JP2807381B2 - セシウム及び／又はストロンチウムを含む大型の焼成固化体を製造する方法、及びその固化体から得られた発熱体 - Google Patents
セシウム及び／又はストロンチウムを含む大型の焼成固化体を製造する方法、及びその固化体から得られた発熱体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電所から大量
に発生する高レベル放射性廃棄物中に含まれるものの中
から、特に強放射性元素又は発熱元素であるセシウム
（Ｃｓ）及び／又はストロンチュウム（Ｓｒ）を選択的
に抽出し、これを固化保存するか又はその固化体を熱源
として有効利用する方法であり、この熱源としての利用
法は今後高レベル放射性廃棄物の有効利用を推進する上
で重要である。これらの点からみて、本発明は、原子力
関係、民生用、又は宇宙産業用等の利用分野においてそ
の役割が高く期待されているものである。
に発生する高レベル放射性廃棄物中に含まれるものの中
から、特に強放射性元素又は発熱元素であるセシウム
（Ｃｓ）及び／又はストロンチュウム（Ｓｒ）を選択的
に抽出し、これを固化保存するか又はその固化体を熱源
として有効利用する方法であり、この熱源としての利用
法は今後高レベル放射性廃棄物の有効利用を推進する上
で重要である。これらの点からみて、本発明は、原子力
関係、民生用、又は宇宙産業用等の利用分野においてそ
の役割が高く期待されているものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高レベル放射性廃棄物中に含まれ
るセシウム又はストロンチュウムを選択的に抽出して大
型固化体を製作することは行われていなかったので、こ
れに関する製作経験又は技術は現在に至るまで存在して
いない。
るセシウム又はストロンチュウムを選択的に抽出して大
型固化体を製作することは行われていなかったので、こ
れに関する製作経験又は技術は現在に至るまで存在して
いない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高レベル放射性物質中
の発熱元素をであるセシウム及び／又はストロンチュウ
ムを選択的に吸着処理して固化体を製作するためには、
次の種々の問題点が存在した。
の発熱元素をであるセシウム及び／又はストロンチュウ
ムを選択的に吸着処理して固化体を製作するためには、
次の種々の問題点が存在した。
【０００４】（１） 発熱元素であるセシウム又はスト
ロンチュウムを高レベル放射性物質中から選択的に吸着
抽出するために有効な吸着材の選択。
ロンチュウムを高レベル放射性物質中から選択的に吸着
抽出するために有効な吸着材の選択。
【０００５】（２） 選択的に吸着抽出を行うための最
適条件の設定。
適条件の設定。
【０００６】（３） 吸着抽出後に製作する焼結固化体
に関する最適製作条件の設定。
に関する最適製作条件の設定。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、放射性同位元
素であるセシウム及び／又はストロンチュウムを含む大
型の焼結固化体を製造する方法、及びその焼結固化体を
加工して大型ＲＩ（ラジオアイソトープ）電池として利
用するものである。
素であるセシウム及び／又はストロンチュウムを含む大
型の焼結固化体を製造する方法、及びその焼結固化体を
加工して大型ＲＩ（ラジオアイソトープ）電池として利
用するものである。
【０００８】即ち、本発明は、合成モルデナイト、ゼオ
ラオト又はこれらの混合物から成る無機イオン交換樹脂
を粉砕したものに高レベル放射性廃棄物中含有される放
射性同位元素であるセシウム及び／又はストロンチュウ
ムを一定温度、一定ＰＨ条件下において選択的に吸着さ
せ、その吸着材を濾過、乾燥した後一定圧力で所定時間
ラバープレス処理を行うことにより成形し、その後この
成形体を大気炉中で一定昇温速度処理又は昇温と一定温
度保持との繰り返し処理し、最終的に約１，２００℃に
おいて長時間加熱保持することにより、焼結固化体を得
るものである。本発明において使用されるセシウム及び
ストロンチュウム用の吸着材は、次のような試験的評価
を行うことによって選択された。
ラオト又はこれらの混合物から成る無機イオン交換樹脂
を粉砕したものに高レベル放射性廃棄物中含有される放
射性同位元素であるセシウム及び／又はストロンチュウ
ムを一定温度、一定ＰＨ条件下において選択的に吸着さ
せ、その吸着材を濾過、乾燥した後一定圧力で所定時間
ラバープレス処理を行うことにより成形し、その後この
成形体を大気炉中で一定昇温速度処理又は昇温と一定温
度保持との繰り返し処理し、最終的に約１，２００℃に
おいて長時間加熱保持することにより、焼結固化体を得
るものである。本発明において使用されるセシウム及び
ストロンチュウム用の吸着材は、次のような試験的評価
を行うことによって選択された。
【０００９】セシウム吸着用の無機イオン交換樹脂であ
る合成モルデナイト、ストロンチュウム又はセシウムと
ストロンチュウムとの混合元素の吸着用の無機イオン交
換樹脂である合成Ａ型ゼオライト、及びこれら以外の吸
着材としてのＴｉＯ2について、特にその吸着量を試験
評価した結果、セシウムの吸着材としては合成モルデナ
イトが、ストロンチュウム若しくはセシウムとストロン
チュウムとの混合元素の吸着材としては合成Ａ型モルデ
ナイト及びＴｉＯ2材が適当であることが判明した。
る合成モルデナイト、ストロンチュウム又はセシウムと
ストロンチュウムとの混合元素の吸着用の無機イオン交
換樹脂である合成Ａ型ゼオライト、及びこれら以外の吸
着材としてのＴｉＯ2について、特にその吸着量を試験
評価した結果、セシウムの吸着材としては合成モルデナ
イトが、ストロンチュウム若しくはセシウムとストロン
チュウムとの混合元素の吸着材としては合成Ａ型モルデ
ナイト及びＴｉＯ2材が適当であることが判明した。
【００１０】又、このようにして選択された吸着材に関
して、吸着に使用される吸着材の粒度、モルデナイト又
はゼオライト吸着材中に含まれるアルミニウムの含量、
処理されるセシウム又はストロンチュウムを含有する溶
液のＰＨ、その吸着温度について検討を行った結果とし
て得られた吸着材に関する使用条件は次のとうりであ
る。
して、吸着に使用される吸着材の粒度、モルデナイト又
はゼオライト吸着材中に含まれるアルミニウムの含量、
処理されるセシウム又はストロンチュウムを含有する溶
液のＰＨ、その吸着温度について検討を行った結果とし
て得られた吸着材に関する使用条件は次のとうりであ
る。
【００１１】（１） モルデナイト及びゼオライトの粒
度は、その吸着性能に影響を及ぼさない。しかし、Ｔｉ
Ｏ2に関しては、１００メッシュ以上の細粒度のものが
大きな吸着量を示す。
度は、その吸着性能に影響を及ぼさない。しかし、Ｔｉ
Ｏ2に関しては、１００メッシュ以上の細粒度のものが
大きな吸着量を示す。
【００１２】（２） セシウム用の吸着材であるモルデ
ナイトは、そのアルミニウムの含有率（Ｓｉ／Ａｌ比）
が５以下のものほどセシウムの吸着量が増す。
ナイトは、そのアルミニウムの含有率（Ｓｉ／Ａｌ比）
が５以下のものほどセシウムの吸着量が増す。
【００１３】（３） ゼオライトによるセシウムの吸着
量は、吸着処理温度が４０℃程度において大きな値を示
した。
量は、吸着処理温度が４０℃程度において大きな値を示
した。
【００１４】（４） 処理されるセシウム又はストロン
チュウム含有溶液のＰＨは、５．０程度において良好な
結果が得られた。
チュウム含有溶液のＰＨは、５．０程度において良好な
結果が得られた。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の１実施例である高レベル廃棄
物中からセシウム及び／又はストロンチュウム元素を吸
着材を使用して吸着する方法、及びその吸着後の吸着材
を焼結して固化体とする工程を順次具体的に説明する。
物中からセシウム及び／又はストロンチュウム元素を吸
着材を使用して吸着する方法、及びその吸着後の吸着材
を焼結して固化体とする工程を順次具体的に説明する。
【００１６】市販されている合成モルデナイト、合成Ａ
型ゼオライト、又はＴｉＯ2材を磁性ボールミルを使用
して粉砕する。粉砕後に−１００〜＋５０メッシュの篩
を使用して篩別ける。
型ゼオライト、又はＴｉＯ2材を磁性ボールミルを使用
して粉砕する。粉砕後に−１００〜＋５０メッシュの篩
を使用して篩別ける。
【００１７】篩別された吸着材を２５０℃で乾燥処理し
た粉砕粉がリアクターに収納され、その上からセシウム
及び／又はストロンチュウムを含有する高レベル放射性
廃棄物溶液が導入される。この粉砕粉を通過した処理溶
液は回収され、再度リアクターに必要に応じて数回戻す
ことにより再処理が行われて吸着材の吸着収率を上げ
る。
た粉砕粉がリアクターに収納され、その上からセシウム
及び／又はストロンチュウムを含有する高レベル放射性
廃棄物溶液が導入される。この粉砕粉を通過した処理溶
液は回収され、再度リアクターに必要に応じて数回戻す
ことにより再処理が行われて吸着材の吸着収率を上げ
る。
【００１８】吸着後、このセシウム及び／又はストロン
チュウムを吸着した吸着材は濾過処理された後に５０℃
で乾燥され、更にその後８０〜２５０℃の温度範囲で２
時間加熱保持されて脱水乾燥される。
チュウムを吸着した吸着材は濾過処理された後に５０℃
で乾燥され、更にその後８０〜２５０℃の温度範囲で２
時間加熱保持されて脱水乾燥される。
【００１９】脱水乾燥された吸着材は７５０〜８００ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力で、５〜１０分間程度ラバープレスに
より等方加圧して成形される。この加圧成形された吸着
材が大気炉中で１，２００℃前後で焼結処理される。こ
の焼結工程で行われる２種類の昇温過程（その１及びそ
の２）を示すとその詳細は表１のとうりである。
ｇ／ｃｍ2の圧力で、５〜１０分間程度ラバープレスに
より等方加圧して成形される。この加圧成形された吸着
材が大気炉中で１，２００℃前後で焼結処理される。こ
の焼結工程で行われる２種類の昇温過程（その１及びそ
の２）を示すとその詳細は表１のとうりである。
【００２０】
【表１】 本発明における、セシウム及び／又はストロンチュウム
を吸着した合成モルデナイト又は合成Ａ型ゼオライトの
大型焼結固化体（直径×高さ：１５０ｍｍ程度×１３０
ｍｍ程度）を得るための焼結条件は、表２に示される
（「本格時」とは、実際の廃棄物固体化作業により発生
する規模（〜数１００ｋｇ）を意味する。）。
を吸着した合成モルデナイト又は合成Ａ型ゼオライトの
大型焼結固化体（直径×高さ：１５０ｍｍ程度×１３０
ｍｍ程度）を得るための焼結条件は、表２に示される
（「本格時」とは、実際の廃棄物固体化作業により発生
する規模（〜数１００ｋｇ）を意味する。）。
【００２１】
【表２】 又、本発明における、前記各種焼結条件において得られ
た焼結固化体の特性は、表３に示される。
た焼結固化体の特性は、表３に示される。
【００２２】
【表３】 これによると、焼結時間の長いものが焼結後の密度が高
く（ほぼ理論密度）、且つ亀裂のない焼結固化体として
得られることが解る。
く（ほぼ理論密度）、且つ亀裂のない焼結固化体として
得られることが解る。
【００２３】このようにして得られた焼結固化体を発熱
体として使用するためには、この固化体を指定された寸
法にダイヤモンドカッターを使用して加工し、その後そ
の表面を鏡面研磨して発熱体して使用する。
体として使用するためには、この固化体を指定された寸
法にダイヤモンドカッターを使用して加工し、その後そ
の表面を鏡面研磨して発熱体して使用する。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、高レベル放射性廃棄物か
らセシウム及び／又はストロンチュウムを吸着材を使用
して効率的に分別分離できるとともに、最終的に得られ
た焼結固化体を加工処理することにより地域暖房のため
の熱源及び医療用線源として使用することができる。
らセシウム及び／又はストロンチュウムを吸着材を使用
して効率的に分別分離できるとともに、最終的に得られ
た焼結固化体を加工処理することにより地域暖房のため
の熱源及び医療用線源として使用することができる。
【００２５】又、本発明と高効率熱発電素子技術とを組
み合わせることにより、メンテナンスフリーの長寿命直
接発電システムをつくることができ、これを用いて地域
暖房、宇宙動力等に利用することもできる。
み合わせることにより、メンテナンスフリーの長寿命直
接発電システムをつくることができ、これを用いて地域
暖房、宇宙動力等に利用することもできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｆ 9/16 ５３１ Ｇ２１Ｆ 9/16 ５３１Ａ
Claims (6)
- 【請求項１】 発熱元素であるセシウム吸着用の無機イ
オン交換樹脂として合成モルデナイト粉砕物を使用し、
発熱元素であるストロンチウム又はセシウムとストロン
チウムとの混合元素の吸着用の無機イオン交換樹脂とし
て合成Ａ型ゼオライト粉砕物を使用し、 これらの吸着材をセシウム及び／又はストロンチウムを
含有する高レベル放射性廃棄物溶液と接触させてセシウ
ム及び／又はストロンチウムを選択的に吸着し、 その
際、ゼオライトによるセシウムの吸着が４０℃程度の吸
着処理温度で行われ、 前記セシウム及び／又はストロンチウムを含有する廃棄
物溶液のＰＨが５．０程度に調整され、 吸着後の吸着材を濾過して乾燥し、その後一定圧力で所
定時間ラバープレスを行うことにより成形し、この成形
体を大気炉中で一定昇温速度処理と一定温度保持で処理
した後、最終的に１，２００℃前後の温度で長時間保持
することにより、放射性同位元素であるセシウム及び／
又はストロンチウムを含む焼成固化体を製造する方法。 - 【請求項２】 前記吸着材の粉砕が−１００〜＋５０メ
ッシュ程度まで行われる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記粉砕後の吸着材の乾燥が２５０℃で
行われる請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記成形の際の圧力が７５０〜８００Ｋ
ｇ／ｃｍ2で５〜１０分間程度の圧力において行われる
請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記最終処理における保持時間が１時間
である請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１の方法において得られた焼成固
化体を指定された寸法に切断加工し、その後その表面を
鏡面研磨することにより得られた発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29299492A JP2807381B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | セシウム及び／又はストロンチウムを含む大型の焼成固化体を製造する方法、及びその固化体から得られた発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29299492A JP2807381B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | セシウム及び／又はストロンチウムを含む大型の焼成固化体を製造する方法、及びその固化体から得られた発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06138298A JPH06138298A (ja) | 1994-05-20 |
| JP2807381B2 true JP2807381B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=17789102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29299492A Expired - Fee Related JP2807381B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | セシウム及び／又はストロンチウムを含む大型の焼成固化体を製造する方法、及びその固化体から得られた発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807381B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014034875A1 (ja) | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の固化体及びその製造方法 |
| GB2531115A (en) * | 2014-07-22 | 2016-04-13 | Toshiba Kk | Method for manufacturing solidified body of radioactive waste and manufacturing apparatus for solidified body |
| US9437338B2 (en) | 2013-07-05 | 2016-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solidification method of radioactive waste |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5093520B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2012-12-12 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 熱電変換システム |
| KR101570950B1 (ko) | 2012-01-18 | 2015-11-20 | 다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 | 방사성 세슘의 제거 방법, 방사성 세슘 제거용의 친수성 수지 조성물, 방사성 요오드·방사성 세슘의 제거 방법 및 방사성 요오드·방사성 세슘 제거용의 친수성 수지 조성물 |
| JP2014021074A (ja) * | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Toda Kogyo Corp | 放射性物質で汚染された水道水のモニタリングシステム |
| JP6088765B2 (ja) * | 2012-08-24 | 2017-03-01 | 株式会社東芝 | 放射性セシウム汚染物の固化処理方法及びその固化処理装置 |
| KR101401789B1 (ko) * | 2012-10-24 | 2014-05-30 | 한국수력원자력 주식회사 | 방사성 세슘이 포집된 세슘 폐필터 세라믹 잉곳 및 이의 제조방법 |
| JP2014232099A (ja) * | 2013-05-01 | 2014-12-11 | 竹田 眞司 | 安全性が高い原子力発電と安全性が高い高速増殖炉及び放射性廃棄物処理と放射能汚染物質の除去方法、 |
| JP2016099264A (ja) * | 2014-11-25 | 2016-05-30 | 有限会社パールハート | 放射性物質を安全に処分する放射性物質吸着セラミックス |
| JP6668215B2 (ja) * | 2016-10-18 | 2020-03-18 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の処理方法及び処理装置 |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP29299492A patent/JP2807381B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014034875A1 (ja) | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の固化体及びその製造方法 |
| US9437338B2 (en) | 2013-07-05 | 2016-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solidification method of radioactive waste |
| GB2531115A (en) * | 2014-07-22 | 2016-04-13 | Toshiba Kk | Method for manufacturing solidified body of radioactive waste and manufacturing apparatus for solidified body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06138298A (ja) | 1994-05-20 |
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