JP5961046B2 - 放射性廃イオン交換樹脂集合固化体の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
集合固化体を製造する。
ンワックス、例えばJISK2235に規定されている125P、130P、135P、140P、145P、150P、155Pなどを好ましく用いることができる。本発明において可燃性結合材を加熱成形する場合には、可燃性結合材を融点に至らない温度での軟化した状態で用いることが好ましい。融点を超えると可燃性結合材の液状化現象が起こり、収量が極端に低下するので好ましくない。可燃性結合材を粉末又は粒状で用いる場合には、155P(粒状、顆粒状、紛状)や140P(顆粒状)が好ましい。なお、パラフィンワックスについて「融点」とは、溶融した試料を既定の条件で放冷したとき、試料の温度降下速度が規定の速度以下となったときの温度である(JISK2235)。
図1に示すように、本発明の製造装置は、廃イオン交換樹脂貯槽10と、可燃性結合材貯槽20と、吸水材貯槽30と、無機化合物(カルシウム塩)貯槽40と、廃イオン交換樹脂貯槽10からの廃イオン交換樹脂、可燃性結合材貯槽20からの可燃性結合材、吸水材貯槽30からの吸水材及び無機化合物(カルシウム塩)貯槽40からの無機化合物(カルシウム塩)を計量する計量機構60と、計量機構60により計量された廃イオン交換樹脂、可燃性結合材、吸水材及び無機化合物(カルシウム塩)を受け入れ、混合する混合槽70と、加熱手段を具備し、混合物72を加熱しながら混練して成形体84に成形する混練成形装置80と、成形体を冷却する冷却手段と、を具備する。図1に示すように、さらに予備貯槽50を具備することが好ましい。予備貯槽50は、必要に応じて、混合槽70又は混練成形装置80に供給するための任意の添加剤を貯蔵することができる。本発明の製造装置は、さらに、混練成形装置80の出口に切断手段90を具備し、切断手段90により所望寸法に切断された集合固化体86を貯蔵する固化体貯槽100を具備し、該固化体貯槽100は冷却手段としても作用する構成であることが好ましい。また、固化体貯槽100は、焼却炉(図示せず)に集合固化体86を投入する投入手段110を具備するものでもよい。そして、これらの装置に窒素ガスなどの二酸化炭素を含まない不活性ガスを導入するための不活性ガス供給装置120を具備する。
一般的に、原子力発電施設からの廃イオン交換樹脂は放射性物質を吸着しているので、細粒状の廃イオン交換樹脂を廃棄物貯留槽(図示せず)に移送し水中保管している。廃棄物貯留槽(図示せず)に水中保管されていた廃イオン交換樹脂をメッシュスクリーン(図示せず)などを通過させて、樹脂表面水を粗く水切りする。粗水切りした廃イオン交換樹脂を、廃イオン交換樹脂貯槽10に受入れ、計量機構60に供給して計量した後、混合槽70に投入する。次に、吸水材貯槽30から吸水材を計量機構60に供給して計量した後、廃イオン交換樹脂が投入されている混合槽70に投入し、廃イオン交換樹脂と吸水材とを混合させて、廃イオン交換樹脂の残留水分を吸水材に吸水させる。次いで、可燃性結合材貯槽20から可燃性結合材を計量機構60に供給して計量した後、混合槽70に投入し、脱水後の廃イオン交換樹脂と吸水後の吸水材との混合物に混合させる。このとき、無機化合物(カルシウム塩)貯槽40から無機化合物(カルシウム塩)を計量機構60で計量してから混合槽70に投入して、可燃性結合材と一緒に廃イオン交換樹脂と吸水材との混合物に混合させてもよい。また全ての材料を混合機に投入してから混合しても良い。廃イオン交換樹脂と可燃性結合材とが均一に混合されるまで混合槽70内で撹拌混合させる。
保有する通常の焼却装置にて焼却することが好ましい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であることは当業者には容易に理解されよう。以下、代表的な変更例を説明する。
反転できる構造を具備する計量槽。(8)体積計量容器・重量計量器。
を単独又は複数取り付けた折り曲げ部を、人力又は動力により往復・回転運動させ成形体を折る。(5)動力で作動する刃物を用いて、成形体を切断する。(6)混練成形装置の製造速度信号に追従して切断速度を変速させて、成形体を切断する。(7)位置検出センサを用いて成形体の位置を検出して切断機を作動させ、成形体を切断する。(8)ローラコンベア等で成形体を受けて直線的に長く成形し、位置センサを用いて、所望の寸法、例えば固化体貯槽の内寸法に併せて切断する。
図1に示す製造装置を用いて、表1に示す重量比率で廃イオン交換樹脂(陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂)に吸水材(ポリアクリル酸ナトリウム又はポリアクリル酸カルシウム)を計量添加して混合し、次に可燃性結合材(石油ワックス:日本製蝋(株)社製顆粒状ワックス:PF-155;適性軟化温度範囲45〜55℃)を計量添加して混合し、最後にカルシウム塩(水酸化カルシウム)を計量添加して混合して混合物を形成させ、混合物をノズル部を約55℃に加熱した連続式混練押出し成形装置(本田鐵工(株)社製 横軸スクリュー型押出成形機:HDE-3D)に供給し、加熱しながら混練・成形して成形体を形成し、連続式混練押出し成形機出口にて約100mmに切断して、本発明の廃イオン交換樹脂集合固化体を製造した。
連続製造性に関して、比較例では運転開始直後は10kg/h程度の処理が可能であったが、収量が徐々に低下し、数日の運転で収量はほとんどゼロとなった。押出成形機を開放点検した結果、石灰石が付着し、流路を完全に塞いでいる状態であった(図2)。一方、窒素を導入した実施例では3ヶ月間の運転が達成可能であり、押出成形機を開放点検し
た結果でも、内部に石灰石化現象は見られなかった(図3)。
本発明により製造される集合固化体は、従来提案されているイオン交換樹脂の処理方法の問題点、すなわち乾燥処理によりイオン交換樹脂の粒内水を除去する前処理工程が必要であること;廃イオン交換樹脂が細粒状であり、樹脂移送が煩雑であること;など焼却処理の困難さなどをすべて解決し、低コストで効率的、且つ安定的な焼却処理を可能にする。
20:可燃性結合材貯槽
30:吸水材貯槽
40:無機化合物(カルシウム塩)貯槽
60:計量機構
70:混合槽
78:材料供給機
80:混練成形装置
90:切断手段
100:固化体貯槽
120:不活性ガス供給装置
Claims (2)
- 粗水切りした後の放射性廃イオン交換樹脂と、ポリアクリル酸又はポリアクリル酸アルカリ金属塩、ポリアクリル酸アルカリ土類金属塩及びセルロース系繊維から選択される吸水材と、を前記放射性廃イオン交換樹脂100質量部に対して20質量部以下の比率で混合して、該吸水材に該放射性廃イオン交換樹脂の残留水分を吸水させる吸水工程と、
吸水後の放射性廃イオン交換樹脂と吸水材との混合物に、軟化点が水の沸点以下で且つ常温で固体である石油ワックス、植物性ワックス、木蝋、白蝋から選択される粉末又は粒状の可燃性結合材を、前記放射性廃イオン交換樹脂100質量部に対して33質量部〜200質量部の範囲の比率で添加し混合する可燃性結合材添加工程と、
吸水後の放射性廃イオン交換樹脂と吸水材と可燃性結合材との混合物に、カルシウムを含む無機化合物を前記放射性廃イオン交換樹脂100質量部に対して3.5質量部以上20質量部以下の範囲で添加するカルシウム塩添加工程と、
吸水後の放射性廃イオン交換樹脂と吸水材と可燃性結合材とカルシウム塩との混合物を混錬成形機に供給して、吸水後の廃イオン交換樹脂と吸水材と該可燃性結合材とカルシウム塩とを可燃性結合材の軟化点以上で溶融点に至らない温度に維持しながら混練して、所望の形状の成形体に成形する混練成形工程と、
該成形体を冷却し固体化する冷却固化工程と、
を含み、少なくともカルシウム塩添加工程及び混練成形工程を二酸化炭素を除く不活性ガス雰囲気で行うことを特徴とする、放射性廃イオン交換樹脂の集合固化体の製造方法。 - 放射性廃イオン交換樹脂の貯槽と、
軟化点が水の沸点以下で且つ常温で固体である石油ワックス、植物性ワックス、木蝋、白蝋から選択される可燃性結合材の貯槽と、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アルカリ金属塩、ポリアクリル酸アルカリ土類金属塩及びセルロース系繊維から選択される吸水材の貯槽と、
カルシウムを含む無機化合物の貯槽と、
該放射性廃イオン交換樹脂の貯槽からの廃イオン交換樹脂、該可燃性結合材の貯槽からの可燃性結合材、吸水材の貯槽からの吸水材及び無機化合物の貯槽からの無機化合物を計量する計量機構と、
該計量機構により計量された放射性廃イオン交換樹脂、可燃性結合材、吸水材及び無機化合物を受け入れ、混合する混合槽と、
加熱手段を具備し、混合物を加熱混練しながら所望形状の成形体に成形する混練成形装置と、
成形体を冷却する冷却手段と、
前記混合槽と前記混練成形装置に二酸化炭素を除く不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
を具備する、放射性廃イオン交換樹脂の集合固化体の製造装置。
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