JP2008241587A - 放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
セメント系固型化材を良好に充填できる、放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置を提供すること。
【解決手段】放射性廃棄物を網目容器に収容する収容工程と、セメント系固型化材を固化容器に注入する注入工程と、前記注入工程によりセメント系固型化材が注入された固化容器に、前記放射性廃棄物が収容された網目容器を装入して、該セメント系固型化材を該網目容器に浸入させる浸入工程と、を有することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法を使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置に係り、特に、原子力発電所等の原子力施設から発生する放射性廃棄物を固化処理する固化処理方法及び固化処理装置に関する。

原子力施設より発生する放射性廃棄物のうち液体廃棄物は濃縮して廃液濃度を高濃度にした後、セメントと混合してセメント固化や、加熱したアスファルトと混合して、水分を蒸発してアスファルト固化を行っている。また濃縮した廃液を乾燥機で乾燥処理を行い、乾燥粉体にした後、プラスチックと混合して固化を行っている場合もある。更に乾燥した粉体を造粒、ペレット化した後、セメントやプラスチックで固化する方法も行われている。また原子炉の復水や廃水を浄化する粒状イオン交換樹脂や粉末イオン交換樹脂、ろ過助材などの小粒径の固体廃棄物は脱水や乾燥処理後、セメント及びプラスチックと混合して固化処理される。これらの固化方法はドラム缶等の容器或いは混合槽で廃棄物と固化材を混合して固化を行うのでインドラム方式と呼ばれている。

これに対し、雑固体、チャンネルボックス、ペレット化した廃棄物などはドラム缶等の容器に充填後、混合槽でセメントと砂、水等を混合してモルタル、セメントぺ−スト等の固化材を調製して、これらの固化材を充填して固化処理される。このように固化材を充填して固化する方法はアウトドラム方式と呼ばれている。

このようなアウトドラム方式において、固化材の充填性を改良するために、廃棄物が入れられた固化容器を強く振動させながら、セメント、混練水、細骨材を混練して得られたセメント系固化材を充填する方法が試みられている（例えば、特許文献１を参照。）。また、セメント系固化材充填装置に減圧装置または加圧装置を設け、減圧または加圧により気泡を除去したセメント系固化材を、廃棄物が入れられた固化容器に充填する方法が試みられている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平７−１２０５９５号公報 特開２００５−１６１７２４号公報

しかしながら、上記のように廃棄物が入れられた固化容器を強く振動させながら、セメント、混練水、細骨材を混練して得られたセメント系固化材を充填する方法では、セメント系固化材が容器と廃棄物または廃棄物間の空隙に充分に注入されないことや、セメント系固化材の飛散や振動による揺れにより固化材の液面制御が不十分となる。また、減圧または加圧により気泡を除去したセメント系固化材を、廃棄物が入れられた固化容器に充填する方法では、セメント系固化材充填装置内を減圧する真空ポンプや、この充填装置内を加圧する排気系統の配管やベントなどを備える必要があり、ベント配管や真空ポンプにセメント付着による閉塞等が起こり易く保守点検が容易ではない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、セメント系固型化材を良好に充填できる、放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の一態様による放射性廃棄物の固化処理方法は、放射性廃棄物を網目容器に収容する収容工程と、セメント系固型化材を固化容器に注入する注入工程と、前記注入工程によりセメント系固型化材が注入された固化容器に、前記放射性廃棄物が収容された網目容器を装入して、該セメント系固型化材を該網目容器に浸入させる浸入工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様による放射性廃棄物の固化処理装置は、セメント系固型化材を供給する混練部と、放射性廃棄物を収容する網目容器と、前記放射性廃棄物を収容した網目容器の体積を測定する体積測定部と、前記混練部からセメント系固型化材が注入され、次いで、前記放射性廃棄物が収容された網目容器が装入され、該セメント系固型化材が該網目容器に浸入された後、成形、固化することにより固化処理物を得る固化容器とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、セメント系固型化材を良好に充填できる、放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置を提供できる。

以下に、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態による放射性廃棄物の固化処理方法の手順を示すフロー図である。図２は、この実施形態による放射性廃棄物の固化処理装置の一例の要部構成を模式的に示す図である。図２は、放射性廃棄物の固化処理装置１は、放射性廃棄物Ｗを収容する網目容器２、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積（容積）を計量する体積測定装置３、セメントの貯蔵槽４、骨材の貯蔵槽５、混練水の貯蔵槽６、混練機７および固化容器８を備える。また、この実施形態による放射性廃棄物の固化処理装置１は、固化容器８を回転させる回転装置９又は固化容器８を振動させる振動装置１０を備えることができる。

この実施形態による放射性廃棄物の固化処理方法について図１及び図２を参酌して説明する。この実施形態における収容工程は、放射性廃棄物Ｗを網目容器２に収容する（図１、ステップ１、以下、「Ｓ１」のように称する。）。

放射性廃棄物Ｗは、原子力施設から発生する放射性廃棄物であって、網目容器に収容可能なものを意味し、網目容器２の網目よりも大きな固体放射性廃棄物が挙げられる。固体放射性廃棄物には、固体状、例えば粒子状やペレット状に形成された放射性廃棄物なども含まれる。固体放射性廃棄物としては、原子力施設から発生する廃配管、雑固体、チャンネルボックス、燃料被覆管であるハル、核燃料支柱片であるエンドピース、黒鉛やこの破砕片などが挙げられる。固体状に形成された放射性廃棄物としては、放射性廃液が所定の濃度まで濃縮され、粒子状若しくはペレット状に形成された放射性廃棄物、例えば核燃料再処理施設より発生する放射性廃液、例えば硝酸ナトリウムを含有する放射性廃液などを乾燥処理後、粉末状にしたものを造粒やペレット化した放射性廃棄物などが挙げられる。放射性廃棄物Ｗは、網目容器に収容可能であれば、いずれの形状であってもよく、また、いずれの大きさであってもよい。

網目容器２は、放射性廃棄物Ｗを収容でき、また、放射性廃棄物Ｗの重量に耐えることができるものであればいずれのものも使用できる。このような網目容器２を構成する材料としては、例えば、鉄などの金属又はそれらの合金、例えば鉄鋼、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などが挙げられる。これらのうち、ステンレスが強度が強く、耐錆性が高いため好ましく、鉄及び鉄鋼が強度が強く、また低コストであるため好ましい。また、網目容器２の網目の大きさは、網目が大きすぎると放射性廃棄物Ｗ、例えば核燃料支柱切断片やペレットが通過してしまい、網目が小さすぎるとセメント系固型化材（混練物）を網目容器２内に充填することが困難になる。セメント系固型化材の粘度にもよるが、網目の大きさは、通常５〜１５ｍｍ程度である。

網目容器２の形状は、例えば円筒形状、直方体形状、立方体形状などいずれの形状のものも使用できるが、後述するように固化容器８に収容可能であり、かつ固化容器８と同じ形状のものが、網目容器２の容積を大きくすることができ、放射性廃棄物をより多く収容することができるため好ましい。例えば、固化容器８が円筒形状であるドラム缶であり、網目容器２の形状が円筒形状である場合には、網目容器２の形状を固化容器８よりも僅かに小さい円筒形状とすることにより、一度により多い放射性廃棄物を処理することができる。同様に、固化容器８が直方体形状または立方体形状である場合には、網目容器２の形状を、固化容器８よりも僅かに小さい直方体形状または立方体形状とすることにより、一度により多い放射性廃棄物を処理することができる。また、後述するように網目容器２および固化容器８がともに円筒形状の場合には、網目容器２および固化容器８のうちの少なくともいずれか一方を回転させることにより、網目容器２の装入をより迅速に行なうことができるため好ましい。網目容器２および固化容器８がともに長方体形状または立方体形状の場合には、網目容器２および固化容器８のうちの少なくともいずれか一方を加振することにより、網目容器２の装入をより迅速に行なうことができるため好ましい。

次に、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積（容積）、すなわち放射性廃棄物Ｗおよび網目容器２の全体の体積を測定する（Ｓ２）。放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積の測定は、例えば、放射性廃棄物Ｗおよび網目容器２のそれぞれの重量を測定し、放射性廃棄物Ｗおよび網目容器２のそれぞれの比重で割ることにより求めることができるが、放射性廃棄物Ｗおよび網目容器２の体積を体積測定装置３を用いて測定するほうが、より正確に体積を求めることができるため好ましい。

体積測定装置３は、放射性廃棄物Ｗが収容された網目容器２の体積（容積）を測定することができるものであればいずれのものも使用でき、気相置換法による体積測定装置や液相置換法による体積測定装置などを用いることができる。気相置換法（空気圧式）による体積測定装置としては、アルキメデスの原理を利用して、気体（気相）としてドライ空気、窒素ガス又はヘリウムガスなどを使用する体積測定装置などを使用することができる。また、液相置換法による体積測定装置としては、同様にアルキメデスの原理を利用して、液体（液相）として水、ブタノール、エタノールなどを使用する体積測定装置などを使用することができる。気相置換法による体積測定装置は、操業が容易なため好ましい。また、液相置換法による体積測定装置は、低コストであるため好ましい。なお、液相置換法による体積測定装置においては、分散媒（体積測定用液体）として水を使用する水置換法が、体積測定後にこの水の少なくとも一部をセメント系固型化材の混練水として使用できるため好ましい。この体積測定用の水は、その一部または全量をセメント系固型化材の混練水として使用しない場合には、蒸発操作により処理される。

このように放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積を測定(算出)することにより、セメント系固型化材の使用すべき配合量を決めることができるので、セメント系固型化材を過不足なく固化容器８に注入することができる。特に、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積を体積測定器３を用いて測定することにより、配合すべきセメント系固型化材の配合量をより正確に決めることができるので、セメント系固型化材が多量に配合された場合の損失を防止でき、固化処理のコストを低減できる。また、該セメント系固型化材が少量しか配合されなかった場合の不十分な固化体の生成を抑制することができる。

次に、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積に基づいて固化容器８に充填されるセメント系固型化材（混練物）の体積およびセメント系固型化材の各成分の配合割合（重量比）を算出する（Ｓ３）。固化容器８に充填されるセメント系固型化材（混練物）の体積は、固化容器８の容積から放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積（容積）を差引くことにより求められる。セメント系固型化材の各成分の配合割合は、得られたセメント系固型化材の体積に基づいて、予め配合するセメント系固型化材の各成分、すなわちセメント、混練水および必要な場合には骨材（特には細骨材）などのそれぞれの配合割合および比重などに基づいて、セメント系固型化材（全体）の比重などを考慮して算出される。

セメント系固型化材に用いられるセメントは、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする通常のポルトランドセメントや各種のポルトランドセメントのほか、高炉セメントやフライアッシュセメントなどの各種のセメントを使用できる。これらのうち、ポルトランドセメント及び／又は高炉セメントを含むものがセメント固化後の品質が良好であるため好ましい。

セメント系固型化材に用いられる混練水は、通常の水を使用できる。上述のように水置換法により放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積を測定する場合には、混練水の少なくとも一部を水置換法で用いた水と置換できる。

次に、セメント系固型化材に、必要に応じて用いられる骨材について説明する。骨材としては、砂、砂利、砕砂、砕石、スラグ骨材、その他これらに類似の材料、例えばゼオライトが挙げられる。ＪＩＺ Ａ０２０３に規定されているように、骨材のうち、粗骨材は、５ｍｍ網ふるいに質量％で、８５％以上とどまる骨材であり、例えば、砂利、砕石である。骨材のうち、細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通る骨材、例えば砂、砕砂、ゼオライトである。骨材のうち、細骨材は、セメント系固型化材の流動性を改善及び／又は放射性廃棄物を収容した網目容器への充填性を改善させることができるため好ましい。骨材のうちの細骨材の配合量は、セメント系固型化材の流動性の改善の程度などに応じて適宜決められる。骨材の全量を細骨材とする場合には、セメント系固型化材の流動性及び／又は放射性廃棄物を収容した網目容器への充填性を、より改善させることができる。また、細骨材のうち、ゼオライトが放射性核種（例えば、セシウム、ストロンチウム）の吸着性能が高く、固化体が収容された固化容器８が地中に埋設処理された後に損傷した場合でも放射性核種の地中への漏出が抑制されるため好ましい。また、ゼオライトの最大粒径が２．５ｍｍ以下の場合には、より高い放射性核種吸着能を有するため好ましい。なお、ゼオライトはいずれの種類およびいずれの構造のものも使用できる。例えば、レーザ透過法で測定した平均粒径４００μｍの砂状のゼオライト（東北ゼオライト株式会社製、商品名ゼオグリル）を使用できる。なお、骨材は１種類又は２種類以上を混合して使用することができる。

セメント系固型化材の各構成成分、すなわちセメント、混練水および必要に応じて使用される骨材（特には細骨材）の配合量は、セメント及び／又は骨材の種類や比重、あるいはこれらの各構成成分を混練して得られるセメント系固型化材の比重などに応じて適宜決められる。例えば、セメント系固型化材がセメントおよび混練水のみから構成されるときは、使用する種類のセメントの所定の濃度における比重の値を示す曲線に基づいて算出することができる。

セメント系固型化材がセメント、骨材（特には、細骨材）および混練水から構成される場合には、例えば、使用するセメント及び骨材の所定の配合割合による濃度に対する比重を示す曲線に基づいて算出することができる。セメント及び骨材の配合割合は、セメント及び／又は骨材の種類や比重、あるいはこれらの各構成成分を混練して得られるセメント系固型化材の比重などに応じて適宜決められる。骨材の配合割合（重量％）は、セメント１００重量部に対して３０〜９０重量部、好ましくは５０〜７０重量部である。また、この場合、細骨材の骨材中における配合割合（重量％）は、骨材全量１００重量％中３０〜１００重量％、好ましくは７０〜１００重量％、より好ましくは１００重量％である。

次に、混練機７中で、セメント系固型化材（混練物）の調製を行なう（Ｓ４）。上記のようにセメント系固型化材はセメント、混練水及び必要に応じて骨材（特には細骨材）を含む。セメントは、セメント貯蔵槽４からセメント計量槽（図示せず）により計量され必要な量が供給される。同様に、混練水は混練水貯蔵槽６から混練水計量槽（図示せず）により計量されて必要な量が供給され、骨材は、骨材貯蔵槽５から骨材計量槽（図示せず）により計量されて必要な量が供給される。セメント系固型化材は、さらに必要に応じて、無機流動化剤などの助剤を使用できる。

セメント系固型化材（混練物）の調製は、まず混練水を混練機７中に投入し、混練機中の攪拌機（モーター）を駆動する。これに、セメントをセメント貯蔵槽４から必要量を混練機７中へ投入し、次いで、骨材（例えばゼオライト）を投入する場合には、骨材貯蔵槽６から骨材の必要量を混練機７中へ投入し、混練機７で混合、混練する。混合、混練の時間は、セメントの配合量、骨材の配合量などに応じて決められるが、通常１０〜３０分間程度である。

セメント系固型化材、すなわち混練物の粘度が低いほうが、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２中への充填性が高くなるため好ましい。混練物の粘度が１００ｄＰａ・ｓ以下の場合がより好ましく、５０ｄＰａ・ｓ以下の場合がよりさらに好ましい。なお、混練物の粘度が低くなりすぎると、例えば振動による液はねなどが起こり外部が汚染されるおそれがるため、粘度は１ｄＰａ・ｓ以上が好ましい。

なお、セメント系固型化材の体積の算出およびセメント系固型化材の各成分（セメント、混練水及び骨材）の配合割合の算出は、体積測定装置３に接続されたデータ処理装置（図示せず）により、上記体積測定装置３で測定した、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２の体積（値）に基づいて自動的に算出することもできる。このように算出されたデータに基づいて、セメント計量槽（図示せず）、混練水計量槽（図示せず）及び骨材計量槽（図示せず）を制御して、自動的に混練物を調製することもできる。

このようにして得られた混練物を固化容器８へ注入する（Ｓ５）。固化容器８としては、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を収容でき、放射性物質が外側に放出されないように遮蔽（密閉）できる材質のものであればいずれのものも使用でき、またその形状もいずれのものも使用できる。固化容器８を構成する材質としては、鉄、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４など）が挙げられる。固化容器８としては、具体的には、ドラム缶や角型容器、カートンボックス、コンテナなどが挙げられる。これらのうち、ドラム缶が低コストであるため好ましい。

さらに、セメント系固型化材（混練物）が注入された固化容器８中に、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を装入させる（Ｓ６）。ここで、上記の網目容器２は、固化容器８中の混練物の表面（液面）上に達するまでは、この網目容器２を装入（降下）させる速度は任意の装入速度（降下速度）、例えば高速（例えば、３０ｃｍ／分）で降下させることができるが、混練物の表面（液面）上に達した後は、この網目容器２を降下させる降下速度は、低速で降下させることが好ましい。低速での降下により、混練物をこの放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２中により浸透させることができるため、また網目容器２の降下による混練物の液はねなどが防止できる。固体容器８中の混練物の表面上に達した後の、この網目容器２の降下速度は、１０ｃｍ／分の速度が好ましく、５ｃｍ／分の速度がより好ましい。また、網目容器２の充填時間等を考慮すると、網目容器２の降下速度は、１ｃｍ／分以上が好ましい。

網目容器２の形状が固化容器８に収納可能であり、かつ、円筒形状であって、固化容器８が円筒形状である場合には、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を、混練物が注入された固化容器８中に装入させるときに、回転装置９により固化容器８を回転させることにより、後述の脱気の短時間化を図ることができる。回転の方向は図２のＳ１方向であっても、またその逆方向であってもよい。また、網目容器２を降下させる吊り下げ部（図示せず）をＳ２の方向またはその逆方向に回転させても同様に、脱気の短時間化を図ることができる。固化容器８及び網目容器２を、それぞれ反対方向に回転させると、脱気の短時間化により効果的である。

また、網目容器２の形状が固化容器８に収納可能であり、かつ、直方体形状または立方体形状であって、固化容器８が同様に直方体形状または立方体形状である場合には、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を、混練物が注入された固化容器８中に装入させるときに、振動装置１０により固化容器を横方向（図２のＸ１及びＸ２の方向）に加振することにより脱気の短時間化を図ることができる。振動の方向は、図２のＸ１及びＸ２の方向に垂直な縦方向、（すなわち、紙面に垂直な方向）に振動させてもよい。また、網目容器２を降下させる吊り下げ部（クレーン）（図示せず）を横方向（図２のＸ３及びＸ４の方向）または横方向に垂直な縦方向（紙面に垂直な方向）に振動させてもよい。

このように、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を固化容器８中に装入させる前に、混練物を固化容器８中へ投入するので、混練物の充填時又は充填後に容器を減圧にしたり、また容器を強く振動させる必要がなく、固化システムがシンプルになり、設備の故障が少なく保守点検が容易になる。

次に、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２を固化容器８中に装入させている途中および装入の後に、この放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２内にセメント系固型化材を浸透させる（Ｓ７）。この浸透工程の間には脱気の必要があるが、上記の網目容器２の固化容器８中への装入の方法、特に網目容器２および固化容器８のうちの少なくとも一方を回転または振動させることにより脱気の短時間化を図ることができる。

さらに、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器２にセメント系固型化材を浸透させた後、静置させて、成形、固化し、所定時間（例えば、２４時間）経過した後、固化体（固型化物）の硬度を確認することにより固化を確認する（Ｓ８）。固化体の固化の確認は、硬度計、例えばデュロメーターを用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１５に準じて硬度を測定することにより確認できる。このようにして固化された固化体は、例えばさらに大きな埋設用容器内に移され、埋設処理施設において、埋設処分される。以上のように、セメント系固型化材の良好な充填性を達成することができ、良好な固化体を得ることができる。

このように本実施の形態によれば、固化容器に予めセメント系固型化材（混練物）を注入することにより、混練物充填時あるいは混練物充填後に、固化容器を減圧にしたり、容器を強く振動させる必要がなく、固化システムがシンプルになり、設備の故障が少なく保守点検が容易になる。特に放射性廃棄物の処理施設に於いては、保守点検時に放射能による被ばくや放射能による汚染が問題になるので、点検、保守修理が容易であることは重要である。また、放射性廃棄物Ｗを収容した網目容器の体積を、体積測定装置を用いて測定する場合には、セメント系固型化材の使用すべき配合量をより正確に決めることができるので、セメント系固型化材が多量に配合された場合の損失を防止でき、固化処理のコストを低減できる。さらに、セメント系固型化材の調製にゼオライト粉体を使用する場合には、固化体を地中埋設処理を行った場合に容器のドラム缶が長期間地下水等と接触することにより、容器が腐食して固化体が露出し、水が固化体に接触した場合でも、骨材のゼオライトの高い放射性核種の吸着性能により、放射能が容易に環境に放出される可能性を低減させることができる。従って、セメント系固型化材を良好に充填できる、放射性廃棄物の固化処理方法及び固化処理装置を提供できる。

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例をそれぞれ示すとともに、これらの実施例及び比較例を対比することで、本発明の作用効果についてさらに詳しく説明する。

（実施例１）
上面開放型の金属製（ＳＵＳ３０４製）の網目容器２（容積１８０Ｌ、直径５５ｃｍ、高さ８０ｃｍ、網の目開き１０ｍｍ）に、模擬核燃料支柱切断片（厚さ２ｍｍ、幅２０〜３０ｍｍ、長さ３００〜５００ｍｍのＳＵＳ３０４製）４０本を充填した。
次に、この放射性廃棄物が充填された金属製の網目容器２を、空気圧式不定形物体積測定器（キ−エンス株式会社製、商品名：ＡＰ−５０ダイアフラム式）に導入し、放射性廃棄物が充填された状態の金属製の網目容器２の体積を測定した。このようにして測定された金属製の網目容器２と模擬核燃料支柱切断片との合計の体積は１２０Ｌであった。固化容器（ドラム缶）８の容積は２００Ｌであるので、充填すべきセメント系固型化材（モルタル）の体積は８０Ｌとなった。

混合機７において混合、混練するセメント系固型化材（モルタル）の配合組成は、セメント系固型化材の比重及び粘度などを考慮して、混練水２２ｋｇ、高炉セメント（太平洋セメント株式会社製）６０ｋｇ、及びレ-ザ式透過法で測定した平均粒径４００μｍの砂状のゼオライト（東北ゼオライト株式会社製、商品名：ゼオグリル）３６ｋｇとして算出した。

混練水の貯蔵槽６より２２ｋｇの混練水を混練機に供給し、混練機７の攪拌機を駆動した。次に、セメントの貯蔵槽４より高炉セメント６０ｋｇを混練機７に投入し、次いで、細骨材の貯蔵槽５より上記の砂状のゼオライト３６ｋｇを投入した。ゼオライトの投入の終了後、１５分間、混合、混練を行なった。次に、上記の混合、混練により得られた混練物８０Ｌを、固化容器（ドラム缶）８中に注入し、その後、模擬燃料支柱切断片の入った金属製の網目容器２を、固化容器（ドラム缶）８の上部より、降下ガイドに沿って、セメント系固型化材（モルタル）の表面に達するまで、３０ｃｍ／分の速度で降下させた。金属製の網目容器２の底部がセメント系固型化材（モルタル）に接触したときから、降下速度を４ｃｍ／分の速度で低下させて、２０分間をかけて模擬核燃料支柱片の入った金属製の網目容器２を完全にモルタル中に沈降させて、ドラム缶の上蓋をした。

なお、金属製の網目容器２を固化容器８に投入する際、固化容器８を回転台９により回転させることにより、セメント系固型化材の脱気の短時間化が図られた。金属製の網目容器２を完全にモルタル中に沈降させた後、２４時間後にドラム缶の蓋を開けて、硬度計（デュロメーター）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１５に準じて硬度を測定して、固化を確認した。その結果、ＨＤＤの値が８２Ｄであり、固化体が十分に固化していることが確認された。

（実施例２）
本実施例では、核燃料再処理施設等により発生する硝酸ナトリウム廃液を乾燥処理後、ペレット状にした廃棄物の固化処理方法について説明する。
実施例１と同じ上面開放型の金属製の網目容器２（容積１８０Ｌ、直径５５ｃｍ、高さ８０ｃｍ、網の目開き１０ｍｍ）に、模擬硝酸ナトリウムペレット（直径４０ｍｍ、長さ４０ｍｍ）を２００ｋｇ充填した。次に、この模擬硝酸ナトリウムペレットが充填された金属製の網目容器２を、実施例１と同様に空気圧式不定形物体積測定器に導入し、模擬硝酸ナトリウムペレットが充填された状態の金属製の網目容器２の体積を測定した。このようにして測定された金属製の網目容器２と模擬硝酸ナトリウムペレットの合計の体積は１１０Ｌであった。固化容器（ドラム缶）８の容積は２００Ｌであるので、充填すべきセメント系固型化材（モルタル）の体積は９０Ｌとなった。

混合機７において混合、混練するセメント系固型化材（モルタル）の配合組成は、セメント系固型化材の比重及び粘度などを考慮して、混練水２５ｋｇ、実施例１と同じ高炉セメント７０ｋｇ及び実施例１と同じ砂状のゼオライト４１ｋｇと算出した。

混練水の貯蔵槽６より２５ｋｇの混練水を混練機に供給し、混練槽の攪拌機を駆動した。次に、セメントの貯蔵槽４より高炉セメント７０ｋｇを混練機に投入し、次いで、細骨材の貯蔵槽５より上記の砂状のゼオライト４１ｋｇを投入した。ゼオライトの投入の終了後、１５分間、混合、混練を行なった。次に、上記の混合、混練により得られた混練物（モルタル）９０Ｌを固化容器（ドラム缶）８中に注入し、その後、模擬硝酸ナトリウムペレットの入った金属製の網目容器２を、固化容器（ドラム缶）８の上部より、降下ガイドに沿って、セメント系固型化材（モルタル）の表面に達するまで、３０ｃｍ／分の速度で降下させた。金属製の網目容器２の底部がセメント系固型化材（モルタル）に接触したときから、降下速度を４ｃｍ／分の速度で低下させて、２０分間をかけて模擬硝酸ナトリウムペレットの入った金属製の網目容器２を完全にモルタル中に沈降させて、ドラム缶の上蓋をした。

金属製の網目容器２を完全にモルタル中に沈降させた後、２４時間後にドラム缶の蓋を開けて、硬度計（デュロメーター）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１５に準じて硬度を測定して、固化を確認した。その結果、ＨＤＤの値が８５Ｄであり、固化体が十分に固化していることが確認された。

（実施例３）
本実施例では、核燃料再処理施設等により発生する廃配管の固化処理方法について説明する。実施例１と同じ上面開放型の金属製の網目容器２（容積１８０Ｌ、直径５５ｃｍ、高さ８０ｃｍ、網の目開き１０ｍｍ）に、模擬廃配管（厚さ２ｍｍ、直径１０ｍｍ、長さ６００〜７５０ｍｍのＳＵＳ３０４製）２５本を充填した。次に、この模擬廃配管が充填された金属製の網目容器２を、実施例１と同じ空気圧式不定形物体積測定器に導入し、模擬廃配管が充填された状態の金属製の網目容器２の体積を測定した。このようにして測定された金属製の網目容器２と模擬廃配管の合計の体積は４０Ｌであった。固化容器（ドラム缶）８の容積は２００Ｌであるので、充填すべきセメント系固型化材（セメントペースト）の体積は１６０Ｌとなった。

混合機７において混合、混練するセメント系固型化材（セメントペースト）の配合組成は、セメント系固型化材の比重及び粘度などを考慮して、混練水１２５ｋｇ、実施例１と同じ高炉セメント１４５ｋｇと算出した。

混練水の貯蔵槽６より１２５ｋｇの混練水を混練機に供給し、混練槽の攪拌機を駆動した。次に、セメントの貯蔵槽４より高炉セメント１４５ｋｇを混練機に投入した。セメントの投入の終了後、１５分間、混合、混練を行なった。次に、上記の混合、混練により得られた混練物（セメントペースト）１６０Ｌを固化容器（ドラム缶）８中に注入し、その後、模擬廃配管の入った金属製の網目容器２を、固化容器（ドラム缶）８の上部より、降下ガイドに沿って、セメント系固型化材（セメントペースト）の表面に達するまで、３０ｃｍ／分の速度で降下させた。金属製の網目容器２の底部がセメント系固型化材（セメントペースト）に接触したときから、降下速度を４ｃｍ／分の速度で低下させて、２０分間をかけて模擬廃配管の入った金属製の網目容器２を完全にセメントペースト中に沈降させて、ドラム缶の上蓋をした。

金属製の網目容器２を完全にセメントペースト中に沈降させた後、２４時間後にドラム缶の蓋を開けて、硬度計（デュロメーター）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１５に準じて硬度を測定して、固化を確認した。その結果、ＨＤＤの値が８５Ｄであり、固化体が十分に固化していることが確認された。

（実施例４）
本実施例では、水置換法不定形物体積測定器３を使用して、模擬廃配管が充填された状態の金属製の網目容器２の体積を測定する以外は実施例３と同様にして実験を行なった。測定された金属製の網目容器２と模擬廃配管の合計の体積は４０Ｌであった。固化容器（ドラム缶）８の容積は２００Ｌであるので、充填すべきセメント系固型化材（セメントペースト）の体積は１６０Ｌとなった。

混練機７に、水置換法不定形物体積測定器３での体積の測定に使用した水１００ｋｇを混練水として混練機に投入し、さらに混練水２５ｋｇを混練水の貯蔵槽６から投入し、混練槽の攪拌機を駆動した。次に、セメント貯蔵槽４より高炉セメント１４５ｋｇを混練機に投入した。セメントの供給の終了後、１５分間、混合、混練を行なった。次に、上記の混合、混練により得られた混練物（セメントペースト）１６０Ｌを固化容器（ドラム缶）８中に注入し、その後、模擬廃配管の入った金属製の網目容器２を、固化容器（ドラム缶）８の上部より、降下ガイドに沿って、セメント系固型化材（モルタル）の表面に達するまで、３０ｃｍ／分の速度で降下させた。金属製の網目容器２の底部がセメント系固型化材（セメントペースト）に接触したときから、降下速度を４ｃｍ／分の速度で低下させて、２０分間をかけて模擬核廃配管の入った金属製の網目容器２を完全にセメントペースト中に沈降させて、ドラム缶の上蓋をした。

金属製の網目容器２を完全にセメントペースト中に沈降させた後、２４時間後にドラム缶の蓋を開けて、硬度計（デュロメーター）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１５に準じて硬度を測定して、固化を確認したところ実施例３と同様に固化体が十分に固化していることが確認された。

本発明の一実施形態による放射性廃棄物の固化処理方法の手順を示すフロー図である。 本発明の一実施形態による放射性廃棄物の固化処理装置の一例の要部構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１…放射性廃棄物の固化処理装置、２…網目容器、３…体積測定装置、４…セメントの貯蔵槽、５…骨材（細骨材）の貯蔵槽、６…混練水の貯蔵槽、７…混練機、８…固化容器、９…回転装置、１０…振動装置、Ｗ…放射性廃棄物。

Claims (12)

1. 放射性廃棄物を網目容器に収容する収容工程と、
   セメント系固型化材を固化容器に注入する注入工程と、
   前記注入工程によりセメント系固型化材が注入された固化容器に、前記放射性廃棄物が収容された網目容器を装入して、該セメント系固型化材を該網目容器に浸入させる浸入工程と、
   を有することを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
2. 前記放射性廃棄物が固体放射性廃棄物であることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
3. 前記収容工程により前記放射性廃棄物が収容された網目容器の体積を測定する体積測定工程と、
   前記体積測定工程により測定された前記放射性廃棄物が収容された網目容器の体積に基づいてセメント系固型化材の配合量を算出する算出工程と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
4. 前記セメント系固型化材の粘度が、５０ｄＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
5. 前記浸入工程において、前記固化容器に注入された前記セメント系固型化材の表面に達した後の、前記放射性廃棄物が収容された網目容器を装入する装入速度が、１０ｃｍ／分以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
6. 前記網目容器の形状が、前記固化容器に収容可能であり、かつ該固化容器の形状と同じ形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
7. 前記浸入工程において、前記放射性廃棄物が収容された網目容器及び前記セメント系固型化材が注入された固化容器のうちの少なくとも一方を回転させつつ、前記網目容器を前記固化容器に装入させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
8. 前記浸入工程において、前記放射性廃棄物が収容された網目容器及び前記セメント系固型化材が注入された固化容器のうちの少なくとも一方を加振しつつ、前記網目容器を前記固化容器に装入させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
9. 前記体積測定工程が、水置換法により前記放射性廃棄物を収容した網目容器の体積を測定し、
   前記水置換法で使用された体積測定用水の少なくとも一部を、前記セメント系固型化材の混練水として使用する工程
   を有することを特徴とする請求項３記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
10. 前記セメント系固型化材が、ゼオライト粒子を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
11. 前記ゼオライト粒子が、最大粒径が２．５ｍｍ以下のゼオライト粒子であることを特徴とする請求項１０記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
12. セメント系固型化材を供給する混練部と、
    放射性廃棄物を収容する網目容器と、
    前記放射性廃棄物を収容した網目容器の体積を測定する体積測定部と、
    前記混練部からセメント系固型化材が注入され、次いで、前記放射性廃棄物が収容された網目容器が装入され、該セメント系固型化材が該網目容器に浸入された後、成形、固化することにより固化処理物を得る固化容器と、
    を備えることを特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。

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