JP6077366B2 - Waste disposal method - Google Patents
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本発明は、放射性廃棄物や有害化合物などの廃棄物をガラス固化する際の廃棄物の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating waste when vitrifying waste such as radioactive waste and harmful compounds.
下記の特許文献1には、放射性廃棄物が含有されたガラス又はセラミックスからなる固化体を、放射性廃棄物が含有されていないガラスやセラミックスからなる中間層で覆い、さらに中間層を金属被覆体で覆った放射性廃棄物の固化処理方法に関する発明が開示されている。特許文献1には放射性廃棄物とリン酸系ガラス等とを混合、溶融してガラス固化体し、また中間層にもリン酸系ガラスを用いることが開示されている。ただし、リン酸系ガラスの特性については何も記載されていない。
In
また特許文献2には、放射性物質を混合したガラスをキャニスタ容器内へ収納する際の汚染を防止し、キャニスタ容器の除染工程を簡略化したガラス固化体の製造方法に関する発明が開示されている。
また特許文献3には、硝酸ナトリウムその他のナトリウム化合物を包含する中、低レベルの放射性濃縮廃物質の乾燥体のガラス母材中に、マグネシウムなどを添加した固化体に関する発明が開示されている。
また特許文献4には、放射性廃棄物を低融点ガラスと混合して溶融させ、その後、結晶化させ固形化する放射性廃棄物の処理方法に関する発明が開示されている。
上記した特許文献1や特許文献5に記載された発明では、放射性廃棄物を含有するガラス固化体の表面を中間層で覆う構造が開示されており、ガラス固化体及び中間層に使用されるガラスに例えばリン酸系ガラスを用いることが開示されている。
In the invention described in
また特許文献6の放射性廃棄物の処理方法に関する発明には、放射性廃棄物に混合される無機質結合剤にリン酸系ガラスを用いることで耐水性に優れたペレットが得られるとの記載がある。
In addition, in the invention relating to the method for treating radioactive waste of
しかしながら、特許文献1等のように放射性廃棄物を包むガラスを二重にしたガラス固化体において、内側のガラスと外側のガラスとの特性を、ガラス固化体の成形過程で放射性廃棄物の飛散を防止すること、及び成形後のガラス固化体を、放射性廃棄物の飛散を防止しながら長期間、安定して保管することの観点から、どのように調整すればよいのか何も記載されていない。
However, in the glass solidified body in which the glass surrounding the radioactive waste is doubled as in
内側のガラスはガラス固化体の内部に位置して放射性廃棄物と接する層である。一方、外側のガラスは、放射性廃棄物と接しないが、ガラス固化体の表面を構成する層である。このように各ガラスを形成するにあたり、各ガラスが晒されている環境が異なるため、内側のガラスと外側のガラスとを同じ特性とせず異なる特性のガラス材を使用して、効果的に、放射性廃棄物の飛散を防止しかつ長期間の保管を安定して確保することが必要であるが、従来では、二重にしたガラスの特性を内側と外側とで変えることまではなされていなかった。 The inner glass is a layer located inside the vitrified body and in contact with radioactive waste. On the other hand, the outer glass is a layer that does not contact the radioactive waste but constitutes the surface of the vitrified body. In forming each glass in this way, the environment in which each glass is exposed is different, so the inner glass and the outer glass do not have the same characteristics, but use glass materials with different characteristics, effectively and radioactively. Although it is necessary to prevent the scattering of waste and to ensure stable storage for a long period of time, conventionally, the properties of the doubled glass have not been changed between the inside and the outside.
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて、放射性廃棄物等、有害な廃棄物の飛散を防止しかつ長期間の保管を安定して確保することが可能になる廃棄物の処理方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is to solve the above-described conventional problems, and in particular, to prevent the scattering of harmful wastes such as radioactive wastes and to ensure stable storage for a long period of time compared to the conventional ones. The purpose is to provide a waste disposal method.
本発明における廃棄物の処理方法は、
廃棄物の表面を第1のガラスで覆う工程、
前記第1のガラスの表面を第2のガラスで覆う工程、を有し、
前記第1のガラスには前記廃棄物の融点及び沸点よりもガラス転移点が低く、かつ前記第2のガラスよりもガラス転移点が低い材料を用い、前記第2のガラスには前記第1のガラスよりも耐食性に優れた材料を用いて、ガラス固化体を形成することを特徴とするものである。このように本発明では、まず第2のガラスよりも低いガラス転移点の第1のガラスで廃棄物の表面を覆うことにした。これにより第1のガラスを低い温度で軟化あるいは溶融させることができ、廃棄物の蒸発による拡散を防ぐことができる。そして第1のガラスよりも耐食性に優れた第2のガラスで第1のガラスの表面を覆った。第1のガラスの表面を覆う第2のガラスは廃棄物に触れないため、ガラス転移点の高い第2のガラスに対する軟化温度や溶融温度が高くても廃棄物の飛散の防止を維持できる。そしてガラス固化体の表面となる第2のガラスの耐食性は第1のガラスよりも優れているため、長期間の保管によっても内部の廃棄物が溶け出し飛散することがない。
The waste processing method in the present invention is:
Covering the surface of the waste with the first glass;
Covering the surface of the first glass with a second glass,
The first is the glass melting point and a low glass transition point than the boiling point of the waste, and the use of a material having a lower glass transition point than the second glass, said the second glass the first A vitrified body is formed using a material having better corrosion resistance than glass. Thus, in the present invention, first, the surface of the waste is covered with the first glass having a glass transition point lower than that of the second glass. As a result, the first glass can be softened or melted at a low temperature, and diffusion due to evaporation of waste can be prevented. And the surface of the 1st glass was covered with the 2nd glass excellent in corrosion resistance rather than the 1st glass. Since the second glass that covers the surface of the first glass does not touch the waste, even if the softening temperature or the melting temperature of the second glass having a high glass transition point is high, the prevention of scattering of the waste can be maintained. And since the corrosion resistance of the 2nd glass used as the surface of a glass solidification body is superior to the 1st glass, even if it is stored for a long period of time, internal waste does not melt and scatter.
以上により本発明によれば、従来に比べて、効果的に、廃棄物の飛散を防止しかつ長期間の保管を安定して確保することが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent waste from being scattered and stably ensure long-term storage as compared with the conventional case.
本発明では、前記廃棄物は放射性廃棄物であることが好ましい。本発明の処理方法は、放射性廃棄物であっても適切に飛散を防止することができる。 In the present invention, the waste is preferably radioactive waste. Even if it is a radioactive waste, the processing method of this invention can prevent scattering appropriately.
また本発明では、前記放射性廃棄物には放射性元素としてセシウムが含まれる場合に特に適している。セシウムは反応して酸化セシウムあるいは水酸化セシウムのセシウム化合物の状態で存在すると考えられるが、酸化セシウムは融点が490℃程度で、水酸化セシウムは融点が272℃程度、沸点が990℃程度であり、ウランやプルトニウムに比べて低い。したがって本発明のように、ガラス転移点の低い第1のガラスでセシウム化合物を含む放射性廃棄物を覆って固化することで第1のガラスの軟化温度あるいは溶融温度を、酸化セシウムや水酸化セシウムの融点や沸点よりも低くでき、これにより放射性廃棄物の表面を第1のガラスで覆う工程において放射性廃棄物の蒸発による拡散を防ぐことができる。そしてガラス転移点の低い第1のガラスの耐食性はさほど良好ではないため、第1のガラスの表面を耐食性に優れた第2のガラスで覆うことで、長期間の保管によっても放射性廃棄物の飛散を防止できる処理方法を実現することができる。 In the present invention, the radioactive waste is particularly suitable when cesium is contained as a radioactive element. Although cesium reacts and is considered to exist in the form of cesium oxide or cesium hydroxide cesium compound, cesium oxide has a melting point of about 490 ° C, cesium hydroxide has a melting point of about 272 ° C and a boiling point of about 990 ° C. Low compared to uranium and plutonium. Therefore, as in the present invention, the first glass having a low glass transition point is covered with a radioactive waste containing a cesium compound and solidified, so that the softening temperature or the melting temperature of the first glass can be changed to that of cesium oxide or cesium hydroxide. It can be made lower than the melting point or boiling point, thereby preventing diffusion due to evaporation of the radioactive waste in the step of covering the surface of the radioactive waste with the first glass. And since the corrosion resistance of the first glass having a low glass transition point is not so good, the surface of the first glass is covered with the second glass having excellent corrosion resistance, so that the radioactive waste is scattered even during long-term storage. It is possible to realize a processing method that can prevent the above.
また本発明では、前記第1のガラス及び前記第2のガラスを、リン酸系ガラスで形成することが好ましい。これにより第1のガラスと第2のガラスとの間で、リン酸の濃度勾配を抑えることができ、組成拡散を抑制できる。また第1のガラスと第2のガラスとの熱膨張係数αを合わせやすい。これにより長期間の保管によっても廃棄物の飛散を抑制でき、長期間の保管に適したガラス固化体を維持できる。 In the present invention, it is preferable that the first glass and the second glass are formed of phosphate glass. Thereby, the concentration gradient of phosphoric acid can be suppressed between the first glass and the second glass, and composition diffusion can be suppressed. Moreover, it is easy to match | combine the thermal expansion coefficient (alpha) of 1st glass and 2nd glass. Thereby, scattering of waste can be suppressed even during long-term storage, and a vitrified body suitable for long-term storage can be maintained.
本発明では、前記第1のガラスは、P2O5を第1成分あるいは第2成分として含み、SnO、BaO及びZnOのうちいずれか1つを第2成分あるいは第1成分として含み、第1成分と第2成分とを合わせて65(mol%)以上とされることが好ましい。 In the present invention, the first glass includes P 2 O 5 as the first component or the second component, and includes any one of SnO, BaO, and ZnO as the second component or the first component, The total of the component and the second component is preferably 65 (mol%) or more.
また、前記第1のガラスでは、第1成分あるいは第2成分としてP2O5及びSnOを含み、さらにBaO及びB2O3を含むことが好ましい。 The first glass preferably contains P 2 O 5 and SnO as the first component or the second component, and further contains BaO and B 2 O 3 .
また、前記第2のガラスは、少なくともP2O5、CeO2及びCr2O3を有し、P2O5とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr2O3を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことが好ましい。 The second glass has at least P 2 O 5 , CeO 2 and Cr 2 O 3 , and includes P 2 O 5 and CeO 2 in a range of 50 to 90 (mol%), Cr 2 O 3 is preferably contained in the range of 0.7 to 15 (mol%).
第1のガラス及び第2のガラスの組成を上記範囲内にて調整することで、効果的に、第1のガラスのガラス転移点を第2のガラスよりも低くでき、かつ第2のガラスの耐食性を第1のガラスよりも優れた状態にできる。 By adjusting the composition of the first glass and the second glass within the above range, the glass transition point of the first glass can be effectively made lower than that of the second glass, and the second glass Corrosion resistance can be made better than that of the first glass.
本発明では、まず第2のガラスよりも低いガラス転移点の第1のガラスで廃棄物の表面を覆うことにした。これにより第1のガラスを低い温度で軟化あるいは溶融させることができ、廃棄物の蒸発による拡散を防ぐことができる。そして第1のガラスよりも耐食性に優れた第2のガラスで第1のガラスの表面を覆った。第1のガラスの表面を覆う第2のガラスは廃棄物に触れないため、ガラス転移点の高い第2のガラスに対する軟化温度や溶融温度が高くても廃棄物の飛散の防止を維持できる。そしてガラス固化体の表面となる第2のガラスの耐食性は第1のガラスよりも優れているため、長期間の保管によっても内部の廃棄物が溶け出し飛散することがない。 In the present invention, the surface of the waste is first covered with the first glass having a glass transition point lower than that of the second glass. As a result, the first glass can be softened or melted at a low temperature, and diffusion due to evaporation of waste can be prevented. And the surface of the 1st glass was covered with the 2nd glass excellent in corrosion resistance rather than the 1st glass. Since the second glass that covers the surface of the first glass does not touch the waste, even if the softening temperature or the melting temperature of the second glass having a high glass transition point is high, the prevention of scattering of the waste can be maintained. And since the corrosion resistance of the 2nd glass used as the surface of a glass solidification body is superior to the 1st glass, even if it is stored for a long period of time, internal waste does not melt and scatter.
以上により本発明によれば、従来に比べて、効果的に、放射性廃棄物の飛散を防止しかつ長期間の保管を安定して確保することが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the radioactive waste from being scattered and stably ensure long-term storage as compared with the prior art.
図1は、放射性廃棄物1の処理方法の各工程を示す模式図である。
図1(a)の工程では、放射性廃棄物1を容器2内に入れた状態を示している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing each step of the method for treating
In the process of FIG. 1A, the
放射性廃棄物1には、放射性元素として例えばセシウム(Cs)が含まれる。セシウムは反応しやすく、酸化セシウムや水酸化セシウムのセシウム化合物の状態で存在すると考えられる。酸化セシウムの融点は490℃程度、水酸化セシウムの融点は272℃程度、沸点は990℃程度である。
The
放射性廃棄物1は、例えば、核分裂生成物(FP)をゼオライトやその他の吸着材料で吸着した状態で存在し、放射性廃棄物1は高レベル放射性廃棄物として適切に処理される必要がある。
The
図1(a)に示す放射性廃棄物1を入れるための容器2は、例えばカーボン板で囲まれた組立容器である。カーボン板による容器2では、容器2内からガラス固化体4を取り出しやすく、また再利用が可能である。
A
図1(a)に示すように、容器2の内壁と放射性廃棄物1との間に隙間2aを設ける。これにより、隙間2aから次の工程に示す第1のガラス(低融点ガラス)3を適切に流し込むことができる。
As shown in FIG. 1 (a), a
図1(b)の工程では、放射性廃棄物1の周囲に、軟化状態あるいは溶融状態にある第1のガラス3を流し込み、放射性廃棄物1の表面を第1のガラス3で覆い固化する。
In the process of FIG. 1B, the
図1(b)に示すガラス射出機9から第1のガラス3を容器2内に流し込む際に、第1のガラス3が放射性廃棄物1の表面全域に行きわたるように、例えば容器2を金型の構成にして、放射性廃棄物1の表面が第1のガラス3で適切に覆われるようにし、あるいは容器2内の放射性廃棄物1を撹拌させるなどして放射性廃棄物1の表面が第1のガラス4で適切に覆われるようにすることもできる。
When the
第1のガラス3は次の図1(c)で使用される第2のガラス5よりガラス転移点(Tg)が低い材料である。
The
第1のガラス3のガラス転移点(Tg)は、約250℃から約500℃であり、好ましくは、約250℃から約400℃である。
The glass transition point (Tg) of the
少なくとも第1のガラス3を容器2の隙間2a内に流し込めるようにするには、ガラス転移点(Tg(℃))の約1.5倍程度以上の高い温度の熱をかけて第1のガラス3の流動性を上げることが必要である。本実施形態では、このときの温度を酸化セシウムや水酸化セシウムの融点あるいは沸点よりも低い温度に設定できるので、熱せられた第1のガラス3により放射性廃棄物1の表面を覆う過程でセシウム化合物が蒸発し飛散することを適切に防止することができる。
In order to allow at least the
ガラス転移点(Tg)が低い第1のガラス3(低融点ガラス)としては、リン酸系ガラスを選択できる。第1のガラス3は、P2O5を第1成分あるいは第2成分として含み、SnO、BaO及びZnOのうちいずれか1つを第2成分あるいは第1成分として含む。また第1成分と第2成分とを合わせて65(mol%)以上とされる。これにより、第1のガラス3のガラス転移点(Tg)を約250℃から約500℃に設定できる。
As the first glass 3 (low melting point glass) having a low glass transition point (Tg), a phosphate glass can be selected. The
また、第1のガラス3は、第1成分及び第2成分としてP2O5及びSnOを含み、さらにBaO及びB2O3を含むことが好ましい。第1のガラス3のガラス転移点(Tg)を、約250℃から約400℃にできる。また、第1のガラス3の溶融温度を約600℃以下、より具体的には375℃〜600℃の間に設定できる。
第1のガラス3として検討した材質を以下の表1、表2に示す。
The
The materials examined as the
表1及び表2に示すガラス転移点(Tg)、屈伏温度(At)および熱膨張係数αは、熱機械分析装置(理学電機製TMA8310)を用いて測定した。 The glass transition point (Tg), yield temperature (At), and thermal expansion coefficient α shown in Tables 1 and 2 were measured using a thermomechanical analyzer (TMA8310 manufactured by Rigaku Corporation).
表2に示すサンプルNo.40〜46は結晶化するため、サンプルNo.40〜46は第1のガラス3として適さないことがわかった。また一部結晶化する表1のサンプルNo.1,2は、第1のガラス3として使えなくはないが、ガラス状態を適切に維持するサンプルNo.3〜39の中で第1のガラス3を選択することが好適である。サンプルNo.3〜30、34〜39は、P2O5かSnOのどちらか一方を第1成分、他方を第2成分とし、第1成分と第2成分とを合わせて65(mol%)以上にされている。第1成分とはガラスの成分の中で最も含有量(mol%)が大きい成分であり、第2成分とは第1成分の次に含有量(mol%)が大きい成分を指す。
Sample No. shown in Table 2 Since Nos. 40 to 46 are crystallized, sample nos. It turned out that 40-46 is not suitable as the
表1及び表2に示すように、各サンプルのガラス転移点(Tg)は約250℃から約500℃の間となっている。どのサンプルを第1のガラス3として使用するかは、放射性廃棄物1に含まれる放射性物質の融点や沸点に基づいて設定される。すなわち、図1(b)の工程での第1のガラス3に対する加熱温度は、少なくとも放射性廃棄物1に含有された放射性物質の沸点よりも低くすることが必要であるが、融点付近で分解する放射性物質が含まれている場合には融点よりも低い温度とすることが必要である。
As shown in Tables 1 and 2, the glass transition point (Tg) of each sample is between about 250 ° C. and about 500 ° C. Which sample is used as the
例えば放射性廃棄物1中にセシウムが入っておらず、放射性廃棄物1に含有された放射性物質の融点、沸点がセシウムよりも高ければ、表1、表2中のガラス転移点(Tg)がやや高いガラスを第1のガラス3として用いることもできる。
For example, if the
ただし融点及び沸点が低いセシウム化合物が放射性廃棄物1に含まれていることを前提として考えれば、第1のガラス3のガラス転移点(Tg)はできるだけ低いことが好ましい。
However, considering that the
表1に示すサンプルNo.3〜11のガラスは、ガラス転移点(Tg)が400℃以下であり、低いガラス転移点を確保できる。また表1及び表2に示す各サンプルNo.3〜39のガラスは、900℃以上の高温のガラス化温度をかけることで、流動性の極めて高い液体状にできるが、ここまで高い温度をかけなくても、ガラス転移点(Tg:℃)の約1.5倍以上高い温度(700℃〜900℃)をかけることでガラスの流動性を高めることができ、容器2の隙間2aにガラスを流し込める状態にできる。
Sample No. shown in Table 1 As for the glass of 3-11, a glass transition point (Tg) is 400 degrees C or less, and can ensure a low glass transition point. In addition, each sample No. shown in Table 1 and Table 2. Although the glass of 3-39 can be made into a liquid state with extremely high fluidity by applying a high vitrification temperature of 900 ° C. or higher, the glass transition point (Tg: ° C.) without applying a high temperature so far. By applying a temperature (700 ° C. to 900 ° C.) that is about 1.5 times higher than that of the glass, the fluidity of the glass can be increased, and the glass can be poured into the
表1に示すサンプルNo.3〜11のガラスは、P2O5、SnO、BaO及びB2O3を含んでいる。サンプルNo.3〜11のガラスに含まれるP2O5は40(mol%)以上で45(mol%)以下であり、SnOは、30(mol%)以上52(mol%)以下であり、P2O5とSnOの一方が第1成分であり他方が第2成分である。ここでリン酸系ガラスとは、P2O5が第1成分あるいは第2成分であり、かつ30(mol%)以上含まれたガラスを指す。 Sample No. shown in Table 1 Glass 3-11 includes P 2 O 5, SnO, BaO and B 2 O 3. Sample No. P 2 O 5 contained in the glass of 3 to 11 is less than 40 45 (mol%) with (mol%) or more, SnO is, 30 (mol%) or more 52 (mol%) or less, P 2 O One of 5 and SnO is the first component and the other is the second component. Here, the phosphate glass refers to a glass containing P 2 O 5 as a first component or a second component and containing 30 (mol%) or more.
また、サンプルNo.3〜11のガラスは、B2O3を3(mol%)以上9(mol%)以下含み、BaOを5(mol%)以上で20(mol%)以下含み、B2O3とBaOの一方が第3成分であり他方が第4成分である。
Sample No. Glass 3-11 is, B comprises 2 O 3 of 3 (mol%) or more 9 (mol%) or less, include a
またサンプルNo.9のガラスは、Al2O3、Li2O、CeO2をそれぞれ極小量含み、またサンプルNo.8,11のガラスは、Al2O3、CeO2をそれぞれ極小量含んでいる。 Sample No. The glass of No. 9 contains Al 2 O 3 , Li 2 O, and CeO 2 in respective minimum amounts. The 8, 11 glass contains Al 2 O 3 and CeO 2 respectively in a minimum amount.
次に図1(c)の工程では、放射性廃棄物1の表面が第1のガラス(低融点ガラス)3で覆われたガラス固化体(中間体)4を容器2から取り出して別の容器6に入れ、ガラス固化体4の表面を第2のガラス5で覆う。図1(c)に示すようにガラス固化体(中間体)4と容器6との間に隙間6aを設けることで、軟化状態あるいは溶融状態にある第2のガラス5を隙間6aに流し込み、これにより、第1のガラス3の表面を第2のガラス5で覆うことができる。
Next, in the process of FIG. 1C, the vitrified body (intermediate body) 4 in which the surface of the
図1(c)に示す容器6は、長期間の保管に耐えられるよう、耐食性の良好な金属(ステンレススチールなど)やコンクリートなどの容器であることが好適である。ただし容器6からガラス固化体7を最終的に、長期間保管する容器(キャニスタ)に移し替えることが前提とされる場合には、容器6を図1(b)に示した容器2と同様のカーボン容器などであってもよい。
The
なお図1(b)で得られたガラス固化体(中間体)4の表面全域を第2のガラス5(高耐食性ガラス)で覆うために、容器6を金型の構成にし、あるいはガラス固化体(中間体)4を容器6内で浮かせた状態に保持するなどして、ガラス固化体(中間体)4の表面全域を適切に第2のガラス5で覆うようにすることが好適である。
In addition, in order to cover the whole surface of the glass solidified body (intermediate body) 4 obtained in FIG. 1B with the second glass 5 (high corrosion resistance glass), the
第2のガラス5は第1のガラス3より耐食性に優れた材料である。また第2のガラス5は、第1のガラス3よりもガラス転移点(Tg)が高い。したがって図1(b)の工程よりも高い温度の熱をかけて第2のガラス5を軟化状態あるいは溶融状態にしなければいけないが、放射性廃棄物1は第1のガラス3により包まれた状態で保管されているので、図1(c)の工程で、放射性廃棄物1の融点あるいは沸点より高い温度の第2のガラス5を容器6内に流し込んでも、放射性廃棄物1の飛散を適切に防止できる。
The
耐食性に優れた第2のガラス5(高耐食性ガラス)としては、リン酸系ガラスを選択できる。特にリン酸セリウムガラスを用いることが好適である。リン酸セリウムガラスは、モナズ砂として海岸に多量に産出していることから耐水性に優れた組成である。
第2のガラスとして検討した材質を以下の表3に示す。
As the second glass 5 (high corrosion resistance glass) excellent in corrosion resistance, a phosphate glass can be selected. In particular, it is preferable to use cerium phosphate glass. Cerium phosphate glass is a composition excellent in water resistance because it is produced in large quantities on the coast as monaz sand.
The materials studied as the second glass are shown in Table 3 below.
表3に示すガラス転移点(Tg)、屈伏温度(At)および熱膨張係数αは、熱機械分析装置(理学電機製TMA8310)を用いて測定した。
表3に示す比較例は耐食性が悪いため比較例とした。
The glass transition point (Tg), yield temperature (At), and thermal expansion coefficient α shown in Table 3 were measured using a thermomechanical analyzer (TMA8310 manufactured by Rigaku Corporation).
Since the comparative example shown in Table 3 has poor corrosion resistance, it was used as a comparative example.
表3に示す実施例のガラスは、少なくともP2O5、CeO2及びCr2O3を有する。また、P2O5とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr2O3を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことが好適である。 The glasses of the examples shown in Table 3 have at least P 2 O 5 , CeO 2 and Cr 2 O 3 . In addition, it is preferable that P 2 O 5 and CeO 2 are combined in a range of 50 to 90 (mol%) and Cr 2 O 3 is included in a range of 0.7 to 15 (mol%).
ここで第2のガラス5は、全体がガラス状態である構造のみならず、一部が結晶化していてもよいが、全体がガラス状態である固体(ガラス)であることが耐薬品性、加工性、耐候性の観点等から好ましい。
Here, the
必須成分であるP2O5とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含むと、結晶化を抑制でき、ガラス状態を促進できる。 To include in the range of 50 to 90 (mol%) combined P 2 O 5 and CeO 2 as an essential component, it is possible to suppress crystallization, can facilitate the glassy state.
表3に示すガラスは、P2O5及びCeO2の他に、Cr2O3も必須成分である。上記したように、Cr2O3の含有量は0.7〜15(mol%)の範囲である。Cr2O3の含有量を0.7(mol%)より少なくすると耐薬品性を適切に向上できない。また、Cr2O3の含有量を15(mol%)より多くすると、ガラス状態が不安定化し結晶化が促進されやすい。そこで本実施形態では、Cr2O3の含有量を15(mol%)以下とする。 In the glass shown in Table 3, Cr 2 O 3 is an essential component in addition to P 2 O 5 and CeO 2 . As described above, the content of Cr 2 O 3 is in the range of 0.7 to 15 (mol%). When the content of Cr 2 O 3 is less than 0.7 (mol%), chemical resistance cannot be improved appropriately. Further, when more than the content of 15 Cr 2 O 3 (mol%) , likely glassy state is unstable crystallization is promoted. Therefore, in the present embodiment, the content of Cr 2 O 3 is set to 15 (mol%) or less.
表3に示すガラスのガラス転移点(Tg)は、550〜700℃程度であり、表1,表2に示したガラスのガラス転移点(Tg)よりも高くなっている。 The glass transition point (Tg) of the glass shown in Table 3 is about 550 to 700 ° C., which is higher than the glass transition point (Tg) of the glass shown in Tables 1 and 2.
以下の表4に示すように、表3に示すガラス(第2のガラス5)は、表1に示すガラス(第1のガラス3)よりも耐水性に優れていることがわかった。 As shown in Table 4 below, it was found that the glass (second glass 5) shown in Table 3 was superior in water resistance to the glass shown in Table 1 (first glass 3).
表4の実験では、ガラスを粉砕し、250〜425メッシュにふるい分けした各試料を98℃の純水に1時間、浸し、浸す前(試験前)と浸した後(試験後)での質量の変化(減少率)を測定した。表に示す質変化率は、{(試験前の質量(g)−試験後の質量(g))/試験前の質量(g)}×100(%)で求めた。 In the experiment of Table 4, each sample which grind | pulverized glass and sifted to 250-425 mesh was immersed in the pure water of 98 degreeC for 1 hour, the mass before and after immersion (after a test) of immersion. The change (decrease rate) was measured. The quality change rate shown in the table was determined by {(mass before test (g) −mass after test (g)) / mass before test (g)} × 100 (%).
表4に示すように、第2のガラスは第1のガラスに比べて減少率が低く耐水性に優れていることがわかった。 As shown in Table 4, it was found that the second glass had a lower reduction rate than the first glass and was excellent in water resistance.
また第2のガラスの耐薬品性についても調べた。実験では、表3に挙げた比較例、実施例16,28,42,45,47の各ガラスを水溶液中に、質量で50%のHFを含むフッ酸水溶液(50%HF)、質量で60%のHNO3を含む硝酸水溶液(60%HNO3)、質量で98%のH2SO4を含む硫酸水溶液(98%H2SO4)、質量で36%のHClを含む塩酸水溶液(36%HCl)の夫々に浸した。そして、各ガラスの質量を、各水溶液に浸す試験前、6時間浸した後、27時間浸した後の夫々で測定し、質量の変化を求めた。 The chemical resistance of the second glass was also examined. In the experiment, each glass of Comparative Examples listed in Table 3 and Examples 16, 28, 42, 45, and 47 was contained in an aqueous solution, an aqueous hydrofluoric acid solution (50% HF) containing 50% HF by mass, and 60 by mass. % aqueous solution of nitric acid (60% HNO 3) containing HNO 3 in the mass with an aqueous solution of sulfuric acid (98% H 2 SO 4) containing 98% H 2 SO 4, HCl aqueous solution containing 36% HCl by mass (36% HCl). Then, the mass of each glass was measured before immersion in each aqueous solution, after 6 hours of immersion, and after 27 hours of immersion, and the change in mass was determined.
また従来例として石英ガラスを、上記の各水溶液に浸し、質量の変化を求めた。その結果を以下の表5〜表8に示す。 As a conventional example, quartz glass was immersed in each of the above aqueous solutions, and the change in mass was determined. The results are shown in Tables 5 to 8 below.
表5は、各ガラスを、50%HFに浸漬させたときの実験結果、表6は、各ガラスを60%HNO3に浸漬させたときの実験結果、表7は、各ガラスを、98%H2SO4に浸漬させたときの実験結果、表8は、各ガラスを36%HClに浸漬させたときの実験結果である。 Table 5 shows experimental results when each glass is immersed in 50% HF, Table 6 shows experimental results when each glass is immersed in 60% HNO 3 , and Table 7 shows 98% of each glass. Experimental results when immersed in H 2 SO 4 , Table 8 shows experimental results when each glass was immersed in 36% HCl.
各表に示す変化率は、{(試験前の質量(g)−6時間、あるいは27時間後の質量(g))/試験前の質量(g)}×100(%)で求めた。変化率が小さいほど溶けずに耐エッチング性(耐薬品性)に優れることを示している。 The rate of change shown in each table was determined by {(mass before test (g) -6 hours or mass after 27 hours (g)) / mass before test (g)} × 100 (%). The smaller the change rate, the better the etching resistance (chemical resistance) without melting.
なお各表に示すように、ガラスに含有するCr2O3の含有量を大きくしていくと、変化率が小さくなっていくことがわかった。 Incidentally, as shown in the Table, when gradually increasing the content of Cr 2 O 3 contained in the glass, it was found that the rate of change becomes smaller.
以上の実験から、第2のガラス(表3に示すガラス)は、第1のガラス(表1及び表2に示すガラス)より耐水性に優れ、かつ耐薬品性についても良好であることがわかった。 From the above experiment, it can be seen that the second glass (glass shown in Table 3) is superior in water resistance and chemical resistance to the first glass (glass shown in Table 1 and Table 2). It was.
このため、図1(c)に示すように、第1のガラス3の表面を耐食性に優れた第2のガラス5で覆うことで、長期間の保管に適したガラス固化体7を形成することができる。
For this reason, as shown in FIG.1 (c), the glass solidified
図1(d)は、ガラス固化体7の保管方法の一例を示している。図1(d)に示すように、ガラス固化体7の上面に蓋8をしてキャニスタ内でガラス固化体7を長期間、保管することが望ましい。図1(d)では、図1(c)で使用した容器6をそのまま用いてガラス固化体7を長期間保管してもよいし、あるいは図1(c)で形成されたガラス固化体7を容器6から別の容器(キャニスタ)に移し替えて長期間保管するようにしてもよい。
FIG. 1 (d) shows an example of a method for storing the
本実施形態では、第1のガラス3及び第2のガラス5の双方を、リン酸系ガラスで形成することが好ましい。例えば第2のガラス5としてホウケイ酸ガラスを用いることも可能であるが、双方のガラス3,5をリン酸系ガラスとすることで、第1のガラス3と第2のガラス5との間で、リン酸の濃度勾配を抑えることができ、組成拡散を抑制できる。なお表3に示す第2のガラス5として用いられるリン酸系ガラスは石英ガラスに比べてフッ酸に対する耐性が6000倍以上に高く、耐食性に極めて優れた材質である。また、また第1のガラス3及び第2のガラス5の双方を、リン酸系ガラスで形成することで第1のガラス3と第2のガラス5との熱膨張係数αを合わせやすい。以上により、第1のガラス3及び第2のガラス5の双方を、リン酸系ガラスで形成することで、より効果的に長期間の保管によっても廃棄物の飛散を抑制でき、長期間の保管に適した状態を維持できる。
In the present embodiment, it is preferable that both the
図2は図1と一部で異なる廃棄物の処理方法を示している。
図2(a)では、一旦、生成した第1のガラス10を粉々に砕いて、放射性廃棄物1の表面に複数の第1のガラス10(粉末)をまぶした状態とし、放射性廃棄物1に含まれる放射性物質の融点あるいは沸点よりも低い温度の熱をかけて第1のガラス10(粉末)を軟化あるいは溶解させて図2(b)のように放射性廃棄物1の表面を第1のガラス10で覆った状態にする。
FIG. 2 shows a waste treatment method that is partially different from FIG.
In FIG. 2A, the generated
そして図2(b)で得られたガラス固化体11(中間体)の表面を第2のガラス12で覆って放射性廃棄物1が第1のガラス10と第2のガラス12で囲われたガラス固化体13を形成する。図2(c)の工程では、図2(a)と同様に、一旦、生成した第2のガラス12を粉々に砕いて、第1のガラス10の表面に複数の第2のガラス(粉末)をまぶした状態にして、図2(a)のときよりも高い温度をかけて第2のガラス12(粉末)を軟化あるいは溶解させて図2(c)のように放射性廃棄物1の表面を第2のガラス12で覆った状態にすることができる。あるいは第2のガラス12については図1(c)のようにガラス射出機9を用いて溶解した第2のガラス12を容器6内に流し込んで、第1のガラス10の表面を第2のガラス12で覆うことも可能である。
Then, the surface of the glass solidified body 11 (intermediate body) obtained in FIG. 2B is covered with the
また図1、図2では、廃棄物を放射性廃棄物1としたが、廃棄物は放射性廃棄物以外の有害化合物であってもよい。ただし、本実施形態は、放射性廃棄物1の処理方法に適しており、特にセシウム化合物を含む放射性廃棄物1であっても、セシウム化合物が溶け出して飛散することを適切に防止でき、長期間、安定して保管することができる。
1 and 2, the waste is the
1 放射性廃棄物
2、6 容器
3、10 第1のガラス
4 ガラス固化体(中間体)
5、12 第2のガラス
7 ガラス固化体
DESCRIPTION OF
5, 12
Claims (8)
前記第1のガラスの表面を第2のガラスで覆う工程、を有し、
前記第1のガラスには前記廃棄物の融点及び沸点よりもガラス転移点が低く、かつ前記第2のガラスよりもガラス転移点が低い材料を用い、前記第2のガラスには前記第1のガラスよりも耐食性に優れた材料を用いて、ガラス固化体を形成することを特徴とする廃棄物の処理方法。 Covering the surface of the waste with the first glass;
Covering the surface of the first glass with a second glass,
The first is the glass melting point and a low glass transition point than the boiling point of the waste, and the use of a material having a lower glass transition point than the second glass, said the second glass the first A method for treating waste, comprising forming a vitrified body using a material having better corrosion resistance than glass.
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