JP2022038828A - Waste - Google Patents

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JP2022038828A JP2020143509A JP2020143509A JP2022038828A JP 2022038828 A JP2022038828 A JP 2022038828A JP 2020143509 A JP2020143509 A JP 2020143509A JP 2020143509 A JP2020143509 A JP 2020143509A JP 2022038828 A JP2022038828 A JP 2022038828A
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Hideki Adachi
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Abstract

To provide waste that has sufficient barrier properties to a radioactive element or a metal element and prevents these elements from eluting even when exposed to water and a method for producing the same.SOLUTION: The present invention discloses: amorphous waste that includes a porous body predominantly composed of an aluminosilicate with an Al/Si molar ratio of 0.3-1 and a radioactive element or a metal element immobilized to the porous body, where the portion of the porous body having the radioactive element or the metal element immobilized thereto has a density of 2.2 g/cm3 or more; and a method for producing the same.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、廃棄体に関する。本発明は、特には、低レベル放射性廃棄物や排出規制がされている有毒物、特に、溶液、乾燥残渣、焼却灰、スラッジ、イオン交換樹脂等が固定化された廃棄体、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a waste body. The present invention particularly relates to low-level radioactive waste and toxic substances whose emissions are regulated, particularly wastes on which solutions, dry residues, incinerated ash, sludge, ion exchange resins and the like are immobilized, and methods for producing the same. Regarding.

運転中の原子力発電所から発生する廃液、スラッジ、イオン交換樹脂の低レベル放射性廃棄物は、溶媒除去や焼却、溶融し減容してからドラム缶内でセメントやアスファルトと混練固化し廃棄体とした後、発電所内の貯蔵設備に一定期間保管してから、放射能レベルに応じて、浅地中埋設処分、あるいは、中深度処分を行うことになっている。埋設処分を行った後、300~400年間の管理期間を経て、処分地は一般的な土地利用が可能になる。 Waste liquid, sludge, and low-level radioactive waste of ion-exchange resin generated from operating nuclear power plants are removed from the solvent, incinerated, melted and reduced in volume, and then kneaded and solidified with cement and asphalt in a drum can to form waste. After that, after storing it in the storage facility in the power plant for a certain period of time, it is supposed to be buried in shallow ground or disposed of at medium depth depending on the radioactivity level. After a management period of 300 to 400 years after the burial disposal, the disposal site can be used for general land use.

比較的放射能レベルが低い廃棄体の浅地中埋設処分は事業化されており、200Lドラム缶で61万本相当の処分施設(六ヶ所低レベル放射性廃棄物埋設センター)が稼働している。平成28年度末、約68万本が原子力発電所に保管されており発電所の貯蔵設備容量の約96万本以下ではあるものの、今後、発電所の再稼働により低レベル放射性廃棄物が増加するため貯蔵設備容量は逼迫していく。また、平成30年11月時点で23基の原子力炉の廃止措置が決定しており、金属構造材やコンクリート等の減容不能な低レベル放射性廃棄物も大量に発生することとなる。そのため、現在の埋設処分施設の容量も拡大していくと思われる。埋設処分施設からの放射性廃棄物元素の環境への移行は、廃棄体、廃棄体周囲のセメント系充填材、充填材周囲の土壌の三重のバリアにより、抑制する設計になっている。埋設施設全体で廃棄可能な核種量は決まっており、核種毎に収着分配係数が設定されている。廃棄体自体からの放射性廃棄物の溶出抑制性、すなわち、バリア性が高ければ、セメント系充填材や周辺土壌のバリア性が低くてもよいため、埋設施設全体としての余裕が生まれる。したがって、廃棄体自体のバリア性は高いことが望ましい。 The disposal of waste with relatively low radioactive levels in shallow ground has been commercialized, and disposal facilities equivalent to 610,000 drums of 200L drums (six low-level radioactive waste burial centers) are in operation. At the end of 2016, about 680,000 units were stored in the nuclear power plant, which is less than the storage capacity of about 960,000 units, but low-level radioactive waste will increase due to the restart of the power plant in the future. Therefore, the storage capacity will be tight. In addition, as of November 2018, the decommissioning of 23 nuclear reactors has been decided, and a large amount of unreducable low-level radioactive waste such as metal structural materials and concrete will be generated. Therefore, the capacity of the current buried disposal facility is expected to expand. The transfer of radioactive waste elements from the buried disposal facility to the environment is designed to be restrained by the triple barriers of the waste, the cement-based filler around the waste, and the soil around the filler. The amount of nuclides that can be disposed of is fixed for the entire burial facility, and the partition coefficient is set for each nuclide. If the elution inhibitory property of radioactive waste from the waste itself, that is, the barrier property is high, the barrier property of the cement-based filler and the surrounding soil may be low, so that the burial facility as a whole has a margin. Therefore, it is desirable that the barrier property of the waste itself is high.

放射性廃棄物の固化材として認可されている高炉セメントやポルトランドセメントは、水と混練するとCa水和反応により硬化し固体となる。セメントは価格が安く固化装置が安価であるため、保管や輸送中の安全性から固化材として用いられている。しかし、セメント廃棄体は水暴露時にアルカリ金属が溶出しやすく、特にセシウムの閉じ込め性能は低い。そのため、廃棄体自体のバリア性は期待されておらず、従来の埋設施設は、セメント廃棄体周辺の充填材や土壌のバリア性により、放射性物質の環境への移行を抑制するように設計されている。 Blast furnace cement and Portland cement, which are approved as solidifying materials for radioactive waste, harden by Ca hydration reaction when kneaded with water and become solid. Cement is used as a solidifying material because of its low price and low cost of solidifying equipment, which makes it safe during storage and transportation. However, the cement waste tends to elute alkali metals when exposed to water, and its cesium confinement performance is particularly low. Therefore, the barrier property of the waste itself is not expected, and the conventional burial facility is designed to suppress the transfer of radioactive materials to the environment by the barrier property of the filler and soil around the cement waste. There is.

ホウ素とセメントから成る廃棄体を加熱し、脱水による多孔化に引き続いてガラス化を行う事でバリア性を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この技術は、加圧水型原子炉の一次冷却水から排出される廃液に含まれるホウ酸をカルシウム添加により不溶化してから、セメント成分と共に700~1000℃で加熱し、NaO-B-SiO系のガラス(ホウケイ酸ガラス)にすることに特徴がある。 There is known a technique for improving the barrier property by heating a waste body composed of boron and cement and performing vitrification following the porosification by dehydration (see, for example, Patent Document 1). In this technology, boric acid contained in the waste liquid discharged from the primary cooling water of a pressurized water reactor is insolubilized by adding calcium, and then heated at 700 to 1000 ° C. together with the cement component, and Na 2OB 2 O 3 -It is characterized by using SiO 2 type glass (borosilicate glass).

Csの固定に使われるフェロシアン化物をジオポリマーと混錬し、有機物の分解温度以上である、400~500℃で加熱する事で、毒性の高いシアン化物の生成を防ぐとともにCsをジオポリマー内部に固定する技術が開示されている(例えば、特許文献2を参照)。ジオポリマーは、メタカオリン、高炉スラグ等、シリカ成分を含むアルカリ活性フィラーの溶解成分と水ガラスとの脱水縮合反応により形成されるアルミノケイ酸塩の多孔質で、セメントと異なり耐熱性が高い。 By kneading the ferrocyanide used for fixing Cs with the geopolymer and heating it at 400 to 500 ° C, which is higher than the decomposition temperature of the organic matter, the formation of highly toxic cyanide is prevented and the Cs is inside the geopolymer. (For example, see Patent Document 2). Geopolymer is a porous aluminosilicate formed by a dehydration condensation reaction between water glass and a dissolving component of an alkaline active filler containing a silica component such as metacaolin and blast furnace slag, and has high heat resistance unlike cement.

特開昭60-257398号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-257398 特開2015-138000号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-138000

特許文献1に開示された技術に関し、一般に、ホウ酸はセメントの主成分であるカルシウムと反応し、不溶のCaBとなりカルシウム濃度を下げるため、セメントの固化を妨害する。そのため、この方法では、余分にカルシウムを添加する必要があり、廃液がホウ酸を含んでいない場合は、更にホウ酸を余分に添加する必要がある。ホウ酸添加により、廃液中のCsからCsBO(融点=716℃)が生成するため、焼成時にCsが揮発してしまう可能性がある。また、特許文献2に開示された技術においては、加熱した廃棄体からのCs溶出率は、水曝露で2~5%であり、さらに溶出率を低減する必要がある。 With respect to the technique disclosed in Patent Document 1, boric acid generally reacts with calcium, which is the main component of cement, to become insoluble CaB 2 O 4 , which lowers the calcium concentration and thus hinders the solidification of cement. Therefore, in this method, it is necessary to add extra calcium, and if the waste liquid does not contain boric acid, it is necessary to further add boric acid. By adding boric acid, CsBO 2 (melting point = 716 ° C.) is generated from Cs in the waste liquid, so that Cs may volatilize during firing. Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, the Cs elution rate from the heated waste is 2 to 5% when exposed to water, and it is necessary to further reduce the elution rate.

原子力発電所の廃止措置により発生する金属構造材、運転中に発生する廃液やスラッジ、焼却可能な廃棄物やイオン交換樹脂を固化したセメント廃棄体は、カチオンに対してバリア性が低いという問題がある。また、その他にも放射性元素や有毒性もしくは危険性の高い元素を高いバリア性で封じ込める必要性が生ずる場合がある。Csイオンなどのカチオン性の放射性元素または排出規制された金属元素などの金属元素に対しても十分なバリア性を有し、かつ、水に曝露しても放射性または有毒性物質が溶出することのない廃棄体が求められている。 Metallic structural materials generated by the decommissioning of nuclear power plants, waste liquids and sludge generated during operation, incinerator waste and cement waste solidified with ion exchange resin have the problem of low barrier properties against cations. be. In addition, it may be necessary to contain radioactive elements and toxic or highly dangerous elements with high barrier properties. It has sufficient barrier properties against cationic radioactive elements such as Cs ions or metal elements such as emission-controlled metal elements, and radioactive or toxic substances are eluted even when exposed to water. No waste is required.

本発明者らは、鋭意検討の結果、ジオポリマーに放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体を高温で加熱することにより得られる非結晶性の廃棄体が、放射性元素または金属元素の溶出を極めて低レベルに抑えることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、一実施形態によれば、廃棄体であって、Al/Siモル比が0.3~1のアルミノケイ酸塩を主成分とした多孔質体と、当該多孔質体に固定化した放射性元素または金属元素とを含み、前記放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体部分の密度が2.2g/cm以上である、非晶質性の廃棄体に関する。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that the non-crystalline waste obtained by heating a porous body in which a radioactive element or a metal element is immobilized on a geopolymer at a high temperature dissolves the radioactive element or the metal element. We have found that the above can be suppressed to an extremely low level, and have completed the present invention. That is, according to one embodiment, the present invention is a waste body, which is a porous body containing aluminosilicate having an Al / Si molar ratio of 0.3 to 1 as a main component and fixed to the porous body. The present invention relates to an amorphous waste body containing an amorphized radioactive element or a metal element and having a density of a porous body portion on which the radioactive element or the metal element is immobilized is 2.2 g / cm 3 or more.

前記廃棄体が、加熱された廃棄体であることが好ましい。 It is preferable that the waste is a heated waste.

前記廃棄体が、非晶質成分を80重量%以上含むことが好ましい。 It is preferable that the waste contains 80% by weight or more of an amorphous component.

本発明は、別の実施形態によれば、被覆された廃棄体であって、前述のいずれか1項に記載の廃棄体と、当該廃棄体の周囲を被覆する、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを含む被覆廃棄体に関する。 According to another embodiment, the present invention is a coated waste, and the waste according to any one of the above, and a cement, mortar, geopolymer, which covers the periphery of the waste. With respect to a coating waste containing one or more coatings selected from asphalt, resin, or metal.

本発明は、また別の実施形態によれば、金属容器に、前述のいずれか1項に記載の廃棄体と、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを充填してなる、容器充填廃棄体に関する。 According to another embodiment of the present invention, in a metal container, the waste according to any one of the above items and one or more selected from cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal. The present invention relates to a container-filled waste body filled with a covering body.

本発明は、また別の実施形態によれば、廃棄体の製造方法であって、
ケイ酸アルカリと、アルカリ活性フィラーと、水と、放射性元素または金属元素とを含む混合物を調製する工程と、
前記混合物を硬化し、固形物を得る工程と、
前記固形物を、100~250℃の第1加熱温度で加熱する工程と、
加熱した固形物を、800~1000℃の第2加熱温度でさらに加熱する工程と
を含む、廃棄体の製造方法に関する。
According to another embodiment, the present invention is a method for producing a waste product.
A step of preparing a mixture containing an alkali silicate, an alkaline active filler, water, and a radioactive element or a metal element.
The step of curing the mixture to obtain a solid substance, and
A step of heating the solid matter at a first heating temperature of 100 to 250 ° C.
The present invention relates to a method for producing a waste product, which comprises a step of further heating the heated solid matter at a second heating temperature of 800 to 1000 ° C.

前記廃棄体の製造方法において、前記第1加熱温度から、前記第2加熱温度まで、8時間以内で昇温することが好ましい。 In the method for producing the waste, it is preferable to raise the temperature from the first heating temperature to the second heating temperature within 8 hours.

前記廃棄体の製造方法において、前記アルカリ活性フィラーが、非晶質成分を80重量%以上含むことが好ましい。 In the method for producing the waste, it is preferable that the alkaline active filler contains 80% by weight or more of an amorphous component.

本発明は、また別の実施形態によれば、前述のいずれか1項に記載の製造方法により製造された廃棄体に関する。 The present invention relates to a waste product produced by the production method according to any one of the above, according to another embodiment.

本発明に係る廃棄体は、短時間の加熱により体積収縮し高密度化されており、加熱による放射性元素や金属元素、例えば、Csの揮発を抑制することができる。高密度化された廃棄体は水に暴露された時の放射性元素または金属元素の溶出がほぼなく、埋設処分施設の設計に余裕が生まれるため、処分コストを低減することができる。 The waste according to the present invention is volume-shrinked and densified by heating for a short time, and can suppress volatilization of radioactive elements and metal elements, for example, Cs due to heating. The densified waste has almost no elution of radioactive elements or metal elements when exposed to water, and there is a margin in the design of the buried disposal facility, so that the disposal cost can be reduced.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.

[第1実施形態:廃棄体とその製造方法]
本発明は第1実施形態によれば、廃棄体とその製造方法に関する。本実施形態に係る廃棄体は、Al/Siモル比が0.3~1のアルミノケイ酸塩を主成分とした多孔質体と、当該多孔質体に固定化した放射性元素または金属元素とを含み、前記放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体部分の密度が2.2g/cm以上である。
[First Embodiment: Waste and its manufacturing method]
According to the first embodiment, the present invention relates to a waste body and a method for producing the same. The waste according to the present embodiment contains a porous body containing aluminosilicate having an Al / Si molar ratio of 0.3 to 1 as a main component, and a radioactive element or a metal element immobilized on the porous body. The density of the porous body portion on which the radioactive element or the metal element is immobilized is 2.2 g / cm 3 or more.

アルミノケイ酸塩を主成分とした多孔質体は、ジオポリマーともいわれ、主として水、ケイ酸アルカリ、アルカリ活性フィラーの重合生成物である。製造方法については、後に詳述するが、アルカリ活性フィラーとケイ酸アルカリを混合すると、シリコンとアルミニウムがケイ酸とテトラヒドロキソアルミン酸として溶解し、水酸基間で脱水縮合し重合する。重合が十分進行すると強度が発現し、多孔質性の固化体となる。本実施形態による廃棄体は、多孔質性の固化体(多孔質体)となった状態のアルミノケイ酸塩を含んでおり、この多孔質体に放射性元素または金属元素が固定化されている。 The porous body containing aluminosilicate as a main component is also called a geopolymer, and is mainly a polymerization product of water, an alkali silicate, and an alkaline active filler. The production method will be described in detail later, but when an alkaline active filler and an alkali silicate are mixed, silicon and aluminum are dissolved as silicic acid and tetrahydroxoaluminic acid, and dehydration condensation is performed between the hydroxyl groups to polymerize. When the polymerization progresses sufficiently, the strength develops and the solidified body becomes porous. The waste according to the present embodiment contains aluminosilicate in a state of being a porous solidified body (porous body), and a radioactive element or a metal element is immobilized on the porous body.

廃棄体に含まれる放射性元素または金属元素は、有毒性または危険性があり、所定の方法で処分することが望ましい元素である。例えば、法律に基づいて所定方法にて廃棄処分されるべき元素であって、一般的には、放射性元素または排出規制された非放射性の金属元素であってよい。放射性元素は、放射性核種を含む元素であってよく、金属及び非金属の放射性元素のいずれであってもよい。放射性元素としては、例えば、H-3、C-14、Cl-36、Ca-41、Co-60、Ni-63、Sr-90、Cs-137、Eu-152、Eu-154が挙げられるが、それらには限定されない。放射性金属元素以外の金属元素としては、例えば、毒性の高いCd、Pb、Hg、Cr、As、Sn、Be、Alが挙げられる。しかし、これら以外の金属元素、特に重金属元素は、多孔質体に固定化して廃棄する用途があり得、本発明においてジオポリマーからなる多孔質体に固定化することで、安全に廃棄することができる。以下、廃棄体に固定化して廃棄すべき放射性元素または金属元素を、廃棄すべき元素と指称する場合がある。廃棄体中の放射性元素または金属元素の含有量は、廃棄体の総質量を100%としたときに、0.1重量%以下程度であることが好ましい。しかし、廃棄体の圧縮強度が1.47MPa以下にならなければ、0.1重量%以上の放射性元素や金属元素が含まれていても問題はない。なお、廃棄体には、上記の放射性元素や金属元素以外にも、廃棄物由来の他の金属元素や非金属元素が含まれる場合がある。 Radioactive or metallic elements contained in the waste are toxic or dangerous and are desirable to be disposed of by a predetermined method. For example, it may be an element that should be disposed of by a predetermined method based on the law, and generally may be a radioactive element or a non-radioactive metal element whose emission is regulated. The radioactive element may be an element containing a radionuclide, and may be either a metallic or non-metallic radioactive element. Examples of the radioactive element include H-3, C-14, Cl-36, Ca-41, Co-60, Ni-63, Sr-90, Cs-137, Eu-152, and Eu-154. , Not limited to them. Examples of metal elements other than radioactive metal elements include highly toxic Cd, Pb, Hg, Cr, As, Sn, Be, and Al. However, metal elements other than these, particularly heavy metal elements, may be used for immobilization on a porous body and discarded, and in the present invention, by immobilizing on a porous body made of a geopolymer, it can be safely disposed of. can. Hereinafter, a radioactive element or a metal element that is immobilized on a waste body and should be discarded may be referred to as an element to be discarded. The content of the radioactive element or the metal element in the waste is preferably about 0.1% by weight or less when the total mass of the waste is 100%. However, as long as the compressive strength of the waste does not become 1.47 MPa or less, there is no problem even if 0.1% by weight or more of radioactive elements and metal elements are contained. In addition to the above radioactive elements and metal elements, the waste may contain other metal elements and non-metal elements derived from the waste.

本実施形態に係る廃棄体には、上記成分以外に、廃棄すべき元素と分離困難な、廃液や廃棄すべき元素と化合物を生成している成分、フィルタースラッジ、イオン交換樹脂などが含まれうる。このうち、セルロースを主成分とするフィルタースラッジや、有機高分子化合物を主成分とするイオン交換樹脂は、後述する製造方法に起因して、通常、炭化した状態にて廃棄体に含まれている。また、廃棄すべき元素以外の元素や無機化合物等が含まれる場合もある In addition to the above components, the waste according to the present embodiment may contain waste liquid, components that generate waste liquid, elements to be discarded and compounds, filter sludge, ion exchange resin, etc., which are difficult to separate from the elements to be discarded. .. Of these, filter sludge containing cellulose as a main component and ion exchange resin containing an organic polymer compound as a main component are usually contained in the waste in a carbonized state due to the production method described later. .. In addition, elements other than the elements to be discarded, inorganic compounds, etc. may be included.

本実施形態に係る廃棄体は、放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体部分の密度が、2.2g/cm以上である。2.2g/cm以上であれば、上限は特には限定されないが、通常、2.2g/cm以上であって、3g/cm以下程度である。ここで、「放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体部分の密度」とは、廃棄体に含まれうる炭化した有機物成分を含まない部分における密度をいうものとする。多孔質体部分の密度は、多孔質体を構成しない部分を分離して測定することができる。例えば、イオン交換樹脂を含む廃棄体においては、加熱後も樹脂形状を保っているので、廃棄体を乳鉢で粉砕しイオン交換樹脂と多孔質部分を篩で分離することができる。分離した多孔質部分の密度はアルキメデス法で測定することができる。また、フィルタースラッジ等の有機物を含む廃棄体においては、有機物は加熱により炭化し、廃棄体は部分的に黒色化するが、顕微鏡観察下、粉砕した廃棄体から炭化(黒色化)した部分を取り除き、残りの多孔質体部分の密度を同様に測定することにより実施することができる。 In the waste body according to the present embodiment, the density of the porous body portion on which the radioactive element or the metal element is immobilized is 2.2 g / cm 3 or more. If it is 2.2 g / cm 3 or more, the upper limit is not particularly limited, but it is usually 2.2 g / cm 3 or more and about 3 g / cm 3 or less. Here, the "density of the porous body portion on which the radioactive element or the metal element is immobilized" means the density in the portion that does not contain the carbonized organic component that can be contained in the waste body. The density of the porous body portion can be measured by separating the portions that do not constitute the porous body. For example, in the waste containing the ion exchange resin, the resin shape is maintained even after heating, so that the waste can be crushed in a mortar and the ion exchange resin and the porous portion can be separated by a sieve. The density of the separated porous portion can be measured by the Archimedes method. In the case of waste containing organic matter such as filter sludge, the organic matter is carbonized by heating and the waste is partially blackened, but the carbonized (blackened) part is removed from the crushed waste under microscopic observation. , It can be carried out by measuring the density of the remaining porous body portion in the same manner.

本実施形態に係る廃棄体は、800~1000℃にて高温加熱された廃棄体である。この廃棄体は非晶質性である。本発明において、廃棄体が非晶質性であるとは、X線結晶回折法により測定した場合に、非晶質成分が80重量%以上含まれていることをいうものとする。本発明に係る廃棄体は、より好ましくは、非晶質成分が85重量%以上、さらに好ましくは非晶質成分が90重量%以上、さらにまた好ましくは非晶質成分が95重量%以上含まれている。 The waste according to the present embodiment is a waste heated at a high temperature of 800 to 1000 ° C. This waste is amorphous. In the present invention, the fact that the waste is amorphous means that it contains 80% by weight or more of an amorphous component when measured by an X-ray crystal diffraction method. The waste according to the present invention more preferably contains 85% by weight or more of an amorphous component, more preferably 90% by weight or more of an amorphous component, and further preferably 95% by weight or more of an amorphous component. ing.

本発明に係る廃棄体は、加熱されて固化された固体物であって、板状、棒状、角柱状(ブロック状)、円柱状などの所定の形状を備えるものであってよい。また、その大きさは特に限定されないが、特徴的長さが、2~90cm程度であってよい。本明細書において、特徴的長さとは、廃棄体を構成する最も長い辺の長さをいうものとする。 The waste according to the present invention is a solid material that has been heated and solidified, and may have a predetermined shape such as a plate shape, a rod shape, a prismatic shape (block shape), or a columnar shape. The size thereof is not particularly limited, but the characteristic length may be about 2 to 90 cm. In the present specification, the characteristic length means the length of the longest side constituting the waste body.

次に、本実施形態による廃棄体を製造方法の観点から説明する。本実施形態による製造方法は、以下の工程を含む。
(1) ケイ酸アルカリと、アルカリ活性フィラーと、水と、放射性元素または金属元素とを含む混合物を調製する工程
(2) 前記混合物を硬化し、固形物を得る工程
(3)前記固形物を、100~200℃の第1加熱温度で加熱する工程
(4)加熱した固形物を、800~1000℃の第2加熱温度でさらに加熱する工程
Next, the waste according to the present embodiment will be described from the viewpoint of the manufacturing method. The manufacturing method according to this embodiment includes the following steps.
(1) A step of preparing a mixture containing an alkali silicate, an alkaline active filler, water, and a radioactive element or a metal element (2) A step of curing the mixture to obtain a solid (3) A step of obtaining the solid , Step of heating at the first heating temperature of 100 to 200 ° C. (4) Step of further heating the heated solid substance at the second heating temperature of 800 to 1000 ° C.

(1)混合物を調製する工程
第1の工程は、廃棄体を構成する多孔質体の原料と、廃棄すべき元素とを混合し、混錬して、混合物を調製する工程である。廃棄体を構成する多孔質体(ジオポリマー)の材料は、水、ケイ酸アルカリ、アルカリ活性フィラーを含む。ケイ酸アルカリとしては、ケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)を用いることができる。アルカリ活性フィラーとして、例えば、メタカオリンを主成分とした粉末を用いることができ、メタカオリン、フライアッシュや高炉スラグ、あるいはそれらの混合物でもよく、これらにさらに、無水メタケイ酸ナトリウムやシリカ粉末を加えてもよい。アルカリ活性フィラーは、非晶質性であることが好ましい。ここで、アルカリ活性フィラーが非晶質性であるとは、アルカリ活性フィラー中の非晶質成分が80重量%以上であることをいうものとする。非晶質成分の割合は、X線結晶回折法により得ることができる。アルカリ活性フィラー中の非晶質成分が85重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。水は純水を用いることができる。これらに加えて、材料の溶解速度や重合速度調整のために、任意選択的な成分として、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを添加してもよい。
(1) Step of preparing a mixture The first step is a step of mixing and kneading a raw material of a porous body constituting a waste body and an element to be discarded to prepare a mixture. The material of the porous body (geopolymer) constituting the waste body contains water, an alkali silicate, and an alkaline active filler. As the alkali silicate, an aqueous solution of sodium silicate (water glass) can be used. As the alkaline active filler, for example, a powder containing metakaolin as a main component can be used, and metacaolin, fly ash, blast furnace slag, or a mixture thereof may be used, and anhydrous sodium metasilicate or silica powder may be further added thereto. good. The alkaline active filler is preferably amorphous. Here, the fact that the alkaline active filler is amorphous means that the amorphous component in the alkaline active filler is 80% by weight or more. The proportion of the amorphous component can be obtained by the X-ray crystal diffraction method. The amorphous component in the alkaline active filler is more preferably 85% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more. Pure water can be used as the water. In addition to these, sodium hydroxide or potassium hydroxide may be added as an optional component for adjusting the dissolution rate and the polymerization rate of the material.

ケイ酸アルカリと、アルカリ活性フィラーとの混合比は、Al/Siモル比が0.3~1、好ましくは、0.5~0.9となるように適宜決定することができる。また、水は、混合物の濃度を調整する量で添加することができる。 The mixing ratio of the alkali silicate and the alkaline active filler can be appropriately determined so that the Al / Si molar ratio is 0.3 to 1, preferably 0.5 to 0.9. Also, water can be added in an amount that adjusts the concentration of the mixture.

放射性元素または金属元素は、先に詳述した廃棄すべき元素である。放射性元素または金属元素は、廃液に溶解したイオンの状態や、化合物を形成した粉末固体の状態、乾燥残渣や、焼却灰、フィルタースラッジ、イオン交換樹脂などの固体物に付着した状態で、多孔質体の材料と混合することができる。 Radioactive or metallic elements are the elements to be discarded as detailed above. Radioactive elements or metal elements are porous in the state of ions dissolved in waste liquid, the state of powdered solids forming compounds, the state of dry residues, and the state of being attached to solids such as incineration ash, filter sludge, and ion exchange resins. Can be mixed with body materials.

より具体的な手順としては、容器に水ガラスと、純水と、使用する場合には水酸化ナトリウムや水酸化カリウムとを入れ、事前に混合する。次いで、この混合物にアルカリ活性フィラーを加えて混合する。この操作により、アルカリ活性フィラーは水ガラスと混合しスラリーとなる。廃棄すべき元素を含んだ液体または固体は、アルカリ活性フィラーを入れる前に容器に入れて混合してもよいし、アルカリ活性フィラーが十分に分散した後に、容器に加えて混合してもよい。容器は、本工程において、原料を均一に混錬するために用いられ、かつ、場合により次工程にて継続的に用いて固形物となるまで形状を保持するために用いることができる。容器は、均一に混錬する目的で、円筒形状など、角のない形状であることが好ましく、例えば、金属製、プラスチック製、セラミック製の容器を用いることができる。次工程にて継続的に使用し、廃棄体の型として用いる場合にはさらに、製造する廃棄体の形状およびサイズに適合するものであることが好ましい。 As a more specific procedure, water glass, pure water, and sodium hydroxide or potassium hydroxide, if used, are placed in a container and mixed in advance. Then, the alkaline active filler is added to this mixture and mixed. By this operation, the alkaline active filler is mixed with water glass to form a slurry. The liquid or solid containing the element to be discarded may be mixed in a container before the alkaline active filler is added, or may be added to the container and mixed after the alkaline active filler is sufficiently dispersed. The container is used in this step to uniformly knead the raw material and, in some cases, can be used continuously in the next step to retain its shape until it becomes a solid. The container preferably has a shape without corners, such as a cylindrical shape, for the purpose of uniformly kneading, and for example, a metal, plastic, or ceramic container can be used. When it is continuously used in the next step and used as a waste mold, it is preferably suitable for the shape and size of the waste to be manufactured.

これらの材料を混合し、混合物を調製することにより、常温、常圧下にて硬化反応が開始する。硬化開始時間は水分量に反比例し、アルカリ量に比例するが、数~十数時間で硬化する。硬化開始時間とは、原料の混錬開始後、固まり始めるまでの時間をいう。ここでいうアルカリ量とは、任意選択的な成分として使用されうる水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの量をいうものとする。なお、200Lドラム缶サイズの廃棄体を作成する場合は、混錬に時間がかかる場合があるため、水分を増やしたり、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの量を少なくしたりして、硬化時間を適宜調整することができる。 By mixing these materials and preparing a mixture, the curing reaction starts at room temperature and normal pressure. The curing start time is inversely proportional to the amount of water and proportional to the amount of alkali, but it cures in several to a dozen hours. The curing start time is the time from the start of kneading of the raw materials to the start of solidification. The amount of alkali here means the amount of sodium hydroxide or potassium hydroxide that can be used as an optional component. When making a 200L drum size waste, it may take time to knead, so increase the water content or reduce the amount of sodium hydroxide or potassium hydroxide to adjust the curing time as appropriate. Can be adjusted.

(2)固形物を得る工程
第2工程では、第1工程で得られた混合物を硬化し、固形物を得る。第2工程はより詳細には、養生する工程と、乾燥する工程とを含んでよく、これらをまとめて、本発明において、硬化し、固形物を得る工程という。
(2) Step of obtaining a solid substance In the second step, the mixture obtained in the first step is cured to obtain a solid substance. The second step may include a curing step and a drying step in more detail, and these are collectively referred to as a step of curing to obtain a solid substance in the present invention.

養生する工程は、第1工程で得られた混合物の硬化開始後、温度及び湿度が一定環境で養生する。第1工程と異なる容器で養生する場合には、混合物のスラリーの粘度が高くなる前に、スラリーを養生のための容器に注型することができる。製造後の廃棄体を角柱型など、角がある形状とする場合には、第1工程の混練のための容器と、第2工程の保形のための容器とを別々にすることが好ましい場合がある。通常養生期間は28日間程度であるが、28日間よりも長くてもよく、28~35日程度とすることができる。あるいは、強度が出るなら短くてもよく、20~28日程度とすることもできる。固化する前の混合物(スラリー)を注型後、固化した場合は、脱型してから養生してもよい。養生環境は、比較的高湿度を維持し、室温で硬化するように、原料の配合調製を行うことが好ましい。ここでいう高湿度とは、相対湿度が90%から飽和湿度環境のことをいうものとする。高湿度で養生することにより、養生中の混合物の表面が乾燥して、割れが生じやすくなることを防止することができる。しかし、割れが問題にならない場合などは、高湿度条件としなくてもよい場合がある。 In the curing step, after the start of curing of the mixture obtained in the first step, the mixture is cured in an environment where the temperature and humidity are constant. When curing in a container different from that in the first step, the slurry can be cast into a container for curing before the viscosity of the slurry of the mixture becomes high. When the waste after production has a shape with corners such as a prismatic shape, it is preferable to separate the container for kneading in the first step and the container for shape retention in the second step. There is. Normally, the curing period is about 28 days, but it may be longer than 28 days, and may be about 28 to 35 days. Alternatively, it may be short as long as the strength is high, and it may be about 20 to 28 days. If the mixture (slurry) before solidification is cast and then solidified, it may be demolded and then cured. As for the curing environment, it is preferable to prepare the composition of the raw materials so that the humidity is maintained at a relatively high humidity and the curing environment is cured at room temperature. The term "high humidity" as used herein means an environment in which the relative humidity is 90% to saturated humidity. Curing at high humidity can prevent the surface of the mixture being cured from drying out and being prone to cracking. However, if cracking is not a problem, it may not be necessary to set high humidity conditions.

養生工程の終了後、養生環境より低湿度の環境で乾燥する工程をさらに含む。例えば、飽和湿度環境で養生していた場合は、相対湿度が、例えば80~85%、50~60%、50%以下、と段階を経て乾燥させることが好ましい。割れなどが起こりづらいためである。ドラム缶サイズの固形物を製造すると、乾燥には長時間かかるため、小さな均質廃棄体を多数作成しそれぞれを乾燥させると短時間で済む。例えば、特徴的長さが3cm程度の場合は、各段階は48~72時間程度とすることができる。 After the curing process is completed, the process of drying in a lower humidity environment than the curing environment is further included. For example, in the case of curing in a saturated humidity environment, it is preferable that the relative humidity is, for example, 80 to 85%, 50 to 60%, 50% or less, and then dried. This is because cracks are unlikely to occur. Since it takes a long time to dry a solid substance of the size of a drum, it takes a short time to prepare a large number of small homogeneous wastes and dry each of them. For example, when the characteristic length is about 3 cm, each step can be about 48 to 72 hours.

(3)100~200℃の第1加熱温度で加熱する工程
第3工程では、第2工程で得られた固形物を必要に応じて容器から取り出し、100~250℃の第1加熱温度にて加熱する。第1加熱温度にて加熱する工程は、二段階で行ってもよく、この場合100~120℃で加熱する工程と、200~250℃で加熱する工程とを順次行ってもよい。固形物は細孔を持ち、100~120℃では十分に乾燥できない場合があるため、さらに200~250℃で加熱する工程を行うことが好ましい。乾燥は、通常、大気中の加熱炉で行ってもよく、不活性雰囲気の加熱炉で行ってもよい。
(3) Step of heating at the first heating temperature of 100 to 200 ° C. In the third step, the solid matter obtained in the second step is taken out from the container as needed and at the first heating temperature of 100 to 250 ° C. Heat. The step of heating at the first heating temperature may be performed in two steps, and in this case, a step of heating at 100 to 120 ° C. and a step of heating at 200 to 250 ° C. may be sequentially performed. Since the solid material has pores and may not be sufficiently dried at 100 to 120 ° C., it is preferable to further perform a step of heating at 200 to 250 ° C. Drying may usually be carried out in a heating furnace in the atmosphere or in a heating furnace in an inert atmosphere.

より具体的な例としては、固形物を常温の加熱炉に投入し、常温から100~120℃まで、約1~4時間程度で昇温し、4~24時間程度維持することができる。次いで、100~120℃から200~250℃まで、約1~4時間で昇温し、4~24時間維持することができる。しかしながら、昇温並びに維持時間は一例であり、本発明はこのような昇温並びに維持時間に限定されるものではない。 As a more specific example, the solid substance can be put into a heating furnace at room temperature, heated from room temperature to 100 to 120 ° C. in about 1 to 4 hours, and maintained for about 4 to 24 hours. Then, the temperature can be raised from 100 to 120 ° C. to 200 to 250 ° C. in about 1 to 4 hours and maintained for 4 to 24 hours. However, the temperature rise and maintenance time is an example, and the present invention is not limited to such temperature rise and maintenance time.

(4)800~1000℃の第2加熱温度でさらに加熱する工程
第3工程における加熱の終了後、固形物を炉内に保持したまま、かつ、第1加熱温度から温度を下げることなく、第4工程では、更に800~1000℃の加熱温度まで昇温する。第1加熱温度から第2加熱温度までの昇温時間は8時間以内程度とすることが好ましく、4時間以内とすることがさらに好ましく、2時間程度とすることが最も好ましい。廃棄体が割れなければ、あるいは、割れてもよいなら2時間以下、例えば1時間程度で急加熱をしてもよい。さらに、廃棄すべき元素の揮発等の問題がない場合には、第1加熱温度から第2加熱温度までの昇温時間は8時間よりも長くてよい場合がある。第2加熱温度が800℃よりも低いと、冷却時に収縮が不十分となり密度が上がらないことあり、1000℃を超える温度にまで加熱すると固形物が溶解するおそれがある。800~1000℃の範囲内の所定の第2加熱温度まで昇温した後、加熱炉内で除熱することが好ましい。特に、放射性元素や金属元素が第2加熱温度にて揮発しやすい元素である、Cs等である場合には、第2加熱温度まで昇温した後は、第2加熱温度で維持することなく加熱を止めることが好ましい。廃棄すべき元素の揮発等の問題がない場合には、第2加熱温度まで昇温した後、第2加熱温度で1~2時間程度維持することもできる。
(4) Step of further heating at a second heating temperature of 800 to 1000 ° C. After the completion of heating in the third step, the solid material is kept in the furnace and the temperature is not lowered from the first heating temperature. In the four steps, the temperature is further raised to a heating temperature of 800 to 1000 ° C. The heating time from the first heating temperature to the second heating temperature is preferably about 8 hours or less, more preferably 4 hours or less, and most preferably about 2 hours. If the waste does not crack, or if it does, it may be rapidly heated for 2 hours or less, for example, about 1 hour. Further, if there is no problem such as volatilization of the element to be discarded, the heating time from the first heating temperature to the second heating temperature may be longer than 8 hours. If the second heating temperature is lower than 800 ° C., the shrinkage may be insufficient during cooling and the density may not increase, and if the temperature exceeds 1000 ° C., the solid matter may be melted. It is preferable to heat the temperature to a predetermined second heating temperature in the range of 800 to 1000 ° C. and then remove the heat in the heating furnace. In particular, in the case of Cs or the like, in which the radioactive element or the metal element is an element that easily volatilizes at the second heating temperature, after the temperature is raised to the second heating temperature, the heating is performed without maintaining the second heating temperature. It is preferable to stop. If there is no problem such as volatilization of the element to be discarded, the temperature can be raised to the second heating temperature and then maintained at the second heating temperature for about 1 to 2 hours.

以上の第1から第4工程の操作を行い、室温まで戻すことにより、体積が50%近く減少し、乾燥工程前には、1.5g/cm程度である密度が、2.2g/cm以上にまで高密度化した廃棄体が得られる。このように焼成により高密度化した廃棄体からの元素溶出は検出限界以下となり、多孔質体の主成分であるアルミニウムとケイ素の溶脱は、焼成前と比べて10~1000倍以上小さくなり、廃棄体を構成する多孔質体の劣化が生じにくい。また、加熱前後での放射性元素または金属元素濃度は変わらず、本実施形態に係る製造方法によれば、放射性元素や金属元素を揮発させることなく廃棄体を製造することができるといえる。 By performing the above operations of the first to fourth steps and returning to room temperature, the volume is reduced by nearly 50%, and the density, which is about 1.5 g / cm 3 before the drying step, is 2.2 g / cm. Wastes with a high density of 3 or more can be obtained. The elemental elution from the waste body, which has been densified by firing in this way, is below the detection limit, and the leaching of aluminum and silicon, which are the main components of the porous body, is 10 to 1000 times smaller than before firing, and is discarded. Deterioration of the porous body that constitutes the body is unlikely to occur. Further, the concentration of the radioactive element or the metal element does not change before and after heating, and it can be said that the waste body can be produced without volatilizing the radioactive element or the metal element according to the production method according to the present embodiment.

[第2実施形態:加工した廃棄体]
本発明は、第2実施形態によれば、第1実施形態による廃棄体をさらに加工した廃棄体に関する。より具体的には、第1実施形態による廃棄体と、当該廃棄体の周囲を被覆する、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを含む、被覆廃棄体に関する。
[Second Embodiment: Processed Waste]
According to the second embodiment, the present invention relates to a waste obtained by further processing the waste according to the first embodiment. More specifically, the waste according to the first embodiment includes one or more coatings selected from cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal, which wrap around the waste. Regarding coated waste.

本実施形態による被覆体としては、放射性廃棄物などの処理に通常使用されるセメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属を用いることができる。ジオポリマーは、第1実施形態の多孔質体の材料として説明した組成と同様であってもよい。セメントとしては、例えば、ポルトランドセメントなどを用いることができる。樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性プラスチックなどを用いることができる。金属としては、炭素鋼やステンレス等の鉄系金属などを用いることができる。被覆体は、異なる材料から構成されるものを複数種組み合わせて用いることもでき、廃棄体に対して、二層、三層、あるいはそれ以上の複数層を備える構成にて設けることができる。被覆体は、第1実施形態による廃棄体の表面全体を被覆することが好ましい。被覆体の被覆厚さは、特には限定されず、また廃棄体の形状や寸法にもよるが、例えば、0.1~1cmであってよい。 As the covering body according to the present embodiment, cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal usually used for treating radioactive waste or the like can be used. The geopolymer may have the same composition as described as the material of the porous body of the first embodiment. As the cement, for example, Portland cement or the like can be used. As the resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a thermoplastic such as polyethylene, or the like can be used. As the metal, iron-based metals such as carbon steel and stainless steel can be used. The covering body may be used in combination of a plurality of types composed of different materials, and may be provided in a configuration including two layers, three layers, or a plurality of layers for the waste body. The covering body preferably covers the entire surface of the waste body according to the first embodiment. The coating thickness of the covering is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 1 cm, although it depends on the shape and dimensions of the waste.

好ましい被覆体は、廃棄体に固定化される放射性元素または金属元素の種類や、これらの元素がどのような化合物として固定化されるかによって、選択することができる。例えば、セメントは、陰イオンまたは陰イオン性化合物の一部として固定化された放射性元素や金属元素を含む廃棄体を被覆するのに有効である。陰イオン性化合物としては、ニオブ酸イオン(Nb(OH) )や放射性核種C-14を含む炭酸(CO 2-)などがあり得るが、これらには限定されない。また、ジオポリマーは陽イオンまたは陽イオン性化合物の状態で存在する元素(放射性元素を含む)を含む廃棄体を被覆するのに有効である。例えば、陽イオン性化合物としては、NH の1つ以上の水素原子がC-14を含む有機基で置換されたアンモニウムカチオンがあり得るが、特定の化合物には限定されない。 The preferred coating can be selected depending on the type of radioactive element or metal element immobilized on the waste body and what kind of compound these elements are immobilized on. For example, cement is effective in coating waste containing radioactive or metallic elements immobilized as part of anions or anionic compounds. Anionic compounds may include, but are not limited to, niobate ions (Nb (OH) 6- ) and carbonic acid (CO 3-2- ) containing the radionuclide C - 14. Geopolymers are also effective in coating waste containing elements (including radioactive elements) that exist in the form of cations or cationic compounds. For example, the cationic compound may be an ammonium cation in which one or more hydrogen atoms of NH 4+ are substituted with an organic group containing C - 14, but the compound is not limited to a specific compound.

被覆廃棄体の製造は、被覆体の種類によって異なるが、例えば、セメントの場合は、廃棄体の周りに型枠を配置しその隙間に充填することにより、また、樹脂の場合は、廃棄体表面に塗布をすることにより被覆体を製造することができる。 The production of coated waste differs depending on the type of coating. For example, in the case of cement, a mold is placed around the waste and filled in the gaps, and in the case of resin, the surface of the waste. A coated body can be manufactured by applying to.

本実施形態の変形形態としては、金属容器に、第1実施形態による廃棄体と、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを充填してなる、容器充填廃棄体が挙げられる。 As a modification of the present embodiment, the metal container is filled with the waste according to the first embodiment and one or more coverings selected from cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal. , Container filling waste.

変形形態においては、典型的には、200Lドラム缶などの比較的大きな金属容器と、当該金属容器と比較して小さく形成した、例えば、特徴的長さが10cm以下程度に形成した第1実施形態による廃棄体とを用いることができる。そして、容器に、廃棄体を複数配置し、その空隙を先に例示した被覆体にて充填する方法にて、容器充填廃棄体を製造することができる。 In the modified form, typically, a relatively large metal container such as a 200 L drum can and a first embodiment formed smaller than the metal container, for example, having a characteristic length of about 10 cm or less. Waste can be used. Then, a container-filled waste can be produced by arranging a plurality of wastes in the container and filling the voids with the covering body exemplified above.

本実施形態による被覆廃棄体及び変形形態による容器充填廃棄体は、廃棄体の表面をさらに被覆することにより、廃棄体表面からの溶出や溶脱を防止することができる。 The coated waste according to the present embodiment and the container-filled waste according to the modified form can prevent elution and leaching from the surface of the waste by further covering the surface of the waste.

以下に、本発明を、実施例を参照してより詳細に説明する。しかし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples do not limit the present invention.

[実施例1]ソブエクレー製メタカオリンを用い模擬廃棄体のバリア性
ケイ酸アルカリとして含水量を調整した水ガラス(42gの富士化学JIS1号に、16gの水、0.5gの水酸化ナトリウムを混合)を均一に混合した。そこに模擬廃棄物として0.14gの塩化セシウムを加え、更に混合した。そこにメタカオリン粉末(ソブエクレー製、48g)を加え、5分間、撹拌して均一溶液を得た。使用したメタカオリン粉末の非晶質成分は、約98重量%であった。仕込比から計算したセシウム濃度は0.1重量%であった。なお、ここでいうセシウム濃度とは、原料の重量から、水ガラスに含まれる水と添加する水の重量を除いた部分に対するセシウム重量のパーセンテージをいうものとする。次に、溶液を蓋付き角型プラスチック容器(31mmx31mmx10mm)に一定量充填しパラフィルムを用いて密封した。28日養生後、開封し85%RH環境で72時間、55%RH環境で72時間乾燥した。
[Example 1] Barrier property of simulated waste using Sobueclay metakaolin Water glass whose water content has been adjusted as an alkali silicate (42 g of Fuji Chemical JIS No. 1 mixed with 16 g of water and 0.5 g of sodium hydroxide) Was uniformly mixed. 0.14 g of cesium chloride was added thereto as simulated waste, and the mixture was further mixed. Metakaolin powder (manufactured by Sobueclay, 48 g) was added thereto, and the mixture was stirred for 5 minutes to obtain a uniform solution. The amorphous component of the metakaolin powder used was about 98% by weight. The cesium concentration calculated from the charging ratio was 0.1% by weight. The cesium concentration referred to here is the percentage of the weight of cesium with respect to the portion obtained by excluding the weight of water contained in the water glass and the weight of water to be added from the weight of the raw material. Next, a fixed amount of the solution was filled in a square plastic container with a lid (31 mm x 31 mm x 10 mm) and sealed with a parafilm. After curing for 28 days, the package was opened and dried in an 85% RH environment for 72 hours and in a 55% RH environment for 72 hours.

乾燥した板試料は、辺長と厚みをマイクロメーターで測定後、大気中の加熱炉で、室温から2時間かけ200℃まで加熱(第1加熱温度による加熱)後、2時間で1000℃まで昇温(第2加熱温度による加熱)して加熱を止め、室温まで成り行きで除熱した。除熱後、辺長と厚みを測定した。加熱前後の体積変化から、体積収縮率は46%であった。密度は2.3g/cmであった。また、別の加熱前の板試料を遊星ボールミル(P-6、ジルコニアポット、フリッチュジャパン)で粉砕し、酸溶解の後ICP-MSでCs濃度を確認したところ、0.096重量%であった。加熱後の板試料も同様に粉砕し、Cs濃度を確認したところ、0.11重量%であった。1000℃加熱前の粉末は湿度にもよるが10~20重量%の水を含んでいることを考慮すると、焼成前後でのCs濃度はほぼ変わらないと言える。 After measuring the side length and thickness with a micrometer, the dried plate sample is heated to 200 ° C from room temperature for 2 hours (heating by the first heating temperature) in an atmospheric heating furnace, and then rises to 1000 ° C in 2 hours. The heating was stopped by warming (heating by the second heating temperature), and the heat was removed as it was to room temperature. After heat removal, the side length and thickness were measured. The volume shrinkage was 46% due to the volume change before and after heating. The density was 2.3 g / cm 3 . Further, another plate sample before heating was pulverized with a planetary ball mill (P-6, zirconia pot, Fritsch Japan), and after acid dissolution, the Cs concentration was confirmed by ICP-MS and found to be 0.096% by weight. .. The plate sample after heating was also crushed in the same manner, and the Cs concentration was confirmed to be 0.11% by weight. Considering that the powder before heating at 1000 ° C. contains 10 to 20% by weight of water depending on the humidity, it can be said that the Cs concentration before and after firing is almost the same.

72時間乾燥の後であって第1加熱温度による加熱前の固化物と、第2加熱温度による加熱後の模擬廃棄体を粉末化しCs溶出、および、AlとSi溶脱量を評価した。粉末は0.5~5mmとし、粉末重量24.8gの10倍の純水248gに浸漬し、窒素雰囲気で一週間振とうした。振とう液中の細かい粉末を遠心分離装置で除去し、上澄み中のCs、Al、Si量をICP-MS/AESで測定した。その結果、Csの溶出量は検出限界(10ppb)以下であった。ジオポリマーの主成分であるAlとSiの、溶出時間7日間の溶出量を測定したところ、溶出量はそれぞれ、20ppbと180ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶脱率は、0.0003と0.0016%であった。すなわち、Csの溶出はゼロ、骨格成分の溶脱もほとんどゼロであった。このメタカオリンを使ったジオポリマーは、実施例の4種の原料のうちで最も溶脱量が少なかった。これは、本ジオポリマー骨格が最も安定であることを示している。 After drying for 72 hours, the solidified product before heating at the first heating temperature and the simulated waste after heating at the second heating temperature were pulverized to elute Cs, and the amounts of Al and Si leached were evaluated. The powder was 0.5 to 5 mm, immersed in 248 g of pure water 10 times the powder weight of 24.8 g, and shaken in a nitrogen atmosphere for one week. Fine powder in the shaking liquid was removed by a centrifuge, and the amounts of Cs, Al and Si in the supernatant were measured by ICP-MS / AES. As a result, the elution amount of Cs was below the detection limit (10 ppb). When the elution amounts of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, were measured for an elution time of 7 days, the elution amounts were 20 ppb and 180 ppb, respectively. From the composition of Al and Si of the powder, the leaching rates were 0.0003 and 0.0016%, respectively. That is, the elution of Cs was zero, and the leaching of skeletal components was almost zero. The geopolymer using this metacaolin had the smallest amount of leached out of the four raw materials of the examples. This indicates that this geopolymer skeleton is the most stable.

焼成前のCs溶出量は84ppb、ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は40000ppbと94000ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶脱率は、0.30と0.46%であった。したがって、焼成によりAlとSiの溶脱率は1000倍と287倍改善された。 The amount of Cs eluted before calcination was 84 ppb, and the amount of Elution of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, was 40,000 ppb and 94,000 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the leaching rates were 0.30 and 0.46%, respectively. Therefore, the leaching rates of Al and Si were improved by 1000 times and 287 times by firing.

塩化セシウムを混合しなかった以外は上記と同様にして模擬廃棄体を製造し、X線結晶回折法にて、模擬廃棄体中の非晶質成分の割合を調べた。測定サンプルは、模擬廃棄体を遊星ボールミル(P-6、ジルコニアポット、フリッチュジャパン)で粉砕し粉末状にし、調製した。測定は、X線回折分析装置SmartLab(Rigaku)を使用し、内部標準物質としては、NISTシリコン粉末(640c)を用いて、内部標準法とリートベルト解析により実施した。実施例1の多孔質材料を用いて得られた模擬廃棄体(Cs含まず)の非晶質成分は、95.9重量%であり、結晶質成分は4.1重量%であった。 A simulated waste was produced in the same manner as above except that cesium chloride was not mixed, and the proportion of amorphous components in the simulated waste was examined by an X-ray crystal diffraction method. The measurement sample was prepared by pulverizing the simulated waste with a planetary ball mill (P-6, zirconia pot, Fritsch Japan) into powder. The measurement was carried out by an internal standard method and Rietveld analysis using an X-ray diffraction analyzer SmartLab (Rigaku) and NIST silicon powder (640c) as an internal standard substance. The amorphous component of the simulated waste (excluding Cs) obtained by using the porous material of Example 1 was 95.9% by weight, and the crystalline component was 4.1% by weight.

[実施例2]Polestar450を用いた固化体のバリア性
ケイ酸アルカリとして含水量を調整した水ガラス(42gの富士化学JIS1号に24gの水、0.5gの水酸化ナトリウムを混合)を均一に混合した。そこに模擬廃棄物として0.18gの塩化セシウム加え、更に混合した。そこにメタカオリン粉末(Imerys製、48g)を加え、5分間、撹拌して均一溶液を得た。使用したメタカオリン粉末の非晶質成分は、約98重量%であった。仕込比から計算したセシウム濃度は0.1重量%であった。次に、溶液を蓋付き角型プラスチック容器(31mmx31mmx10mm)に一定量充填しパラフィルムを用いて密封した。28日養生後、開封し85%RH環境で72時間、55%RH環境で72時間乾燥した。
[Example 2] Barrier property of solidified body using Poster450 Water glass (42 g of Fuji Chemical JIS No. 1 mixed with 24 g of water and 0.5 g of sodium hydroxide) having an adjusted water content as an alkali silicate is uniformly mixed. Mixed. 0.18 g of cesium chloride was added thereto as simulated waste, and the mixture was further mixed. Metakaolin powder (manufactured by Imerys, 48 g) was added thereto, and the mixture was stirred for 5 minutes to obtain a uniform solution. The amorphous component of the metakaolin powder used was about 98% by weight. The cesium concentration calculated from the charging ratio was 0.1% by weight. Next, a fixed amount of the solution was filled in a square plastic container with a lid (31 mm x 31 mm x 10 mm) and sealed with a parafilm. After curing for 28 days, the package was opened and dried in an 85% RH environment for 72 hours and in a 55% RH environment for 72 hours.

乾燥した板試料は、辺長と厚みをマイクロメーターで測定後、室温から2時間かけ200℃まで加熱(第1加熱温度による加熱)後、2時間で1000℃まで昇温(第2加熱温度による加熱)して加熱を止め、室温まで成り行きで除熱した。除熱後、辺長と厚みを測定した。加熱前後の体積変化から、体積収縮率は40%であった。密度は1.47g/cmであった。また、別の加熱前の板試料を遊星ボールミル(P-6、ジルコニアポット、フリッチュジャパン)で粉砕し、酸溶解の後ICP-MSでCs濃度を確認したところ、0.097重量%であった。加熱後の板試料も同様に粉砕し、Cs濃度を確認したところ、0.11重量%であった。1000℃加熱前の粉末は湿度にもよるが10~20重量%の水を含んでいることを考慮すると、焼成前後でのCs濃度はほぼ変わらないと言える。 After measuring the side length and thickness with a micrometer, the dried plate sample is heated to 200 ° C from room temperature for 2 hours (heating at the first heating temperature) and then raised to 1000 ° C in 2 hours (depending on the second heating temperature). (Heating), the heating was stopped, and the heat was removed to room temperature. After heat removal, the side length and thickness were measured. The volume shrinkage was 40% due to the volume change before and after heating. The density was 1.47 g / cm 3 . Further, another plate sample before heating was pulverized with a planetary ball mill (P-6, zirconia pot, Fritsch Japan), and after acid dissolution, the Cs concentration was confirmed by ICP-MS and found to be 0.097% by weight. .. The plate sample after heating was also crushed in the same manner, and the Cs concentration was confirmed to be 0.11% by weight. Considering that the powder before heating at 1000 ° C. contains 10 to 20% by weight of water depending on the humidity, it can be said that the Cs concentration before and after firing is almost the same.

72時間乾燥の後であって第1加熱温度による加熱前の固化物と、第2加熱温度による加熱後の模擬廃棄体を粉末化しCs溶出、および、AlとSi溶脱量を評価した。粉末は0.5~5mmとし、粉末重量20.6gの10倍の純水206gに浸漬し、窒素雰囲気で一週間振とうした。振とう液中の細かい粉末を遠心分離装置で除去し、上澄み中のCs、Al、Si量をICP-MS/AESで測定した。その結果、Csの溶出量は検出限界(10ppb)以下であった。ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は1200ppbと1600ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶出率は、0.01と0.007%であった。 After drying for 72 hours, the solidified product before heating at the first heating temperature and the simulated waste after heating at the second heating temperature were pulverized to elute Cs, and the amounts of Al and Si leached were evaluated. The powder was 0.5 to 5 mm, immersed in 206 g of pure water 10 times the powder weight of 20.6 g, and shaken in a nitrogen atmosphere for one week. Fine powder in the shaking liquid was removed by a centrifuge, and the amounts of Cs, Al and Si in the supernatant were measured by ICP-MS / AES. As a result, the elution amount of Cs was below the detection limit (10 ppb). The elution amounts of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, were 1200 ppb and 1600 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the elution rates were 0.01 and 0.007%, respectively.

焼成前のCs溶出量は170ppb、ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は35000ppbと180000ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶脱率は、0.28と0.83%であった。したがって、焼成によりAlとSiの溶脱率は28倍と118倍改善された。 The amount of Cs eluted before calcination was 170 ppb, and the amount of Elution of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, was 35,000 ppb and 180,000 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the leaching rates were 0.28 and 0.83%, respectively. Therefore, calcination improved the leaching rates of Al and Si by 28 times and 118 times.

塩化セシウムを混合しなかった以外は上記と同様にして模擬廃棄体を製造し、実施例1と同様に模擬廃棄体中の非晶質成分の割合を調べた。実施例2の多孔質材料を用いて得られた模擬廃棄体(Cs含まず)の非晶質成分は、99.1重量%であり、結晶質成分は0.9重量%であった。 A simulated waste was produced in the same manner as above except that cesium chloride was not mixed, and the ratio of the amorphous component in the simulated waste was examined in the same manner as in Example 1. The amorphous component of the simulated waste (excluding Cs) obtained by using the porous material of Example 2 was 99.1% by weight, and the crystalline component was 0.9% by weight.

[実施例3]ニュージランドカオリンを用いた固化体のバリア性
ケイ酸アルカリとして含水量を調整した水ガラス(42gの富士化学JIS1号に16gの水、0.5gの水酸化ナトリウムを混合)を均一に混合した。そこに模擬廃棄物として0.14gの塩化セシウムを加え、更に混合した。そこにメタカオリン粉末(NZカオリン、48g)を加え、5分間、撹拌して均一溶液を得た。仕込比から計算したセシウム濃度は0.1重量%であった。次に、溶液を蓋付き角型プラスチック容器(31mmx31mmx10mm)に一定量充填しパラフィルムを用いて密封した。28日養生後、開封し85%RH環境で72時間、55%RH環境で72時間乾燥した。
[Example 3] Barrier property of solidified body using New Zealand kaolin Uniform water glass (42 g of Fuji Kagaku JIS No. 1 mixed with 16 g of water and 0.5 g of sodium hydroxide) whose water content has been adjusted as an alkali silicate). Was mixed with. 0.14 g of cesium chloride was added thereto as simulated waste, and the mixture was further mixed. Metakaolin powder (NZ kaolin, 48 g) was added thereto, and the mixture was stirred for 5 minutes to obtain a uniform solution. The cesium concentration calculated from the charging ratio was 0.1% by weight. Next, a fixed amount of the solution was filled in a square plastic container with a lid (31 mm x 31 mm x 10 mm) and sealed with a parafilm. After curing for 28 days, the package was opened and dried in an 85% RH environment for 72 hours and in a 55% RH environment for 72 hours.

乾燥した板試料は、辺長と厚みをマイクロメーターで測定後、室温から2時間かけ200℃まで加熱(第1加熱温度による加熱)後、2時間で1000℃まで昇温(第2加熱温度による加熱)して加熱を止め、室温まで成り行きで除熱した。除熱後、辺長と厚みを測定した。加熱前後の体積変化から、体積収縮率は31%であった。密度は1.63g/cmであった。また、別の加熱前の板試料を遊星ボールミル(P-6、ジルコニアポット、フリッチュジャパン)で粉砕し、酸溶解の後ICP-MSでCs濃度を確認したところ、0.10重量%であった。加熱後の板試料も同様に粉砕し、Cs濃度を確認したところ、0.12重量%であった。1000℃加熱前の粉末は湿度にもよるが10~20重量%の水を含んでいることを考慮すると、焼成前後でのCs濃度はほぼ変わらないと言える。 After measuring the side length and thickness with a micrometer, the dried plate sample is heated to 200 ° C from room temperature for 2 hours (heating at the first heating temperature) and then raised to 1000 ° C in 2 hours (depending on the second heating temperature). (Heating), the heating was stopped, and the heat was removed to room temperature. After heat removal, the side length and thickness were measured. The volume shrinkage was 31% due to the volume change before and after heating. The density was 1.63 g / cm 3 . Further, another plate sample before heating was pulverized with a planetary ball mill (P-6, zirconia pot, Fritsch Japan), and after acid dissolution, the Cs concentration was confirmed by ICP-MS and found to be 0.10% by weight. .. The plate sample after heating was also crushed in the same manner, and the Cs concentration was confirmed to be 0.12% by weight. Considering that the powder before heating at 1000 ° C. contains 10 to 20% by weight of water depending on the humidity, it can be said that the Cs concentration before and after firing is almost the same.

72時間乾燥の後であって第1加熱温度による加熱前の固化物と、第2加熱温度による加熱後の模擬廃棄体を粉末化しCs溶出、および、AlとSi溶脱量を評価した。粉末は0.5~5mmとし、粉末重量20.8gの10倍の純水208gに浸漬し、窒素雰囲気で一週間振とうした。振とう液中の細かい粉末を遠心分離装置で除去し、上澄み中のCs、Al、Si量をICP-MS/AESで測定した。その結果、Csの溶出量は検出限界(10ppb)以下であった。ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は1200ppbと1200ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶出率は、0.015と0.008%であった。 After drying for 72 hours, the solidified product before heating at the first heating temperature and the simulated waste after heating at the second heating temperature were pulverized to elute Cs, and the amounts of Al and Si leached were evaluated. The powder was 0.5 to 5 mm, immersed in 208 g of pure water 10 times the powder weight of 20.8 g, and shaken in a nitrogen atmosphere for one week. Fine powder in the shaking liquid was removed by a centrifuge, and the amounts of Cs, Al and Si in the supernatant were measured by ICP-MS / AES. As a result, the elution amount of Cs was below the detection limit (10 ppb). The elution amounts of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, were 1200 ppb and 1200 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the elution rates were 0.015 and 0.008%, respectively.

焼成前のCs溶出量は59ppb、ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は21000ppbと53000ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶脱率は、0.26と0.35%であった。したがって、焼成によりAlとSiの溶脱率は17倍と44倍改善された。 The amount of Cs eluted before calcination was 59 ppb, and the amount of Elution of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, was 21000 ppb and 53000 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the leaching rates were 0.26 and 0.35%, respectively. Therefore, calcination improved the leaching rates of Al and Si by 17 times and 44 times.

塩化セシウムを混合しなかった以外は上記と同様にして模擬廃棄体を製造し、実施例1、2と同様に模擬廃棄体中の非晶質成分の割合を調べた。実施例3の多孔質材料を用いて得られた模擬廃棄体(Cs含まず)の非晶質成分は、96.8重量%であり、結晶質成分は3.2重量%であった。 A simulated waste was produced in the same manner as above except that cesium chloride was not mixed, and the ratio of the amorphous component in the simulated waste was examined in the same manner as in Examples 1 and 2. The amorphous component of the simulated waste (excluding Cs) obtained by using the porous material of Example 3 was 96.8% by weight, and the crystalline component was 3.2% by weight.

[実施例4]朝鮮カオリンを用いた固化体のバリア性
ケイ酸アルカリとして含水量を調整した水ガラス(42gの富士化学JIS1号に16gの水、0.5gの水酸化ナトリウムを混合)を均一に混合した。そこに模擬廃棄物として0.07gの塩化セシウムを加え、更に混合した。そこにメタカオリン粉末(朝鮮カオリン、48g)を加え、5分間、撹拌して均一溶液を得た。仕込比から計算したセシウム濃度は0.05重量%であった。次に、溶液を蓋付き角型プラスチック容器(31mmx31mmx10mm)に一定量充填しパラフィルムを用いて密封した。28日養生後、開封し85%RH環境で72時間、55%RH環境で72時間乾燥した。
[Example 4] Barrier property of solidified product using Korean kaolin Uniform water glass (42 g of Fuji Chemical JIS No. 1 mixed with 16 g of water and 0.5 g of sodium hydroxide) having an adjusted water content as an alkali silicate is uniformly mixed. Was mixed with. 0.07 g of cesium chloride was added thereto as simulated waste, and the mixture was further mixed. Metakaolin powder (Korean kaolin, 48 g) was added thereto, and the mixture was stirred for 5 minutes to obtain a uniform solution. The cesium concentration calculated from the charging ratio was 0.05% by weight. Next, a fixed amount of the solution was filled in a square plastic container with a lid (31 mm x 31 mm x 10 mm) and sealed with a parafilm. After curing for 28 days, the package was opened and dried in an 85% RH environment for 72 hours and in a 55% RH environment for 72 hours.

乾燥した板試料は、辺長と厚みをマイクロメーターで測定後、室温から2時間かけ200℃まで加熱(第1加熱温度による加熱)後、2時間で1000℃まで昇温(第2加熱温度による加熱)して加熱を止め、室温まで成り行きで除熱した。除熱後、辺長と厚みを測定した。加熱前後の体積変化から、体積収縮率は45%であった。密度は2.0g/cmであった。また、別の加熱前の板試料を遊星ボールミル(P-6、ジルコニアポット、フリッチュジャパン)で粉砕し、酸溶解の後ICP-MSでCs濃度を確認したところ、0.049重量%であった。加熱後の板試料も同様に粉砕し、Cs濃度を確認したところ、0.057重量%であった。1000℃加熱前の粉末は湿度にもよるが10~20重量%の水を含んでいることを考慮すると、焼成前後でのCs濃度はほぼ変わらないと言える。 After measuring the side length and thickness with a micrometer, the dried plate sample is heated to 200 ° C from room temperature for 2 hours (heating at the first heating temperature) and then raised to 1000 ° C in 2 hours (depending on the second heating temperature). (Heating), the heating was stopped, and the heat was removed to room temperature. After heat removal, the side length and thickness were measured. The volume shrinkage was 45% due to the volume change before and after heating. The density was 2.0 g / cm 3 . Another plate sample before heating was pulverized with a planetary ball mill (P-6, zirconia pot, Fritsch Japan), and after acid dissolution, the Cs concentration was confirmed by ICP-MS and found to be 0.049% by weight. .. The plate sample after heating was also crushed in the same manner, and the Cs concentration was confirmed to be 0.057% by weight. Considering that the powder before heating at 1000 ° C. contains 10 to 20% by weight of water depending on the humidity, it can be said that the Cs concentration before and after firing is almost the same.

72時間乾燥の後であって第1加熱温度による加熱前の固化物と、第2加熱温度による加熱後の模擬廃棄体を粉末化しCs溶出、および、AlとSi溶脱量を評価した。粉末は0.5~5mmとし、粉末重量24.8gの10倍の純水248gに浸漬し、窒素雰囲気で一週間振とうした。振とう液中の細かい粉末を遠心分離装置で除去し、上澄み中のCs、Al、Si量をICP-MS/AESで測定した。その結果、Csの溶出量は検出限界(10ppb)以下であった。ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は1500ppbと2000ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶脱率は、0.023と0.015%であった。 After drying for 72 hours, the solidified product before heating at the first heating temperature and the simulated waste after heating at the second heating temperature were pulverized to elute Cs, and the amounts of Al and Si leached were evaluated. The powder was 0.5 to 5 mm, immersed in 248 g of pure water 10 times the powder weight of 24.8 g, and shaken in a nitrogen atmosphere for one week. Fine powder in the shaking liquid was removed by a centrifuge, and the amounts of Cs, Al and Si in the supernatant were measured by ICP-MS / AES. As a result, the elution amount of Cs was below the detection limit (10 ppb). The elution amounts of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, were 1500 ppb and 2000 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the leaching rates were 0.023 and 0.015%, respectively.

焼成前のCs溶出量は85ppb、ジオポリマーの主成分であるAlとSiの溶出量は28000ppbと120000ppbであった。粉末のAlとSiの組成から、それぞれの溶出率は、0.28と0.83%であった。したがって、焼成によりAlとSiの溶脱率は12倍と55倍改善された。 The amount of Cs eluted before calcination was 85 ppb, and the amount of Elution of Al and Si, which are the main components of the geopolymer, was 28,000 ppb and 120,000 ppb. From the composition of Al and Si of the powder, the elution rates were 0.28 and 0.83%, respectively. Therefore, calcination improved the leaching rates of Al and Si by 12 times and 55 times.

塩化セシウムを混合しなかった以外は上記と同様にして模擬廃棄体を製造し、実施例1~3と同様に模擬廃棄体中の非晶質成分の割合を調べた。実施例4の多孔質材料を用いて得られた模擬廃棄体(Cs含まず)の非晶質成分は、83.4重量%であり、結晶質成分は16.6重量%であった。 A simulated waste was produced in the same manner as above except that cesium chloride was not mixed, and the ratio of the amorphous component in the simulated waste was examined in the same manner as in Examples 1 to 3. The amorphous component of the simulated waste (excluding Cs) obtained by using the porous material of Example 4 was 83.4% by weight, and the crystalline component was 16.6% by weight.

[比較例]ポルトランドセメント固化体のバリア性
普通ポルトランドセメント(401K、セメント協会)100gに対し、CsClを0.18g、純水35gを加え、5分間手ごねした。仕込比から計算したセシウム濃度は0.1重量%であった。次に、溶液を蓋付き角型プラスチック容器(31mmx31mmx10mm)に一定量充填しパラフィルムを用いて密封した。28日養生後、開封し85%RH環境で72時間、55%RH環境で72時間乾燥した。
[Comparative Example] Barrier property of hardened Portland cement To 100 g of ordinary Portland cement (401K, Cement Association), 0.18 g of CsCl and 35 g of pure water were added and kneaded for 5 minutes. The cesium concentration calculated from the charging ratio was 0.1% by weight. Next, a fixed amount of the solution was filled in a square plastic container with a lid (31 mm × 31 mm × 10 mm) and sealed with a parafilm. After curing for 28 days, the package was opened and dried in an 85% RH environment for 72 hours and in a 55% RH environment for 72 hours.

加熱前のセメント固化体を粉末化しCs溶出、および、AlとSi溶脱量を評価した。粉末は0.5~5mmとし、粉末重量10gの10倍の純水100gに浸漬し、窒素雰囲気で一週間振とうした。振とう液中の細かい粉末を遠心分離装置で除去し、上澄み中のCs、Ca量をICP-MS/AESで測定した。その結果、Csの溶出量は1000000ppmで、100%溶出した。主成分であるCaの溶出量は650000ppmであった。粉末のCa量からセメント骨格の溶脱率は1.9%であった。セメント固化体のバリア性はないと言える。 The solidified cement before heating was pulverized to elute Cs, and the amounts of Al and Si leached were evaluated. The powder was set to 0.5 to 5 mm, immersed in 100 g of pure water 10 times the powder weight of 10 g, and shaken in a nitrogen atmosphere for one week. Fine powder in the shaking liquid was removed by a centrifuge, and the amounts of Cs and Ca in the supernatant were measured by ICP-MS / AES. As a result, the amount of Cs eluted was 1,000,000 ppm, and 100% was eluted. The elution amount of Ca, which is the main component, was 650000 ppm. From the amount of Ca in the powder, the leaching rate of the cement skeleton was 1.9%. It can be said that the cement solidified body does not have a barrier property.

本発明による廃棄体は、低レベル放射性廃棄物や排出規制がされている有毒物の処理において有利に用いることができる。 The waste according to the present invention can be advantageously used in the treatment of low-level radioactive waste and emission-controlled toxic substances.

Claims (9)

Al/Siモル比が0.3~1のアルミノケイ酸塩を主成分とした多孔質体と、当該多孔質体に固定化した放射性元素または金属元素とを含み、前記放射性元素または金属元素を固定化した多孔質体部分の密度が2.2g/cm以上である、非晶質性の廃棄体。 A porous body containing an aluminosilicate having an Al / Si molar ratio of 0.3 to 1 as a main component and a radioactive element or a metal element immobilized on the porous body are contained, and the radioactive element or the metal element is fixed. Amorphous waste body in which the density of the formed porous body portion is 2.2 g / cm 3 or more. 前記廃棄体が、加熱された廃棄体である、請求項1に記載の廃棄体。 The waste according to claim 1, wherein the waste is a heated waste. 前記廃棄体が、非晶質成分を80重量%以上含む、請求項1または2のいずれか1項に記載の廃棄体。 The waste according to any one of claims 1 or 2, wherein the waste contains 80% by weight or more of an amorphous component. 請求項1~3のいずれか1項に記載の廃棄体と、当該廃棄体の周囲を被覆する、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを含む、被覆廃棄体。 The waste according to any one of claims 1 to 3 and one or more coverings selected from cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal that coat the periphery of the waste. Including, coated waste. 金属容器に、請求項1~3のいずれか1項に記載の廃棄体と、セメント、モルタル、ジオポリマー、アスファルト、樹脂、または金属から選択される1以上の被覆体とを充填してなる、容器充填廃棄体。 A metal container is filled with the waste according to any one of claims 1 to 3 and one or more coverings selected from cement, mortar, geopolymer, asphalt, resin, or metal. Container filling waste. ケイ酸アルカリと、アルカリ活性フィラーと、水と、放射性元素または金属元素とを含む混合物を調製する工程と、
前記混合物を硬化し、固形物を得る工程と、
前記固形物を、100~250℃の第1加熱温度で加熱する工程と、
加熱した固形物を、800~1000℃の第2加熱温度でさらに加熱する工程と
を含む、廃棄体の製造方法。
A step of preparing a mixture containing an alkali silicate, an alkaline active filler, water, and a radioactive element or a metal element.
The step of curing the mixture to obtain a solid substance, and
A step of heating the solid matter at a first heating temperature of 100 to 250 ° C.
A method for producing a waste product, which comprises a step of further heating the heated solid matter at a second heating temperature of 800 to 1000 ° C.
前記第1加熱温度から、前記第2加熱温度まで、8時間以内で昇温する、請求項6に記載の製造方法。 The production method according to claim 6, wherein the temperature is raised from the first heating temperature to the second heating temperature within 8 hours. 前記アルカリ活性フィラーが、非晶質成分を80重量%以上含む、請求項6または7に記載の製造方法。 The production method according to claim 6 or 7, wherein the alkaline active filler contains 80% by weight or more of an amorphous component. 請求項6~8のいずれか1項に記載の製造方法により製造された廃棄体。 A waste product produced by the production method according to any one of claims 6 to 8.
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