JP2012509458A - 放射性廃棄物の最終処分に好適な黒鉛および無機バインダのマトリックス材料、およびその使用 - Google Patents
放射性廃棄物の最終処分に好適な黒鉛および無機バインダのマトリックス材料、およびその使用 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】 なし
Description
−被覆廃棄物粒子、
−廃棄物を含んだガラスビーズ、
−か焼した放射性粉末、
−使用済み核燃料要素球、
−角柱状の核燃料要素または反射ブロックの粉末および/またはセグメントの形態にある放射性廃棄物、
−LWR(軽水型原子炉)および/またはSWR(重水型原子炉)の使用済み核燃料棒、
−核燃料要素の溶解からの不溶性の放射性残留物(フィードスラッジ)
として存在しうる。
・HTR核燃料要素球
・角柱状のHTR核燃料要素のセグメント、部分または粒状物(HTR=高温原子炉)
・廃棄物を含んだガラスビーズ
・HTR核燃料要素の被覆粒子
・材料試験炉の核燃料要素および材料試験原子炉の核燃料要素のセグメントのそれぞれ
・核燃料再処理からの核燃料要素の被着廃棄物
・LWR/SWR核燃料要素棒
・炉心の内部のセグメント
・か焼したHLW粉末
・核燃料要素の溶解からの不溶性放射性残留物("フィードスラッジ”)。
例1:
約30μmの平均粒径を有する天然黒鉛を、約30μmの平均粒径を有する20%のホウ珪酸ガラス(会社Schott 8250(登録商標))と混合して、均質粉末にした。この粉末混合物を成形器(Hosokawa Bepexという会社のPharmapaktor(登録商標) L 200/50 P)において予備成形した。Pharmapaktorは寸法が11×11mmのブリケット用のブリケットロールと円筒/円錐形状の予備成形スクリューとを備えている。このようにして製造されるペレットのブリケット重量は約0.7gであり、ブリケット密度は1.64g/cm3であった。続いて、ペレットをスクリーンタイプミルにおいて造粒した。このスクリーンタイプミルには3.15mmのメッシュサイズを有するストレーナが設置されている。粉砕後、およそ以下のバルク密度を得た:
造粒:0.8ないし3.15mm → 986g/l
0ないし3.15mm → 1,030g/l
造粒収率は49%であった。
1部の合成黒鉛(Graptech Grade CS)と4部の天然黒鉛との平均粒径が約30μmの混合物を平均粒径が約300μmの20%のホウ珪酸ガラス(会社Schott 8330(登録商標))と混合して均質な粉末とし、これを予備成形し例1と同じように造粒した。造粒:それぞれ、0.8−3.15mm→932g/lまたは0−3.15mm→954g/l、それぞれ。
例1:放射性黒鉛の埋込み(図1を参照のこと)
この目的のために、マトリックス材料として放射線を照射された黒鉛を直接または天然黒鉛との混合物として使用する。まず、放射線を照射されたこの黒鉛廃棄物を粉砕してスクリーニングし、10ないし50μm、好ましくは25μmの平均コーン径を有する粉末を製造する。続いて、放射線を照射された黒鉛の粉末状成分およびガラス粉末,任意に天然黒鉛を添加したもの,を混合して均質粉末とし、この混合物を造粒する。この粒状物を室温で押固めてブリケットを製造し、これは、これら押固めたブリケットを取り扱うことができるほどの圧粉体強さを有している。同時に、汚染されていない合成黒鉛,任意に天然黒鉛との混合物,とガラスとのマトリックス混合物を調製し、これをさらに加工して造粒する。この第2の粒状物から室温で1つ以上のキャビティを有するブロックを製造し、これの圧粉体強さもこの成形体を取り扱うことができるほどのものである。この場合、キャビティは、それらが放射線を照射された物質によって汚染されている予め製造された押固められたブリケットを収容できるように形成する。次に、これら押固められたブリケットをこのブロックのキャビティ内へ挿入してキャビティ内にヘッドスペースを設け、そこに放射線を照射されていない粒状物を充填する。続いて、このようにして集成したこのブロックの圧縮をそれに好適なツールにおいて1000℃、減圧下で完了させて最終密度とし、250℃まで冷却させたあとそれを取り出す。
軽水型原子炉(LWR)からの、核燃料再処理をしていない使用済み核燃料を、天然黒鉛および/または合成黒鉛とガラスとのマトリックス材料中に埋込む。
高温原子炉(HTR)からの使用済み核燃料要素球をマトリックス材料中へ埋込む。まず、黒鉛粉末とガラス粉末と(例1の成形体の製造を参照のこと)を混合して、加工して圧縮粒状物とする。核燃料要素球をこの粒状物中へ層状の互い違いの配置になるように挿入し、予備成形によって単層のブロックにする。続けて、例1に示したのと同じようにこの集成したブロックをこのマトリックス材料と共に圧縮して均質成形体にする。
1 =天然黒鉛
1a=合成黒鉛
2 =バインダ
3 =粉末状または粒状のI−黒鉛、か焼HLW、粉末状または粒状のガラスビーズ
4 =HTR BE球
5 =柱状HTR BEセグメント
6 =圧延されたLWR BE。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]放射性廃棄物の埋込みに好適な、放射性廃棄物の安全な一時的および/または最終処分のためのマトリックス材料であって、黒鉛と、ガラス、アルミノ珪酸塩、珪酸塩およびホウ酸塩から選択される少なくとも1種の無機バインダとを含むことを特徴とするマトリック材料。
[2]前記無機バインダがガラスである[1]に記載のマトリックス材料。
[3]前記ガラスがホウケイ酸ガラスである[2]に記載のマトリックス材料。
[4]前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、40重量%までである[1]ないし[3]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[5]前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、10ないし30重量%である[1]ないし[4]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[6]前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、15ないし25重量%である[1]ないし[5]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[7]前記無機バインダが、軟化した状態またはさらには溶融した状態にある黒鉛湿潤材料である[1]ないし[6]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[8]前記黒鉛が天然黒鉛もしくは合成黒鉛または両方の成分の混合物である[1]ないし[7]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[9]前記黒鉛混合物が、20ないし100重量%の天然黒鉛と、0ないし80重量%の合成黒鉛とからなる[1]ないし[8]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[10]前記黒鉛混合物が、60ないし100重量%の天然黒鉛と、0ないし40重量%の合成黒鉛とからなる[1]ないし[9]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[11]前記黒鉛が、放射線を照射されていない黒鉛、放射線を照射された黒鉛および放射能汚染された黒鉛を含む[1]ないし[10]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[12]さらに、補助プレス材料が前記マトリックス材料へ混合されている[1]ないし[11]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[13]さらに、繊維の形態にある炭素および/または黒鉛が前記マトリックス材料へ混合されている[1]ないし[12]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料。
[14]固体成形体の製造のための、[1]ないし[13]のうちの1つ以上に記載のマトリックス材料の使用。
Claims (14)
- 放射性廃棄物の埋込みに好適な、放射性廃棄物の安全な一時的および/または最終処分のためのマトリックス材料であって、黒鉛と、ガラス、アルミノ珪酸塩、珪酸塩およびホウ酸塩から選択される少なくとも1種の無機バインダとを含むことを特徴とするマトリック材料。
- 前記無機バインダがガラスである請求項1に記載のマトリックス材料。
- 前記ガラスがホウケイ酸ガラスである請求項2に記載のマトリックス材料。
- 前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、40重量%までである請求項1ないし3のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、10ないし30重量%である請求項1ないし4のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記無機バインダの割合が、前記マトリックス材料の総重量に基づいて、15ないし25重量%である請求項1ないし5のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記無機バインダが、軟化した状態またはさらには溶融した状態にある黒鉛湿潤材料である請求項1ないし6のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記黒鉛が天然黒鉛もしくは合成黒鉛または両方の成分の混合物である請求項1ないし7のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記黒鉛混合物が、20ないし100重量%の天然黒鉛と、0ないし80重量%の合成黒鉛とからなる請求項1ないし8のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記黒鉛混合物が、60ないし100重量%の天然黒鉛と、0ないし40重量%の合成黒鉛とからなる請求項1ないし9のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 前記黒鉛が、放射線を照射されていない黒鉛、放射線を照射された黒鉛および放射能汚染された黒鉛を含む請求項1ないし10のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- さらに、補助プレス材料が前記マトリックス材料へ混合されている請求項1ないし11のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- さらに、繊維の形態にある炭素および/または黒鉛が前記マトリックス材料へ混合されている請求項1ないし12のうちの1項以上に記載のマトリックス材料。
- 固体成形体の製造のための、請求項1ないし13のうちの1項以上に記載のマトリックス材料の使用。
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