JP2015121535A - 放射性廃棄物のための輸送容器及び／又は貯蔵容器の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ低費用で、使用済み燃料の輸送容器及び／又は貯蔵容器の容器室内から化学結合した水を除去する乾燥方法を提供する。【解決手段】容器室内中に存在する、化学結合した水を有する少なくとも一種のホウ素化合物を、少なくとも一種の反応物質と混合し、該ホウ素化合物に化学結合した水を遊離させ、該遊離された水は、容器の乾燥時、特に真空乾燥時に容器室内から抜き出されるか又は除去される。【選択図】なし

Description

本発明は、放射性廃棄物のための、特に、使用済み燃料のための輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法であって、その際、該容器の、水を含有する容器室内が乾燥、特に真空乾燥に供される、該方法に関する。輸送容器及び／又は貯蔵容器という語に代えて、容器という短い語も以下では用いられる。

上述した形式の方法は実施されていることから基本的に公知である。水は、発生した中性子に有効な遮蔽媒体であることから、容器には、一般に、水の下で、使用済み燃料が積載される。これとの関係で使用される水はプール水と呼ばれる。とりわけ、加圧水型原子炉（ＤＷＲ）では、通常、一般にホウ酸の形態のホウ素化合物は、水、又はプール水に添加される。自然のホウ素は、約２０％までが同位体Ｂ−１０からなり、この同位体は、熱中性子に対して高い吸収係数を有する。−それ以外に、更なる取扱のために、慣用的に、最初に容器は排水され、次に依然として残存する水又はプール水は乾燥によって、特に真空乾燥によってその容器から除去される。そのために、合目的的に、容器には低圧が適用される。それにも拘わらず、乾燥後にも、一般に、水は容器の、容器内部空間中に戻って残存し、具体的には、特に、ホウ素化合物に、又は、ホウ酸に化学結合した水の形態で残存する。この結合した水の量は、容器中の残留水分の検査を困難にして、その残留水分による腐食の影響を招く。

それとは対照的に、本発明は、その技術上の問題に基づき、最初に述べた形式の方法によって、上記で説明した問題を回避することができ、かつ、容器室内から残留水を効果的に除去することができるものである。

この技術上の問題を解決するために、本発明は、放射性廃棄物、特に、使用済み燃料のための輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法であって、その際、水又は残留水を含有する該容器の、容器室内を、乾燥、特に、真空乾燥に供し、その際、該容器室内中に存在する、化学結合した水を有する少なくとも一種のホウ素化合物を、少なくとも一種の反応物質と混合し、その結果、該ホウ素化合物に化学結合した水が遊離し、そして、その時に遊離した水が、該容器の乾燥時、特に、真空乾燥時に、容器室内から抜き出される（ａｂｇｅｚｏｇｅｎ）か又は除去される、該方法を教示する。

上述したような、水の下で使用済み燃料は容器に積載されることは本発明の範囲内にある。それに関して、容器のさらなる取扱いのため、最初に、容器室内の排水が合目的的に行われる。容器室内中に存在する水、又はプール水は、推奨されるやり方でポンプ送出される。それに関して、容器室内は、好ましくは、乾燥又は真空乾燥に供される。乾燥／真空乾燥は、低圧で、具体的には、好ましくは、１２ミリバールまでの、より好ましくは１０ミリバールまでの低圧で遂行される。この低圧は、容器室内に適用される。６ミリバールで残留水分が凍結するのを特に防ぐために、低圧は１０ミリバールに合目的的に制限されることは本発明の範囲内にある。

本発明は、本発明の方法を用いることで、容器室内の乾燥を実施する際に、結合していない水、又はプール水が除去されるだけでなく、結合した水もまた遊離して抜き出すか又は除去することができる、という知見に基づいている。そのために、少なくとも一種の反応物質が容器室内中へ供給される。その反応物質が、容器室内中のホウ素化合物と反応し、そしてそれによってそのホウ素化合物に結合していた水が遊離されることは本発明の範囲内にある。この遊離した水は、乾燥時、又は真空乾燥時に抜き出すことができる。

合目的的に、その化学結合した水を有するホウ素化合物は、ホウ酸又はオルトホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）である。ホウ素化合物、あるいはホウ酸は、発生した熱中性子の吸収剤として利用される。合目的的に、容器の、水／プール水中のホウ素含有量は、２０００〜３６００ｐｐｍ、好ましくは、２２００〜３４００ｐｐｍ、特に、２２５０〜３２００ｐｐｍ、例えば、２４００ｐｐｍである。本発明は、容器室内中の低圧が、推奨されるやり方で１０ミリバールに制限されるため、乾燥／真空乾燥時にホウ酸それ自体の除去／気化を可能にするのではない、という知見に基づいている。本発明の方法の範囲内において、ホウ素化合物と反応物質との間の反応の際に、容器室内から、遊離した水が流出／気化される。

本発明の方法の特に好ましい実施形態によれば、化学結合した水を有するホウ素化合物及び反応物質から、気化可能なホウ素生成物が反応生成物として生成する。好ましくは、この気化可能なホウ素生成物、又は反応生成物は、乾燥又は真空乾燥の過程で、容器室内から除去されるか、又は抜き出される。その際に、好ましい実施形態に従い、ホウ素化合物から遊離した水だけでなく、反応生成物として生成する気化可能なホウ素生成物も容器室内から除去されるか又は気化する。

少なくとも一種のアルコールを反応物質として容器室内中で使用すること、又は容器室内中へ供給すること、及び反応生成物としてホウ酸エステルが形成されることは、本発明の範囲内にある。ホウ素とアルコールとの反応からホウ酸エステル及び水が反応生成物として生成する。さらに、乾燥又は真空乾燥において、気化可能なホウ酸エステル並びに水がその際に抜き出されることは、本発明の範囲内にある。容器室内から水を抜き出すことによって、反応平衡（エステル形成）が形成されたエステルの側に移行して、エステルが遊離体に分解するのが回避又は低減される。

水と共沸混合物又は共沸性混合物を形成するアルコールを反応物質として使用することは、本発明の範囲内にある。本発明の特に好ましい実施形態によれば、比較的高い沸点、好ましくは、アルコール及び水からなる対応の共沸混合物／共沸性混合物の沸点よりも、少なくとも２℃、より好ましくは少なくとも３℃高い沸点を有するアルコールが反応物質として使用される。特に好ましくは、アルコール及び水からなる対応する共沸混合物／共沸性混合物の沸点よりも、少なくとも５℃、就中、少なくとも８℃高い沸点を有するアルコールが反応物質として使用される。遊離した水を、アルコールとの共沸混合物として容器室内から抜き出すことは本発明の範囲内にある。それによって、水は反応平衡（エステル形成）から排除され、そしてそれによって、上記で既に詳述したように、反応平衡は形成したエステルの側にシフトするため、エステルの分解は回避又は低減される。

本発明の好ましく推奨される実施形態は、短鎖アルコールが反応物質として使用され、その際、該アルコールは、好ましくは、炭素原子数Ｃ_ｎ（ｎ≧２）を有することを特徴とする。その際に特に好ましいのは、ｎ＝３又はｎ＝４の炭素原子数Ｃｎを有するアルコールである。本発明の方法の殊に推奨される実施形態は、プロパノール、特に、ｎ−プロパノール（ｎ＝３）が反応物質として使用されることを特徴とする。ｎ−プロパノールは、本発明の方法の範囲内において好ましく実証されている。ｎ−プロパノールは、水との共沸性混合物中、７１．１重量％までか又は約７１．１重量％含有される。ｎ−プロパノールの沸点は、標準状態で９７．２℃であることから、水とｎ−プロパノールからなる共沸性混合物の沸点（８７．７℃）よりも約１０℃高いために有利である。これに匹敵し得る温度差は、容器中で優勢な条件か、あるいは、真空乾燥又は低圧乾燥の条件にも存在する。エタノール及び、特にメタノールは、本発明の方法の場合には反応物質としてそれほど適していない。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、乾燥／真空可能の所与の条件下、−好ましくは、最大１０ミリバールの低圧−で分離された反応水を含む残存水分を、容器室内から除去することができる限り、アルコール又は推奨されるｎ−プロパノールは過剰に添加される。要求される過剰なアルコール又はｎ−プロパノールは、乾燥／真空乾燥の前に、容器室内を排水後に容器中に残るホウ素化合物又はホウ酸の濃度に依存する。アルコール又はｎ−プロパノールは、容器室内に繰り返し添加することもできる。アルコール、特にｎ−プロパノールを、乾燥又は真空乾燥の過程で容器室内から抜き出すか又は気化させることは、本発明の範囲内である。さらに、最初に、ホウ素化合物から分離した反応水を反応平衡から取り除き、次にアルコール又はｎ−プロパノールを抜き出すか又は気化させることもまた、本発明の範囲内にある。

本発明の方法の特に好ましい実施形態は、化学結合した水を含有するホウ素化合物−とりわけ、ホウ酸−と、反応物質との転化（反応）を、酸触媒不含か又は実質的に酸触媒不含で遂行することを特徴とする。つまり、これは、触媒としての酸及び、とりわけ、硫酸を用いることなく好都合に作用するということである。それに関連して、本発明は、容器の長期の腐食耐性に鑑み、そのような酸性触媒による好ましくない腐食の影響を回避できることに基づくものである。

本発明は、本発明の方法によって、使用済み燃料のための輸送容器及び／又は貯蔵容器の容器室内から、水の残滓及び不利な、あるいは憂慮すべき残存水分を効果的にかつ信頼できる機能で排除できる、という知見に基づく。格別な利点とは、本発明による反応時にその反応に付される反応物質、特に、反応物質として投入されるアルコールもまた、容器室内から除去できるように行うことができるということである。それ故、本発明の方法は容易にかつ少ない費用で、しかも経済的に実施できる。費用のかかる複雑な設備や追加の構成部材は必要としない。本発明の方法を実行した後には、万が一存在するとしても、容器室内の厄介な残存水分を正確にかつ再現可能に証明することはもはやできない。本発明は、使用済み燃料のための輸送容器及び／又は貯蔵容器の容器室内からの、化学結合した水の除去を、効果的であるにも拘わらず、簡単かつ低費用の手段を提供する。

Claims (10)

1. 放射性廃棄物、特に、使用済み燃料を輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法であって、その際、水を含有する容器室内が、乾燥、特に、真空乾燥に供され、その際、該容器室内中に存在する、化学結合した水を有する少なくとも一種のホウ素化合物が、少なくとも一種の反応物質と混合され、それにより、該ホウ素化合物の化学結合した水が遊離し、そして、このようにして遊離した水が、前記容器の内部の乾燥時、特に、真空乾燥時に、該容器室内から抜き出されるか又は除去される、上記の方法。
2. 前記乾燥又は真空乾燥が、１２ミリバールまでの、好ましくは１０ミリバールまでの低圧で遂行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記化学結合した水を有するホウ素化合物がホウ酸又はオルトホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記化学結合した水を有するホウ素化合物及び前記反応物質から、反応生成物として気化可能なホウ素生成物が生成し、そして、該気化可能なホウ素生成物又は反応生成物が、前記乾燥又は真空乾燥の過程で前記容器室内から除去されるか又は抜き出される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. 少なくとも一種のアルコールが反応物質として投入され、そしてホウ酸エステルが反応生成物として形成される、請求項１〜４のいずれか一つの記載の方法。
6. 反応物質としてアルコールが投入され、該アルコールが、比較的高い沸点、好ましくは、該アルコール及び水の対応する共沸混合物よりも、少なくとも２℃、より好ましくは少なくとも３℃高い沸点を有する、請求項５に記載の方法。
7. 反応物質として、炭素数Ｃ_ｎ（ｎ＝３又はｎ＝４）を有するアルコールが投入され、その際、特に好ましくは、反応物質としてｎ−プロパノール（ｎ＝３）が投入される、請求項５又は６に記載の方法。
8. 反応物質としてアルコールが過剰に添加される、請求項５〜７のいずれか一つに記載の方法。
9. 前記アルコールが、前記容器の乾燥又は真空乾燥の過程で抜き出されるか又は気化する、請求項５〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 前記化学結合した水を含有するホウ素化合物の、前記反応物質との転化（反応）が、酸触媒不含か、又は実質的に酸触媒不含で遂行される、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。