JP2011069753A - 使用済樹脂の固型化処理システム及び固型化処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明によると、固型化処理された使用済樹脂の固化体品質を向上することができる。
【解決手段】原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理システムにおいて、前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する手段と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する手段と、前記脱水された使用済樹脂をセメントにて固型化処理する手段を備えたことを特徴とする。又は、原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理方法において、前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する工程と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する工程と、前記脱水された使用済樹脂をセメントにて固型化処理する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理システムにおいて、前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する手段と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する手段と、前記脱水された使用済樹脂をセメントにて固型化処理する手段を備えたことを特徴とする。又は、原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理方法において、前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する工程と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する工程と、前記脱水された使用済樹脂をセメントにて固型化処理する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理システム及び固型化処理方法に関する。
原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理として、イオン交換樹脂をセメント中に封入する特許文献１があげられる。
特許文献１では、固型化後の固化体品質が考慮されていない。
本発明の目的は、固型化処理された使用済樹脂の固化体品質を向上することにある。
原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理において、使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加し、アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水し、脱水された使用済樹脂をセメントにて固型化処理する。
本発明によると、固型化処理された使用済樹脂の固化体品質を向上することができる。
原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理において、使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加し、アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水し、脱水された使用済樹脂を固化材にて固型化処理する。これにより、固型化処理された使用済樹脂の固化体品質を向上することができる。以下、固化材の例として、セメントの場合を説明する。
原子力発電所から発生する使用済樹脂のうち、原子炉冷却材浄化系（以下ＣＵＷ系と略す）等から発生する比較的放射能濃度の高い使用済樹脂は、処理，処分方法が確立しておらず、発電所内に保管されている。これらの廃棄物は放射能濃度から余裕深度処分対象廃棄物に分類され、一般的な地下利用に対して十分余裕を持った深度に設置された最終処分施設（以下、余裕深度処分施設）に処分される計画である。
余裕深度処分施設はコンクリート，モルタル等のセメント系材料やベントナイト等の粘土系材料により、放射性核種の閉じ込め性能が期待される。しかし、使用済樹脂に含有される可溶性の硫酸塩が地下水中に溶出し、セメント系材料と反応すると、エトリンガイト等の膨張性の物質が生成され、ひび割れ等によりセメント系材料の閉じ込め性能を劣化させることが懸念される。したがって、可溶性の硫酸塩の溶出を抑制する方法が求められている。
また、使用済樹脂はセメントで固型化することが予定されている。しかし、樹脂中に未反応の官能基があった場合、セメント中のカルシウムイオンと反応して、水が生成する。セメント固化体の品質を確保するためには、水セメント比を適切に管理する必要があるが、未反応の官能基の量は樹脂の使用程度により異なるため、予め把握することは困難である。したがって、未反応官能基が多かった場合には、規定よりも水量が多くなり、強度低下やプリージング水の発生等、固化体品質の低下を招く。
使用済樹脂に、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属を添加して難溶性の硫酸バリウムに変換し、これを脱水してセメント混練することで、硫酸イオンの溶出を抑制できる固化体が得られる。また、十分な量のバリウムを添加することで、未反応の官能基が全て反応し、セメントを添加したときに余剰の水が生成することがない。また、脱水時に分離される分離液は、セメント混練に必要な添加水量よりも多く発生することが予想され、分離液を添加水として利用したとしても、余剰の廃液が発生することが考えられる。これは、放射性廃液として別途固型化処理を行う必要があり、廃棄物発生量の増加につながる。
本実施例における、使用済樹脂の固型化処理システム及び使用済樹脂の固型化処理方法につき、図１を用い説明する。
以下、使用済樹脂の固型化処理システムにつき詳細に説明する。図１に示すように、本実施例では、主に、使用済樹脂貯留設備であるタンク１，アルカリ土類金属化合物の添加機構である水酸化バリウム添加ホッパ２，攪拌機６，脱水機３，セメント混練機４，固化容器５を備えている。
タンク１は、原子力発電所から発生する使用済樹脂の貯留設備であって、原子炉冷却材浄化系等から発生する比較的放射能濃度の高い使用済樹脂を貯留する。通常、発電所内に保管されている。
水酸化バリウム添加ホッパ２は、アルカリ土類金属化合物の添加機構の一例である。
攪拌機６は、使用済樹脂とアルカリ土類金属化合物とを攪拌混合するものであり、攪拌部材と攪拌部材を回転させるモータを備えている。
脱水機３は、本実施例では、攪拌機６によって攪拌された攪拌物（難溶性の硫酸バリウム）を脱水するものであり、水分を分離することで、分離液（水）と脱水された攪拌物（難溶性の硫酸バリウム）とに分離する。
セメント混練機４は、脱水された攪拌物と、セメントホッパ９から供給されるセメントと、水とを混練する。混練部材と混練部材を回転するモータを備えている。
固化容器５では、セメント混練機４された混練物が供給され、固化される。
また、本実施例の使用済樹脂の固型化処理システムでは、脱水機３で発生した分離水の余分な水を蒸発させ濃縮する手段を備えている。主に、余分な水を蒸発させる濃縮機７，蒸発させた蒸気を復水する復水器８を備えている。
以下、固型化処理方法，手順につき詳細に説明する。使用済樹脂は通常水中に保管され、スラリー状となっており、使用済樹脂貯留設備であるタンク１などに保管される。この状態では、樹脂中に未反応の官能基の存在可能性がある。
まず、攪拌機６に、使用済樹脂貯留設備であるタンク１から使用済樹脂を供給し、また、アルカリ土類金属として、水酸化バリウム添加ホッパ２から水酸化バリウムを適量添加、供給する。この攪拌機６により、使用済樹脂と添加された水酸化バリウムとが攪拌され、難溶性の硫酸バリウム（攪拌物）に変換される。アルカリ土類金属としてバリウムを添加することで、未反応の官能基が反応し、セメントを添加したときに余剰の水が生成することを抑制することができる。なお、未反応の全ての官能基が反応するよう、十分な量のバリウムを添加することが望ましい。
次に、脱水機３に、攪拌機６で攪拌された攪拌物を供給し、脱水機３により脱水する。
次に、セメント混練機４に、脱水された、難溶性の硫酸バリウム（攪拌物）を供給し、セメント混練する。これにより、使用済樹脂の固型化処理ができ、硫酸イオンの溶出を抑制できる固化体を得ることができる。
次に、固化容器５に、セメント混練機４から混練された処理物を供給し、使用済樹脂を固型化する。
また、本実施例では、前述したように、脱水機３で発生した分離水の余分な水を濃縮する手段を備え、主に、余分な水を蒸発させ濃縮する濃縮機７，蒸発させた蒸気を復水する復水器８を備えている。脱水機３で発生した分離水の余分な水を濃縮するので、余剰の廃液の発生を抑制できる。余剰廃液である放射性廃液は、別途固型化処理を行う必要があるため、本実施例により、余剰の廃液の発生を抑制でき、廃棄物発生量の低減が図れる。
以上のように、本実施例によると、余裕深度処分施設の人口バリア材であるセメント系材料の閉じ込め性能を劣化させる硫酸イオンの放出を抑制できる。また、使用済樹脂の固型化処理において、脱水後の分離水をセメント混練の添加水として利用することで、二次廃棄物を発生させない。
１ タンク
２ 水酸化バリウム添加ホッパ
３ 脱水機
４ セメント混練機
５ 固化容器
６ 攪拌機
７ 濃縮機
８ 復水器
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４ セメント混練機
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６ 攪拌機
７ 濃縮機
８ 復水器
Claims (4)
- 原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理システムにおいて、
前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する手段と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する手段と、前記脱水された使用済樹脂を固化材にて固型化処理する手段を備えたことを特徴とする使用済樹脂の固型化処理システム。 - 原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理システムにおいて、
前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する手段と、該使用済樹脂と該アルカリ土類金属化合物とを攪拌する手段と、該アルカリ土類金属化合物が添加され攪拌された使用済樹脂を脱水する手段と、前記脱水により得られる水を濃縮する手段と、前記濃縮された水を用いて前記脱水された使用済樹脂を固化材にて固型化処理する手段を備えたことを特徴とする使用済樹脂の固型化処理システム。 - 原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理方法において、
前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する工程と、該アルカリ土類金属化合物が添加された使用済樹脂を脱水する工程と、前記脱水された使用済樹脂を固化材にて固型化処理する工程を含むことを特徴とする使用済樹脂の固型化処理方法。 - 原子力発電所で発生する使用済樹脂の固型化処理方法において、
前記使用済樹脂にアルカリ土類金属化合物を添加する工程と、該使用済樹脂と該アルカリ土類金属化合物とを攪拌する工程と、該アルカリ土類金属化合物が添加され攪拌された使用済樹脂を脱水する工程と、前記脱水により得られる水を濃縮する工程と、前記濃縮された水を用いて前記脱水された使用済樹脂を固化材にて固型化処理する工程を含むことを特徴とする使用済樹脂の固型化処理方法。
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