JP3029212B2 - 放射性廃棄物処理容器 - Google Patents

放射性廃棄物処理容器

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直昭 小柳
裕明 加藤
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力関連施設のコン
クリート解体によって発生するコンクリート廃材を有効
利用した放射性廃棄物処理容器に関するものである。
【0002】
【発明の背景】我が国における原子力平和利用は三十有
余年を経過し、今日では世界的にも注目されている。そ
して、原子力平和利用の一つとして原子力発電が有り、
今日では原子力発電が安定的な電力供給源として大きな
役割を発揮している。ところで、如何なる物にも寿命が
有るように、原子力発電所もその寿命を避けることはで
きない。これが通常の施設であれば、施設の解体後の処
理もそれ程の問題はないが、原子力発電所の施設の解体
廃棄物の処理処分については、経済性を含めて今後検討
する必要がある。
【0003】又、原子力発電所の施設の解体に際して
は、数十万トンもの廃棄物が発生すると推定されてい
る。そして、現状では、一般産業廃棄物処分場の立地問
題から多量の廃棄物を一般の処分場へ処分することは将
来問題になることも考えられ、かといって放射性廃棄物
処分場へ処分するには経済的な面から問題があり、解体
廃棄物を再利用することが求められている。
【0004】
【発明の開示】ところで、原子力発電所の施設の解体に
よって発生する数十万トンの廃棄物のうち、その90%
余りはコンクリートと鉄筋屑であると考えられている。
しかも、そのコンクリートのうちの殆どは放射能レベル
が10-4キューリー/トン未満の低いレベルのものであ
ると推定されている。そして、このような低いレベルの
廃棄物については放射性廃棄物処分場に搬入処分しなく
ても良いであろうと考えられるが、より合理的な処分方
法が期待される。
【0005】一方、原子力発電所からは各種の放射性廃
棄物が多量排出されている。そして、低レベルの放射性
廃棄物は放射性廃棄物処理容器に詰められ、埋設処分あ
るいは地上保管される筈である。この放射性廃棄物処理
容器としてはドラム缶などが提案されているが、コンク
リート材料を使用したものも提案されている。このよう
な点に鑑みて、本発明者による検討が鋭意押し進められ
た結果、原子力関連施設のコンクリート解体によって発
生するコンクリート廃材から再生した再生骨材を放射性
廃棄物処理容器を構成するコンクリート材の骨材として
使用すれば、原子力発電所の施設の解体によって発生す
る廃棄物は有効に処分できることに気付いたのである。
【0006】さらには、原子力発電所の施設の解体は一
般的には数十年を経てからのものであるから、施設の解
体によって発生するコンクリート廃材を再生骨材として
利用した場合にはアルカリ骨材反応の問題もクリアーさ
れていると考えられ、放射性廃棄物処理容器を構成する
コンクリート材の骨材として使用した場合には、その安
全性も高いと予想される。
【0007】本発明はこのような啓示に基づいて達成さ
れたものであり、本発明の目的は、原子力関連施設の解
体によって発生するコンクリート廃材の有効利用を図
り、廃棄物の処理コストを低廉なものとする技術を提供
することである。この本発明の目的は、原子力関連施設
のコンクリート解体によって発生するコンクリート廃材
から再生した再生骨材、固化体中に水酸化カルシウムが
実質上存在しないセメント及び水を含有するコンクリー
ト材料を、金属製の容器と型枠との間に充填し、固化
後に脱型してなることを特徴とする放射性廃棄物処理容
器によって達成される。
【0008】すなわち、本発明によれば、原子力関連施
設のコンクリート解体によって発生するコンクリート廃
材は放射性廃棄物処理容器として有効に利用され、しか
もこの放射性廃棄物処理容器は安全性の高い場所に保管
されることになるから、放射性廃棄物処理容器の構成素
材として低いレベルの放射能レベルを有するかもしれな
い原子力関連施設のコンクリート解体によって発生する
コンクリート廃材が骨材として用いられたとしても一向
に差し支えないものであり、コンクリート廃材の有効利
用が図られ、廃棄物の処分コストが低廉なものとなる。
【0009】本発明について、更に詳しく説明する。本
発明の放射性廃棄物処理容器の金属製容器の材質として
は鋼、ステンレススチール等種々の金属が、又、形状と
しては円形状、四角形状、六角形状、モザイク形状等種
々の形状が考えられる。好ましく使用される例としては
金属製ドラム缶であって、就中好ましい態様としては例
えばJIS Z 1600の厚さ1.2〜1.6mm、
容器200lの鋼製オープンドラムが使用されるが、要
するに一枚の金属板を円筒形に成形した後、シーム溶接
又は突き合わせ溶接によって接合された胴体、該胴体に
巻き締められている地板及び該胴体に締め付けられてい
る天蓋から構成されていて、溶接及び締め付けが良好
で、内外面に傷、皺、錆など使用上有害な欠点がなく、
気密が保持されるドラム缶であれば良い。
【0010】放射性廃棄物処理容器の構成素材としての
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポ
ルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメ
ント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュ
セメント、固化体中には水酸化カルシウムが実質上存在
しないようなセメント等が用いられるが、最も好ましい
ものは耐硫酸塩性の面から固化体中に水酸化カルシウム
が実質上存在しないセメントである。
【0011】セメント固化体中に水酸化カルシウムが実
質上存在しないセメントとしては、例えば3CaO・3
Al2 3 ・CaSO4 、CaO・Al2 3 、12C
aO・7Al2 3 などのCaO/Al2 3 (モル
比)が3より小さいカルシウムサルホアルミネート化合
物あるいはカルシウムアルミネート化合物を主成分とす
るクリンカーあるいはセメントをカルシウムサルホアル
ミネート化合物あるいはカルシウムアルミネート化合物
換算で3〜20重量%となせる第1の原料と、ポルトラ
ンドセメント、混合セメント等のケイ酸3石灰(3Ca
O・SiO2 )あるいはケイ酸2石灰(2CaO・Si
2 )を主成分とするクリンカーあるいはセメントをカ
ルシウムシリケート化合物換算で3〜20重量%となせ
る第2の原料と、無水石膏、2水石膏等の石膏をCaS
4 換算で6〜40重量%となせる第3の原料と、高炉
水滓スラグ20〜88重量%となせる第4の原料と、ク
エン酸ナトリウム、リンゴ酸などのオキシカルボン酸類
を0.1〜1.5重量%となせる第5の原料とを混合し
て(3Al2 3 +1.5SiO2 )/(CaO−SO
3 )モル比が1以上となるようにしたものがある。
【0012】放射性廃棄物処理容器を構成する為の骨材
としては、原子力関連施設のコンクリート解体によって
発生するコンクリート廃材から再生した再生骨材を用い
る。この原子力関連施設のコンクリート解体によって発
生するコンクリート廃材から再生した再生骨材は、例え
ば原子力発電所の施設の解体は一般的には建設後数十年
を経てからのものであるから、施設の解体によって発生
するコンクリート廃材を再生骨材として利用した場合に
はアルカリ骨材反応の問題もクリアーされていると考え
られ、放射性廃棄物処理容器を構成するコンクリート材
の骨材として使用した場合にはその安全性も高いと予想
されるのである。
【0013】本発明の放射性廃棄物処理容器には、コン
クリートを補強する為に、必要に応じて補強材、例えば
鋼繊維、ガラス繊維、炭素繊維あるいはラス、鉄筋等が
使用される。尚、鋼繊維が0.5〜2.0容量%使用さ
れることが好ましい。これら補強材を使用することによ
ってコンクリートの靱性が著しく改善され、耐衝撃性、
耐疲労性及び耐火性等が向上する。
【0014】本発明の放射性廃棄物処理容器には、必要
に応じてメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル等の不飽和ポリエステル、スチレン、α−
メチルスチレン、アクリロニトリル、エポキシ樹脂等の
ラジカル重合性モノマーの一種あるいは二種以上の混合
物または架橋型樹脂及びエチルシリケート、メチルシリ
ケート、水ガラス等の含浸剤が含浸させられる。ラジカ
ル重合性モノマーを使用する場合にはジビニルベンゼ
ン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ポリ
エチレングリコールジメタクリレート等の架橋剤を用い
ても良く、又、これらのモノマーや樹脂に他のポリマー
を添加使用してもよい。すなわち、ポリマー含浸コンク
リートとすることによって、強度を高め、かつ、不透水
性、耐薬品性、耐酸性、耐食性及び密実性等が改善され
る。
【0015】本発明の放射性廃棄物処理容器は次のよう
にして製造される。すなわち、原子力関連施設のコンク
リート解体によって発生するコンクリート廃材から再生
した再生骨材、セメント、水、及び鋼繊維を適当な比率
で配合混練し、ドラム缶自体を外型枠として用い、その
中に適当な素材の中型枠を配置してなる型枠中に流し込
み打設する。尚、原材料の配合に際しては、コンクリー
トのクラック発生防止のため膨張材を適当量使用しても
よい。コンクリートの打設終了後約60℃で3時間蒸気
養生する。養生終了後中型枠を除去し、110〜150
℃で8〜24時間乾燥する。乾燥工程後、天蓋を閉じて
真空ポンプにより減圧して容器内部を真空にする。この
真空工程は天蓋をおさえるだけで特別な装置を必要とし
ない。又、内殻コンクリートが強度を有しているので、
ドラム缶が変形する恐れはない。真空工程終了後減圧手
段を利用してそのまま重合性モノマーを注入する。含浸
工程終了後、余剰の重合性モノマーを適当な手段により
除去し、加熱重合法あるいは放射線重合法により重合性
モノマーを重合させ、製品検査を経て製品と成る。内殻
コンクリートに含浸させた含浸剤が有機モノマーの場
合、重合に際しては従来から使用されている重合開始
剤、例えばアゾビソイソブチロニトリル等の有機窒素化
合物、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパ
ーオキサイド等有機過酸化物等が使用される。重合工程
は密閉系で行われる為に、容器表面のモノマーの気化が
少なく、特に外殻ドラム缶と内殻コンクリートの間隙で
ポリマーフィルムが形成され、最終容器としての耐久性
の向上が図れる。
【0016】尚、遠心成形法によって製造することも出
来る。
【0017】
【実施例】鋼板の厚さ1.2mmのドラム缶の底部にコ
ンクリートを流し込まないように工夫した中型枠を設置
する。セメント固化体中に水酸化カルシウムが実質上存
在しないセメント450kg/m3 、水187kg/m
3 、砂852kg/m3 、原子力関連施設のコンクリー
ト解体によって発生するコンクリート廃材の代用品とし
てビル解体によって発生するコンクリート廃材から再生
した再生骨材658kg/m3 、鋼繊維80kg/
3 、減水剤3kg/m3 の配合でミキサーにより混練
し、型枠中に流し込み、そして振動成形を行ない、2時
間前置後、60℃で3時間蒸気養生を施した。この後、
ドラム缶に真空弁を取り付けた蓋をした後、1mmHg
以下で1時間脱気した。そして、アゾビソイソブチロニ
トリルを1%溶解したメタクリル酸メチルモノマーを注
入し、大気圧にもどして1.5時間含浸させた。余剰の
モノマーを排出後、90℃のスチームにより1時間加熱
重合させた。
【0018】このようにして構成された放射性廃棄物処
理容器について、再生骨材ではなく、通常の砂利を用い
て構成した放射性廃棄物処理容器と比較したが、何ら劣
るものではなかった。
【0019】
【効果】本発明に係る放射性廃棄物処理容器は、原子力
関連施設のコンクリート解体によって発生するコンクリ
ート廃材から再生した再生骨材、固化体中に水酸化カル
シウムが実質上存在しないセメント及び水を含有するコ
ンクリート材料を、金属製の容器と型枠との間に充填
し、固化後に脱型してなるので、例えば原子力発電所の
施設の解体によって発生する廃棄物が有効に利用され、
しかも発生する廃棄物が放射線で汚染されていたとして
も、このものは放射性廃棄物処理容器として結果的に処
分場に搬送されて埋設処分あるいは地上保管される運び
となるから、汚染に対する処分の安全性は高く、さらに
は原子力発電所の施設の解体は一般的には数十年を経て
からのものであるから、施設の解体によって排出される
コンクリートを再生骨材として利用した場合にはアルカ
リ骨材反応の問題もクリアーされていると考えられ、放
射性廃棄物処理容器の安全性も高いと予想される等の特
長を有する。
フロントページの続き (72)発明者 小柳 直昭 埼玉県熊谷市月見町二丁目1番1号 秩 父セメント株式会社 中央研究所内 (72)発明者 加藤 裕明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 大浦 正人 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平2−298897(JP,A) 特開 平2−44297(JP,A) 特開 昭63−32399(JP,A) 特開 昭59−85999(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21F 9/36 G21F 9/30 G21F 9/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子力関連施設のコンクリート解体によ
    って発生するコンクリート廃材から再生した再生骨材、
    固化体中に水酸化カルシウムが実質上存在しないセメン
    ト及び水を含有するコンクリート材料を、金属製の容器
    型枠との間に充填し、固化後に脱型してなることを
    特徴とする放射性廃棄物処理容器。
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