, etc., it is possible to obtain an effect of preventing the elution of the radionuclide by adsorption or insolubilization. Therefore, the migration of the radionuclide into the formation can be greatly delayed, and safety can be ensured for a long time.

また、従来のステンレス製や鋼鉄製の容器に代えて、炭素繊維または炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維またはクロスを使用して処分容器10,11,12を製造するようにしたので、当該処分容器の製造に要するエネルギーや資源を従来と比較して大幅に低減することができ、安価に処分容器を製造することができる。また、ステンレスや鉄に比べて材料が軽量になることから、処分容器自体の軽量化を図ることができ、これによって、処分容器のハンドリング性能を向上させることができる。   In addition, since the disposal containers 10, 11 and 12 are manufactured using ceramic fibers or cloth made of carbon fibers or silicon carbide fibers instead of the conventional stainless steel or steel containers, The energy and resources required for the production can be greatly reduced compared to the conventional case, and the disposal container can be produced at a low cost. Moreover, since the material is lighter than stainless steel or iron, the weight of the disposal container itself can be reduced, and thereby the handling performance of the disposal container can be improved.

次に、上記処分容器を用いた高レベル放射性廃棄物又はTRU廃棄物の処分方法の一実施形態について説明する。例えば、高レベル放射性廃棄物を処分する場合には、先ず、高レベル放射性廃液を、固化処理に適する状態になるまで一定期間タンク等に貯蔵した後、ガラス固化等により廃液を固化体にする。例えば、ガラス固化する場合には、廃液を前処理し、ガラス原料と混合して加熱し、その溶融物を、上述した製造方法により製造した図1の処分容器10に流し込んで固化させる。その後、ガラス固化体を処分容器10内に封入した状態で30〜50年間冷却貯蔵した後、処分容器10を、これと同様の製造方法により製造した図3の処分容器(オーバーパック)12内に密閉状態で収容して、地下数百メートルより深い地層である岩体内に埋設処分する。その際に、図4に示すように、オーバーパック12の周囲に炭素、炭化ケイ素又は窒化ホウ素の一種又は二種以上の還元性を有する微小粉末を添加した粘土材料13を設置した状態で地層処分する。   Next, an embodiment of a disposal method for high-level radioactive waste or TRU waste using the disposal container will be described. For example, when disposing of high-level radioactive waste, first, the high-level radioactive waste liquid is stored in a tank or the like for a certain period until it becomes suitable for solidification treatment, and then the waste liquid is solidified by vitrification or the like. For example, when the glass is solidified, the waste liquid is pretreated, mixed with the glass raw material and heated, and the melt is poured into the disposal container 10 of FIG. 1 manufactured by the above-described manufacturing method and solidified. Then, after vitrifying the vitrified body in the disposal container 10 for 30 to 50 years, the disposal container 10 is stored in the disposal container (overpack) 12 of FIG. 3 manufactured by the same manufacturing method. It is housed in a sealed state and buried in a rock body that is deeper than several hundred meters underground. At that time, as shown in FIG. 4, the geological disposal with the clay material 13 added with fine powder having one or more reducing properties of carbon, silicon carbide or boron nitride around the overpack 12 is installed. To do.

かような処分方法によれば、処分容器設置の初期段階から処分環境が還元性に近い環境となるので、長期間経過後に、万が一処分容器12から放射性核種が漏出するようなことがあったとしても、放射性核種を吸着してその溶出を阻止することができる。すなわち、処分容器12の周囲に信頼性の高い放射性核種の固定化環境を作り出すことができ、従来の粘土材料と比較して、放射性核種の移行遅延効果をさらに向上させることができる。また、処分容器として従来の金属製の処分容器を使用した場合においても、金属材料の腐食を抑制することができ、処分容器の耐久性を向上させることができる。   According to such a disposal method, since the disposal environment becomes nearly reducible from the initial stage of installation of the disposal container, it is assumed that the radionuclide may leak from the disposal container 12 after a long period of time. It is also possible to adsorb radionuclides and prevent their elution. That is, a highly reliable radionuclide immobilization environment can be created around the disposal container 12, and the radionuclide migration delay effect can be further improved as compared with conventional clay materials. Further, even when a conventional metal disposal container is used as the disposal container, the corrosion of the metal material can be suppressed, and the durability of the disposal container can be improved.

なお、TRU廃棄物を処分する場合においても、高レベル放射性廃棄物を処分する場合と同様に、TRU廃棄物の固化体を収容した容器の周囲に、炭素、炭化ケイ素又は窒化ホウ素の一種又は二種以上の微小粉末を添加した粘土材料13を設置した状態で地層処分することによって、放射性核種の移行遅延効果が得られる。   In the case of disposing of TRU waste, as in the case of disposing of high-level radioactive waste, one or two of carbon, silicon carbide, or boron nitride is disposed around the container containing the solidified TRU waste. By carrying out geological disposal in the state where the clay material 13 to which fine powder of seeds or more has been added is installed, a radionuclide migration delay effect can be obtained.

本発明に係る高レベル放射性廃棄物の処分容器の一実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows one Embodiment of the disposal container of the high level radioactive waste which concerns on this invention. 本発明に係るTRU廃棄物の処分容器の一実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows one Embodiment of the disposal container of TRU waste which concerns on this invention. 図1の処分容器を収容するオーバーパックの側面図である。It is a side view of the overpack which accommodates the disposal container of FIG. 図3のオーバーパックが地中に埋設されている状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state by which the overpack of FIG. 3 is embed | buried under the ground.

符号の説明Explanation of symbols

10 高レベル放射性廃棄物の処分容器
11 TRU廃棄物の処分容器
12 オーバーパック(処分容器)
13 粘土材料
10 High-level radioactive waste disposal container 11 TRU waste disposal container 12 Overpack (disposal container)
13 Clay materials

Claims (2)

炭素繊維又は炭化ケイ素繊維からなるセラミック繊維又はクロスに、これらセラミック繊維の前駆体となる有機高分子物質と炭素、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はボロシリコンカーボナイトライドの一種又は二種以上の微小粉末との混合物を塗布して容器形状を形成し、この容器形状を焼成して得られる複合材料からなることを特徴とする高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分容器。   A ceramic fiber or cloth made of carbon fiber or silicon carbide fiber, an organic polymer substance that is a precursor of these ceramic fibers, and one or more fine powders of carbon, silicon carbide, boron nitride, or borosilicon carbonitride. A high-level radioactive waste and TRU waste disposal container comprising a composite material obtained by applying a mixture to form a container shape and firing the container shape. 高レベル放射性廃棄物又はTRU廃棄物を請求項1の処分容器等に収容し、この容器の周囲に炭素、炭化ケイ素又は窒化ホウ素の一種又は二種以上の微小粉末を添加した粘土材料を設置した状態で地層処分することを特徴とする高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の処分方法。   A high-level radioactive waste or TRU waste is accommodated in the disposal container of claim 1, and a clay material added with one or more fine powders of carbon, silicon carbide or boron nitride is installed around the container. A disposal method for high-level radioactive waste and TRU waste, characterized in that geological disposal is performed in a state.
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