JP6915889B2 - 輸送または封じ込めのために放射性物質および有害物質を封じ込める、または封入する方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、低レベル放射性廃棄物および有害／毒性廃棄物の効率的な封入、封じ込め、貯蔵および輸送に関する。とりわけ、本発明は、毒性物質封入システムのための組成物、毒性物質封入システムのための複合パネル、封入コンテナ、輸送システム、および低レベル放射性廃棄物などの毒性物質を封入する方法に関する（ただし、これらに限定されない）。

放射性廃棄物および有害廃棄物はいくつかの源に由来する。放射性廃棄物に関しては、大部分が核燃料サイクルおよび核兵器再処理に由来する。しかし、他の源には、医療廃棄物および産業廃棄物だけでなく、石炭、石油およびガスならびに一部の鉱物の処理または消費の結果濃縮され得る天然放射性物質（ＮＯＲＭ）が含まれる。例えば、石炭は、少量の放射性のウラン、バリウム、トリウムおよびカリウムを含み、石油およびガス産業からの残留物は、ラジウムおよびその崩壊生成物を含むことが多い。

発火性、反応性、腐食性および燃焼性などの特性を示すことが既知であるか、または試験される物質は有害廃棄物となる。このような廃棄物は、典型的には、ドライクリーニング、自動車産業、病院、駆除業者および写真処理センターを含む工業的および商業的な用途の過程で発生する。いくつかの有害廃棄物の排出者は、化学メーカー、電気めっき会社および製油所などのさらに大きな会社であるが、家庭もこのような廃棄物の発生に寄与する。

放射性廃棄物および有害廃棄物は、典型的には一般的な手段または通常の手段で処分できないため、他のタイプの一般廃棄物と区別することができる。例えば、放射性廃棄物は通常の埋立地に処分できず、廃棄物の放射性成分が「冷却される」まで封じ込めて貯蔵しなければならない。同様に、リサイクルまたは処理ができない有害廃棄物は、廃棄物が環境中、例えば、埋立地の近くにある地下水中に浸出しないように処分されなければならない。

すべての核廃棄物の放射能は時間と共に減衰する（冷却する）。しかし、特定の放射性物質は、他の放射性元素と比べてそれらの崩壊半減期が長いことが主な理由で、それらの貯蔵に関して特別な考慮が必要である。例えば、「使用済み」燃料中の放射性元素（プルトニウム−２３９など）は数百年間または数千年間有害であり続けるが、いくつかの放射性同位体は数百万年間有害なままである（ヨウ素−１２９など）。したがって、このような同位体を含む廃棄物は、長期間にわたって適切に封入、貯蔵および遮蔽されなければならない。いずれにせよ、半減期が比較的短い同位体でも、冷却期間に環境中に浸出または分散させないために、同様に封じ込めなければならない。

放射性物質への制御されない暴露が生物組織に有害であることは十分に確認されている。したがって、放射性（および有害）廃棄物に適切な封入システムおよび貯蔵システムを考慮すると、システムの完全性が崩れる可能性は重大な懸念である。例えば、廃棄物の地下貯蔵を利用する状況では、生態学的な力による分散に対して廃棄物を固定化することが考慮されなければならない。このような廃棄物を効果的に封入および貯蔵するために様々な試みがなされてきた。これらの試みには、金属またはプラスチックのコンテナ内に廃棄物をシールした後、地下または海中に貯蔵したり、あるいは廃棄物をそれらが流体状態または溶融状態である間に材料（無機セメントおよびポリマーなど）のマトリックスに取り込んだ後、固化したりすることが含まれる。しかし、セメント質タイプの材料は、乾燥および／または地殻変動によって非常に割れやすいので、このような方策は有効ではない。金属コンテナはさびやすく、プラスチックコンテナは多くの場合、このような廃棄物が通常貯蔵される要求が厳しい条件に耐えられる機械的強度を欠くことになる。

さらに、多くの溶融プラスチックの高い粘度は一般に、プラスチックマトリックスに投入できる廃棄物の量を制限し、多くの場合、プラスチック混合物への廃棄物の取り込みは、マトリックスが廃棄物を環境から隔離できないため制限される。例えば、３０パーセントを超える投入廃棄物を含むマトリックスは、廃棄物の移動による浸出のために不満足であった。さらに、従来の水硬性セメントを含むマトリックスの使用および他の熱硬化性ポリマープロセスの使用は、廃棄物封入の効率を下げ、化学物質を加え、かつ／または温度を上げてマトリックスを硬化することが必要になり、これらのステップは最終的に運転コストを増加させる。

現在使用されている廃棄物封入のシステムおよび材料の他の不利な点には、原子番号が大きい鉛などの遮蔽金属は中性子を遮蔽できないこと、いくつかの遮蔽材料は高エネルギーの放射性粒子に暴露されたとき二次放射線を発生すること、および、現在使用されている放射線遮蔽設備は使用材料が理由で重いことが含まれる。さらに、異なる産業には、様々なレベルのエネルギーを発する異なるタイプの放射線源が含まれる。材料の遮蔽能力は、放射線のタイプおよびエネルギーレベルによって決まる。

先に提案された毒性廃棄物を処分するためのシステムの多くは費用がかかり、使用に問題があった。例えば、スチールドラムは、先に提案されたシステムの一例である。環境による腐食の問題に加えて、廃棄物による腐食も問題であり、ドラムの期待耐用年数は多くの場合、特に従来のスチールドラムの溶接継目に沿って、毒性物質の崩壊寿命に及ばない。以前のスチールドラムの内面は、例えば、塗料を用いて被覆されているにもかかわらず、多くの有害／毒性物質がこのような被覆を攻撃し得る。また、毒性物質はドラムの壁から離れており、ドラム内の全体の空間は通常は使用されておらず、さらに、これらの容器は円形であるため、隣接するドラムの間には外部空間が生まれ、保管スペースの利用が非効率になる。

場合によっては、核廃棄物などの廃棄物は従来、水槽に沈められたり、地下に埋められたりしてきた。環境被害を引き起こす漏れの問題に加えて、人々に対する意図しない放射線被曝は、非常に深刻な現実問題である。

多くの有害物質を長期間貯蔵する必要があるため、処分は多くの場合、非常に費用がかかる問題であり、先に提案された封入システムが有効でないため、人々が毒性物質と接触しないように廃棄物処分施設は通常遠くにあり、広いスペースを必要とする。

これらと多くの他の問題を鑑み、本発明の例は、以前の毒性廃棄物処分システムの１つまたは複数の不利な点を解決または少なくとも改善すること、あるいは少なくとも有用な代替を提供することを目指している。また、人への不慮の暴露を防ぐために、輸送中の放射線を遮蔽することができる輸送システムを提供することも望ましい。また、材料の分離およびリサイクルを可能にするために、廃棄物から毒性物質を抽出するためのシステムを提供することも望ましい。

本発明の１つの態様によれば、非生分解性熱可塑性ポリマーと一体成形され、かつその内部に延びる補強構造物を含む、毒性物質封入システムのための複合パネルが提供される。

本発明の好ましい実施形態において、ポリマーは、パネルの柔軟性を高めるために添加剤と混合される。

本発明の別の態様によれば、マトリックス材料内に少なくとも部分的に配置された補強構造物を含む、毒性物質封入システムのための複合パネルが提供され、マトリックス材料は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物である。

複合パネルは、封入、固化および／または輸送の目的で、低レベル放射性廃棄物または有害毒性物質を管理するために使用することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、非生分解性熱可塑性ポリマーは、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、アクリル、ポリビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、ナイロン、ポリブタジエンおよびこれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、非生分解性熱可塑性ポリマーは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。

好ましくは、ワックスは、パラフィン、蜜蝋、イボタ蝋、ラノリン、セラック蝋、鯨蝋、ヤマモモ蝋、カンデリラ蝋、カルナウバ蝋、昆虫蝋、ヒマシ蝋、エスパルトワックス、木蝋、ホホバ油、オーリキュリーワックス、米糠蝋、大豆蝋、ロータスワックス、セレシン蝋、モンタン蝋、地蝋、ピートワックス、ミクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー−トロプシュワックス、置換アミドワックス、パルミチン酸セチル、パルミチン酸ラウリル、ステアリン酸セトステアリル、ポリエチレンワックス、Ｃ３０−４５アルキルメチコンおよびＣ３０−４５オレフィンからなる群のうちの１つまたは複数から選択される。より好ましくは、ワックスはパラフィンである。

組成物はさらに、フィラーまたは補強繊維を含むことができる。好ましくは、フィラーまたは補強繊維は、ドライクリーンもしくは廃木粉、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、高弾性ポリエステル繊維、麻、ジュートまたはサイザルからなる群のうちの１つまたは複数から選択される。

本発明の好ましい実施形態によれば、補強構造物は、パネル内に封入され、かつその範囲に広がる。他の形態において、補強構造物は、パネルの１つまたは複数の側面で外部に延びる。

好ましくは、パネルはさらに、パネルの持ち上げを可能にする、補強構造物に連結され、かつパネルから外部に延びる係合部材を含む。

好ましくは、パネルは、液状のマトリックス材料を型内の補強材に付与することによって形成される。

パネルはさらに、放射線を遮蔽するための放射線シールドを含むことができる。放射線シールドは、パネル内に形成された層であり得る。別の形態において、放射線シールドは、パネルの別の層として形成され、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物の形態である。

好ましくは、パネルは、パネルの内面から毒性物質を支持するために使用中に内部にあるパネルの表面から延びる少なくとも１つの支持体を含む。

好ましくは、補強材は、補強コンクリートに使用される鉄筋など、複数のテンションバーを含む。補強材はまた、メッシュ、ネットまたはチェーンリンクの形態であってもよい。他の形態において、補強材は、補強複合材料の技術分野において使用される材料の形態、例えば、プラスチックロッドまたはシート、セルロースロッドまたはシート、繊維織ロッドまたはシート、あるいはロッドまたはシートに作られた炭素繊維またはグラフェン繊維などであってもよい。多数の異なる補強材が単一のパネルに含まれてもよく、異なるように構成された補強材を有する複数のパネルが組み合わせられて、様々な強度特性を有するコンテナを形成してもよい。

パネルはさらに、マトリックス材料の外部に配置された外部補強部材を含むことができる。他の形態において、外部補強部材が、マトリックス材料内に少なくとも部分的に配置されてもよい。

パネルは、複数のパネルを一緒に連結できる、少なくとも１つの端部に沿って配置されたヒンジを用いて形成することができる。有利には、複数のパネルは、必要な場所で組立および使用する準備が整った「フラットパック」の状態で効率的に輸送することができる。このような例では、上記のタイプの液体組成物が、コンテナ内に残った隙間をシールするために使用されてもよい。

本発明の別の態様によれば、毒性物質を封入するためのコンテナが提供され、コンテナは、非生分解性熱可塑性ポリマーで形成され、かつポリマー内に一体成形された補強構造物を有する。

本発明の別の態様によれば、マトリックス材料内に少なくとも部分的に配置された補強構造物を含む、毒性物質を封入するためのコンテナが提供され、マトリックス材料は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物であり、コンテナは、上記のタイプの複数のパネルによって形成されるか、またはこれらを含む。

コンテナはさらに、内部放射線シールドを含むことができて、シールドは、ホウ素または黒鉛あるいはこれらの組み合わせおよび脂肪を含む組成物で形成される。別の形態において、シールドはさらに、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む。シールドは、コンテナ内に形成されても、またはコンテナの内壁または外壁に固定された別の部品として形成されてもよく、厚さは可変／調整可能であり、用途に合わせて調整される。

有利には、コンテナは、例えば、酸化ウラン（イエローケーキ）などの低レベル廃棄物を輸送するために使用することができる。

好ましくは、コンテナは単体構造のものであり、シールされる。１つの形態において、コンテナは、マトリックス材料を溶融することによりシール蓋でシールされたオープントップコンテナである。有利には、コンテナのシール蓋および上端部が一緒に熱融合されてもよい。別の形態において、接着剤または機械的固定を利用してコンテナを閉じ、シールしてもよい。

好ましい実施形態によれば、コンテナは、マトリックス材料を加熱して蓋をコンテナに融合させるためにコンテナの開口端付近に配置された通電可能な少なくとも１つの導電性発熱体を有する。好ましくは、少なくとも１つの発熱体がパネル内に一体成形されている。

コンテナはさらに、コーナー保護部材を含むことができる。好ましくは、コンテナは、輸送コンテナなどの従来の輸送車両内に効率的に積み重ねることができるよう長方形である。他の形態において、コンテナは円筒形であり、この場合、コンテナの本体は、上記のタイプの単一の曲がったパネルで形成されてもよい。

コンテナはさらに、ガス排出ベントを含むことができる。有利には、爆発を防ぐためにコンテナ内のガスを大気中に排出することができる。例えば、ボックス内の結合切断または放射線化学によって発生するガスが臨界圧に到達しないようにすることができる。

コンテナはさらに、リフト車両との係合のための、その下部に形成された陥凹を含むことができる。一例では、従来の材料取り扱い機器でコンテナを取り扱えるように、陥凹は、フォークリフトまたはパレットトラックのフォークを受け入れるように構成される。

好ましくは、コンテナの下面および上面は、複数のコンテナをかみ合わせて積み重ねることを可能にする相補形状のかみ合わせ機構を含む。１つの形態において、コンテナの下面は、少なくとも１つの陥凹を有し、上面は、同様のコンテナの下面に受け入れるための、それに応じて成形された少なくとも１つの突起を有し、同様のコンテナをかみ合わせて積み重ねることを可能にする。

本発明の別の態様によれば、上記のタイプの複数のパネルおよび上記のタイプの複数のコンテナを含む輸送システムが提供され、パネルは、複数のコンテナが内部に配置される輸送コンテナ内に配列され、かつ輸送コンテナを整列させる。

本発明の別の態様によれば、
上記のタイプのコンテナに毒性物質を入れるステップと、
コンテナをシールするステップと
を含む、毒性物質を封入する方法が提供される。

本方法はさらに、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物を溶融状にするステップと、毒性物質を組成物と合わせて、混和物を生成するステップと、混和物をコンテナに流し込むステップとを含むことができる。

一例では、非生分解性熱可塑性ポリマーは、ワックスで被覆された粒状またはペレット状である。本方法はさらに、コンテナ内で混和物を圧縮するステップを含むことができる。

本方法はさらに、混和物を別の量の溶融組成物で覆うステップを含むことができる。

本方法はさらに、コンテナに蓋を施して、上記のタイプのパネルで形成された蓋でコンテナをシールするステップを含むことができる。

好ましくは、組成物に毒性廃棄物を封入するように、混和物をオーガー内で合わせる。廃棄物は、オーガー内で混合する前は粉砕状または粉末状であり得る。

毒性物質は、核廃棄物、医療廃棄物、あるいは採掘プロセスまたは製造プロセスからの廃棄物であり得る。毒性物質は、蒸気蒸留プロセスから抽出することができる。

本方法はさらに、廃棄物を溶融状または液状にして、廃棄物を封入組成物から分離するステップを含むことができる。これは、毒性物質に応じて違うものになる適切な時間が経過した後、完了し得る。有利には、有用な物質が別の使用のために抽出され得る。例えば、病院内で核医学に使用される放射性同位体では、同位体の放射が終わるのを長年待つ代わりに、わずかな熱と既存の技術で有用な同位体を病院内で分離、精製および再使用することができ、それによって、高価な同位体に関する支出が減る。

本発明の別の態様によれば、非生分解性熱可塑性ポリマー内に一体成形された補強構造物を含む、毒性物質封入システムのための複合パネルが提供される。

本発明の別の態様によれば、毒性物質を封入するためのコンテナが提供され、コンテナは、非生分解性熱可塑性ポリマーで形成され、かつポリマー内に一体成形された補強構造物を有する。

本発明の好ましい実施形態は、放射性および有害／毒性廃棄物の封入、封じ込め、貯蔵および輸送のための安価な溶液を提供することができる。さらに、本発明の好ましい実施形態は、有用な元素を再使用することができるように、廃棄物から時間をかけて抽出するための手段を提供することができて、それによって、場合によっては、現在は廃棄物として処理されている物質から利益源が得られる。

放射性廃棄物および有害廃棄物の貯蔵に関連する上述の困難のうちの１つまたは複数に対処する試みとして、本発明者は、封入組成物、ならびに放射性廃棄物および／または有害廃棄物を封入するための方法を開発した。

したがって、本明細書に開示されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物であり、封入組成物は、
（ｉ）放射性廃棄物および／または有害廃棄物を含む廃棄物と、
（ｉｉ）非生分解性熱可塑性ポリマーと、
（ｉｉｉ）ワックスと
を含む。

同じく本明細書に開示されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物を封入するための方法であり、本方法は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む封入組成物を放射性廃棄物および／または有害廃棄物と溶融混合し、それによって廃棄物を封入組成物に封入するステップを含む。

溶融混合の特徴は、有利に、ポリマーとワックスのブレンド内の廃棄物の均質な分布の迅速で効率的な形成を可能にする。本方法にしたがって生成された溶融混合組成物は、冷却時、放射性廃棄物および／または有害廃棄物が内部に安全に封入された、ポリマーとワックスのブレンドの一体になった固体塊を形成する。ポリマーとワックスのブレンドは、有利に機械的に堅牢で、封入マトリックスから廃棄物が浸出しにくい封入マトリックスを与える。

本方法はさらに、そのように生成された溶融混合封入廃棄物を、溶融している間にコンテナに入れ、それによって封入廃棄物をコンテナ内に封じ込めるステップを含むことができる。

同じく本明細書に開示されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めの方法であり、本方法は、
（ｉ）封入され、かつ封じ込められる放射性廃棄物および／または有害廃棄物を提供するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）の廃棄物を、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む封入組成物と混合するステップと、
（ｉｉｉ）封入組成物が溶融状または液状になるように、ステップ（ｉｉ）の廃棄物および封入組成物の混合物を加熱し、それによって廃棄物を封入するステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）の混合物をコンテナ入れ、それによって廃棄物を封じ込めるステップと
を含む。

本明細書に記述されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物であり、封入組成物は、
（ｉ）非生分解性熱可塑性ポリマーと、
（ｉｉ）ワックスと
を含む。

同じく本明細書に記述されるのは、環境中に放射性廃棄物および／または有害廃棄物を浸出させないための組成物であり、組成物は、
（ｉ）放射性廃棄物および／または有害廃棄物を含む廃棄物と、
（ｉｉ）
（ａ）非生分解性熱可塑性ポリマーと、
（ｂ）ワックスと
を含む封入組成物と
を含む。

本明細書にさらに記述されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めのためのシステムであり、本システムは、
（ｉ）非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物と、
（ｉｉ）封入組成物を受け入れるためのコンテナと
を含む。

本発明の結果、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の効率的な封入および封じ込めを容易に実現できる。廃棄物は実際、封入組成物の成分に結合して保持されることによって安定化され、廃棄物成分が浸出しにくい安定したモノリシックな廃棄物形態になる。

単なる非限定的な例として添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態をさらに説明する。

図１は、本発明の実施形態による、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めの方法のフロー図である。 図２は、本発明の実施形態にしたがって封入された放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封じ込めのためのコンテナを示す図である。 図３は、本発明の１つの実施形態のパネルの切開斜視図である。 図４は、パネルの断面図である。 図５は、複数の相互接続されたパネルの平面図である。 図６は、本発明の１つの実施形態のコンテナおよび蓋の斜視図である。 図７は、コンテナおよび蓋の側断面図である。 図８Ａ〜８Ｄは、本発明の別の実施形態のコンテナの図である。 図９は、本発明の別の実施形態のパネルの斜視図である。 図１０は、本発明の１つの実施形態のコンテナの断面図である。

本発明は部分的に組成物の同定に基づき、その成分は、放射性廃棄物および有害廃棄物と組み合わせられるとき、その廃棄物の堅牢で効率的な封入を可能にする。

本発明はまた、部分的に封入組成物の使用に基づき、その成分は、放射性廃棄物および／または有害廃棄物と溶融混合されるとき、その廃棄物の堅牢で効率的な封入を可能にする。

１つの形態において、封入組成物は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む。本発明者は、封入組成物を放射性廃棄物および／または有害廃棄物と溶融混合し、次いで冷却すると、固体塊を形成し、廃棄物の堅牢で効率的な封入が実現できることを見出した。

図３を参照すると、本発明の好ましい実施形態による複合パネル１０が示されている。パネル１０は、毒性物質封入システムにおける使用のために構成され、複数のパネルが組み合わせられて、図６に示すコンテナ１００を形成してもよい。

パネル１０は、マトリックス材料１４内に少なくとも部分的に配置された補強構造物１２を含む。１つの形態において、マトリックス材料１４は、ポリオレフィンなどの非生分解性熱可塑性ポリマーを含む組成物であり、補強構造物１２は、マトリックス材料内に一体成形されている。他の形態において、マトリックスは、柔軟性を高める添加剤を含む。好ましい実施形態において、マトリックス材料１４は、内部に補強構造物１２が少なくとも部分的に配置された、ポリオレフィンなどの非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物である。ポリオレフィン材料は、新しいものでも、またはリサイクルされたものでも、単独でも、または混合されてもよい。脂肪は、動物源または植物源に由来してもよく、廃棄物源または非廃棄物源に由来してもよい。

１つの実施形態において、パネルは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物で形成され、封入組成物は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む。

別の実施形態において、環境中に放射性廃棄物および／または有害廃棄物を浸出させないための封入組成物が提供され、封入組成物は、放射性廃棄物および／または有害廃棄物を含む廃棄物、非生分解性熱可塑性ポリマーならびにワックスを含む。

廃棄物を効果的に封入するために、熱可塑性ポリマー、ワックスおよび廃棄物をすべて加圧下で合わせて加熱し、廃棄物が熱可塑性ポリマーおよびワックスで被覆された混合物を得ることができる。この混合物は、次いで、封入廃棄物をコンテナ１００に結合させる類似の組成物で形成されたコンテナ１００内に柔軟な形態で押し出され、輸送において極めて耐久性があり、輸送中に損傷を受けにくい堅牢な封入システムを実現する。有利には、輸送事故または他の破壊事故の際、場合によっては、わずかな外部汚染のみで廃棄物を回収することができる。

これは、廃棄物と一体となって、廃棄物が結合および保持される支持骨格を形成できなければならない。本発明者は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む組成物が、液状に加熱され、廃棄物に加えられ、次いで固形状に冷却されるとき、このように堅牢で効率的な廃棄物の封入が実現することを見出した。

本明細書において用いられるとき、放射性廃棄物は、放射性物質を含む廃棄物を指す。放射性廃棄物は、典型的には原子力発電の副産物であり、または、科学研究、工業用途、農業用途および医療用途ならびに放射性医薬品の製造における放射性物質の使用によって生じる。さらに、採掘産業において、石炭、石油およびガスならびに一部の鉱物の処理または消費の結果濃縮される天然放射性物質（ＮＯＲＭ）から放射性廃棄物が生じる。

放射性廃棄物は、以下の６つのカテゴリーに分けられる−規制免除廃棄物（ＥＷ）、極短寿命廃棄物（ＶＳＬＷ）、極低レベル廃棄物（ＶＬＬＷ）、低レベル廃棄物（ＬＬＷ）、中レベル廃棄物（ＩＬＷ）および高レベル廃棄物（ＨＬＷ）。放射性廃棄物の分類は、国際原子力機関によって策定された国際基準に定義されている（ＩＡＥＡ安全基準シリーズ、Ｎｏ ＧＳＧ−１、２００９）。放射性廃棄物の３つの一般的なクラス−低レベル廃棄物（ＬＬＷ）、中レベル廃棄物（ＩＬＷ）および高レベル廃棄物（ＨＬＷ）が存在する。しかし、廃棄物分類の最近の総説は、結局、ＬＬＷと規制免除廃棄物の間に２つの新しいクラスを加えている。オーストラリア原子力科学技術機構による最近の刊行物（ＡＮＳＴＯ、オーストラリアにおける放射性廃棄物の管理、２０１１年１月）に記載されている分類は、以下の通り記述することができる。

規制免除廃棄物（ＥＷ）には、放射線障害が無視できると考えられるため原子力規制管理から除外することができるほど低濃度の放射性核種が含まれる。極短寿命廃棄物（ＶＳＬＷ）は、崩壊のために最長数年の限られた期間貯蔵された後、規制管理を解かれ、通常の廃棄物として処分することができる。極低レベル廃棄物（ＶＬＬＷ）は高レベルの封じ込めおよび隔離を必要とせず、したがって、規制管理が限定的な地表近くの埋立地タイプの施設における処分に適している。低レベル廃棄物（ＬＬＷ）は、限られた量の長寿命放射性核種を含む。この分類は、取り扱いまたは輸送に関してどのような遮蔽も必要としない廃棄物から、より堅牢な封じ込めおよび最長数百年の隔離期間を必要とする放射能レベルまで、非常に広範囲の放射性廃棄物を対象に含む。単純な地表近くの施設から、より複雑に設計された施設まで、様々な処分の選択肢がある。ＬＬＷは、放射能濃度のレベルがより高い短寿命放射性核種を含み得、長寿命放射性核種も含み得るが、放射能濃度のレベルが比較的低いもののみである。ＬＬＷは、病院および工業ならびに核燃料サイクルから生じる。したがって、ＬＬＷには、典型的には、蒸発装置濃縮物、イオン交換樹脂、焼却炉のボトムアッシュ、濾過スラッジ、ならびに汚染されたフィルターおよび膜に見られる放射性物質が含まれる。中レベル廃棄物（ＩＬＷ）には、典型的には、樹脂、化学スラッジおよび金属原子炉燃料被覆、ならびに原子炉のデコミッショニングからの汚染物質が含まれる。ＩＬＷは、ＬＬＷと比べて、含まれる長寿命放射性核種が増加しており、封じ込めおよび隔離障壁を強化する必要がある。ＩＬＷは、貯蔵時および処分時に熱放散させる必要はない。α放出体などの長寿命放射性核種は、その期間、制度的管理に頼ることができる放射能レベルまで崩壊しない。したがって、ＩＬＷは、さらに数十〜数百メートルの深さで処分する必要がある。

高レベル廃棄物（ＨＬＷ）は原子炉によって生じる。この廃棄物は、炉心内で生じる核分裂生成物および超ウラン元素を含む。ＨＬＷは、処分施設の設計において考慮する必要がある、放射性崩壊によって著しい量の熱を発生させる高レベルの放射能を有する。地表から通常数百メートルの深い安定な地層に処分することが、ＨＬＷにおいて最も適切な選択肢として一般に認識されている。民間のＨＬＷの２つの主なクラスは、原子力発電炉からの使用済み燃料と、その使用済み燃料の再処理から生じる分離された廃棄物である。

本開示において用いられるとき、有害廃棄物は、適切に処理、貯蔵、輸送、処分されない場合、または適切に管理されない場合に、人の健康および環境に危険を及ぼす、または危険を及ぼす可能性がある廃棄物を指す。米国では、有害廃棄物の処理、貯蔵および処分は、資源保護回復法（ＲＣＲＡ）によって規制される。その法令の４０ ＣＦＲ ２６１において、有害廃棄物は、２つの主なカテゴリー、すなわち、特徴的な廃棄物とリスト廃棄物に分けられる。特徴的な有害廃棄物は、以下の４つの有害特性のうちの１つまたは複数を示すことが既知であるか、あるいは試験される物質である−発火性（すなわち、可燃性）、反応性、腐食性および毒性。リスト有害廃棄物は、規制当局が非特定の源、特定の源または廃棄化学品に由来する有害廃棄物として具体的に列挙した物質である。オーストラリアでは、有害廃棄物は、有害廃棄物（輸出入の規制）法１９８９において４つのカテゴリーに定義されている。これらのカテゴリーには以下が含まれる：（１）法令の規制によって規定される廃棄物。この廃棄物は、バーゼル条約の附属書ＩＩＩに述べられている特性のいずれかを有する（これらの特性には、爆発性物質、可燃性液体および固体、有毒物質、有害物質、生態毒性物質ならびに感染性物質が含まれる。）；（２）バーゼル条約の附属書Ｉに含まれるいずれかのカテゴリーに属する廃棄物。附属書ＩＩＩに含まれる有害特性のいずれも持たない場合を除く（附属書Ｉの廃棄物には、医療廃棄物、廃油／水、炭化水素／水混合物、エマルション、樹脂の製造、配合および使用による廃棄物、ラテックス、可塑剤、膠／接着剤、金属およびプラスチックの表面処理から生じる廃棄物、産業廃棄物処分作業によって生じる残渣；ならびに銅、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛およびアスベストなどの特定の化合物を含む廃棄物が含まれる。）；（３）家庭廃棄物；（４）家庭廃棄物の焼却によって生じる残渣。

封入組成物は、乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態の廃棄物を含むことができる。この点に関して、廃棄物は、約０重量％〜約１０重量％の範囲内の水分含量を有してもよい。しかし、廃棄物は、このような乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態である必要はないことを明確にすべきである。このような形態である廃棄物の利点は、主として、封入および封じ込めの前に廃棄物の体積を減らすためである。廃棄物を乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態で供給すべきときは、廃棄物を実質的に無水にするために前処理ステップが必要である。これには、焼却炉内または乾燥器内における、あるいは真空乾燥装置システムの使用による廃棄物の加熱と、任意選択で、さらに体積を減らすための、乾燥した廃棄物またはほぼ乾燥した廃棄物のその後の粉砕、破砕またはミリングを含むことができる。

廃棄物が乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態であるとき、封入組成物中の廃棄物の投入量は約１０重量％〜約８５重量％であってもよい。

含水廃棄物はまた、本明細書に記載の実施形態にしたがって取り扱われてもよく、記載のタイプのコンテナ内に直接配置されてもよい。このような廃棄物は、封入のために低温でワックスと混合されてもよい。

必要ならば、封入組成物と溶融混合される前に、廃棄物が細分されてもよい。細分は、粉砕、細断、破砕またはミリングなど、当技術分野において既知の技術を用いて実現されてもよい。

１つの実施形態において、放射性廃棄物および／または有害廃棄物は、封入組成物と溶融混合される前に細分される。

封入組成物は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含んでもよい。非生分解性熱可塑性ポリマーは、ワックスと共に、バインダーとして機能して結合するブレンドを生成し、かつ廃棄物を封入する。結合組成物として、これには、セメントなどの従来のバインダーの使用と比べて、いくつかの利点がある。例えば、これには化学硬化が必要ないので、セメントを使用するよりも多くの廃棄物の投入が可能になり、冷却時の組成物の固化が確実になり（熱可塑性であることによる。ワックスもポリマーも熱可塑性である。）、廃棄物中の成分は冷却時のその固化を妨げないため、組成物は、幅広い廃棄物のタイプに適応することができる。

任意の非生分解性熱可塑性ポリマーが、記載の封入組成物中で使用されてもよい。組成物を配合するとき、あるいは組成物を放射性廃棄物および／または有害廃棄物と混合するとき、約１２０℃〜約２６０℃で軟化するもの、または溶融状のものがエネルギーコスト削減の点から最も好都合である。このようなポリマーは当技術分野において既知であり、ポリエチレン（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む。）、ポリプロピレン、アクリル、ポリビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、ナイロン、ポリブタジエンおよびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されないであろう。

ポリエチレンは、その密度によって決まる溶融温度を有する不活性な熱可塑性ポリマーである。したがって、溶融温度は、１０５℃（より低密度のポリエチレン）から１３０℃（より高密度のポリエチレン）までの範囲であり得る。結合剤として、これには、セメントなどの従来の結合剤の使用と比べて、いくつかの利点がある。例えば、ポリエチレン封入には化学硬化が必要ないので、セメントを使用するよりも多くの廃棄物の投入が可能になり、冷却時のポリエチレンの固化が確実になり、廃棄物中の成分は冷却時の固化を妨げないため、ポリエチレンは、幅広い廃棄物のタイプに適応することができる。

ポリエチレンは、その密度および分岐などの特性に基づいて、いくつかの異なるカテゴリーに分類することができる。その機械的特性は、分岐の程度およびタイプ、結晶構造ならびに分子量などの変動要素に大きく依存する。密度にしたがって分類されるとき、ポリエチレンは、いくつかの形態で存在し、最も一般的なものは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。ＨＤＰＥは、０．９４１ｇ／ｃｍ３以上の密度によって定義される。

ＨＤＰＥは分岐度が低く、したがって、ＬＬＤＰＥおよびＬＤＰＥよりも分子間力および引張強度が大きい。ＨＤＰＥは、クロム／シリカ触媒、チーグラー・ナッタ触媒またはメタロセン触媒によって製造される。少ない分岐は、触媒（例えば、クロム触媒またはチーグラー・ナッタ触媒）および反応条件の適切な選択によって確保される。ＨＤＰＥは、牛乳容器、洗剤容器、マーガリン容器、ごみ容器および水道管などの製品および包装に使用される。

ＬＬＤＰＥは、０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ３の密度範囲によって定義される。ＬＬＤＰＥは、多数の短枝を有する実質的に直鎖状のポリマーであり、エチレンと短鎖のα−オレフィン（例えば、１−ブテン、１−ヘキセンおよび１−オクテン）との共重合によって一般に製造される。ＬＬＤＰＥはＬＤＰＥよりも引張強度が高く、ＬＤＰＥよりも高い耐衝撃性および耐突刺性を示す。ＬＬＤＰＥは、包装、特に、袋およびシート、サランラップならびにバブルラップ用のフィルムに一般に使用される。

ＬＤＰＥは、０．９１０〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の密度範囲によって定義される。ＬＤＰＥは高度な短鎖および長鎖分岐を有し、これは、鎖が結晶構造内に充填されないことも意味する。したがって、ＬＤＰＥは、瞬間的な双極子誘起−双極子引力がより小さいため、分子間力はあまり強くない。これは、より低い引張強度および延性の増加につながる。高い分岐度および長鎖は、溶融ＬＤＰＥに、特有の望ましい流動特性を与える。ＬＤＰＥは、様々な容器、ディスペンサー瓶、洗瓶、チューブ、およびコンピュータ部品用のプラスチック袋の製造に最も一般に使用される。しかし、それが最も一般的に使用されるのはプラスチック袋である。

１つの実施形態において、ＬＤＰＥが、封入組成物中での使用に好ましい非生分解性熱可塑性ポリマーである。

いくつかの実施形態において、非生分解性熱可塑性ポリマーは、封入組成物中に、全体積に基づいて約０．５％〜約３０％の量で存在してもよい。いくつかの実施形態において、ポリマーは、封入組成物の全体積に基づいて約０．５％〜約２５％、約０．５％〜約２０％、約０．５％〜約１５％、約０．５％〜約１０％、約０．５％〜約５％、約５％〜約３０％、約５％〜約２５％、約５％〜約２０％、約５％〜約１５％、約５％〜約１０％、約１０％〜約３０％、約１０％〜約２５％、約１０％〜約２０％、約１０％〜約１５％、約１５％〜約３０％、約１５％〜約２５％、約１５％〜約２０％、約２０％〜約３０％または約２０％〜約２５％の量で存在してもよい。

封入組成物はワックスも含む。当業者には理解されるであろう通り、ワックスは、周囲温度付近で柔軟な化合物の一クラスに属する。特徴として、ワックスは４５℃を超えると溶融し、低粘度液体を与える。ワックスは疎水性であるが、非極性有機溶媒に可溶である。すべてのワックスが合成由来および天然由来両方の有機化合物である。天然ワックスは、典型的には脂肪酸と長鎖アルコールのエステルである。合成蝋は、官能基のない長鎖炭化水素である。

適したワックスは、Ｃ１ｒＣ３ｓからの範囲の炭素鎖長を有するものなど、様々な炭化水素（直鎖もしくは分岐鎖のアルカンまたはアルケン、ケトン、ジケトン、一級もしくは二級アルコール、アルデヒド、ステロールエステル、アルカン酸、テルペン、モノエステル）のいずれかを含んでもよい。同様に適しているのは、ジエステルまたは他の分岐鎖エステルである。この化合物は、アルコール（グリセロールまたはグリセロール以外）とＣ１８以上の脂肪酸のエステルであってもよい。

いくつかの実施形態において、ワックスは、パラフィンなどのミネラルワックス、蜜蝋（例えば、ニューヨーク州ウエストバビロンのＳｔｒａｈｌ ａｎｄ Ｐｉｔｓｃｈから入手できるＷｈｉｔｅ Ｂｅｅｓｗａｘ ＳＰ−４２２Ｐ）、イボタ蝋、ラノリン、セラック蝋、鯨蝋、ヤマモモ蝋、カンデリラ蝋、カルナウバ蝋などの植物蝋、昆虫蝋、ヒマシ蝋、エスパルトワックス、木蝋、ホホバ油、オーリキュリーワックス、米糠蝋、大豆蝋、ロータスワックス（例えば、Ｄｅｖｅｒａｕｘ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（カリフォルニア州シルマー）から入手できるＮｅｌｕｍｂｏ Ｎｕｃｉｆｅｒａ Ｆｌｏｒａｌ Ｗａｘ）、セレシン蝋、モンタン蝋、地蝋、ピートワックス、ミクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー−トロプシュワックス、置換アミドワックス、パルミチン酸セチル、パルミチン酸ラウリル、ステアリン酸セトステアリル、ポリエチレンワックス（例えば、Ｎｅｗ Ｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（テキサス州シュガーランド）から入手できる分子量４５０および融点８４℃のＰＥＲＦＯＲＭＡＬＥＮＥ ４００）、ならびにＣ３０−４５アルキルメチコンおよびＣ３０−４５オレフィンなどのシリコーンワックス（例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（ミシガン州ミッドランド）から入手できる融点７０℃のＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ＡＭＳ−Ｃ３０）からなる群のうちの１つまたは複数から選択される。

１つの実施形態において、パラフィンが、封入組成物中での使用に好ましいワックスである。

いくつかの実施形態において、ワックスは、封入組成物中に、全体積に基づいて約０．５％〜約９９．５％の量で存在してもよい。いくつかの実施形態において、ワックスは、封入組成物の全体積に基づいて約２０％〜約８０％、約３０％〜約７０％または約４０％〜約６０％の量で存在してもよい。

いくつかの実施形態において、封入組成物はまた、無水抗浸出剤を含んでもよい。このような薬剤は、廃棄物の放射性成分または毒性成分との沈殿物を生成することができる。適した無水抗浸出剤の例には、硫化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態において、硫化ナトリウムが、封入組成物中での使用に好ましい無水抗浸出剤である。

いくつかの実施形態において、無水抗浸出剤は、封入組成物中に、全体積に基づいて約５％〜約６０％の量で存在する。いくつかの実施形態において、無水抗浸出剤は、封入組成物の全体積に基づいて約５％〜約５５％、約５％〜約５０％、約５％〜約４５％、約５％〜約４０％、約５％〜約３５％、約５％〜約３０％、約５％〜約２５％、約５％〜約２０％、約５％〜約１５％、約５％〜約１０％、約１０％〜約５０％、約２０％〜約４０％または３０％〜約４０％の量で存在してもよい。

いくつかの実施形態において、封入組成物は、約１２０℃を上回る温度では溶融状または液状である。溶融状のとき、封入組成物のポリマーとワックスの組み合わせは廃棄物を散在させることができて、これは、冷却時、廃棄物の堅牢で効率的な封入となるモノリシック固体廃棄物形態を与える。実際、ポリマーとワックスの組み合わせは、廃棄物の結合剤として働く。

封入組成物は、ポリマーとワックスを含む固体ペレットの形態であってもよい。このようなペレットは、当技術分野において既知の標準的な技術を用いて調製することができる。典型的には、これらの技術は、ポリマーとワックスを（一緒に、または別々に）溶融相または液相になるまで加熱し、（別々に加熱された場合）２つの溶融成分を一緒に混合し、次いで、強制的に溶融組成物をダイプレートに通して流した後、ペレットに切断し、固化させるものである。封入組成物が無水抗浸出剤を含むべき場合は、混合前に溶融ポリマーまたは溶融ワックスのいずれかに、あるいは組み合わせたときは溶融ポリマーとワックスに薬剤を加えることができる。１つの形態において、ペレットは、使用前にペレットを被覆する溶融ワックスと別個に混合され、これはばらばらにすることができて、その後に使用する準備が整っている。これにより、両方の成分を一緒に加熱できるようにペレットを廃棄物と混合することが可能になる。

非生分解性熱可塑性ポリマーとワックスの特定の組み合わせが、放射性廃棄物および／または有害廃棄物のための堅牢で信頼性の高い封入組成物を提供することを確認して、本開示は、前記組成物を使用して前記廃棄物を封入するための方法を提供する。

また、選択された放射性廃棄物および／または有害廃棄物のための堅牢で信頼性の高い封入組成物を提供する非生分解性熱可塑性ポリマーとワックスの特定の組み合わせを選択して、本開示は、廃棄物を封入組成物と溶融混合することによる廃棄物の封入を提供する。

本明細書において用いられるとき、「溶融混合」という表現は、それによって、封入組成物が溶融状態にある間に封入組成物および廃棄物が、封入組成物と機械的に混合される機械的プロセスを意味するものとする。したがって、溶融混合は、廃棄物を溶融封入組成物に単に加えること（封入組成物による廃棄物の混合および分散が制限され、むしろ効果がなくなる。）とは異なるものとする。

したがって、「溶融混合」という表現は、「機械的溶融混合」を指すこともある。

溶融混合は、当技術分野において既知の技術および装置を使用して有利に実施することができる。例えば、溶融混合は、二軸スクリュー押出機、一軸スクリュー押出機、他の多軸スクリュー押出機およびＦａｒｒｅｌミキサーなどの連続押出装置を使用して実現されてもよい。

本方法を実施するとき、封入組成物および廃棄物は、溶融混合装置に一緒に、または別々に導入されてもよい。封入組成物を構成する成分もまた、溶融混合装置に一緒に、または別々に導入されてもよい。本方法を実施する前に、非生分解性熱可塑性ポリマー、ワックスおよび任意選択で１つまたは複数の無水抗浸出剤などの添加剤を溶融混合することによって封入組成物自体が生成されてもよい。

１つの実施形態において、封入組成物はペレットの形態で提供され、ペレットはコア−シェル構造を有し、コアは、非生分解性熱可塑性ポリマーと、ワックスを含むシェルとを含む。

このようなコア−シェル封入組成物構造は、ペレットの外側を被覆して外側のワックスシェルを形成するように、単に、ペレットの形態でポリマーを得て、ペレットを溶融ワックスと機械的に混合することによって生成することができる。封入組成物中に使用される任意の添加剤は、これを溶融ワックスと混合し、そのワックス混合物を使用してワックスベースのシェルを形成することによって、外側のワックスシェル内に取り込むことができる。

同じく本明細書に開示されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めの方法であり、本方法は、
（ｉ）封入され、かつ封じ込められる放射性廃棄物および／または有害廃棄物を提供するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）の廃棄物を、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む封入組成物と混合するステップと、
（ｉｉｉ）封入組成物が溶融状または液状になるように、ステップ（ｉｉ）の廃棄物および封入組成物の混合物を加熱し、それによって廃棄物を封入するステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）の混合物をコンテナ入れ、それによって廃棄物を封じ込めるステップと
を含む。

この方法を図１のフロー図に示した。ここで、放射性廃棄物および／または有害廃棄物がホッパー（ホッパー１）を経由してオーガーに供給されることが分かる。供給プロセスは自動化され、好ましくはマイクロプロセッサ制御される。廃棄物は、その元の状態でホッパーに供給することができて、または上述の方法を用いてまず乾燥させることができる。この場合、廃棄物は、乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態でホッパーに供給される。廃棄物がその元の状態で供給される場合、封入組成物と混合する前に、オーガー内の、またはそれに関連する発熱体（ヒーター１）によって、廃棄物を任意選択でオーガー内で乾燥させてもよい。１つの実施形態において、廃棄物（その乾燥した形態、ほぼ乾燥した形態または元の形態）が、ホッパーに供給される前に粉砕、破砕またはミリングされてもよい。

例えば、上述のペレットの形態の封入組成物を、独立したホッパー（ホッパー２）を経由してオーガーに別個に加えることができる。次いで、オーガー内の、またはそれに関連する別個に制御された第２の発熱体（ヒーター２）によって混合物が加熱される前に、オーガーは、廃棄物と封入組成物の混合を容易にする。いくつかの実施形態において、オーガーは、ヒーター２の後ろに位置する１つ、２つまたはそれ以上の別の発熱体を有してもよい。これにより、廃棄物の適切な封入を確実にする全成分の均質な溶融混合物を得ることが可能になる。次いで、モノリシック固体がコンテナ内に形成され、それによって、その後の貯蔵のために廃棄物を封じ込めるように、混合物はコンテナに入れられ、周囲温度まで徐冷される。

上に示した通り、封入組成物をオーガーに加えるための供給プロセスは自動化され、好ましくはマイクロプロセッサ制御される。この点に関して、個々のフィーダは、廃棄物および封入組成物の送出しを監視および調節する主制御装置によって制御され、混合物の成分間の必要な、または所望の重量比を維持する。

一軸または多軸のスクリュー構成など、記載の方法で任意のオーガーが使用されてもよい。ただし、適切なサイズであるものとする。ゾーン温度、溶融温度、溶融圧力、消費電流およびスクリュー速度が、プロセス全体にわたって適切な計装で注意深く監視されるべきパラメータである。

特定の状況および場所において、封入組成物と混合する前に廃棄物の粉砕、破砕またはミルができないこともある。また、このステップの前の廃棄物の乾燥さえもできないことがある。例えば、病院内および研究機関内などでは医療用途によって相当量の放射性廃棄物および有害廃棄物が発生するが、これらの場所には、このようなステップを実施するのに必要なインフラおよび資源がない可能性がある。したがって、このような場所のための代替方法は、物理的力を用いて、または液圧式圧縮機により機械的に（その整った形態の）廃棄物をコンテナ内に圧縮することになるであろう。廃棄物を圧縮する必要はないが、封じ込められる廃棄物のその後の貯蔵に関して空間を節約するためにそれが好ましい。コンテナが廃棄物（圧縮または非圧縮）で満杯になったら、溶融状の封入組成物を廃棄物に加え、廃棄物を散在させ、次いでコンテナ内で固化させ、それによって廃棄物を封入および封じ込めることができる。次いで、その後の貯蔵のためにシールまたは蓋をコンテナに施すことができる。

封入組成物の利点は、将来の封入の必要のために再使用され得ることである。放射性廃棄物に関して、一例として、封入された放射性廃棄物が貯蔵後に（適用される規制にしたがって）十分崩壊したら、封入組成物を溶融状になるまで再加熱して、崩壊した廃棄物から分離させることができる。次いで、その後の封入の必要のために溶融封入組成物を再使用することができる。さらに、その放射能が十分減衰した重金属を含む廃棄物の場合、熱および／またはケロシンなどの溶媒を加えた後、その後の用途において再利用するために重金属を回収することができる。成分のこのリサイクルは、セメントなどの従来の結合剤では単純に不可能である。

生成される溶融混合物は、封入組成物に封入された廃棄物を含み得る。冷却すると、この溶融混合物は、その後の貯蔵のために容易に輸送することができるモノリシック固体に固化することができる。内部に封入された廃棄物を含む固化された封入組成物は非常に堅牢であり、廃棄物が浸出しにくい。

モノリシック固体がコンテナ内に形成され、それによって、その後の貯蔵のために廃棄物を封じ込めるように、封入組成物に封入された廃棄物を含む溶融混合物がコンテナに入れられ、周囲温度まで徐冷されてもよい。

したがって、１つの実施形態において、本方法はさらに、そのように生成された封入廃棄物を、まだ溶融状である間にコンテナに入れ、それによって封入廃棄物を封じ込めるステップを含む。

そのように生成された封入廃棄物を、まだ溶融状である間にコンテナに入れることによって、封入廃棄物はコンテナの形状をなす。コンテナは、シール、輸送および貯蔵を容易にするよう設計することができる。

いくつかの実施形態において、コンテナは、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびフィラーまたは補強繊維を含むコンテナ組成物で構成される。コンテナ組成物の構成要素は、それ自体にどのような放射性廃棄物または毒性化学物質も含まないので「クリーン」である。実際、これによってコンテナは「クリーン」になり、したがって、さらに、封入廃棄物の表面または表面付近で捕捉された汚染物質のその浸出性を最小限に抑える。

１つの実施形態において、コンテナ組成物の非生分解性熱可塑性ポリマーは、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデンおよびこれらの混合物からなる群から選択される。

１つの実施形態において、コンテナ組成物の非生分解性熱可塑性ポリマーはポリプロピレンである。別の実施形態において、コンテナ組成物の非生分解性熱可塑性ポリマーはＨＤＰＥである。ポリプロピレンおよびＨＤＰＥの両方が、それらの物理的強度、耐薬品性、およびガンマ線に対する許容減衰効果により、一貫してコンテナの構造に使用される。

いくつかの実施形態において、コンテナ組成物の非生分解性熱可塑性ポリマーは、コンテナ組成物の全体積に基づいて約１０％〜約９０％の量で存在する。いくつかの実施形態において、非生分解性熱可塑性ポリマーは、コンテナ組成物の全体積に基づいて約２０％〜約８０％、約３０％〜約７０％または約４０％〜約６０％の量で存在してもよい。

コンテナ組成物のフィラーまたは補強繊維の目的は、コンテナに追加的な支持および強度を与えることである。適切なフィラーおよび繊維は当業者には既知であろう。しかし、明確にするために、例には、ドライクリーンもしくは廃木粉、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、高弾性ポリエステル繊維、ケブラー、麻、ジュートまたはサイザルからなる群のうちの１つまたは複数から選択されるものが含まれ得るが、これらに限定されない。本発明の１つの実施形態において、コンテナ組成物のフィラーまたは補強繊維は乾燥木粉である。１つの実施形態において、乾燥木粉は、２ミリメートルを超えない粒径を有する。

いくつかの実施形態において、フィラーまたは補強繊維は、コンテナ組成物の全体積に基づいて最大約３０％の量で存在する。いくつかの実施形態において、フィラーまたは補強繊維は、コンテナ組成物の全体積に基づいて約０％〜約３０％、約０％〜約２５％、約０％〜約２０％、約０％〜約１５％、約０％〜約１０％、約０％〜約５％、約５％〜約３０％、約５％〜約２５％、約５％〜約２０％、約５％〜約１５％、約５％〜約１０％、約１０％〜約３０％、約１０％〜約２５％、約１０％〜約２０％、約１０％〜約１５％、約１５％〜約３０％、約１５％〜約２５％、約１５％〜約２０％、約２０％〜約３０％または約２０％〜約２５％の量で存在してもよい。

コンテナの壁およびベースの厚さは、一般に、コンテナが封じ込めることになる廃棄物の性質によって決まる。例えば、コンテナ内に圧縮されたら重くなることが予想される廃棄物は、軽量物質を含む廃棄物よりも、または封じ込められることになる廃棄物が極少量存在する場合よりも厚いコンテナが必要になる。いくつかの実施形態において、コンテナの壁およびベースは、約３ミリメートル〜約１０ミリメートルの厚さを有することになる。しかし、コンテナの壁およびベースは、封じ込められることになる封入廃棄物の状況および性質に合わせて設計される任意の厚さであってもよいと理解されるべきである。

封入廃棄物がコンテナ内に存在するとき、コンテナは耐荷重性でなければならない。これは、その後の取り扱い、輸送および／または貯蔵の間のどの時点でもコンテナの完全性が損なわれないようにするためである。コンテナは、コンテナ自体の重量を含めて、コンテナ内に存在する封入廃棄物の重量の少なくとも５倍の重量の容量まで耐荷重性があることが好ましい。

コンテナが放射性廃棄物を封じ込めるために使用されることになり、深い埋設の必要性を含めて、長期間にわたる貯蔵が必要である場合の例では、完全性を確保するためにコンテナの耐荷重性を高める必要があることもある。このような例では、コンテナの製作時に追加的な補強手段が型成形および鍛造プロセスに組み込まれてもよい。補強手段は、コンテナの内部および／または外部にあってもよく、補強手段の性質は、当業者には理解されるであろう。

例えば、１つの実施形態において、補強手段は、コンテナの壁内および／またはベース内ならびに蓋内に配置された１つまたは複数の支持体またはロッドを含む内部補強手段である。支持体またはロッドは、耐荷重性および他の外力に耐えることができる任意の適した抗張材で構成されてもよい。１つの実施形態において、支持体またはロッドは鋼でできている。コンテナの壁内に配置されるとき、内部補強手段は、分散して、実質的に水平に、コンテナを囲んで延びてもよく、または実質的に垂直に、コンテナを囲んで延びてもよい。

１つの実施形態において、補強手段は、例えば、コンテナ壁の表面の一部として組み込まれた幾何学的設計によって与えられ得る外部補強手段である。幾何学的設計は、典型的にはコンテナの製作時にブロー成形され、円形の凹み、正方形、長方形、円形、楕円形、三角形、斜めリブ、波形およびハニカム模倣のような形状を含むことができる。

特定の実施形態において、外部補強手段の幾何学的設計は、隣接して保管されたコンテナの表面とかみ合うことができるコンテナ表面を与え得るので、コンテナの効率的な保管を可能にする。波形が典型例である。しかし、他の幾何形状も同じ機能を与え得る。保管の効率はまた、コンテナの効果的な積み重ねを可能にする正方形または長方形にコンテナを製作することによって向上され得る。これは、封入廃棄物が現場で貯蔵され、保管スペースが貴重な病院および研究機関において特に重要である。

封入廃棄物がコンテナ内に封じ込められると、コンテナはシールされる。これは、当業者には理解されるであろう通り、いくつかの手段によって行うことができる。例えば、コンテナは、封入廃棄物の上に存在する溶融封入組成物の固化によって形成されるシール、独立した接着剤の使用、またはコンテナの壁が蓋と係合する場所に位置するクリップなどの使用に頼ることを含む１つまたは複数の任意の様々な手段によってコンテナにシールされる専用の蓋を有してもよい。

図２は、内部および外部の両方で補強される本発明の実施形態によるコンテナの一例を示す。加えて、補強材がコンテナの壁内に埋め込まれてもよい。示した実施形態において、コンテナの蓋は内部補強も含む。

放射性廃棄物の封じ込めのために、コンテナの内部はまた、鉛で内張りされてもよい。鉛は、放射線から人または物を守る放射線防護の一形態として働く。鉛は、その密度が高く、原子番号が大きいため、ある種の放射線を効果的に減衰させることができて、主に、ガンマ線を阻止するのに効果的である。しかし、鉛は、ベータ線を含め、すべてのタイプの放射線に対して効果的なわけではなく、この場合、使用されるべきではない。

鉛ライニングは、コンテナが封入廃棄物で満たされる前に、コンテナの内側および底部（ならびに蓋の下面）に配置されたシートの形態であってもよく、または、鉛は、コンテナの型成形時および鍛造時にコンテナ組成物に取り込まれることによってコンテナの一体部分を形成してもよい。

同じく本明細書に開示されるのは、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めのためのシステムであり、本システムは、
（ｉ）非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物と、
（ｉｉ）封入組成物を受け入れるためのコンテナと
を含む。

非生分解性熱可塑性ポリマー、ワックスおよびコンテナの性質を含むシステムの構成要素に関する説明については、上述の説明を参照すべきである。

好ましい実施形態において、マトリックス材料は、例えば、９９．５重量％のワックスおよび０．５重量％のＬＤＰＥなど、大きな割合のワックスおよび小さな割合の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を含む。有利には、パネルは容易に形成することができて、使用後には、リサイクルのために容易に再溶解することができる。

図３に戻ると、例示した実施形態において、補強構造物１２は、パネル１０内に封入され、かつその範囲に広がり、それによって、パネル１０に構造補強を施す。このようなパネル構成は、マトリックス材料１４の成分の異なる特性を利用して、先に提案されたものよりもはるかに優れた、封入システムにおける使用のためのパネル１０を実現する。この点に関して、ワックスまたは脂肪（組成物の成形性／型成形性も改善する。）の抗浸出特性と組み合わさった非生分解性熱可塑性ポリマーの放射線吸収特性および寿命と、補強構造物１２の構造強度とが組み合わさって、毒性物質の封入における使用に十分な材料性能および構造強度を有するパネルが費用効率よく提供される。また、補強構造物１２をマトリックス材料内に封入することによって、以前のシステムの主要な問題である腐食から保護することができる。

好ましい形態において、パネル１０は、補強構造物１２に連結され、かつパネル１０から外部に延びる係合部材を含み、それによって、過剰に手で係合させることなく好都合にパネルを取り扱うことが可能になる。係合部材はループ１６の形態で示されているが、穴、フックまたは他の締結部材の形態であってもよい。

好ましい形態において、パネル１０は、液状のマトリックス材料１４を型内の補強材１２に付与することによって形成される。他の形態において、パネル１０は、サンドイッチ構造のものであってもよく、これは、一例では、内側および外側のパネルをマトリックス材料１４の周りに融合することによって形成され、他の形態では、溶融したマトリックスが間に注がれる内側および外側のシートを設けることによって形成される。１つの形態において、パネル１０は、比較的薄く、柔軟であってもよく、発泡体またはワックス混合物が間に配置されてもよい巻かれたシートまたは箔の形態で供給されてもよい。

マトリックス材料１４は、その組成のために、おそらく摂氏１２０度程度の比較的低い融点を有することになるが、実際の融点は、マトリックス材料１４の実際の組成に左右されることを理解されたい。このような低い融点によって、従来の型成形技術をマトリックス材料１４の成形に使用することが可能となり、したがって、パネル１０は、以下でさらに説明する通り、平面または三次元の形態に、あるいは封入コンテナに型成形され得る。パネルを一緒に封入コンテナとして型成形することによって、このコンテナは、シールされた本体として形成され得、空間を効率的に使用して、保管および／または輸送のコストを削減する長方形の形態を取り得る。

例示した実施形態において、パネル１０は、パネル内に一体成形された放射線シールド１８を含む。放射線シールド１８は、特に強い核放射線が発生することになる用途のために設けられてもよく、黒鉛またはホウ素などの減速材を含んでもよい。放射線シールド１８は、パネル１０内に形成された層として示されているが（図１０に示したものも参照されたい。）、放射線シールド１８は、パネル１０の内面または外面に取り付けられてもよいことを理解されたい。放射線シールドは、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物の別の層の形態であってもよく、その厚さは用途に合わせて調整される。

シールド１８はまた、複数の層で形成されてもよい。１つの形態において、パネルは、「Ｃ」字断面形状を有する図４に示す部材２０などの端部補強要素と共に形成され、この端部補強要素は、補強材１２および／または放射線シールド１８と係合して、それらを所定の位置に保持し、構造強度を高める。

代替の形態において、シールドは、例えば、ホウ素、黒鉛、水、ワックスまたは脂肪、あるいはこれらの組み合わせを含む液状であってもよい。

このような構成は、中性子線を放射した小さな割合のＵ２３５を含む酸化ウランなどの物質の輸送に特に有用である。現在の使用において、イエローケーキは、処理のためにスチールドラムに入れて輸送され、次いで、濃縮後（純粋なＵ２３５が望ましい。）、減損ウランＵ２３８（これは望ましくない低レベル放射性廃棄物である。）が同じスチールドラムに戻され、貯蔵されるために貯蔵所まで輸送される。中性子線は、鉛などのどのような高密度金属でも遮蔽が非常に困難であり、したがって、イエローケーキを濃縮センターまで輸送するためのコンテナ内でシールド１８が使用され、Ｕ２３５が分離された後、シールドを溶解したり、または他の使用のために除去したりすることができる本発明などのより良い安全な方法およびシステムが必要とされている。シールド１８が除去されると、空コンテナを使用して減損ウランを貯蔵所の場所まで輸送することができる。減損ウランを輸送するとき、封入組成物は、ワックス１０％およびＬＤＰＥ９０％であり得る。

別の実施形態において、端部補強部材は、封入コンテナの壁を所定の位置に保持するのに役立つ他の断面形状を有してもよい。一例では、端部補強部材は星形断面を有してもよく、例えば、スター・ピケットの形態であってもよい。このような構成によって、コンテナ内の物質からの圧力でパネルが所定の位置に保持されるように、この部材の端部に対して受け入れられるパネルが設けられ得る。また、このような構成によって、例えば、減速材などの他の物質で満たすことができる空洞が設けられ得る。

パネルはまた、パネル１０の表面から毒性物質を支持するための、パネルの表面から延びる少なくとも１つの支持体（図示せず）を含むことができる。支持体は、好ましくは、使用中に内部にあるパネル１０の側面から延びる。パネル１０に保護を施すことに加えて、このような構成は、複数のパネルが一緒に合わせられてエンクロージャを形成するとき、毒性物質を取り囲む減速材として使用するためのエンクロージャに水または他の物質を導入することを可能にする。減速材の例には、脂肪または水に懸濁させた炭素、ホウ酸水、あるいは脂肪、ワックス、ポリマーまたはゲルに懸濁させたホウ素が含まれる。エンクロージャ内に液体またはゲルを備えることも、燃焼性を低くするのに有用である。

補強材１２は、円形の補強ロッドなどの複数のテンションバーを含む多くの形態を取ることができる。平坦なストリップ要素もまた使用されてもよく、補強材１２はまた、メッシュ、ネットまたはチェーンリンクの形態にすることができて、これらは、保護プラスチック被覆を備えていても、備えていなくてもよい。特に、輸送されることになる封入コンテナとしてパネル１０が使用されることになるときに、マトリックス材料１４に追加的な保護を施すために、コーナー保護部材などの外部補強部材がマトリックス材料１４の外部に配置されてもよい。１つの形態において、コーナー保護部材は、さびにくくするように亜鉛めっき鉄直角部で形成されてもよい。

複数のパネル１０を封入コンテナとして合わせられるようにするために、ガス排出ベント（図示せず）などの別のフィーチャがパネルのうちの少なくとも１つに設けられてもよい。これにより、過剰な加熱、ボックス内における適合しない廃棄物の使用または放射性化学による結合切断の結果であり得るガス圧を逃がして爆発を回避することができる。

また、図５に示すように、パネル１０は、複数のパネル１０を好都合に一緒に連結できる、少なくとも１つの端部に沿って配置されたヒンジ２０を用いて形成されてもよい。有利には、このようにパネルを形成することによって、大きな輸送コストがかからない、現場で速やかに組み立てられる「フラットパック」として封入コンテナを好都合に輸送することができる。このような実施形態において、パネルは、以下でさらに説明する通り、シールを向上させるかみ合わせ端部を備えてもよく、または、隣接するパネルの端部を一緒に熱融合できる加熱手段を備えてもよい。

図６は、本発明の好ましい実施形態による、毒性物質を封入するためのコンテナ１００を示す。コンテナ１００はまた、毒性物質封入システムにおける使用のために構成され、マトリックス材料１１４内に少なくとも部分的に配置された補強構造物１１２を含む。マトリックス材料１１４は、ポリオレフィンなどの非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物である。

コンテナは、パネル１０と同じように形成されてもよく、１つの実施形態では単体構造のものであるが、他の実施形態では複数のパネル１０から形成される。例示した実施形態において、コンテナ１００は、下部のハウジング１０２および蓋１０４を含み、そのそれぞれが、マトリックス材料１１４内に少なくとも部分的に配置された補強構造物１１２を含む。マトリックス材料１１４は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物である。

コンテナは、使用中に水密シールされるように構成され、これは、例えば、型成形プロセスによって製造される場合、単体構造のときの固有の特性であるが、複数のパネルで形成されるとき、シール手段が必要になることもある。シールされると、本発明の利点は、封入組成物が吸収する水が０％であることであり、利点は疎水性または撥水性であることであった。結果は優れた水バリアである。この特性は、コンテナが液体で満たされて、核水プールとして機能する本発明の実施形態において利用することができる。液体は蒸留水および／または脂肪であってもよく、ホウ素または炭素を含んでもよい。これにより、優れた放射線吸収特性を有するコンテナが提供される。さらに、コンテナは優れたシール特性を有するので、ほとんど浸出のリスクなく水中または地下に廃棄物を貯蔵し得る。

コンテナ１００は、輸送、貯蔵および廃棄物管理の規則を満たしながら、先行技術の封入コンテナおよび方法と比べて著しい改善をもたらすことができる。さらに、廃棄物の焼却を回避することができる。

１つの形態において、コンテナ１００は、隣接するパネルの端部を加熱し、これらをまとめることによってシールされる。一例では、コンテナ１００を形成するパネル１０は、露出した端部付近に配置され、パネルの端部を加熱して隣接するパネルを一緒に融合させるために操作可能な少なくとも１つの発熱体を有してもよい。少なくとも１つの発熱体がパネル内に一体成形されてもよい。コンテナ１００に関して、下部のハウジング１０２および蓋１０４を一緒に融合するための発熱体１３０の一例を図７に示す。

例示した実施形態において、発熱体１３０は、連結されることになる端部付近の各部材内に形成される。各端部に加熱部材１３０を有するように示されているが、いずれかの端部に単一の加熱部材のみを有することができる場合があることを理解されたい。好ましい形態において、加熱部材１３０は、電流が加えられたときに昇温するように構成された導電性抵抗体であり、それによってマトリックス材料１１４を加熱して、ハウジング１０２および蓋１０４を一緒に融合させる。

下部のハウジング１０２（ならびに、場合によっては蓋１０４）はまた、輸送中の衝撃および／または摩耗からの追加的な保護のために、ハウジング／蓋の外面に固定されたコーナー保護部材１３２を備えてもよい。

前述の通り、記載のようにコンテナ１００を形成することによって、これは、型成形プロセスを使用して形成されてもよく、または型成形プロセスを使用して形成されたパネルで形成されてもよく、それによって、コンテナ１００の最終的な外形に関してかなりの自由が与えられる。好ましくは、コンテナ１００は、保管および／または輸送のための空間に効率的に積み重ねることができるよう長方形であるが、円筒形であってもよい。また、コンテナは、所定の位置に縛り付ける必要がないように、輸送コンテナ内にぴったり合うような自由に動かないサイズであってもよい。コンテナ１００は、好ましくは、深さ３〜５段のみ積み重ねることができる先に提案されたコンテナと比べて、同様のコンテナを深さ１０〜１５段積み重ねることが可能になるような十分な強度を有する。

コンテナ１００は、ロック可能な蓋、およびガスを大気中に排出するベントを備えてもよく、積み重ね性を低下させないように、これらの両方に陥凹が設けられてもよい。コンテナ１００はまた、フォークリフトによる荷積みを可能にするフォークリフトのフォークを受け入れるための陥凹を下部の端部に沿って備えてもよい。

記載のパネル１０は、放射性および有害／毒性廃棄物の封入、封じ込め、貯蔵および輸送に関連して数多く利用されることになることを理解されたい。一例では、パネル１０は、例えば、廃滓ダムなどの大規模な液体貯蔵施設において使用されてもよい。このような実施形態において、補強部材の引張強度を利用することができて、施設を形成する複数のパネルにわたって引張力が伝達されるように、パネル１０の補強部材が相互接続されてもよい。このような実施形態において、パネル１０は、相互接続されてもよく、ダムのベース表面、およびダムのベースを完全にシールするために隙間に施された別の封入組成物、ワックスまたはＬＤＰＥの上に被せてもよい。このようにパネル１０を使用すると、放射性廃棄物、有害廃棄物または毒性廃棄物を効果的に貯蔵することができる一方、地震活動に対応する十分な柔軟性がもたらされる十分にシールされたダムが得られることを当業者なら理解するであろう。

別の例において、記載のパネル１０およびコンテナ１００は、複数のパネル１０および複数のコンテナ１００を含む輸送システムの一部をなしてもよい。パネル１０は、複数のコンテナ１００が内部に配置される、例えば、トラックトレーラまたは従来の輸送コンテナなどの輸送コンテナ内に配列されてもよく、輸送コンテナを整列させてもよい。パネル１０は、好ましくは、相互接続されて輸送コンテナを効果的にシールするように構成される。１つの形態において、パネル１０は、それらをコンテナ内に取り外し可能に設置することが可能になる、パネル内に形成された磁気要素を備え、それによって、必要ならば設置時に別のシールドを設けてもよい。

このようにパネル１０を使用することによって、輸送コンテナの汚染が回避され得る。また、廃棄物を取り扱う人々またはコンテナに近づく人々の暴露が低減または回避されて、毒性物質の輸送がより安全になり得る。

毒性物質を封入する方法も本明細書において提供される。１つの形態において、本方法は、上記のタイプのコンテナに毒性物質を入れるステップを含む。別の形態において、本方法は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物を溶融状にするステップと、毒性物質を組成物と合わせて、混和物を生成するステップと、混和物を上記のタイプのコンテナ１００に流し込むステップとを含む。１つの形態において、組成物はワックス１００％であり、これは、廃棄物の効率的なリサイクルを可能にする。別の形態において、組成物は、ポリオレフィン１００％にすることができる。他の形態において、組成物は、ワックスおよびポリオレフィンの混合物であり、このような組成物は、上記のマトリックス材料にしたがうものにすることができる。有利には、混和物とコンテナとの間で付着が起こり、さらに廃棄物をコンテナ内に安全に封じ込めるように作用する。

代替の実施形態において、廃棄物は、紙またはプラスチックのいずれかを使用して袋詰めされてもよく、あるいは、コンテナに入れられる前に回収されてもよい。

使用中、混和物は、毒性物質の体積を減らすためにコンテナ内で圧縮されてもよい。これは、例えば、手袋などの使い捨て用品と容器が毒性物質内で混合される可能性がある病院の廃棄物など、毒性物質が混合される用途において必要になることがある。所定のレベルまで充填されたら、コンテナをさらにシールして十分に封入されるように、混和物を別の量の溶融組成物で覆ってもよい。

充填されたら、本方法は、コンテナに蓋を施すステップと、コンテナをシールするステップとを含むことができる。蓋は、蓋１０４にしたがうものであってもよく、または上記のタイプのパネル１０で形成されてもよい。

好ましい形態において、混和物はオーガー内で合わせられる。この点に関して、組成物は、ホッパー内で貯蔵された後、溶解され、オーガーに導入されてもよい。続いて、毒性物質が、溶融組成物と合わせるためにオーガーに導入されてもよい。上記の組成物を使用すると、組成物の粘度は先の組成物より低くなり、それによって、オーガーにおけるエネルギーを低減し、負荷を低減してオーガー内の混合を実施することが可能になる。さらに、組成物のより高い粘度は、廃棄物のより良い被覆および封入にもつながり、したがって、廃棄物は組成物内に完全に取り囲まれ、封入される。

毒性物質は、放射性／核廃棄物、病院からの医療廃棄物、エネルギー生産プロセス、採掘プロセスまたは製造プロセスからの廃棄物など、多くの形態を取り得ることを当業者なら理解するであろう。

別の形態において、毒性物質は、蒸気蒸留プロセスから抽出される。このようなプロセスは、国際特許出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＡＵ２０１５／０５０３８２など、本出願人による他の出願に開示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

採掘作業による有害廃棄物の処分に使用される廃滓ダムなどの汚染源からの水を蒸発させるために、ＰＣＴ／ＡＵ２０１５／０５０３８２に記載の蒸気蒸留プロセスが使用されてもよい。このような蒸留プロセスを使用することによって、毒性物質／有害廃棄物を含む濃縮スラッジと共に精製水を得ることができる。精製水は、さらに廃棄物を回収するために汚染水源に戻すことができる。また、最終濃縮生成物が、貯蔵または貯蔵場所への輸送のためにコンテナ１００に封入される前に、商業的に価値のある可能性のある微量元素を取り出すために、第２の採掘作業において濃縮廃棄物を採掘することができる。

フラッキング作業による廃水もまた、回収のために水から化学物質を除去し、精製水を汚染水源に戻すために、このように処理されてもよい。

有利に、汚染水源の環境影響が低減され得、別の場所で安全に貯蔵するために毒性／有害成分が取り出され得る。

本発明は、先に提案された毒性廃棄物処分システムよりも多くの利点をもたらす。以前のシステムよりも優れた性能および寿命の実現に加えて、貯蔵がより安価に、より効率的に実施され得る。また、有害物質との使用に関する適合性試験を受けた既知の材料が本発明の様々な実施形態において使用されるため、広範な材料試験を繰り返すことなく承認試験を受ける準備が整うことが想定される。

さらに、マトリックス材料の組成のために、マトリックス材料は溶解可能であり、したがって、毒性物質を抽出できて、場合によってはリサイクルまたは再使用することができる。一例では、コンテナの上部および下部が取り外し可能であり、酸が封入材料に浸透して化学物質を抽出することができる。このようなプロセスには相当な時間がかかる可能性があるが、毒性廃棄物を貯蔵する必要がある長い期間を考えると、その時間は比較的短い。酸の循環は、液体貯蔵施設への電力が不要になるように太陽エネルギーによって給電されてもよい。このような実施形態において、コンテナは比較的大きくてもよく、２本のパイプを除いて環境からシールされた大きな部屋と同等のサイズのものであってもよく、１本は、酸をコンテナ内に運ぶためのものであり、酸は、好ましくは、シャワーまたはスプリンクラーを配置することによって廃棄物の上に散布される。酸は、選択された金属を反応または溶解させ、重力によって堆積廃棄物内の下方に移動させる。第２のパイプは、液体を除去して液体内に含まれる金属の分離を可能にするように設けられてもよく、それによって、放射性同位体を取り出して再利用またはリサイクルが可能になり、液体酸を堆積廃棄物の上に戻して再び散布させることが可能になる。

廃棄物からの有用な物質の抽出が可能になることに加えて、このようなプロセスは廃棄物のサイズを小さくすること可能であり、したがって、廃棄物は時間をかけて、より小さなコンテナ内に固結されて、敷地に貯蔵する必要がある物質の体積を減らし得る。

記載のパネルおよびコンテナは、特定の用途に合わせるために必要な任意のサイズまたは形状に形成されてもよいことを理解されたい。図８Ａから図８Ｄは、本発明の別の実施形態による別のコンテナ２００を示す。コンテナ２００は円筒形のドラムの形態であり、下部またはドラム２０２と、上部または蓋２０４とを含む。コンテナ２００は、毒性物質を封入するために現在使用されている従来のスチールドラムを直接代替するように構成され、好ましくは、医療廃棄物の処分または輸送のために構成される。有利には、コンテナ２００は、スチールドラムのように腐食に弱くはなく（内部と外部の両方）、実質的にどのような廃棄物でも扱うことができる。

コンテナ２００は、蓋２０４内に形成された、ドラム２０２と連結されることになる端部付近に配置された発熱体２３０を含む。同様の発熱体はまた、ドラム２０２の上部に設けられてもよい。好ましい形態において、加熱部材２３０は、電流が加えられたときに昇温するように構成された導電性抵抗体であり、それによって材料を加熱して、ドラム２０２および蓋２０４を一緒に融合させ、充填されたらドラムをシールする。１つの形態において、発熱体は、幹線の電源で操作可能なように構成されてもよく、簡単な電源コードが起動用に設けられてもよい。

図９は、本発明の別の実施形態によるパネル３００を示す。パネル３００はまた、毒性物質封入システムにおける使用のために構成され、ポリオレフィンなどの非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物で形成される。パネル３００は、好ましくは、ＨＤＰＥまたはＬＤＰＥで形成される。内部補強構造物（図示せず）も、先述の実施形態にしたがって提供されてもよい。パネル３００はまた、パネル３００内に配置された磁石３５０と共に形成されて、運送コンテナの金属壁など、金属壁に容易にパネルを固定することが可能になる。

パネル３００は、パネルの放射線遮蔽特性を向上させる、水、ワックスまたは脂肪に懸濁させたホウ素、黒鉛または炭素を充填することができる中空体であってもよい。必要ならば、別の放射線シールドも設けられてもよい。使用前に、パネル３００の中空体は、液体が漏れないように蓋で閉じられ、シールされる。

図１０は、コンテナ４００も毒性物質封入システムにおける使用のために構成されることを示す。コンテナ４００は、マトリックス材料４１４内に少なくとも部分的に配置された補強構造物４１２を含む。マトリックス材料４１４は、ポリオレフィンなどの非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物である。コンテナ４００はまた、コンテナ内に形成された層として示されている放射線シールド４１８も含む。放射線シールド４１８は、上記の組成物、すなわち、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物の別の層の形態である。シールド４１８の厚さは用途に合わせて調整されてもよい。

本発明を以下の実施例においてさらに説明する。実施例は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、上述の説明に関して限定するためのものではない。

封入組成物の調製
第１の実施形態によれば、封入組成物は、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む。上に示した通り、ポリマーは、組成物中に、組成物の全体積に基づいて約０．５％〜約３０％の量で存在し、ワックスは、全体積に基づいて約１０％〜約９９．５％の量で存在する。組成物からの廃棄物の浸出を最小にするという点から組成物中に含むこれらの成分の最適量を決定するために、様々な配合物を、標準的な手法にしたがって調製および試験することができる。代表的な配合物を表１に示す。

第１の実施形態の変形において、封入組成物は無水抗浸出剤も含む。上に示した通り、この薬剤は、組成物中に、組成物の全体積に基づいて約５％〜約６０％の量で存在してもよい。この点に関して、表２に示した配合物は、組成物からの廃棄物の浸出を最小にするという点から組成物中に含む成分の最適量を決定するときに調製することができる。

第２の実施形態によれば、封入組成物は、非生分解性熱可塑性ポリマーと、ワックスと、放射性廃棄物および／または有害廃棄物を含む廃棄物とを含む。いくつかの実施形態において、廃棄物は、乾燥した形態またはほぼ乾燥した形態であり、この場合、廃棄物は、組成物中に、組成物の約１０重量％〜約８５重量％の量で存在してもよい。この点に関して、表３に示した配合物は、組成物からの廃棄物の浸出を最小にする一方、封入される廃棄物の量を最大にするという点から組成物中に含む成分の最適量を決定するときに調製することができる。

第２の実施形態の変形において、封入組成物は無水抗浸出剤も含む。したがって、表４に示した配合物は、組成物からの廃棄物の浸出を最小にする一方、封入される廃棄物の量を最大にするという点から組成物中に含む成分の最適量を決定するときに調製することができる。

封入組成物の性能試験
廃棄物形態内の汚染物質の封入は、環境中への浸出から廃棄物を隔離し、封じ込めるために用いられ得るいくつかの障壁のうちの第一である。したがって、様々な環境条件での長期間にわたるこのような封入廃棄物の耐久性は、封入廃棄物中の汚染物質が隔離され続け、封じ込められ続けるために重要な役割を果たす。したがって、封入組成物を試験して、封入組成物が構造的に安定であり、したがって、内部に封入された廃棄物を長期間十分に保持することを確認することが重要である。この点に関して、適切な試験は、廃棄物の処分、貯蔵および封じ込めの予想される条件をできるだけ正確に反映する短期のコンディショニングおよび特性評価を適用するものになる。以下の試験は、組成物によって封入された廃棄物に適用されてもよい。試験は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）、国際標準化機構（ＩＳＯ）および環境保護局（ＥＰＡ）などの関連規制当局に裁判管轄上認められている標準化技術である。

燃焼性試験
（内部に封入された廃棄物を含む）記載の封入組成物に、いくつかの試験様式にしたがって燃焼性評価を行うことができる。これらの試験様式には以下が含まれるが、これらに限定されない。

コーンカロリーメータ（ＩＳＯ ５６６０／ＡＳＴＭ Ｅ−１３５４）−この試験は、広範囲のヒーターおよび発火の条件下で評価されるサンプル物質の基本的な燃焼特性の大部分（例えば、発火の容易さ、発熱速度、燃焼時のサンプル重量、燃焼時のサンプル温度、重量減少率、発煙速度および発煙量）に関するデータが得られるという点で包括的である。この試験から入手できる大量のデータの結果として、サンプル物質の燃焼のモデルを開発することが可能であり、したがって、周辺地域および居住者に対する火炎の潜在的影響を推定することができる。

点火試験（ＩＳＯ ８７１−１９９６／ＡＳＴＭ Ｄ−１９２９）−この試験を用いて、制御された条件下で加熱し、炎を当てて評価されるサンプル物質の応答を測定および記述する。しかし、この試験単独では、実際の火災の条件下における物質の火災の危険または火災のリスクの評価に必要なすべての要素が織り込まれない。

放射パネル試験（ＡＳＴＭ Ｅ−１６２）−この試験では、規定のレベルの放射熱エネルギーに暴露されたときの評価されるサンプル物質の表面燃焼性を測定および比較する。この試験は、火炎に暴露されたときのサンプル物質の表面燃焼性の測定において用いることが意図されている。

限界酸素指数ＬＯＩ（ＩＳＯ ４５８９−２／ＡＳＴＭ Ｏ−２８６３）−この試験では、評価されるサンプル物質が、密閉したチャンバー（通常、ガラスまたは透明なプラスチックのエンクロージャ）内に垂直に吊り下げられる。チャンバー内の雰囲気が制御できるように、チャンバーには酸素ガス入口と窒素ガス入口が備えられている。サンプル物質は底部から点火され、雰囲気が調整されて、燃焼が維持されるだけの酸素の最低量が求められる。酸素／窒素雰囲気の割合で表されるこの最低酸素濃度は酸素指数と呼ばれる。より大きい数値は、燃焼性の低下に関連する。

圧縮強度試験
圧縮試験は、試験が行われる条件を近似する条件下で用いられるとき、評価されるサンプル物質の圧縮特性に関する情報を与える。圧縮特性には、弾性率、降伏応力、降伏後の変形および圧縮強度（サンプル物質が単に平らになり、破壊しない場合を除く。）が含まれる。程度の低い延性を持つサンプル物質は降伏点を示さない場合がある。圧縮時に粉砕破壊によって破壊するサンプル物質の場合、圧縮強度は非常に明確な値を有する。圧縮時に粉砕破壊によって破壊しないサンプル物質の場合、圧縮強度は、サンプル物質の完全な破壊を示すと見なされるひずみ度に応じた不定値である。代表的な試験には、硬質プラスチックの圧縮特性のＡＳＴＭ標準試験法−ＡＳＴＭ ０６９５（ＩＳＯ ６０４と技術的に同等）が含まれる。

浸出性試験
これらの試験は、封入廃棄物内に存在するマーカー汚染物質の組成物からの漏出または浸出を封入組成物が抑制または低減することができる有効性を分析するために設計されている。マーカー汚染物質は、測定目的で廃棄物に人工的に投入することができる。このようなマーカー汚染物質には、典型的には、鉛、銀、ニッケル、水銀、クロム、ヒ素、カドミウム、ベリリウムおよびバリウムなどの様々な金属が含まれる。

用いられる最も一般的な浸出性試験は、ＵＳ ＥＰＡ（メソッド１３１１）に記載の毒性特性浸出法（ＴＣＬＰ）である。ＴＣＬＰ法では、サンプル物質を２つの緩衝溶液のうちの１つに浸出させる。第１の緩衝溶液（ｐＨ４．９３）が中性から酸性の物質に使用され、第２の緩衝溶液（ｐＨ２．８８）がアルカリ廃棄物に使用される。浸出混合物は抽出容器内にシールされ、地中における長期の浸出時間をシミュレートするために１８時間混転される。次いで、（サンプルではなく）溶液のみが残るように濾過され、次いで、例えば、誘導結合プラズマ分光法により分析される。

ＴＣＬＰの代替法も利用できる。これらには、ＡＳＴＭ ０３９８７−８５ 固体廃棄物の水による振盪抽出、およびオーストラリア標準ボトル浸出法（ＡＳ ４４３９−１９９７）が含まれる。ＡＳＴＭ ０３９８７−８５法は、脱イオン水に浸出させることによって、酸性のＴＣＬＰ条件とｉｎ ｓｉｔｕ条件の間の中間点を与える。ＡＳ ４４３９−１９９７法は、主に２つの点でＴＣＬＰとは異なる−（１）ＡＳ ４４３９の最大サンプル粒径は２．４ｍｍであり、９．５ｍｍが許容されるＴＣＬＰとは異なる；（２）標準的なＴＣＬＰ緩衝液に加えて、ＡＳ ４４３９では、用途に応じて３つの代替の緩衝液、すなわち、（ｉ）試薬水（廃棄物がそのままにされ、現場に残されるとき適用可能）；（ｉｉ）四ホウ酸塩 ｐＨ９．２（酸揮発性標的分析物用）；（ｉｉｉ）現地の水（現地の地下水、地表水または海水への暴露が予想されるとき。）の使用が可能である。

当業者には理解されるであろう通り、内部に封入された廃棄物を保持する封入組成物の有効性を試験する他の厳密な試験法が用いられてもよい。これらには、衝突試験または落下試験、あるいはさらに厳しい「ゴリラ」試験または「拷問」試験が含まれる。

封入および封じ込めシステムの性能試験
第４の実施形態によれば、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入および封じ込めのためのシステムが提供される。１つの実施形態において、本システムは、（ｉ）非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む、放射性廃棄物および／または有害廃棄物の封入のための封入組成物と、（ｉｉ）封入組成物を受け入れるためのコンテナを含む。

実施例２において言及した試験では、内部に封入された廃棄物を保持する封入組成物の有効性を評価するが、応力下または強圧下で封入廃棄物の封じ込めを維持するコンテナの能力の試験を用いることができる。放射性廃棄物に対して、コンテナから放出される放射能のレベルを確認する試験が用いられてもよい。このような試験は、国際原子力機関および環境保護局（ＥＰＡ）などの様々な規制機関から裁判管轄上要求される関連する国家基準および国際基準にしたがって実施される。このような試験には、衝突試験または落下試験、あるいはさらに厳しい「ゴリラ」試験または「拷問」試験が含まれるであろう。

値の範囲が述べられている場合、この範囲は、範囲の上限および下限、ならびにこれらの限界値の間のすべての値を包含すると明確に理解されることに留意されたい。さらに、本明細書において使用される「約」という用語は、おおよそ、またはほとんどを意味し、本明細書に記載の数値または範囲の文脈において、記載もしくは請求された数値または範囲の、およびこれらからの±１０％以下、±５％以下、±１％以下または±０．１％以下のばらつきを包含することを意図する。

明確さおよび理解のためにある程度詳しく本発明が説明されてきたが、本明細書に記載の実施形態および方法に対して、本明細書に開示の発明概念の範囲から逸脱することなく様々な修正および改変が行われてもよいことが当業者には明らかになるであろう。

Claims (14)

1. 非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物であるマトリックス材料内に少なくとも部分的に配置された補強構造物を含む複数の複合パネルによって形成されるか、またはこれらを含み、前記マトリックス材料を溶融することによりコンテナのオープントップをシールするのに適したシール蓋を備えるオープントップコンテナである、毒性廃棄物質を封入するためのコンテナ。
2. 非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物であるマトリックス材料内に少なくとも部分的に配置された補強構造物を含む複数の複合パネルによって形成されるか、またはこれらを含み、前記マトリックス材料を加熱して蓋をコンテナに融合させるために前記コンテナの開口端付近に配置された通電可能な少なくとも１つの導電性発熱体を有する、毒性廃棄物質を封入するためのコンテナ。
3. ホウ素または黒鉛あるいはこれらの組み合わせおよび脂肪を含む組成物で形成された、前記コンテナ内に形成された内部放射線シールドをさらに含む、請求項１または２に記載のコンテナ。
4. 単体構造のものである、請求項１または２のいずれか一項に記載のコンテナ。
5. 前記少なくとも１つの発熱体が前記パネル内に一体成形されている、請求項２に記載のコンテナ。
6. ガス排出ベントをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のコンテナ。
7. コーナー保護部材をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のコンテナ。
8. リフト車両との係合のための、その下部に形成された陥凹をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のコンテナ。
9. 前記コンテナの下面および上面が、複数のコンテナをかみ合わせて積み重ねることを可能にする相補形状のかみ合わせフィーチャを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のコンテナ。
10. シールされ、かつ非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスを含む封入組成物に封入された放射性廃棄物および／または有害廃棄物を含み、前記封入組成物が溶融混合され、それによって前記廃棄物を前記組成物に封入する、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪を含む組成物であるマトリックス材料内に少なくとも部分的に配置された補強構造物を含む複数の複合パネルによって形成されるか、またはこれらを含む、毒性廃棄物質を封入するためのコンテナから構成される毒性物質封入システム。
11. 請求項１０に記載の毒性物質封入システムによる複数のコンテナを含み、非生分解性熱可塑性ポリマーおよびワックスまたは脂肪で形成され、かつ前記ポリマー内に一体成形された補強構造物を有する複数のパネルで構成され、前記複数のパネルが、前記複数のコンテナが内部に配置される輸送コンテナ内に配列され、かつ前記輸送コンテナを整列させる、輸送システム。
12. 前記非生分解性熱可塑性ポリマーが、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、アクリル、ポリビニルエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、ナイロン、ポリブタジエンおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンテナ。
13. 前記ワックスが、パラフィン、蜜蝋、イボタ蝋、ラノリン、セラック蝋、鯨蝋、ヤマモモ蝋、カンデリラ蝋、カルナウバ蝋、昆虫蝋、ヒマシ蝋、エスパルトワックス、木蝋、ホホバ油、オーリキュリーワックス、米糠蝋、大豆蝋、ロータスワックス、セレシン蝋、モンタン蝋、地蝋、ピートワックス、ミクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー−トロプシュワックス、置換アミドワックス、パルミチン酸セチル、パルミチン酸ラウリル、ステアリン酸セトステアリル、ポリエチレンワックス、Ｃ３０−４５アルキルメチコンおよびＣ３０−４５オレフィンからなる群のうちの１つまたは複数から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンテナ。
14. 前記マトリックス材料が、ドライクリーンもしくは廃木粉、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、芳香族ポリアミド繊維、高弾性ポリエステル繊維、麻、ジュートまたはサイザルからなる群のうちの１つまたは複数から選択されるフィラーまたは補強繊維をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンテナ。

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