JP5775564B2 - アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法 - Google Patents
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Description
本発明はアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法に関するもので、より詳しくは、原子力発電所及び原子炉施設の空気調和系統(HVAC)で汚染物質を処理して、発生するアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物をCCIMを利用してアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物をガラス化するのに必要なガラス組成開発と溶融物の適切な粘度維持のための組成ガラスと混合されるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物の投入量を導出し、これから形成されたアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物の酸化物の酸化物組成範囲を導出して汚染物質がガラス構造の中に封じ込められ、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物の外部への放出を防止するためのアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法に関するものである。
一般に原子力発電及び原子炉施設で発生する中・低準位放射性廃棄物の中では空気調和系統で発生する使用済みフイルター放射性廃棄物がある。
この様な使用済みフイルター放射性廃棄物はステインレススチール又はアルミニウム材質のフレームとフイルターを構成する内容物としてガラスファイバー(glass fiber)又はガラスファイバーと濾過材(filter media)であるアルミニウム金属箔(foil)で構成される。
この様な使用済みフイルター放射性廃棄物の処理には金属フレームとフイルター構成物とを分離した後、金属フレームは除染後処理し、ガラスファイバーとアルミニウム金属箔は圧縮した後、ドラム包装を行うことが考察されたが、ドラム貯蔵の時、爆発可能性及びドラム貯蔵後、処分場で水素ガス発生(Al+2NaOH→1/2Al2O3+Na2O+H2)の恐れなどで処分不適合の決定がでて、これを安定的に処理する方法が必要である。
この様な使用済みフイルター放射性廃棄物はステインレススチール又はアルミニウム材質のフレームとフイルターを構成する内容物としてガラスファイバー(glass fiber)又はガラスファイバーと濾過材(filter media)であるアルミニウム金属箔(foil)で構成される。
この様な使用済みフイルター放射性廃棄物の処理には金属フレームとフイルター構成物とを分離した後、金属フレームは除染後処理し、ガラスファイバーとアルミニウム金属箔は圧縮した後、ドラム包装を行うことが考察されたが、ドラム貯蔵の時、爆発可能性及びドラム貯蔵後、処分場で水素ガス発生(Al+2NaOH→1/2Al2O3+Na2O+H2)の恐れなどで処分不適合の決定がでて、これを安定的に処理する方法が必要である。
本発明は前記のような諸問題点を解決しようとするものであって、本発明の目的は、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物をガラス化するのに必要なガラス組成開発と、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物と組成ガラス混合を適切にして溶融炉運転変数である１００poise以下の粘度維持のためのアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物の酸化物組成分布を持つようにする技術を開発して、ガラス化最終生産物であるガラス固化体が関連法令及び規定に適合するように高品質のガラス固化体を生成できるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法を提供することである。
前記のような目的の達成のためのアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は、誘導加熱式低温溶融炉でアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物と組成ガラスとを混合して1,100〜1,200℃で溶融してガラス固化体でガラス化することを特徴とする。
本発明のアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は次のような効果を奏する。
第一に、本発明は、アルミニウム金属箔(foil)とガラスファイバー(glass fiber)となるフイルターは空気調和系統(HVAC)で汚染物質を処理して、発生される廃棄物で、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物に含まれた放射性物質をガラス構造に安定的に封じ込めておくことができる長所があり、特に最終ガラス固化体は廃棄物の体積を減らすことができるのみならず、国内中・低準位放射性廃棄物の処分場収容基準を満足する長所がある。
第二に、本発明は、原子力発電及び原子炉施設で発生されたアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物などに対してガラス化のための組成ガラス開発と、廃棄物と組成ガラス混合を利用した廃棄物投入率適用方法が単純化されて、CCIMの運転インテグリティー維持のための適切な粘度維持のための物理・化学的特性の変化によった適合なガラス組成開発ができ、ガラス化最終生産物であるガラス固化体が関連法令及び規定に適合するように高品質のガラス生成ができる長所がある。
第一に、本発明は、アルミニウム金属箔(foil)とガラスファイバー(glass fiber)となるフイルターは空気調和系統(HVAC)で汚染物質を処理して、発生される廃棄物で、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物に含まれた放射性物質をガラス構造に安定的に封じ込めておくことができる長所があり、特に最終ガラス固化体は廃棄物の体積を減らすことができるのみならず、国内中・低準位放射性廃棄物の処分場収容基準を満足する長所がある。
第二に、本発明は、原子力発電及び原子炉施設で発生されたアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物などに対してガラス化のための組成ガラス開発と、廃棄物と組成ガラス混合を利用した廃棄物投入率適用方法が単純化されて、CCIMの運転インテグリティー維持のための適切な粘度維持のための物理・化学的特性の変化によった適合なガラス組成開発ができ、ガラス化最終生産物であるガラス固化体が関連法令及び規定に適合するように高品質のガラス生成ができる長所がある。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
前記図１に示したように、本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は誘導加熱式低温溶融炉でアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物と組成ガラスとを混合して1,100〜1,200℃で溶融してガラス固化体でガラス化する。
また、前記組成ガラスはLi ２ O 1〜12wt%、B2O３ 35〜65wt%、Na２O 8〜45wt%、MgO 1〜5wt%、SiO２ 2〜20wt%となり、前記組成ガラス100wt%にK２O 0〜1wt%及びCaO 0〜1wt%を追加する。
そして、前記ガラス固化体はLi ２ O 2〜8wt%、B２O３ 13〜38wt%、Na2O 7〜17wt%、MgO 0.1〜10wt%、Al2O310〜37wt%、SiO2 15〜60wt%となり、前記ガラス固化体100wt%にK2O 0.1〜10wt%、CaO 0.1〜10wt%、TiO2 0.1〜5wt%、Fe2O3 0.1〜15wt%、ZnO 0.1〜5wt%を追加する。
また、前記組成ガラスはLi ２ O 1〜12wt%、B2O３ 35〜65wt%、Na２O 8〜45wt%、MgO 1〜5wt%、SiO２ 2〜20wt%となり、前記組成ガラス100wt%にK２O 0〜1wt%及びCaO 0〜1wt%を追加する。
そして、前記ガラス固化体はLi ２ O 2〜8wt%、B２O３ 13〜38wt%、Na2O 7〜17wt%、MgO 0.1〜10wt%、Al2O310〜37wt%、SiO2 15〜60wt%となり、前記ガラス固化体100wt%にK2O 0.1〜10wt%、CaO 0.1〜10wt%、TiO2 0.1〜5wt%、Fe2O3 0.1〜15wt%、ZnO 0.1〜5wt%を追加する。
すなわち、本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は誘導加熱式低温溶融炉でアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物を1,100〜1,200℃で最適の溶融状態を維持し、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物の溶融物が溶融炉のインテグリティー及び排出(pouring)容易性のための低粘度(100poise以下)を維持するための前記組成ガラス開発、前記組成ガラス(ガラス組成体)とともにアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物が誘導加熱式低温溶融炉で適切な溶融粘度状態を維持するためのアルミニウム及び放射性廃棄物組成範囲を含む。
特に、本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物を誘導加熱式低温溶融炉でガラス化する方法において、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物を1,100〜1,200℃で溶融してガラス化するための組成ガラス酸化物分布範囲、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化で生成された最終ガラス固化体の溶融炉運転範囲である10〜100poise内外の融点粘度範囲、Si、B、Na、Liなどについての固化体浸出物範囲、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化最適投入量範囲を含む。
一方、下記表１は本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理のために開発されたガラス組成の酸化物分布を示す。
特に、本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法は、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物を誘導加熱式低温溶融炉でガラス化する方法において、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物を1,100〜1,200℃で溶融してガラス化するための組成ガラス酸化物分布範囲、前記アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化で生成された最終ガラス固化体の溶融炉運転範囲である10〜100poise内外の融点粘度範囲、Si、B、Na、Liなどについての固化体浸出物範囲、アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化最適投入量範囲を含む。
一方、下記表１は本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理のために開発されたガラス組成の酸化物分布を示す。
また、下記表２は本発明によるアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理のために開発されたガラス固化体酸化物分布を示す。
以下、本発明を下記の実施例によってより詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
〔実施例〕
アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化方法
ガラス化対象物質を溶融した後最終ガラス化固化体に要求される主な物理・化学的特性基準は下記表３の通りである。
排気体廃フイルターは殆ど排気体を収集した飛散灰(fly ash)として、構成元素は Al 10〜15wt%、Si 28〜35wt%、O 52〜57wt%、及び微量のK 1wt%内外、Ca 1〜4wt%から構成される。
飛散灰フイルターの組成ガラスの分布はSiO2 60〜70wt%、Al2O3 20〜30wt%、CaO １〜6wt%程度で構成される。
組成ガラスと使用済みフイルターの適切な混合比を利用して最適廃棄物投入量と溶融物のインテグリティー維持のための粘度を導出し、下記表４のように最終ガラス固化体についての特性を示した。
アルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化方法
ガラス化対象物質を溶融した後最終ガラス化固化体に要求される主な物理・化学的特性基準は下記表３の通りである。
排気体廃フイルターは殆ど排気体を収集した飛散灰(fly ash)として、構成元素は Al 10〜15wt%、Si 28〜35wt%、O 52〜57wt%、及び微量のK 1wt%内外、Ca 1〜4wt%から構成される。
飛散灰フイルターの組成ガラスの分布はSiO2 60〜70wt%、Al2O3 20〜30wt%、CaO １〜6wt%程度で構成される。
組成ガラスと使用済みフイルターの適切な混合比を利用して最適廃棄物投入量と溶融物のインテグリティー維持のための粘度を導出し、下記表４のように最終ガラス固化体についての特性を示した。
Claims (4)
- 誘導加熱式低温溶融炉でアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物と組成ガラスとを混合して1,100〜1,200℃で溶融してガラス固化体でガラス化し、前記組成ガラスは、Li ２ O 1〜12wt%、B 2 O 3 35〜65wt%、Na 2 O 8〜45wt%、MgO 1〜5wt%、SiO 2 2〜20wt%であることを特徴とするアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法。
- 前記組成ガラス100wt%にK2O 0〜1wt%及びCaO 0〜1wt%を追加することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法。
- 前記ガラス固化体はLi ２ O ２〜８wt%、B2O3 ２６〜３８wt%、Na2O ７〜１７wt%、MgO ０．１〜１０wt%、Al2O3 ２０〜３７wt%、SiO2 １５〜６０wt% となることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法。
- 前記ガラス固化体100wt%にK2O 0.1〜10wt%、CaO 0.1〜10wt%、TiO2 0.1〜5wt%、Fe2O3 0.1〜15wt%、ZnO 0.1〜5wt%を追加することを特徴とする請求項３記載のアルミニウム及びフイルター放射性廃棄物のガラス化処理方法。
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