JP2015014571A - 放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態の放射性廃棄物固化装置は、混合部と成形部と焼成部とを有する。混合部は、放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して混合する。成形部は、混合部において焼却灰と粘土鉱物とが混合された混合物を成形する。焼成部は、成形部によって成形された成形体を焼成して固化する。
【選択図】図1
Description
[A]放射性廃棄物固化装置
図1は、第1実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。
混合部21は、放射性物質を含有する焼却灰F11に、粘土鉱物F12を添加して混合する。
成形部31は、混合部21において焼却灰F11と粘土鉱物F12と水F13とが混合された混合物F21を成形する。
[A−3]焼成部41
焼成部41は、成形部31によって成形された成形体F31を焼成して固化する。
図2は、第1実施形態に係る、放射性廃棄物について処分するときのフロー図である。
まず、図2に示すように、混合を行う(ST1)。
・粘土鉱物・・・5重量部以上、20重量部以下
・水 ・・・0.1重量部以上、5重量部以下
つぎに、図2に示すように、成形を行う(ST2)。
つぎに、図2に示すように、焼成を行う(ST3)。
以下より、本実施形態の実施例について説明する。
実施例1では、まず、混合ステップ(ST1,図2)において、下記の混合条件で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。本実施例では、アルミナ製の乳鉢において混合を行い、混合物を得た。
・焼却灰 100重量部
・粘土鉱物(ベントナイト) 20重量部
・水 10重量部
・プレス圧 ・・・50kg/cm2
・環境 ・・・大気雰囲気
・焼成温度 ・・・900℃
・焼成時間 ・・・3時間
実施例2においては、実施例1と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例1と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1000℃
実施例3においては、実施例1と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例1と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1100℃
実施例4においては、粘土鉱物の混合割合が下記である点を除き、実施例1と同様にして、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。その後、実施例1と同様に、成形ステップ(ST2)と、焼成ステップ(ST3)とを、順次、行うことによって、固化体を作製した。
・粘土鉱物(ベントナイト) 10重量部
実施例5においては、実施例4と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例4と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1000℃
実施例6においては、実施例4と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例4と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1100℃
実施例7においては、粘土鉱物の混合割合が下記である点を除き、実施例1と同様にして、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。その後、実施例1と同様に、成形ステップ(ST2)と、焼成ステップ(ST3)とを、順次、行うことによって、固化体(焼成体)を作製した。
・粘土鉱物(ベントナイト) 5重量部
実施例8においては、実施例7と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例7と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1000℃
実施例9においては、実施例7と同様にして、混合ステップ(ST1)と、成形ステップ(ST2)とを行った。その後、焼成ステップ(ST3)においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例7と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体(焼成体)を形成した。
・焼成温度 ・・・1100℃
以上のように、本実施形態においては、放射性物質を含有する焼却灰F11に粘土鉱物F12を添加して混合する。そして、その焼却灰F11と粘土鉱物F12とが混合された混合物F21を成形する。そして、成形体F31を焼成して固化する。
このため、本実施形態では、大量の焼却灰を短時間に処理し、かつ、同じ寸法と形状に成形する効果が得られる。
上記の実施形態では、成形ステップ(ST2)において、円筒形状の成形体を形成する場合について説明したが、これに限らない。たとえば、成形体を直方体形状に形成してもよい。固化物を収容する保管容器が円筒形状の場合には、成形体を円筒形状に成形し、保管容器が直方体形状の場合には、成形体を直方体形状に成形することが好ましい。これにより、保管容器に固化体を効率よく充填することができる。この他に、成形体を円筒形状または直方体形状にしたときには、遠隔操作の際に取り扱いが容易で搬送しやすいため、好適である。
[A]放射性廃棄物固化装置
図3は、第2実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。
放射性物質を含有する焼却灰F11(図3参照)について処分するために、焼却灰F11を固化処理する手順について、図2を参照して、具体的に説明する。
・粘土鉱物・・・1重量部以上、30重量部以下
・水 ・・・0.1重量部以上、5重量部以下
・ガラス ・・・10重量部以上、50重量部以下
以下より、本実施形態の実施例について説明する。
実施例101では、まず、混合ステップ(ST1,図2)において、下記の混合条件で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、ガラスの粉体と、水とを混合した。ここでは、下記の組成Aで構成されたガラスの粉体を用いた。
・焼却灰 100重量部
・粘土鉱物(ベントナイト) 1重量部
・ガラス 10重量部
・水 10重量部
・SiO2 ・・・ 15重量%以上,30重量%以下
・Al2O3 ・・・ 15重量%,30重量%以下
・B2O3 ・・・ 25重量%,40重量%以下
・MgO ・・・ 1重量%,5重量%以下
・CaO ・・・ 1重量%,5重量%以下
・BaO ・・・ 1重量%,5重量%以下
・ZnO ・・・ 1重量%,5重量%以下
・Li2O ・・・ 5重量%,10重量%以下
実施例102では、まず、混合ステップ(ST1,図2)において、実施例101の場合と同様な混合割合で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、ガラスの粉体と、水とを混合した。ここでは、実施例101の場合と異なり、下記の組成Bで構成されたガラスの粉体を用いた。
・SiO2 ・・・ 5重量%以上,15%重量%以下
・Al2O3 ・・・ 1重量%以上,5%重量%以下
・B2O3 ・・・ 60重量%以上,80%重量%以下
以上のように、本実施形態においては、焼却灰F11よりも融点が低いガラスF14を更に添加している。このため、焼成のときの加熱により、ガラスF14が溶融したときには、焼却灰F11および粘土鉱物F12に存在する空隙が、その液化したガラスF14の表面張力によって収縮する。その結果、固化が促進される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (10)
- 放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して混合する混合部と、
前記混合部において前記焼却灰と前記粘土鉱物とが混合された混合物を成形する成形部と、
前記成形部によって成形された成形体を焼成して固化する焼成部と
を有することを特徴とする、
放射性廃棄物固化装置。 - 前記粘土鉱物は、ベントナイト、カオリン、モルデナイト、モンモリオナイト、イライト、トドロカイト、ハロイサイト、セリサイト、アロフェンの少なくとも1種を含むことを特徴とする
請求項1に記載の放射性廃棄物固化装置。 - 前記混合部は、前記焼却灰に前記粘土鉱物を添加すると共に、ガラスを前記焼却灰に添加して混合することを特徴とする、
請求項1または2に記載の放射性廃棄物固化装置。 - 前記ガラスは、粉末であって、酸化ケイ素と酸化ビスマスとのいずれかを少なくとも含むことを特徴とする請求項3に記載の放射性廃棄物固化装置。
- 前記成形部は、プレス機および金型を用いて前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項1から4のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。 - 前記成形部は、押出成形機を用いて前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項1から4のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。 - 前記成形部は、円筒形または直方体に前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項1から6のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。 - 前記焼成部は、大気雰囲気において、電気炉もしくはガス炉を用いて成形体を焼成して固化することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。
- 放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して混合する混合ステップと、
前記混合ステップにおいて前記焼却灰と前記粘土鉱物とが混合された混合物を成形する成形ステップと、
前記成形ステップによって成形された成形体を焼成して固化する焼成ステップと
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。 - 放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して混合する混合ステップと、
前記混合ステップにおいて前記焼却灰と前記粘土鉱物とが混合された混合物を成形する成形ステップと、
前記成形ステップによって成形された成形体を焼成して固化する焼成ステップと
を有することを特徴とする、
放射性廃棄物固化体の製造方法。
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