JP4787998B2 - Solidification method for radioactive waste - Google Patents

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Description

本発明は、焼却によって減容された焼却灰状の放射性廃棄物に用いると特に好適な放射性廃棄物の固化処理方法に関する。   The present invention relates to a solidification method for radioactive waste particularly suitable for use as incinerated ash-like radioactive waste reduced in volume by incineration.

原子力発電所等の核燃料を扱う施設で発生する放射性廃棄物は、最終的に地下に埋設するなどして処分する必要がある。放射性廃棄物は、このような処分に適した状態にするため、減容および安定化のための各種処理が行われている。例えば、可燃性廃棄物は専用の焼却炉で焼却することにより減容した上で、長時間が経過しても放射性元素が外部に拡散せず、安定に保持されるようにするための各種の処理が施される。   It is necessary to dispose of radioactive waste generated in facilities that handle nuclear fuel such as nuclear power plants by finally burying it underground. In order to make radioactive waste into a state suitable for such disposal, various treatments for volume reduction and stabilization are performed. For example, after reducing the volume of combustible waste by incineration in a dedicated incinerator, the radioactive elements do not diffuse to the outside even after a long period of time, and various types of materials can be maintained stably. Processing is performed.

このような放射性廃棄物に対する各種の処理方法としては、セメント系固型化材料を用いて放射性廃棄物を固化するセメント固化法等が実用化されている。セメントは広く一般に用いられている材料であって、安価であり、取り扱いが容易であることに加え、高い強度が得られるなどの多くの利点を有している。このためセメント固化法は、放射性廃棄物を固化して固定する方法として特に有用な方法である。   As various treatment methods for such radioactive waste, a cement solidification method for solidifying radioactive waste using a cement-based solidifying material has been put into practical use. Cement is a widely used material, which is inexpensive and easy to handle, and has many advantages such as high strength. Therefore, the cement solidification method is a particularly useful method as a method for solidifying and fixing radioactive waste.

このような従来のセメント固化法は廃棄物を安定化できる技術であるが、焼却灰にはアルミニウム等の両性金属が入っていることが多く、セメントで焼却灰を固めると、これら両性金属がセメント中のアルカリ成分、特に水酸化カルシウムと反応して水素ガスが発生することがある。この場合は、発生した水素ガスにより固化体の膨張、ひび割れ、空隙が生じる可能性があり、セメントを固化材として固定化する固化方法の更なる改善が望まれている。   This conventional cement solidification method is a technology that can stabilize waste, but incineration ash often contains amphoteric metals such as aluminum, and when incineration ash is solidified with cement, these amphoteric metals become cement. Hydrogen gas may be generated by reacting with alkali components therein, particularly calcium hydroxide. In this case, the generated hydrogen gas may cause expansion, cracking, and voids of the solidified body, and further improvement of the solidification method for fixing cement as a solidifying material is desired.

このような改善策の一つとして、特許文献1(特公平2−62200号公報)には、焼却灰とアルカリを予め混合し固化前に水素ガスの発生をある程度終了させておき、セメントとの混合後の水素発生を抑制する方法が開示されている。   As one of such improvement measures, Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2-62200) discloses that incineration ash and alkali are mixed in advance and generation of hydrogen gas is terminated to some extent before solidification. A method for suppressing hydrogen generation after mixing is disclosed.

また、特許文献2(特開平6−102397号公報)には、両性金属と固型化材との反応抑制のため(1)固化材に両性金属の表面に保護皮膜を生成する(2)固化材にセメントの水和反応を促進する(3)固化材のアルカリ度の低減の3つの手段いずれか1つまたは任意の複数を実施する方法が提案されている。
特公平2−62200号公報 特開平6−102397号公報
Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-102397) discloses (1) a protective film is formed on the surface of the amphoteric metal on the solidified material in order to suppress the reaction between the amphoteric metal and the solidified material (2) solidified. There has been proposed a method of implementing any one or a plurality of three means for promoting the hydration reaction of cement to the material (3) reducing the alkalinity of the solidified material.
Japanese Examined Patent Publication No. 2-62200 Japanese Patent Laid-Open No. 6-102397

特許文献1に記載の方法では、焼却灰のセメント固化において前処理工程が必要となり、アルミニウム等の金属の含有量が多いときには前処理に長時間を要することとなり、処理コスト増大の要因となる、という問題があった。また、前記の前処理で金属は溶解されるため、例えばヨウ素などの放射性核種が拡散する恐れがあり、これを管理するための処置なども必要となるので、処理コストが上昇し問題であった。   In the method described in Patent Document 1, a pretreatment process is required in cementing incinerated ash, and when the content of a metal such as aluminum is large, a long time is required for the pretreatment, which causes an increase in treatment costs. There was a problem. In addition, since the metal is dissolved in the pretreatment, there is a possibility that a radionuclide such as iodine may diffuse, and it is necessary to take measures for managing this. .

また、特許文献2に記載の方法においても、セメント材添加前に廃棄物もしくはセメント材に複数の前処理が必要であり、設備の複雑化に伴い、処理コストが上昇し問題であった。   Also in the method described in Patent Document 2, a plurality of pretreatments are required for the waste or cement material before the cement material is added, resulting in a problem that the treatment cost increases with the complexity of the equipment.

上記のような問題点を解決するために、請求項1に係る発明は、放射性廃棄物と酸化マグネシウムとを攪拌する工程と、攪拌された放射性廃棄物と酸化マグネシウムとに、リン酸二水素ナトリウムを添加し混練する工程と、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である。   In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is directed to a step of stirring radioactive waste and magnesium oxide, and the stirred radioactive waste and magnesium oxide to sodium dihydrogen phosphate. And a step of kneading and mixing the radioactive waste.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、前記放射性廃棄物が焼却灰状の放射性廃棄物であることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the method for solidifying radioactive waste according to claim 1, the radioactive waste is incinerated ash-like radioactive waste.

また、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、前記放射性廃棄物には両性金属が含まれることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the radioactive waste solidification method according to claim 1, wherein the radioactive waste contains an amphoteric metal.

また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、放射性廃棄物と共に攪拌する酸化マグネシウムは酸化マグネシウム軽質であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium oxide stirred together with the radioactive waste is light magnesium oxide. Features.

また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、放射性廃棄物と共に攪拌する酸化マグネシウムは酸化マグネシウム重質であることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the radioactive waste solidification method according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium oxide stirred together with the radioactive waste is heavy magnesium oxide. It is characterized by.

また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、酸化マグネシウムとリン酸二水素ナトリウムの比が、モル比換算(MgO/NaH2PO4)で0.5〜1.0であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of magnesium oxide to sodium dihydrogen phosphate is converted into a molar ratio ( MgO / NaH 2 PO 4 ), which is 0.5 to 1.0.

また、請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法において、添加するリン酸二水素ナトリウムとして放射性廃液から得られるリン酸二水素ナトリウムを用いることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 6 , wherein dibasic phosphate obtained from radioactive waste liquid as sodium dihydrogen phosphate to be added. It is characterized by using sodium hydride.

本発明の放射性廃棄物の固化処理方法によれば、セメント固化のための前処理工程などが不要であり、混練工程などの簡単なプロセスを経るだけであるので、処理コストを抑制することが可能となる。また、金属が溶解する工程などがないために、放射性核種の拡散などの問題も発生することがない。   According to the method for solidifying radioactive waste according to the present invention, a pretreatment step for cement solidification is not required, and only a simple process such as a kneading step is performed. It becomes. Further, since there is no process for dissolving the metal, problems such as radionuclide diffusion do not occur.

また、本発明の放射性廃棄物の固化処理方法によれば、両性金属が含まれる放射性廃棄物を充填固化する場合でも水素ガスの発生が緩和される。   Moreover, according to the solidification processing method of the radioactive waste of this invention, generation | occurrence | production of hydrogen gas is relieved even when filling and solidifying the radioactive waste containing an amphoteric metal.

本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における攪拌工程の概略を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the outline of the stirring process in the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における混練工程の概略を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the outline of the kneading | mixing process in the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の各工程の概略をフローにまとめた図である。It is the figure which put together the outline of each process of the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on embodiment of this invention in the flow. 本発明の他の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における攪拌工程の概略を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the outline of the stirring process in the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の各工程の概略をフローにまとめた図である。It is the figure which put together the outline of each process of the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on other embodiment of this invention in the flow.

以下、本発明の放射性廃棄物の固化処理方法について適宜図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における攪拌工程の概略を模式的に示す図であり、図2は本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における混練工程の概略を模式的に示す図である。また、図3は本発明の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の各工程の概略をフローにまとめた図である。図1及び図2において、10は固化容器、11は攪拌装置、12は酸化マグネシウム供給配管、13は酸化マグネシウム貯槽、15は酸化マグネシウム計量装置、16は酸化マグネシウム供給装置、17は混練装置、18はリン酸溶液供給装置、19は飛散防止用フード、20はモーターをそれぞれ示している。 Hereinafter, the method for solidifying radioactive waste according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of a stirring step in a solidification processing method for radioactive waste according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is kneading in a solidification processing method for radioactive waste according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the outline of a process typically. Moreover, FIG. 3 is the figure which put together the outline of each process of the solidification processing method of the radioactive waste which concerns on embodiment of this invention in the flow. 1 and 2, 10 is a solidification vessel, 11 is a stirring device, 12 is a magnesium oxide supply pipe, 13 is a magnesium oxide storage tank, 15 is a magnesium oxide metering device, 16 is a magnesium oxide supply device, 17 is a kneading device, 18 Denotes a phosphoric acid solution supply device, 19 denotes a scatter prevention hood, and 20 denotes a motor.

本発明の放射性廃棄物の固化処理方法においては、まず、焼却炉で焼却され、焼却灰の状態となった放射性廃棄物が固化容器1に投入される(ステップS201)。   In the method for solidifying radioactive waste according to the present invention, first, the radioactive waste incinerated in an incinerator and incinerated ash is charged into the solidification container 1 (step S201).

次のステップS202における攪拌工程では、まず、固化容器10中に、酸化マグネシウム供給配管12から酸化マグネシウム(MgO)が添加される。この酸化マグネシウムは、酸化マグネシウム計量装置15が設けられているホッパーなどの酸化マグネシウム貯槽13から供給される。酸化マグネシウム供給配管12から供給される酸化マグネシウムは、フィーダーなどの酸化マグネシウム供給装置16によって規定量ずつが固化容器10中に添加されるようになっている。   In the stirring step in the next step S202, first, magnesium oxide (MgO) is added into the solidification container 10 from the magnesium oxide supply pipe 12. This magnesium oxide is supplied from a magnesium oxide storage tank 13 such as a hopper provided with a magnesium oxide metering device 15. A predetermined amount of magnesium oxide supplied from the magnesium oxide supply pipe 12 is added to the solidification container 10 by a magnesium oxide supply device 16 such as a feeder.

酸化マグネシウム計量装置15で定量分取された酸化マグネシウムの粉末は、酸化マグネシウム供給配管12から固化容器10内に供給される。なお、酸化マグネシウムの粉末としては、酸化マグネシウム重質、酸化マグネシウム軽質のいずれものものも用いることができる。なお、本実施形態では、酸化マグネシウム供給配管12から粉末の酸化マグネシウムを添加するようにしているが、予め酸化マグネシウムに微量の水を添加しおき、スラリー状とした酸化マグネシウムを添加するようにしても良い。   Magnesium oxide powder quantitatively collected by the magnesium oxide metering device 15 is supplied from the magnesium oxide supply pipe 12 into the solidification container 10. As the magnesium oxide powder, either heavy magnesium oxide or light magnesium oxide can be used. In this embodiment, powdered magnesium oxide is added from the magnesium oxide supply pipe 12. However, a small amount of water is added to the magnesium oxide in advance, and the magnesium oxide in a slurry state is added. Also good.

攪拌装置11はその攪拌翼の回転によって固化容器10中の内容物を攪拌するものであり、ステップS202における攪拌工程では、焼却灰状の放射性廃棄物及び上記のごとく添加された酸化マグネシウムの粉末を、この攪拌装置11によって攪拌することによってそれぞれを均一に分散させるようにする。   The agitator 11 agitates the contents in the solidification container 10 by the rotation of the agitating blade. In the agitation process in step S202, the incinerated ash-like radioactive waste and the magnesium oxide powder added as described above are used. By stirring with the stirring device 11, each is uniformly dispersed.

上記のような攪拌工程によって、酸化マグネシウムが均一に分散された放射性廃棄物で満たされた固化容器10は、攪拌装置11、酸化マグネシウム供給配管12、酸化マグネシウム貯槽13、酸化マグネシウム計量装置15、酸化マグネシウム供給装置16からなる図1に示すようなシステムから図2に示すようなシステムに移設され、混練工程を経ることとなる。   The solidification container 10 filled with radioactive waste in which magnesium oxide is uniformly dispersed by the stirring process as described above includes a stirring device 11, a magnesium oxide supply pipe 12, a magnesium oxide storage tank 13, a magnesium oxide metering device 15, and an oxidation device. The system as shown in FIG. 1 comprising the magnesium supply device 16 is transferred to the system as shown in FIG. 2 and undergoes a kneading process.

図2に示すように、固化容器10には、飛散防止用フード19が取り付けられて蓋がされる。このような飛散防止用フード19は、混練中で放射性廃棄物が固化容器10からあふれ出ないようにするためである。また、この飛散防止用フード19には、混練装置17の回転軸及びリン酸溶液供給装置18の供給が挿通される。混練装置17はその回転翼によって固化容器10中の内容物を混練するものであり、リン酸溶液供給装置18からはリン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)溶液が固化容器10中に添加されるようになっている。 As shown in FIG. 2, the solidification container 10 is covered with a hood 19 for preventing scattering. Such a scatter prevention hood 19 is to prevent radioactive waste from overflowing from the solidification container 10 during kneading. The scattering prevention hood 19 is inserted with the rotating shaft of the kneading device 17 and the supply of the phosphoric acid solution supply device 18. The kneading device 17 kneads the contents in the solidification vessel 10 with its rotary blades, and a sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ) solution is added to the solidification vessel 10 from the phosphoric acid solution supply device 18. It has become so.

このリン酸溶液供給装置18から供給されるリン酸二水素ナトリウムは濃度がおよそ30wt%程度であると好ましい。この30wt%という濃度は、リン酸二水素ナトリウムの塩が析出しない上限の濃度であるからである。   The sodium dihydrogen phosphate supplied from the phosphoric acid solution supply device 18 preferably has a concentration of about 30 wt%. This is because the concentration of 30 wt% is the upper limit concentration at which the sodium dihydrogen phosphate salt does not precipitate.

次に、以上のように構成される図2のシステムによる混練工程について説明する。まず、リン酸溶液供給装置18から供給するリン酸二水素ナトリウム溶液の温度は20℃〜40℃程度とする。リン酸二水素ナトリウム溶液の温度が高すぎる場合には、混練工程で十分な混練を行うことができないまま急激に固化してしまうこととなるので、このようにリン酸二水素ナトリウム溶液の温度を室温程度とすることが望ましい。   Next, the kneading process by the system of FIG. 2 configured as described above will be described. First, the temperature of the sodium dihydrogen phosphate solution supplied from the phosphoric acid solution supply device 18 is about 20 ° C to 40 ° C. If the temperature of the sodium dihydrogen phosphate solution is too high, it will solidify rapidly without sufficient kneading in the kneading step. It is desirable that the temperature be about room temperature.

次に、ステップS203の混練工程では、固化容器10内に挿通した混練装置17の回転翼によって、放射性廃棄物の攪拌を開始する。そして、ステップS204に示すように、リン酸溶液供給装置18によってリン酸二水素ナトリウム溶液を固化容器10内に供給する。   Next, in the kneading step in step S203, the radioactive waste is started to be stirred by the rotary blades of the kneading device 17 inserted into the solidification container 10. Then, as shown in step S <b> 204, the sodium dihydrogen phosphate solution is supplied into the solidification container 10 by the phosphoric acid solution supply device 18.

ここで、放射性廃棄物に添加する酸化マグネシウムとリン酸二水素ナトリウム溶液の量について説明する。本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法においては、酸化マグネシウムとリン酸二水素ナトリウムの比が、モル比換算(MgO/NaH2PO4)で0.5〜1.0であること、より好ましくは略0.5であることを一つの特徴としている。 Here, the amount of magnesium oxide and sodium dihydrogen phosphate solution added to the radioactive waste will be described. In the solidification processing method for radioactive waste according to the present invention, the ratio of magnesium oxide to sodium dihydrogen phosphate is 0.5 to 1.0 in terms of molar ratio (MgO / NaH 2 PO 4 ). One characteristic is preferably about 0.5.

上記のように設定する理由は、酸化マグネシウムとリン酸二水素ナトリウムの比が、モル比換算(MgO/NaH2PO4)で0.5未満であると、固化体上部に浮き水が残ってしまうこととなり、また、当該比がモル比換算で1.0を超えると、ステップS203の混練工程における混練物の粘性が急激に上昇し均質な固化体の作製が難しくなるからである。 The reason for setting as above is that when the ratio of magnesium oxide and sodium dihydrogen phosphate is less than 0.5 in terms of molar ratio (MgO / NaH 2 PO 4 ), floating water remains on the solidified body. In addition, if the ratio exceeds 1.0 in terms of molar ratio, the viscosity of the kneaded product in the kneading step of step S203 increases rapidly, making it difficult to produce a homogeneous solidified body.

ステップS204に示すように、酸化マグネシウムが均一に分散された放射性廃棄物で満たされた固化容器10に、リン酸二水素ナトリウム溶液が添加されると、次式に示すような反応が起こり、リン酸ナトリウムマグネシウムと水の結晶が生成される。   As shown in step S204, when a sodium dihydrogen phosphate solution is added to the solidification container 10 filled with radioactive waste in which magnesium oxide is uniformly dispersed, a reaction represented by the following equation occurs, Crystals of sodium magnesium acid and water are produced.

NaH2PO4 + MgO + 5H2O → MgNaPO4・6H2
ステップS203の混練工程では、このような結晶が生成されるに伴い、固化容器10内の放射性廃棄物が徐々に粘度を増し固化体となる。混練工程では、放射性廃棄物に規定量のリン酸二水素ナトリウム溶液添加後、さらに10分間程度の混練を行うことが好ましい。
NaH 2 PO 4 + MgO + 5H 2 O → MgNaPO 4 .6H 2 O
In the kneading step of step S203, as such crystals are generated, the radioactive waste in the solidification container 10 gradually increases in viscosity and becomes a solidified body. In the kneading step, it is preferable to further knead for about 10 minutes after adding a prescribed amount of sodium dihydrogen phosphate solution to the radioactive waste.

放射性廃棄物は、混練工程後、1時間以内に凝結が開始するが十分な強度が発現するまで養生する(ステップS205)。セメント系材料を用いた固化法と比較し、本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法は凝結時間が著しく短く、酸化マグネシウム添加後、10分〜60分の内に硬化反応が始まり混練後4時間程度で放射性廃棄物が完全に固化するという有為な特徴を有する。   The radioactive waste is cured until a sufficient strength is developed although setting starts within one hour after the kneading step (step S205). Compared with the solidification method using a cement-based material, the solidification method for radioactive waste according to the present invention has a remarkably short setting time, and after the addition of magnesium oxide, the curing reaction starts within 10 to 60 minutes and 4 after mixing. It has a significant feature that radioactive waste is completely solidified in about time.

また、上記の反応式によって得られるリン酸ナトリウムマグネシウムの混練物のpHは、6.70〜8.39の範囲となり、アルミニウムなどの両性金属が安定に存在するpHの範囲pH4.1〜8.4(〔非特許文献〕世利修美:“アルミニウムの腐食・「防食研究における電位-pH図と分極曲線の基礎」:軽金属, 57 pp.371−380
(2007))に包含されるので、本発明の放射性廃棄物の固化処理方法によれば、アルミニウム、鉛などの両性金属が含まれる放射性廃棄物を充填固化する場合でも水素ガスの発生が緩和される、という有為な特徴を有するものである。
Moreover, the pH of the kneaded mixture of sodium magnesium phosphate obtained by the above reaction formula is in the range of 6.70 to 8.39, and the pH range in which amphoteric metals such as aluminum are stably present is pH 4.1 to 8. 4 ([Non-Patent Document] Nori Seiri: “Aluminum Corrosion,“ Potential-pH Diagram and Polarization Curve in Corrosion Protection Research ”: Light Metal, 57 pp. 371-380
(2007)), the method for solidifying radioactive waste according to the present invention reduces the generation of hydrogen gas even when filling and solidifying radioactive waste containing amphoteric metals such as aluminum and lead. It has a significant feature.

以上のように、本発明の放射性廃棄物の固化処理方法によれば、セメント固化のための前処理工程などが不要であり、混練工程などの簡単なプロセスを経るだけであるので、処理コストを抑制することが可能となる。また、金属が溶解する工程などがないために、放射性核種の拡散などの問題も発生することがない。   As described above, according to the method for solidifying radioactive waste according to the present invention, a pretreatment step for cement solidification is unnecessary, and only a simple process such as a kneading step is performed. It becomes possible to suppress. Further, since there is no process for dissolving the metal, problems such as radionuclide diffusion do not occur.

なお、混練工程において、混練物の粘性が短時間で増加する急結現象を抑制するには、ほう酸塩(例えば四ほう酸ナトリウム)を添加するとよい。   In the kneading step, a borate (for example, sodium tetraborate) may be added in order to suppress the rapid setting phenomenon in which the viscosity of the kneaded material increases in a short time.

本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法において、作製する固化体内のNaH2PO4の占める割合としては、重量比で20〜50%の範囲であること、より好ましくは45〜50%であることが理想的である。固化体内のNaH2PO4の割合が、重量比で50%を超える場合には、混練工程において混練物の粘性が増加する原因となるからである。 In the solidification method for radioactive waste according to the present invention, the proportion of NaH 2 PO 4 in the produced solidified body is in the range of 20 to 50% by weight, more preferably 45 to 50%. Ideally. This is because when the ratio of NaH 2 PO 4 in the solidified body exceeds 50% by weight, the viscosity of the kneaded product increases in the kneading step.

なお、上記の実施形態においては、固化容器1内に固化体を作製するようにしたが、リン酸ナトリウムマグネシウムをペレット状に整形し、それを容器に充填しそこにセメントモルタルを流し込む充填廃棄体として廃棄体化することなども可能である。   In the above-described embodiment, the solidified body is prepared in the solidified container 1, but the filled waste body in which sodium magnesium phosphate is shaped into a pellet, filled into the container, and cement mortar is poured therein. It is also possible to make it into a waste.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、固化容器10内に供給するリン酸二水素ナトリウム溶液としては試薬を用いたが、本実施形態では、固化容器10内に供給するリン酸二水素ナトリウム溶液にも放射性廃液を用いるようにする。このようなリン酸二水素ナトリウム溶液を含む放射性廃液が発生する背景について説明する。核燃料の再処理においては、使用済み燃料を硝酸で溶解した後、ウラン、プルトニウム等を回収している。このための処理方法として、ピューレックス(PUREX)法が実用化さており、このピューレックス法では、溶媒としてリン酸トリブチル(TBP)を使用する。このTBPをドデカン(希釈剤)に溶かした有機溶媒を、使用済み燃料を溶かした硝酸溶液に混ぜると、ウランとプルトニウムは溶媒側に移り、核分裂生成物の大部分は硝酸溶液に残る。これを利用してウラン及びプルトニウムと核分裂生成物とを分離することができる。   Next, another embodiment of the present invention will be described. In the previous embodiment, a reagent was used as the sodium dihydrogen phosphate solution supplied into the solidification container 10, but in this embodiment, the radioactive waste liquid is also used in the sodium dihydrogen phosphate solution supplied into the solidification container 10. To use. The background of the generation of such radioactive waste liquid containing sodium dihydrogen phosphate solution will be described. In the reprocessing of nuclear fuel, uranium, plutonium, etc. are recovered after the spent fuel is dissolved with nitric acid. As a treatment method for this purpose, the PUREX method has been put into practical use. In this PUREX method, tributyl phosphate (TBP) is used as a solvent. When an organic solvent in which TBP is dissolved in dodecane (diluent) is mixed with a nitric acid solution in which spent fuel is dissolved, uranium and plutonium move to the solvent side, and most of fission products remain in the nitric acid solution. This can be used to separate uranium and plutonium from fission products.

上記のようにウラン及びプルトニウムの回収のために用いられたTBPを含む有機溶媒には、85%のリン酸(H3PO4)溶液が加えられる。これによって、TBPとリン酸とで付加体が形成され、この付加体をドデカンと分離することが可能となる。なお、分離されたドデカンは希釈剤として上記の処理で再利用される。 As described above, an 85% phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution is added to the organic solvent containing TBP used for the recovery of uranium and plutonium. Thereby, an adduct is formed by TBP and phosphoric acid, and this adduct can be separated from dodecane. The separated dodecane is reused in the above treatment as a diluent.

一方、TBPとリン酸とで形成された付加体にはさらに純水が加えられ、TBPとリン酸とに分離される。前者はプラスチックとともに溶融混合してプラスチック固化処理され、後者は中性化するためにNaOHが加えられリン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)溶液とされ、さらに減容のために水分を蒸発させ、およそ30wt%程度のリン酸二水素ナトリウム溶液とされる。従来は、このリン酸二水素ナトリウム溶液は、放射性廃液としてセメント系材料などを用いる方法での固化処理が検討されていたが、この方法では、固化体中のリン酸二水素ナトリウムの重量比は6%程度とするのが限界であり、より処理効率の高い固化体を作製する方法が模索されていた。 On the other hand, pure water is further added to the adduct formed of TBP and phosphoric acid, and separated into TBP and phosphoric acid. The former is melt-mixed with the plastic to solidify the plastic, and the latter is neutralized with NaOH added to form a sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ) solution, and the water is evaporated for volume reduction. The sodium dihydrogen phosphate solution is about 30 wt%. Conventionally, this sodium dihydrogen phosphate solution has been studied for solidification by a method using a cement-based material or the like as a radioactive waste liquid. In this method, the weight ratio of sodium dihydrogen phosphate in the solidified product is The limit is about 6%, and a method for producing a solidified body with higher processing efficiency has been sought.

本実施形態では、上記のような放射性廃液としてのリン酸二水素ナトリウム溶液を用い、これを焼却灰状の放射性廃棄物と共に固化処理することによって廃棄物の充填率が高い固化体を作製することが可能となり、処理コストを抑制することができる。   In the present embodiment, a sodium dihydrogen phosphate solution as the radioactive waste liquid as described above is used, and this is solidified together with the incinerated ash-like radioactive waste to produce a solidified body having a high waste filling rate. And the processing cost can be suppressed.

他の実施形態は、攪拌工程については先の実施形態と同様であるので、以下、先の実施形態と異なる工程について説明する。図4は本発明の他の実施形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法における攪拌工程の概略を模式的に示す図であり、図5は本発明の他の実施
形態に係る放射性廃棄物の固化処理方法の各工程の概略をフローにまとめた図である。
Other embodiments are the same as the previous embodiment with respect to the stirring step, and therefore, the steps different from the previous embodiment will be described below. FIG. 4 is a view schematically showing an outline of a stirring step in a method for solidifying radioactive waste according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram of solidifying radioactive waste according to another embodiment of the present invention. It is the figure which put together the outline of each process of a processing method in the flow.

図4及び図5に示すように、本実施形態では、攪拌工程中において、ステップS204’で添加するリン酸二水素ナトリウムに放射性廃液を用いるようにしている。   As shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment, during the stirring process, radioactive waste liquid is used for the sodium dihydrogen phosphate added in step S204 '.

ここで、ステップS204’に用いる放射性廃液の調整について説明する。ステップS204’で用いるリン酸二水素ナトリウムの濃度は、およそ30wt%程度となるように調整されている。この30wt%という濃度は、リン酸二水素ナトリウムの塩が析出しない上限の濃度である。塩が析出することによって溶液の取り扱いを難しくさせることを回避しつつ、最大の濃度のリン酸二水素ナトリウムを処理するために、このような30wt%という濃度が選択されている。   Here, the adjustment of the radioactive liquid waste used in step S204 'will be described. The concentration of sodium dihydrogen phosphate used in step S204 'is adjusted to be about 30 wt%. This concentration of 30 wt% is the upper limit concentration at which the sodium dihydrogen phosphate salt does not precipitate. Such a concentration of 30 wt% has been selected to treat the maximum concentration of sodium dihydrogen phosphate while avoiding the difficulty in handling the solution by salt precipitation.

また、ステップS204’に用いる放射性廃液の温度としては、20℃〜80℃程度、より好ましく温度が20℃〜40℃程度であるとよい。放射性廃液の温度が高すぎる場合には、混練工程で十分な混練を行うことができないまま急激に固化してしまうこととなるので、このように放射性廃液の温度は室温程度とすることが望ましい。   In addition, the temperature of the radioactive liquid waste used in step S204 'is preferably about 20 ° C to 80 ° C, more preferably about 20 ° C to 40 ° C. If the temperature of the radioactive liquid waste is too high, it will solidify rapidly without sufficient kneading in the kneading step, and thus the temperature of the radioactive liquid waste is preferably about room temperature.

以上のような実施形態によれば、先の実施形態と同様の効果に加え、却灰状の放射性廃棄物と共にリン酸二水素ナトリウム溶液を含む放射性廃液を同時に処理するので、極めて処理効率の高い固化体を作製することが可能となる。   According to the embodiment as described above, in addition to the same effects as the previous embodiment, the radioactive waste liquid containing sodium dihydrogen phosphate solution together with the rejected ash-like radioactive waste is treated at the same time, so the processing efficiency is extremely high. A solidified body can be produced.

10・・・固化容器
11・・・攪拌装置
12・・・酸化マグネシウム供給配管
13・・・酸化マグネシウム貯槽
15・・・酸化マグネシウム計量装置
16・・・酸化マグネシウム供給装置
17・・・混練装置
18・・・リン酸溶液供給装置
19・・・飛散防止用フード
20・・・モーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solidification container 11 ... Stirrer 12 ... Magnesium oxide supply piping 13 ... Magnesium oxide storage tank 15 ... Magnesium oxide metering device 16 ... Magnesium oxide supply device 17 ... Kneading device 18 ... Phosphoric acid solution supply device 19 ... Scatter prevention hood 20 ... Motor

Claims (7)

放射性廃棄物と酸化マグネシウムとを攪拌する工程と、
攪拌された放射性廃棄物と酸化マグネシウムとに、リン酸二水素ナトリウムを添加し混練する工程と、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。
A step of stirring the radioactive waste and magnesium oxide;
And a step of adding sodium dihydrogen phosphate to the stirred radioactive waste and magnesium oxide and kneading the mixture.
前記放射性廃棄物が焼却灰状の放射性廃棄物であることを特徴とする請求項1に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 2. The radioactive waste solidification method according to claim 1, wherein the radioactive waste is incinerated ash-like radioactive waste. 前記放射性廃棄物には両性金属が含まれることを特徴とする請求項1に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 The method for solidifying radioactive waste according to claim 1, wherein the radioactive waste contains an amphoteric metal. 放射性廃棄物と共に攪拌する酸化マグネシウムは酸化マグネシウム軽質であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 The method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium oxide stirred together with the radioactive waste is light magnesium oxide. 放射性廃棄物と共に攪拌する酸化マグネシウムは酸化マグネシウム重質であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 The method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium oxide stirred together with the radioactive waste is magnesium oxide heavy. 酸化マグネシウムとリン酸二水素ナトリウムの比が、モル比換算(MgO/NaH2PO4)で0.5〜1.0であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 The ratio between magnesium oxide and sodium dihydrogen phosphate is 0.5 to 1.0 in terms of molar ratio (MgO / NaH 2 PO 4 ), 6. Solidification method of radioactive waste as described in 1. 添加するリン酸二水素ナトリウムとして放射性廃液から得られるリン酸二水素ナトリウムを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 The method for solidifying radioactive waste according to any one of claims 1 to 6 , wherein sodium dihydrogen phosphate obtained from radioactive waste liquid is used as sodium dihydrogen phosphate to be added.
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