JP7143029B2 - Manufacturing method of clearance metal - Google Patents

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Description

本発明は、放射性セシウムや放射性ストロンチウムなどの溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物から放射性物質を分離除去して、クリアランスレベル(市中の金属スクラップと同等に流通させることが可能な除染レベル)の金属(以下、「クリアランス金属」という)を製造する方法に関する。 The present invention separates and removes radioactive substances from radioactive metal waste contaminated with radioactive substances whose main components are radioactive nuclides such as radioactive cesium and radioactive strontium that tend to migrate to slag and dust when melted, thereby achieving clearance levels (commercially available). It relates to a method for producing metal (hereinafter referred to as "clearance metal") of a decontamination level that can be distributed equivalently to metal scrap of .

原子力発電所等の放射能関連施設の運用を停止し、解体する際に高レベル、中レベル、低レベルの放射性廃棄物が発生し、量的には低レベルの放射性廃棄物が全体の80%以上を占めている。放射性廃棄物は遮蔽できる場所に保管することが前提となるため、量的に廃棄物の大部分を占める低レベルの放射性廃棄物を保管するための処理は、場所確保の問題と費用の問題の両面で重要である。 High-level, medium-level, and low-level radioactive waste is generated when radioactive facilities such as nuclear power plants are shut down and dismantled, and low-level radioactive waste accounts for 80% of the total. occupies more than Since it is assumed that radioactive waste is stored in a place that can be shielded, processing for storing low-level radioactive waste, which accounts for the majority of the waste in terms of quantity, poses problems of securing space and cost. Both are important.

現状では大幅な減容化が図れる溶融や圧縮等の処理をした上で保管容器に入れて保管する方式が適用されつつある(特許文献1参照)。
ただし、特に放射性金属廃棄物に関しては、通常、金属自体が放射化しているのではなく、放射性物質が付着して汚染されているため、ブラストや薬剤洗浄等の物理・化学的な除染技術を適用し、かつ、高度に制御した溶融技術を適用すれば、ほぼ完全に金属と放射性成分の分離(クリアランス)が可能で、分離された金属は市中のスクラップ業者を経て電気炉製鉄業者で型鋼や線材の原料として使用可能(フリーリリース)である。
ブラストによってクリアランス化する点については、例えば特許文献2に開示されている。
At present, a method of storing in a storage container after processing such as melting and compression, which can greatly reduce the volume, is being applied (see Patent Document 1).
However, with regard to radioactive metal waste in particular, the metal itself is usually not activated, but is contaminated with radioactive substances attached to it. If a highly controlled melting technology is applied, it is possible to almost completely separate the metal and radioactive components (clearance). It can be used as a raw material for wire rods (free release).
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 discloses the clearance by blasting.

しかし、この除染金属は、少なくとも現状の日本においては市中で流通している金属スクラップと同等の原料利用(フリーリリース)が行われていない。再利用される場合であっても、少量を専ら原子力施設の敷地内で使用する遮蔽容器やインゴット(遮蔽材)に溶融加工するといった程度の再利用形態に留まっているものと想定される。 However, at least in Japan at present, this decontamination metal is not utilized as a raw material (free release) in the same manner as metal scrap distributed in the market. Even if it is to be reused, it is assumed that it will be reused only by melting a small amount into shielding containers or ingots (shielding material) that are exclusively used on the premises of nuclear facilities.

このような状況に至っている原因は、原子力施設そのものの歴史が浅いため、施設寿命が来て廃棄する際に発生する廃棄物の量が少なかったこと、無害化された金属の市場流通の実績がないこと等がある。このため、まず、大量の放射性金属廃棄物に対して無害化を確実に達成すること、無害化された金属を原子力施設等で再利用した実績を作ることが重要と考えられる。 The reason for this situation is that the history of the nuclear power facility itself is short, so the amount of waste generated when the facility reaches the end of its life is small, and the market distribution of detoxified metals is not successful. There are things that do not exist. For this reason, first, it is considered important to reliably detoxify a large amount of radioactive metal waste and to create a track record of reusing detoxified metals in nuclear facilities and the like.

このためには、(i)放射性金属廃棄物から放射性物質を高度に分離除去し、金属の無害化を達成できる精密に制御された溶融プロセスを確立し、(ii)再利用が容易なクリアランス金属を製造する方法を確立することが必須である。これによって、クリアランス金属に対する住民の不安を解消し、市中のスクラップと同じ扱いを受けて市中の製鉄業者等で形鋼や線材等汎用品への再利用に利用される(フリーリリース)という望ましい姿に近づく事ができると考えられる。 To this end, (i) the establishment of a precisely controlled melting process capable of achieving a high degree of separation and removal of radioactive materials from radioactive metal waste and the detoxification of metals, (ii) the clearance metals for easy reuse. It is essential to establish a method for manufacturing As a result, residents' concerns about clearance metals will be eliminated, and they will be treated in the same way as scrap in the market and reused for general-purpose products such as shaped steel and wire rods by iron manufacturers in the market (free release). It is thought that it is possible to approach the desired figure.

特開2013-40841号公報JP 2013-40841 A 特開2007-248066号公報JP 2007-248066 A

この点、特許文献1に開示された技術は、放射線利用施設で発生する処理対象の金属解体廃棄物を高周波溶融して、鋳型によって放射線計測が可能な平板形状にインゴット形成するというものであり、金属解体廃棄物の減容化はできるものの、汚染金属廃棄物の無害化によるクリアランス金属の製造には至っていない。
また、インゴット形成後に放射線測定した結果、クリアランスレベルを満足しない場合、インゴット形成されたものを再溶融するとすれば、溶融に大きなエネルギーを要すると言う問題もある。
さらに、インゴット形成のものでは放射線測定や保管等の取り扱いが難しいという問題もある。
In this regard, the technology disclosed in Patent Document 1 is to melt metal scrap waste to be processed generated in a radiation utilization facility at high frequency and form an ingot into a flat plate shape that enables radiation measurement using a mold. Although it is possible to reduce the volume of metal dismantling waste, it has not yet reached the point of manufacturing clearance metals by detoxifying contaminated metal waste.
Moreover, if the clearance level is not satisfied as a result of radiation measurement after the formation of the ingot, there is also the problem that if the formed ingot is to be melted again, a large amount of energy is required for melting.
Furthermore, there is also the problem that ingot formation is difficult to handle such as radiation measurement and storage.

本発明はかかる課題を解決するものであり、放射性セシウムや放射性ストロンチウムなどの溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物の減容化を図ると共に、放射性物質が分離除去され、さらには放射線測定、保管さらには再溶融が容易なクリアランス金属を歩留まりよく製造するクリアランス金属の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention solves these problems, and aims to reduce the volume of radioactive metal waste contaminated with radioactive materials containing radionuclides that tend to migrate to slag or dust when molten, such as radioactive cesium and radioactive strontium. It is also an object of the present invention to provide a method for producing a clearance metal in which radioactive substances are separated and removed, and the clearance metal can be easily measured for radiation, stored, and remelted at a high yield.

(1)本発明に係るクリアランス金属の製造方法は、放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
溶融時にスラグやダストに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物から溶融金属を分離して、分離された溶融金属を粒状のクリアランス金属とする粒状金属生成工程を備えたことを特徴とするものである。
(1) A method for producing a clearance metal according to the present invention is a method for producing a clearance metal from radioactive metal waste,
a radioactive metal waste charging step of charging into a melting furnace radioactive metal waste contaminated with a radioactive material containing, as a main component, a radionuclide that is likely to migrate to slag or dust during melting;
a slag raw material charging step of charging slag raw material, which is a raw material of slag, into the melting furnace as necessary;
a radioactive material transfer step of separating the radioactive material from the radioactive metal waste and transferring it to slag and dust by melting the input material in a melting furnace;
a dust treatment step of collecting and treating the dust;
The method is characterized by comprising a granular metal producing step of separating molten metal from the molten material melted in the melting furnace and using the separated molten metal as granular clearance metal.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記粒状金属生成工程は、粒状にした溶融金属の放射能濃度を測定する粒状金属放射能濃度測定工程と、該放射能濃度測定工程で測定値が基準値を超えた粒状金属を前記溶融炉に投入するクリアランス未達金属投入工程を備えたことを特徴とするものである。 (2) In addition, in the above (1), the granular metal generation step includes a granular metal radioactivity concentration measurement step of measuring the radioactivity concentration of the granulated molten metal, and the radioactivity concentration measurement step. The method is characterized by including a step of charging metal particles whose measured value exceeds the reference value into the melting furnace.

(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記粒状金属生成工程は、分離された溶融金属を水砕又は風砕によって粒状にすることを特徴とするものである。 (3) In the method described in (1) or (2) above, the step of forming the metal granules is characterized by granulating the separated molten metal by water granulation or wind granulation.

(4)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記粒状金属生成工程は、分離された溶融金属を棒状、線状又は板状に成型したものを切断又は破砕することによって粒状にすることを特徴とするものである。 (4) In addition, in the above (1) or (2), the granular metal generating step includes cutting or crushing the separated molten metal into rods, wires or plates. It is characterized by being granulated.

(5)また、上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記溶融炉で溶融された溶融物から溶融残渣の全部又は一部を回収する溶融残渣生成工程と、
回収された溶融残渣の再利用の可否を溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
該再溶融可否判断工程で再利用できると判断したときには、回収された溶融残渣を溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再利用できないと判断したときには、前記溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするものである。
(5) In addition, in any one of the above (1) to (4), a molten residue generating step of recovering all or part of the molten residue from the melt melted in the melting furnace;
a remelting possibility determination step of determining whether or not the recovered molten residue can be reused based on the radioactivity concentration of the molten residue;
a molten residue charging step of charging the recovered molten residue into a melting furnace when it is determined that it can be reused in the remelting propriety determining step;
It is characterized by comprising a melted residue disposal step of disposing of the melted residue as radioactive waste when it is determined that the melted residue cannot be reused in the remelting propriety determining step.

(6)また、上記(5)に記載のものにおいて、前記再溶融可否判断工程は、前記溶融残渣の放射能濃度を測定して測定値に基づいて判断することを特徴とするものである。 (6) In the method described in (5) above, the step of determining whether or not remelting is possible is characterized by measuring the radioactivity concentration of the molten residue and making a determination based on the measured value.

本発明によれば、歩留まりよくクリアランス金属の製造ができると共に、製造されるクリアランス金属を粒状金属としていることから、その使用形態の自由度が高い。
また、粒状金属生成工程において、溶融金属を粒状にしたものの放射能レベルを測定する放射能レベル測定工程と、該放射能レベル測定工程でクリアランスレベルを満足しない粒状金属を前記溶融炉に投入する粒状金属投入工程を備えることにより、測定対象が粒状であることで放射能レベルの測定が容易であると共に、粒状であるため溶融炉に投入して再溶融する際の取り扱いや、再溶融のエネルギーが少なくてよいという効果も奏する。
さらに、クリアランス金属の製造に伴い発生する、放射性物質で汚染された溶融残渣の減容化も実現できる。
According to the present invention, the clearance metal can be produced with a high yield, and since the produced clearance metal is a granular metal, the degree of freedom of usage is high.
In addition, in the granular metal production step, a radioactivity level measurement step of measuring the radioactivity level of granulated molten metal, and a granular metal that does not satisfy the clearance level in the radioactivity level measurement step is charged into the melting furnace. By providing a metal injection step, the measurement object is granular, so it is easy to measure the radioactivity level. There is also an effect that the amount may be small.
Furthermore, it is possible to reduce the volume of molten residues contaminated with radioactive substances that are generated in the production of clearance metals.

本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法のフローチャートである。3 is a flow chart of a method for manufacturing clearance metal according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における放射性金属廃棄物投入工程(密閉投入)を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a radioactive metal waste charging step (closed charging) in the method for producing clearance metal according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における放射性金属廃棄物投入工程(開放投入)を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a radioactive metal waste charging step (open charging) in the method for producing clearance metal according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における放射性金属廃棄物投入工程(プッシャー式の密閉投入方式)を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a radioactive metal waste charging step (pusher-type sealed charging method) in the method for manufacturing clearance metal according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における放射性金属廃棄物投入工程(吊下げ式の密閉投入方式)を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a radioactive metal waste charging step (suspended sealed charging method) in the method for manufacturing clearance metal according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における出湯開始からの時間と溶融金属の温度変化の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the time from the start of tapping and the temperature change of molten metal in the method for producing clearance metal according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における粒状金属生成工程(レードル使用の態様)の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a granular metal producing step (mode of using a ladle) in the method for producing clearance metal according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法における粒状金属生成工程(両側傾動形の溶融炉使用の態様)の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a granular metal producing step (a form of using a double-sided tilting melting furnace) in the method for producing clearance metal according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の他の態様としてスラグを回収して再利用する場合のフローチャートである。It is a flowchart in the case of collecting and reusing slag as another aspect of the embodiment of the present invention.

本実施の形態に係るクリアランス金属の製造方法は、放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、図1に示すように、放射性金属廃棄物投入工程と、放射性物質移行工程と、ダスト処理工程と、粒状金属生成工程を備えたものである。
なお、図1に示した各工程は必ずしも図1に示した順番に進行するものではなく、例えば放射性物質移行工程とダスト処理工程については、各工程における処理が同時に進行する場合もある。
以下、各工程に使用している用語の意味について説明し、その後、各工程の詳細及び各工程に付随する処理について説明する。
The method for producing clearance metal according to the present embodiment is a method for producing clearance metal from radioactive metal waste, and as shown in FIG. It comprises a processing step and a particulate metal forming step.
1 do not necessarily proceed in the order shown in FIG. 1. For example, the radioactive substance transfer process and the dust treatment process may proceed simultaneously.
Hereinafter, the meanings of the terms used in each step will be explained, and then the details of each step and the processing associated with each step will be explained.

<用語の説明>
[放射性金属廃棄物]
「放射性金属廃棄物」とは、主として金属からなる放射性廃棄物をいう。原子力発電所で発生する放射性金属廃棄物は、たとえば、施設内に設置等されていたものであって、その施設の廃止、修理、変更、事故等に伴って廃棄されたものである。使用形態としては、タンク、配管、歩廊、ダクト、支柱やポンプ、モーター等があり、これらには、放射性セシウムや放射性ストロンチウム等の放射性核種が付着している。
<Description of terms>
[Radioactive metal waste]
"Radioactive metal waste" refers to radioactive waste consisting primarily of metals. Radioactive metal waste generated at a nuclear power plant is, for example, what was installed in the facility and discarded due to the abolition, repair, change, accident, etc. of the facility. Usage forms include tanks, pipes, corridors, ducts, supports, pumps, motors, etc. Radionuclides such as radioactive cesium and radioactive strontium are attached to these.

なお、放射性金属廃棄物に付着した放射性物質は、その種類によって溶融状態での挙動が異なる。セシウムは揮発性が高いためダストに移行し、ストロンチウムはスラグとの親和性が高いためスラグに移行するが、コバルト等はこの様な挙動を示さない。本発明は、放射性セシウムや放射性ストロンチウムなど溶融時にダストやスラグに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を対象としている。 It should be noted that the behavior of the radioactive material adhering to the radioactive metal waste in the molten state differs depending on the type. Since cesium is highly volatile, it migrates to dust, and strontium migrates to slag because of its high affinity with slag, but cobalt does not exhibit such behavior. The present invention is directed to radioactive metal wastes contaminated with radioactive materials, the main components of which are radioactive cesium, radioactive strontium, or other radionuclides that tend to migrate to dust or slag when melted.

[クリアランス金属]
「クリアランス金属」とは、この放射能濃度がクリアランスレベル以下の金属をいう。ここで、クリアランスレベルとは、金属やコンクリート等がどのように再利用または廃棄物として埋め立てられたとしても人体への影響は無視できると国際原子力機関(IAEA)が認めているレベルで、たとえば放射性セシウムについては0.1Bq/g以下、放射性ストロンチウムについては1Bq/g以下である。
[Clearance metal]
"Clearance metal" refers to a metal whose radioactivity concentration is below the clearance level. Here, the clearance level is the level at which the International Atomic Energy Agency (IAEA) recognizes that the effects on the human body can be ignored no matter how metals, concrete, etc. are reused or landfilled as waste. Cesium is 0.1 Bq/g or less, and radioactive strontium is 1 Bq/g or less.

なお、原子力発電所の廃止措置で発生する廃棄物は、放射能濃度により以下の様に区分される。
L1:余裕深度処分低レベル放射性廃棄物
L2:浅地中ピット処分対象物低レベル放射性廃棄物
L3:浅地中トレンチ処分対象物低レベル放射性廃棄物
CL:クリアランス対象物
NR:放射性廃棄物でない廃棄物
The waste generated by the decommissioning of nuclear power plants is classified as follows according to the radioactivity concentration.
L1: Low-level radioactive waste for intermediate depth disposal
L2: Low-level radioactive waste to be disposed of in the shallow ground pit
L3: Low-level radioactive waste to be disposed of in the shallow underground trench
CL: Clearance object
NR: non-radioactive waste

次に本実施の形態のクリアランス金属の製造方法における各工程について詳細に説明する。 Next, each step in the method for producing a clearance metal according to this embodiment will be described in detail.

<放射性金属廃棄物投入工程>
放射性金属廃棄物投入工程は、放射性セシウムや放射性ストロンチウムなど溶融時にダストやスラグに移行しやすい放射性核種が主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する工程である。
放射性金属廃棄物投入工程の前に、放射性金属廃棄物の分別、前処理を行うのが好ましい。
<Radioactive metal waste input process>
The radioactive metal waste input process is a process in which radioactive metal waste contaminated with radioactive substances, which are mainly composed of radioactive nuclides such as radioactive cesium and radioactive strontium that easily migrate to dust and slag during melting, is charged into the melting furnace.
It is preferable to separate and pretreat the radioactive metal waste before the radioactive metal waste charging step.

《分別》
廃炉処理する原子力発電施設等から発生する放射性金属廃棄物は、炭素鋼が9割以上を占めると想定されるが、炭素鋼の他にも銅やクロム等が混在している。鉄以外の成分の割合にもよるが、これらを混合した状態で溶融処理しても、クリアランス金属を製造することは可能である。また、その様なクリアランス金属でも、カウンターウエイト等として用いることができる。
《Discretion》
It is assumed that carbon steel accounts for more than 90% of the radioactive metal waste generated from decommissioned nuclear power plants, etc. However, in addition to carbon steel, copper, chromium, etc. are mixed. Although it depends on the ratio of components other than iron, it is possible to produce a clearance metal by melt-treating a mixture of these components. Moreover, even such a clearance metal can be used as a counterweight or the like.

しかし、不純物が多いクリアランス金属は、再利用の用途が限定されることから、炭素鋼以外の金属は除いて処理することが望ましい。炭素鋼以外は、溶融炉に投入する前に、可燃物、無機物、銅、アルミニウム合金及びステンレス鋼等に分別し、別途処理することが望ましい。 However, clearance metals containing a large amount of impurities have limited reuse applications, so it is desirable to exclude metals other than carbon steel from processing. Materials other than carbon steel should be separated into combustible materials, inorganic materials, copper, aluminum alloys, stainless steel, etc., and treated separately before being charged into the melting furnace.

放射性金属廃棄物の分別方法について説明する。
分別方法としては、磁力選別及び手選別を組み合わせるのが好ましい。
ステンレス鋼は混合溶融しても溶融処理は可能であるが、溶融処理後の金属の再利用に際しては、クロム等の合金成分に組成制限があるため、分別によって溶融対象外とするのが好ましい。
さらに、作業の安全上及びクリアランス金属の製造効率上、線量率測定を行い高線量の金属廃棄物は除外するのが好ましい。
A method for sorting radioactive metal waste will be explained.
As a sorting method, it is preferable to combine magnetic sorting and manual sorting.
Stainless steel can be melted even if it is mixed and melted, but when recycling the metal after melting, it is preferable to exclude it from melting by sorting because there are compositional restrictions on alloy components such as chromium.
Furthermore, from the viewpoint of work safety and manufacturing efficiency of clearance metal, it is preferable to perform dose rate measurement and exclude high-dose metal waste.

《前処理》
放射性金属廃棄物は、精密に制御された円滑な溶融を行うために、溶融炉に入れる前に細断し、細断したものを固縛したりバケットに入れて溶融炉に投入することが望ましい。
溶融炉処理規模及び投入方式並びに溶融方式(溶融炉構造)により炉投入の開口寸法は制約があり、これに基づき最大投入寸法が規定される。例えば、タンク類や金属くずの中の大型の物は、切断等の前処理により投入寸法までダウンサイジングする必要がある。
"Preprocessing"
In order to perform precisely controlled and smooth melting, radioactive metal waste should be shredded before entering the melting furnace, and the shredded material should be lashed or placed in a bucket before being put into the melting furnace. .
There are restrictions on the size of the opening for charging into the furnace, depending on the processing scale of the melting furnace, charging method, and melting method (melting furnace structure), and the maximum charging size is defined based on this. For example, large objects among tanks and metal scraps need to be downsized to the input size by pretreatment such as cutting.

溶融炉に投入するサイズはある程度細かい方が溶解に有利であるが、細断に要するエネルギーやコストが細かくするほど大きくなるため、両者を考慮して現実的に適するサイズを選択する。
また、固縛物やバケットを投入する場合であっても、炉の入口やホッパー等に引っ掛かって、一部がこぼれ落ちて蓋や扉の開閉を阻害する場合があるのでこの点にも留意する必要がある。
Although it is advantageous for the size to be fed into the melting furnace to be finer to some extent for melting, the energy and cost required for shredding become larger as the size is finer, so a practically suitable size should be selected in consideration of both.
Also, even when lashing objects or buckets are thrown in, they may get caught in the entrance of the furnace or the hopper, and some of them may fall off and interfere with the opening and closing of the lid or door. There is

なお、溶融施設には人が入って作業することが難しいため、投入前に実際の投入部と同じ構造の投入部を人が容易に入れる場所に作成して、投入の試行を行って円滑な投入を確認した後で実際に投入作業を行うようにするのがより好ましい。 In addition, since it is difficult for people to enter and work in the melting facility, a charging section with the same structure as the actual charging section was created in a place where people can easily enter, and a trial charging was conducted to facilitate smooth operation. It is more preferable to actually perform the loading operation after confirming the loading.

前処理を行うために、前処理設備を設置し、前処理設備において搬入車両からの処理対象物の受入・保管、さらには放射性金属廃棄物の材質の分別及び投入寸法までのダウンサイジングを行って一時保管し、かつ、溶融炉へ投入する形態(梱包及び容器詰め等)にして溶融設備に搬出できるようにするのが好ましい。 In order to carry out pretreatment, pretreatment equipment is installed, and in the pretreatment equipment, objects to be treated are received and stored from incoming vehicles, and radioactive metal waste is sorted by material and downsized to the input size. It is preferable to store it temporarily and put it into a melting furnace (packaging, packaging, etc.) so that it can be transported to the melting facility.

なお、受入れから溶融炉への投入前の保管までに必要と考えられる工程としては、受入工程、選別工程及び切断工程となるが、各工程の要件は以下に示すとおりである。 The processes considered to be necessary from acceptance to storage before charging into the melting furnace include a receiving process, a sorting process, and a cutting process, and the requirements for each process are as shown below.

〔受入工程〕
放射性金属廃棄物の受入工程では、車両搬入口の線量検知装置(ゲートモニタ等)で、対象外の高線量物を検知した上で排除し、搬出するようにすることが望ましい。
[Acceptance process]
In the process of receiving radioactive metal waste, it is desirable to detect non-target high-dose objects with a dose detection device (gate monitor, etc.) at the entrance of the vehicle, remove them, and carry them out.

〔選別工程〕
選別工程では、放射線モニタ等を用いて、線量又は材質・形状による選別を行う。線量選別では、放射線モニタ等で高線量と評価したものを隔離して高線量物を仮置きした後で構内の保管施設へ移動する等の対策を取ることで、前処理作業員の被ばく低減及び処理物への汚染防止を実現できる。
[Sorting process]
In the sorting process, a radiation monitor or the like is used to sort by dose or material/shape. In the dose selection process, the items evaluated as having high doses by the radiation monitor, etc. are isolated, and after temporarily storing the items with high doses, they are moved to storage facilities on the premises. It is possible to prevent contamination of the processed material.

また、材質選別ではアルミニウム合金、銅及び樹脂等の溶融不適物の混入を防止することで、安定した溶融及び金属鋳造物の品質確保が実現できる。材質選別の次に形状選別を行うのが好ましく、形状選別では複雑構造物及び単純構造物の選別並びに金属厚さによる選別等により、後工程である切断方法を選択する。 In material selection, by preventing the mixing of unmeltable substances such as aluminum alloys, copper and resins, it is possible to achieve stable melting and ensure the quality of metal castings. It is preferable to perform shape selection after material selection. In shape selection, a cutting method, which is a post-process, is selected by sorting complex structures and simple structures, sorting by metal thickness, and the like.

〔切断工程〕
切断工程は、処理対象物のダウンサイジングを行う工程であるが、原則として機械切断を行い、補助的に手切断を行うようにすればよい。
[Cutting process]
The cutting step is a step of downsizing the object to be processed, but in principle, mechanical cutting may be performed and manual cutting may be performed as an auxiliary.

次に、放射性金属廃棄物が投入される溶融炉について説明する。
《溶融炉》
本発明における溶融炉で行う機能としては、(i)放射性元素と金属との分離、(ii)分離の促進(分離促進のためのスラグの添加)、(iii)用途に応じた成分調整、(iv)用途に応じた成型加工のための液状化などが挙げられる。
Next, the melting furnace into which the radioactive metal waste is charged will be described.
《Melting Furnace》
The functions performed in the melting furnace in the present invention include (i) separation of radioactive elements and metals, (ii) promotion of separation (addition of slag to promote separation), (iii) component adjustment according to the application, ( iv) liquefaction for molding according to the application.

このような機能が求められる溶融炉としては、低周波、中周波および高周波誘導炉、プラズマ炉、アーク炉、ガス炉、キュポラ等が適用可能であり、それぞれに特長があるため、特徴を勘案して選択すればよい。
また、密閉性が高く、炉からのダストやガスの漏れ出しが少ない構造のものを適用するのが望ましい。また、溶融熱源は、容易に高温が得られ操作性が良く放射性金属廃棄物の溶融に適した電気式が望ましい。すなわち、低周波、中周波および高周波誘導炉、プラズマ炉、アーク炉である。
Low, medium and high frequency induction furnaces, plasma furnaces, arc furnaces, gas furnaces, cupola furnaces, etc. are applicable as melting furnaces that require such functions. can be selected.
Moreover, it is desirable to apply a structure that has a high airtightness and little leakage of dust and gas from the furnace. Moreover, the melting heat source is preferably an electric type, which can easily obtain a high temperature, has good operability, and is suitable for melting radioactive metal waste. low, medium and high frequency induction furnaces, plasma furnaces and arc furnaces.

プラズマ炉は、雑固体や灰などの無機物の溶融が可能である。また、トーチ挿入部の密閉化が可能である。アーク炉は、プラズマ炉と同様に無機物溶融が可能であり、鉄スクラップの溶融によく用いられている。ただし、電極部が高温になるため、電極挿入部の密閉化ができない。誘導炉は加熱原理上導体に渦電流を発生させることで加熱するので、処理対象物に形状が異なる処理物や無機物が混在している場合は、溶融効率が低下(溶融時間を要する又は加熱できない)するおそれがある。 Plasma furnaces are capable of melting minerals such as miscellaneous solids and ash. Also, the torch insertion part can be sealed. Arc furnaces, like plasma furnaces, are capable of melting inorganic substances and are often used to melt iron scraps. However, since the electrode portion becomes hot, the electrode insertion portion cannot be sealed. The induction furnace heats the conductor by generating eddy currents on the principle of heating, so if the object to be processed contains a mixture of objects with different shapes or inorganic substances, the melting efficiency will decrease (melting time is required or heating is not possible). ).

代表的な電気式溶融炉の炉形状及び特徴を以下に示す。プラズマ炉及びアーク炉は表面より加熱するため間口(炉径)が広く、浴深が浅い。また間口(炉径)が広くできるため投入物サイズを大きくできる。
誘導炉は、炉側壁に配置した加熱コイルにより間接的に溶融処理物を加熱するため間口(炉径)が狭く、浴深が深い。また、間口(炉径)が狭いため投入物サイズは小さくなる。
Furnace shapes and features of typical electric melting furnaces are shown below. Plasma furnaces and arc furnaces heat from the surface, so the frontage (furnace diameter) is wide and the bath depth is shallow. In addition, since the frontage (furnace diameter) can be widened, the size of the material to be charged can be increased.
The induction furnace has a narrow frontage (furnace diameter) and a deep bath because it indirectly heats the molten material by means of a heating coil arranged on the side wall of the furnace. In addition, since the frontage (furnace diameter) is narrow, the size of the charged material is small.

〔投入方式〕
溶融炉への投入方式としては、密閉投入及び開放投入があるが、それぞれの構造及び特徴を説明する。
図2は、密閉投入を説明する説明図であり、図2において、1は炉体、3は炉蓋、5は炉側壁に具備された投入供給装置を示している。炉体1と炉蓋3の間は密封されている。投入供給装置5は、放射性金属廃棄物を受け入れるホッパー7と、投入シュート8と、投入シュート8に設けられたダブルダンパ9と、プッシャー11を有している。
[Injection method]
There are closed charging and open charging as charging methods to the melting furnace, and the structure and characteristics of each will be explained.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the sealed charge. In FIG. 2, 1 indicates a furnace body, 3 indicates a furnace lid, and 5 indicates a charging/feeding device provided on the side wall of the furnace. The space between the furnace body 1 and the furnace lid 3 is sealed. The input supply device 5 has a hopper 7 for receiving radioactive metal waste, an input chute 8 , a double damper 9 provided on the input chute 8 , and a pusher 11 .

投入供給装置5によって行う密閉投入の特徴として、連続投入が可能でありオフガス密閉が可能である。ただし、投入物サイズが供給装置の間口サイズに制約されるため、投入サイズを大きくすることが困難である。
密閉投入が適用されるものとしては、プラズマ炉、アーク炉である。
As a feature of the sealed charging performed by the charging supply device 5, continuous charging is possible and off-gas sealing is possible. However, since the size of the input material is restricted by the size of the frontage of the feeder, it is difficult to increase the size of the input material.
Plasma furnaces and arc furnaces are applicable to closed charging.

図3は開放投入を説明する説明図である。開放投入は、図3に示すように、炉蓋3を開放して放射性金属廃棄物を投入する。
開放投入の特徴として連続投入が不可であるためバッチ(間欠)投入となり、炉蓋開放時にガスが飛散しオフガス密閉が不可であるため二重筺体(炉体1を囲い、環境集塵)が必要となる。ただし、投入物サイズは炉径以外に制約を受けないため、投入物サイズを大きくすることが容易である。
開放投入が適用されるものとしては、プラズマ炉、アーク炉、誘導炉である。
3A and 3B are explanatory diagrams for explaining the open charging. In open charging, as shown in FIG. 3, the furnace lid 3 is opened to charge the radioactive metal waste.
A feature of open charging is that continuous charging is not possible, so batch (intermittent) charging is required. When the furnace lid is opened, gas scatters and off-gas sealing is impossible, so a double enclosure (surrounding the furnace body 1, environmental dust collection) is required. becomes. However, since the size of the charged material is not restricted by the furnace diameter, it is easy to increase the size of the charged material.
Plasma furnaces, arc furnaces and induction furnaces are applicable for open charging.

密閉投入は、炉からの発生ガス以外の吸込みがないため排ガス量は少ない。一方、開放投入は、炉からの発生ガス以外に炉蓋シール面からの吸込みがあり排ガス量が多い。また、二重筺体部の集塵空気が多く、総排ガス量は密閉投入の70倍にもなることがある。 In the case of closed charging, the amount of exhaust gas is small because there is no suction other than generated gas from the furnace. On the other hand, in the case of open feeding, in addition to the generated gas from the furnace, there is suction from the furnace cover seal surface, and the amount of exhaust gas is large. In addition, there is a lot of dust collected in the double housing part, and the total amount of exhaust gas can be as much as 70 times that of closed input.

炉への金属の投入機構に関し、密閉投入方式はプッシャー式(直接投入)又は吊下げ式(容器投入)が適用可能である。
図4は、プラズマ炉のプッシャー式の密閉投入方式の説明図である。図4において、図2と同一部分には同一の符号を付してある。図中、12はトーチであり、13は投入時以外において炉体1とプッシャー11の間を遮断する密閉式の投入ゲートである。
なお、供給口は、1炉当たり2基設置し放射性金属廃棄物を連続的に炉内へ供給することができる。図4においては、1基のみを図示している。
As for the mechanism for charging metal into the furnace, a pusher type (direct charging) or a hanging type (container charging) can be applied as a sealed charging method.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a pusher-type sealed charging method for a plasma furnace. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. In the figure, 12 is a torch, and 13 is a closed charging gate that isolates between the furnace body 1 and the pusher 11 except when charging.
Incidentally, two supply ports can be installed for each furnace so that the radioactive metal waste can be continuously supplied into the furnace. In FIG. 4, only one group is illustrated.

投入フローを図4に基づいて説明すると、まず、投入ゲート13を閉じた状態で、ホッパー7から溶融処理対象の投入物15を投入して上段のダンパ9aで受ける(図4(a))。次に、上段のダンパ9aを開いて、下段のダンパ9bに投入物15を移動し(図4(b))、上段のダンパ9aを閉じ、下段のダンパ9bを開いて投入物15をプッシャー11に投入する(図4(c))。
下段のダンパ9bを閉じ、投入ゲート13を開いてプッシャー11を作動させて投入物15を炉内に投入する(図4(d))。
The charging flow will be described with reference to FIG. 4. First, with the charging gate 13 closed, the charged material 15 to be melted is charged from the hopper 7 and received by the upper damper 9a (FIG. 4(a)). Next, the upper damper 9a is opened to move the input 15 to the lower damper 9b (FIG. 4(b)), the upper damper 9a is closed, and the lower damper 9b is opened to move the input 15 to the pusher 11. (Fig. 4(c)).
The lower damper 9b is closed, the charging gate 13 is opened, and the pusher 11 is operated to charge the charging material 15 into the furnace (FIG. 4(d)).

供給口は炉側壁に設置することになるので、供給口の大きさが制限される。また、一般に不定形の物体をプッシャー11で押し込む場合、閉塞をなくすため、投入物15は供給口の1/3~1/4程度(経験値)にする必要がある。 Since the supply port is installed on the side wall of the furnace, the size of the supply port is limited. In general, when an irregular shaped object is pushed by the pusher 11, the size of the input material 15 should be about 1/3 to 1/4 (experimental value) of the supply opening in order to eliminate clogging.

図5はプラズマ炉の吊下げ式の密閉投入方式の説明図である。図5において、図4と同一部分には同一の符号を付してある。図5において、17は吊下げシュート、19は吊下げ装置、21は移動台車、23は投入ゲート、24は投入ゲートを駆動するゲート駆動部、25は投入物15を入れた容器(ボックスパレット)であり、その他、図4と共通部分には共通の符号を付してある。 FIG. 5 is an explanatory diagram of a suspended closed charging system for a plasma furnace. In FIG. 5, the same parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals. In FIG. 5, 17 is a hanging chute, 19 is a hanging device, 21 is a mobile cart, 23 is an input gate, 24 is a gate driving unit for driving the input gate, and 25 is a container (box pallet) containing the input 15. , and common reference numerals are given to parts common to those in FIG.

投入フローを図5に基づいて説明すると、投入ゲート23を閉じた状態で、投入物を入れた容器25を移動台車21で吊下げシュート17の近傍に移動する(図5(a))。吊下げ装置19で容器25を吊下げて吊下げシュート17の内部に移動する(図5(b))。ゲート駆動部24によって投入ゲート23を開け、吊下げ装置19で容器25を炉内に投入する。
吊下げ式の投入はバッチ投入となるが、最大投入サイズは、プッシャー式に比べて大きくできる。
The input flow will be described with reference to FIG. 5. With the input gate 23 closed, the container 25 containing the input material is moved to the vicinity of the suspension chute 17 by the mobile carriage 21 (FIG. 5(a)). The container 25 is hung by the hanging device 19 and moved into the hanging chute 17 (FIG. 5(b)). The charging gate 23 is opened by the gate drive unit 24, and the container 25 is charged into the furnace by the hanging device 19.
The hanging type feed is batch feeding, but the maximum feeding size can be larger than the pusher type.

以上より、投入物15の大きさの制限がないという点ではプッシャー式よりも吊下げ式が望ましい。 From the above, the suspension type is preferable to the pusher type in that there is no restriction on the size of the input material 15 .

<スラグ原料投入工程>
スラグ原料投入工程は、溶融によってスラグとなるスラグ原料(石灰、ケイ砂等)を溶融炉に投入する工程である。
<Slag raw material input process>
The slag raw material charging step is a step of charging a slag raw material (lime, silica sand, etc.) that becomes slag by melting into a melting furnace.

スラグ層は、溶融時に溶湯表面からの輻射による炉蓋や炉体の劣化を抑制すると共に、例えばプラズマトーチ等で非常に高い温度となる部分がある場合には、同様に輻射による劣化影響も大幅に低減する。このため、一般的な製鋼の操業においても、スラグ層を形成させている。必要なスラグ量は、誘導炉の場合だと金属の数%、プラズマ炉やアーク炉の場合だと金属の10~15%程度である。 The slag layer suppresses deterioration of the furnace lid and furnace body due to radiation from the surface of the molten metal during melting, and if there is a part that becomes extremely hot with a plasma torch, for example, the deterioration due to radiation is also greatly affected. to For this reason, a slag layer is formed even in a general steelmaking operation. The amount of slag required is several percent of the metal in the case of an induction furnace, and about 10 to 15 percent of the metal in the case of a plasma furnace or an arc furnace.

もっとも、放射性金属廃棄物中には通常2~3%程度のスラグ成分が含まれているので、溶融炉に投入が必要なスラグ原料の量は、その分が差し引かれる。さらに、溶融時に放射性金属廃棄物の鉄(Fe)の一部も、酸化してスラグに移行する。
したがって、必要なスラグ量が少ない誘導炉の場合は、あえてスラグ原料を投入しなくても処理可能な場合もある。ただし、放射性金属廃棄物の放射能濃度が高い場合など、スラグとメタルの分離をより精密に行うことが必要なときは、スラグ原料を投入することが望ましい。
一方、プラズマ炉やアーク炉の場合は、炉体維持や溶融エネルギー効率維持のためにある程度の量のスラグが必要である。スラグ原料を多く投入すればメタルの放射能濃度の低下が促進されるが、生成スラグ量が多くなり、操業が大変になり、操業に必要なエネルギーも多くなるので、適切な量を投入することが好ましい。
However, since radioactive metal waste usually contains about 2 to 3% of slag components, the amount of slag raw material that needs to be charged into the melting furnace is deducted by that amount. Furthermore, part of the iron (Fe) in the radioactive metal waste is also oxidized and transferred to the slag during melting.
Therefore, in the case of an induction furnace that requires a small amount of slag, it may be possible to process the slag without charging the slag raw material. However, when it is necessary to separate the slag and the metal more precisely, such as when the radioactivity concentration of the radioactive metal waste is high, it is desirable to add slag raw material.
On the other hand, plasma furnaces and arc furnaces require a certain amount of slag to maintain the furnace body and melting energy efficiency. Adding a large amount of slag raw material promotes the reduction of the radioactivity concentration of the metal, but the amount of slag generated increases, making operation difficult and requiring more energy, so an appropriate amount should be added. is preferred.

なお、後述する再溶融可否判断工程で再溶融できると判断された溶融残渣を、溶融炉に投入して再溶融する場合は、その溶融残渣がスラグ原料と同様の役割を果たすので、その分、スラグ原料の投入量を少なくしたり、不要にしたりすることができる。 In addition, when the molten residue determined to be remeltable in the remelting possibility determination step described later is put into the melting furnace and remelted, the molten residue plays the same role as the slag raw material. It is possible to reduce or eliminate the input amount of slag raw material.

以上のように、放射性物質の移行バランス、炉体の劣化防止、熱の効果的な利用を図るために、少なくとも溶融残渣が溶融炉に投入されて、再溶融されない場合、放射性物質移行工程においては、必要に応じてスラグ原料(石灰、ケイ砂)を添加してスラグとダストの移行バランスを調整することが望ましく、この理由から本実施の形態ではスラグ原料投入工程を備えている。 As described above, in order to balance the transfer of radioactive substances, prevent deterioration of the furnace body, and effectively utilize heat, at least the residual melt is put into the melting furnace and is not remelted. It is desirable to adjust the migration balance of slag and dust by adding slag raw materials (lime, silica sand) as necessary. For this reason, the present embodiment includes a slag raw material charging step.

<放射性物質移行工程>
放射性物質移行工程は、投入物15を溶融炉で溶融することにより、放射性物質を放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる工程である。
放射性金属廃棄物に付着した放射性物質(主としてストロンチウムとセシウム)は、放射性金属廃棄物を溶融することで、金属から分離してスラグ及びダストに移行させることができる。
<Radioactive material transfer process>
The radioactive substance transfer step is a step of melting the input material 15 in a melting furnace to separate the radioactive substances from the radioactive metal waste and transfer them to slag and dust.
Radioactive substances (mainly strontium and cesium) adhering to radioactive metal waste can be separated from the metal and transferred to slag and dust by melting the radioactive metal waste.

ストロンチウム(Sr)は、その殆ど(97%以上)がスラグに移行し、残部がダストに移行する。また、セシウム(Cs)については、溶融工程で揮発して一部(10~70%程度)がダストに、残りがスラグに移行する。
また、カリウムに性質が似ているセシウムは、スラグの塩基度(CaO/SiO)を小さくするとスラグに捕捉される割合が大きくなることが知られている。
Most of the strontium (Sr) (97% or more) migrates to slag, and the remainder migrates to dust. Cesium (Cs) volatilizes during the melting process, and part of it (about 10 to 70%) shifts to dust and the rest to slag.
Moreover, it is known that cesium, which has properties similar to potassium, is captured by slag at a higher rate when the slag basicity (CaO/SiO 2 ) is decreased.

ストロンチウム及びセシウムは、スラグに移行するため、この場合、スラグ量が少ないとたとえばスラグ中のストロンチウム濃度が相対的に高くなり、スラグと金属の分離時に金属に巻込まれるストロンチウム量が増加する可能性がある。
さらに、セシウムについては、放射性物質移行工程で揮発してスラグと飛灰に分離されるが、他の揮発成分やダストとして随伴する成分が少ないと、集塵機での放射能濃度が高くなり、メンテナンス等で人力作業が制限されて不都合が生じる場合がある。
以上のように、放射性物質移行工程においては、スラグの量や塩基度などを適切に調整し、放射性物質の放射性金属廃棄物からスラグ及びダストへの移行を促進させることが望ましい。
Since strontium and cesium migrate to slag, in this case, if the amount of slag is small, for example, the strontium concentration in the slag becomes relatively high, and there is a possibility that the amount of strontium involved in the metal when the slag and metal are separated increases. be.
Furthermore, cesium volatilizes during the radioactive material transfer process and is separated into slag and fly ash. Inconvenience may occur due to restrictions on manual work.
As described above, in the radioactive material transfer step, it is desirable to appropriately adjust the amount and basicity of the slag to promote the transfer of the radioactive material from the radioactive metal waste to the slag and dust.

なお、放射性物質をスラグに移行させると、スラグと溶融金属は、密度がそれぞれ、2.7t/m、7t/mと大きく異なるため、溶融炉内で密度差により二層に分離している。 In addition, when the radioactive material is transferred to the slag, the slag and the molten metal have different densities of 2.7 t/m 3 and 7 t/m 3 , respectively. .

溶融炉での溶融においては、エネルギー効率を向上させるため、溶融温度を下げることが効果的である。
製鉄工程では銑鉄と鋼鉄があるが、これらの違いは主に炭素濃度にあり、炭素濃度が3%の銑鉄の溶融温度は1300℃程度であるのに対し、炭素濃度が0.5%の鋼鉄は約1490℃とその差は非常に大きい。一方、粘性は溶融鉄温度の上昇と共に低下し、炭素濃度の増加と共に低下する傾向にある。
In melting in a melting furnace, it is effective to lower the melting temperature in order to improve energy efficiency.
In the ironmaking process, there are pig iron and steel, but the difference between them is mainly in the carbon concentration. 1490 ℃ and the difference is very large. On the other hand, the viscosity tends to decrease as the molten iron temperature rises, and decreases as the carbon concentration increases.

したがって、後述する粒状金属生成工程において金属とスラグをレードルやタンディッシュ装置で静置して分離する場合、溶融金属とスラグの分離をよくするためには、溶融温度を溶融金属の融点よりも十分に大きくするか、炭素濃度を増加させて(最大4.5%まで)、溶融金属の粘性と溶融温度を下げることが有効である。なお、分離後に金属を成型・加工するため、外部からエネルギーを加えて再加熱したり保温したりすることは避けることが望ましい。 Therefore, when the metal and the slag are separated by standing still in a ladle or tundish device in the later-described granular metal production process, the melting temperature must be sufficiently higher than the melting point of the molten metal in order to improve the separation of the molten metal and the slag. or increasing the carbon concentration (up to 4.5%) to lower the viscosity and melting temperature of the molten metal. Since the metal is molded and processed after separation, it is desirable to avoid reheating or keeping warm by applying energy from the outside.

一般的にレードル等に移す時点で、溶融金属の温度は30℃~70℃程度低下する。さらに、レードル等で静置分離する時間は4分程度必要であり、その間の温度降下や鋳造工程での温度降下を考慮すると、溶融炉内の溶融温度は融点よりも100℃以上高くすることが望ましい。それにより、分離促進に有効に作用し、融点近傍で加温や保温をするより、高度な分離が可能となる。 Generally, the temperature of the molten metal drops by 30°C to 70°C when it is transferred to a ladle or the like. Furthermore, it takes about 4 minutes for the product to stand and separate with a ladle, etc. Considering the temperature drop during that time and the temperature drop during the casting process, the melting temperature in the melting furnace can be set at least 100°C higher than the melting point. desirable. As a result, the separation is effectively promoted, and a higher degree of separation is possible than by heating or keeping the temperature close to the melting point.

レードルを用いた場合について溶融金属の温度降下を検討した結果を図6に示す。図6において、26は溶融炉、27はレードル、29は鋳型、31は溶融金属、33はスラグを示している。
スラグ33の分離可能時間は、出湯から鋳込み終了までの時間から、出湯時間、移送時間及び鋳造時間を差し引いた値となる。いずれの場合も、スラグ分離時間を4分以上確保することが可能であり、スラグ33と溶融金属31を分離することが可能であることが分かる。
FIG. 6 shows the result of examining the temperature drop of the molten metal when a ladle is used. In FIG. 6, 26 is a melting furnace, 27 is a ladle, 29 is a mold, 31 is molten metal, and 33 is slag.
The separable time of the slag 33 is a value obtained by subtracting the tapping time, transfer time and casting time from the time from tapping to the end of casting. In either case, it is possible to ensure a slag separation time of 4 minutes or more, and it is possible to separate the slag 33 and the molten metal 31.

加炭は、放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する際に、コークスや炭などの炭材を必要分一緒に投入し、同時に溶融することによって比較的容易に達成され、攪拌効果の高い溶融方式の場合に加炭効率は高くなる。なお、キュポラ等の炭材を溶融熱源とする溶融方式については自然に加炭されることになる。加炭してスラグを分離し溶融金属を得た場合、最終的な用途に応じて成分調整が必要となる場合がある。鋼鉄で使用する場合には、脱炭する必要があるが、空気や酸素吹き込みで炭素を燃焼させることにより脱炭と温度低下の防止を両立させることができる。なお、分離後の溶融金属の脱炭工程については、基本的にクリアランスを満足しているか、あるいはほぼ満足しているものを対象とするため、密閉条件で行えば汚染の可能性は非常に小さい。 Carburization is relatively easy to achieve by adding carbonaceous materials such as coke and charcoal to the melting furnace when the radioactive metal waste is charged into the melting furnace, and melting them at the same time. The carburization efficiency is high in the case of In the case of a melting method using a carbonaceous material such as a cupola as a melting heat source, the material is naturally recarburized. When molten metal is obtained by carburizing and separating slag, it may be necessary to adjust the composition according to the final application. When used in steel, it is necessary to decarburize, but by burning the carbon with air or oxygen blowing, it is possible to achieve both decarburization and prevention of temperature drop. As for the decarburization process of the molten metal after separation, the possibility of contamination is very small if it is performed under closed conditions because it basically satisfies or almost satisfies the clearance. .

<ダスト処理工程>
ダスト処理工程は、放射性物質移行工程における溶融炉から発生するダストを回収して処理する工程である。
放射性物質移行工程では、上述したように放射性物質のうち、特にセシウムはダストに移行する割合が多い。
溶融炉から発生するダストを集塵機で捕捉して、ダストを放射性廃棄物として処理する。
<Dust treatment process>
The dust treatment step is a step of collecting and treating dust generated from the melting furnace in the radioactive substance transfer step.
In the radioactive substance transfer step, as described above, among the radioactive substances, cesium in particular has a high rate of transfer to dust.
The dust generated from the melting furnace is captured by a dust collector and treated as radioactive waste.

<粒状金属生成工程>
粒状金属生成工程は、溶融炉で溶融された溶融物から金属を分離して、分離された溶融金属を粒状のクリアランス金属とする工程である。
粒状金属生成工程は、大きく分けて溶融物から金属を分離する分離工程と、分離された溶融金属を粒状にする粒状化工程の2つの工程があるので、以下工程ごとに説明する。
<Particulate metal generation process>
The granular metal production step is a step of separating metal from a molten material melted in a melting furnace and turning the separated molten metal into granular clearance metal.
The granular metal production process is roughly divided into two processes: a separation process for separating the metal from the molten material and a granulation process for making the separated molten metal into granules. Each process will be described below.

《分離工程》
分離工程の具体的な態様としては、レードルやタンディッシュ装置を用いる態様が挙げられる。
レードルを用いる態様の具体的な方法を図7に示す。図7においては、図6と同一部分には同一の符号を付してある。なお、レードルの代わりにタンディッシュ装置を用いても、同様の方法となる。
《Separation process》
A specific embodiment of the separation step includes an embodiment using a ladle or a tundish device.
A specific method of using a ladle is shown in FIG. In FIG. 7, the same parts as in FIG. 6 are given the same reference numerals. It should be noted that the same method can be applied even if a tundish device is used instead of the ladle.

レードルを用いる態様の場合、図7に示すように、溶融炉26で溶融された溶融物(溶融金属31及びスラグ33)をレードル27に移し替える移し替え工程と、レードル27を静置してレードル27内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する静置分離工程と、レードル27の底から溶融金属31を抜き出す溶融金属抜出し工程とを備えてなる。 In the case of the embodiment using a ladle, as shown in FIG. 7, a transfer step of transferring the molten material (molten metal 31 and slag 33) melted in the melting furnace 26 to the ladle 27, and the ladle 27 is left to stand still. The ladle 27 comprises a static separation step of statically separating the molten material in the ladle 27 into a molten metal layer and a slag layer, and a molten metal extraction step of extracting the molten metal 31 from the bottom of the ladle 27 .

〔移し替え工程〕
移し替え工程においては、図7に示すように、溶融炉26を傾動させて溶融金属31とスラグ33をレードル27に移し替える。
[Transfer process]
In the transfer step, as shown in FIG. 7, the melting furnace 26 is tilted to transfer the molten metal 31 and the slag 33 to the ladle 27 .

一般に溶融炉内の溶湯深さが浅いため、出湯の際に溶融金属がスラグを巻き込む可能性があり、二層に分離した状態を維持して、溶融金属とスラグが混ざらないように別々に排出することは容易ではない。
そこで、深いレードルに受け、再度、分離のために静置時間をとって、高い分離精度を確保することが望ましい。
In general, the depth of the molten metal in the melting furnace is shallow, so the molten metal may involve slag during tapping, and the molten metal and slag are discharged separately so that they are separated into two layers and do not mix. it is not easy to do.
Therefore, it is desirable to secure a high separation accuracy by receiving it in a deep ladle and taking a standing time for separation again.

図7に示した溶融炉26は片側傾動式溶融炉だが、両側に傾動可能で傾動方向の両側の側面それぞれに排出口が設けられた溶融炉(両側傾動式溶融炉26)を用いることもできる(図8参照)。両側傾動式溶融炉の構造や機構などは、たとえば特開平9-264522号公報に開示されている。
両側傾動式溶融炉26を図中右側が低くなるように油圧シリンダ等を用いて傾動させて一方の排出口から溶融物の上層(主にスラグ33)を炉外に排出し、その後、図中左側が低くなるように油圧シリンダ等を用いて傾動させて他方の排出口から残ったスラグ33と溶融金属31をレードル27に移し替える。これによって、レードル27に流入するスラグ33が少なくなるので、後述する静置分離工程における分離時間を短くでき、分離精度が高くなるといった効果がある。
The melting furnace 26 shown in FIG. 7 is a one-side tilting melting furnace, but a melting furnace (double-tilting melting furnace 26) that can be tilted on both sides and has outlets on both sides in the tilting direction can also be used. (See Figure 8). The structure and mechanism of the double-sided tilting melting furnace are disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-264522.
The double-side tilting melting furnace 26 is tilted using a hydraulic cylinder or the like so that the right side in the figure is lowered, and the upper layer of the melt (mainly slag 33) is discharged out of the furnace from one discharge port. The remaining slag 33 and molten metal 31 are transferred to the ladle 27 from the other discharge port by tilting using a hydraulic cylinder or the like so that the left side is lowered. As a result, the amount of slag 33 flowing into the ladle 27 is reduced, so that the separation time in the stationary separation step, which will be described later, can be shortened, and the separation accuracy is improved.

〔静置分離工程〕
静置分離工程は、移し替え工程でレードル27に溶融物を移した後、レードル27を静置してレードル27内の溶融物を溶融金属層とスラグ層に静置分離する工程である。
前述したように、スラグ33と溶融金属31は、密度がそれぞれ、2.7t/m、7t/mと大きく異なるため、レードル27内で密度差により上側にはスラグ層、下側には溶融金属層の二層に分離できる。
前述したように、レードル27内で静置分離する時間は4分程度必要である。なお、レードルは、静置分離に用いられる以外に、溶融金属を成型加工する際にも利用することができる。
[Standing separation process]
The stationary separation step is a step of transferring the molten material to the ladle 27 in the transfer step and then leaving the ladle 27 stationary to separate the molten material in the ladle 27 into a molten metal layer and a slag layer.
As described above, the slag 33 and the molten metal 31 have significantly different densities of 2.7 t/m 3 and 7 t/m 3 , respectively. It can be separated into two layers of metal layers.
As described above, it takes about 4 minutes to stand and separate in the ladle 27 . In addition to being used for static separation, the ladle can also be used when molding molten metal.

〔溶融金属抜出し工程〕
溶融金属抜出し工程は、図7に示すように、レードル27から溶融金属層31をスラグ層33が混ざらない様に抜き出してクリアランス金属とする工程である。
静置分離後に、レードル27の底部の開口部を開けると、溶融金属31が重力で落下する。一般的に、開口当初は、溶融金属31のみが落下するが、時間が経過して、溶融金属31の深さが浅くなるとあるタイミングで表面のスラグ33が直接開口部に引き込まれる渦流が生成する。
スラグ層に放射性物質が移行しているので、抜き出す溶融金属31にスラグ33を巻きこまないようにする必要がある。
[Molten metal withdrawal process]
As shown in FIG. 7, the molten metal extracting step is a step of extracting the molten metal layer 31 from the ladle 27 so as not to mix the slag layer 33 into the clearance metal.
After the stationary separation, when the opening at the bottom of the ladle 27 is opened, the molten metal 31 falls by gravity. Generally, at the beginning of the opening, only the molten metal 31 falls, but as time passes and the depth of the molten metal 31 becomes shallower, at a certain timing a vortex is generated in which the slag 33 on the surface is drawn directly into the opening. .
Since the radioactive material has migrated to the slag layer, it is necessary to prevent the slag 33 from being entangled in the molten metal 31 to be extracted.

なお、スラグ33と一部の溶融金属31がレードル27に残ることを許容して溶融金属31を抜き出して、スラグ層と溶融金属31が残った状態で、溶融残渣として回収し、この溶融残渣を再溶融するようにしてもよい。このようにすれば、確実なクリアランス化と溶融金属回収の歩留まり向上の両方を達成できる。 The slag 33 and a part of the molten metal 31 are allowed to remain in the ladle 27, and the molten metal 31 is extracted. It may be remelted. In this way, it is possible to achieve both reliable clearance and improved yield of molten metal recovery.

なお、レードル27の底部に設ける開口が大きくなると、溶融金属31の抜出しの速度は速くなり効率がよくなるが、その一方で界面が高い段階で渦流が生成されるので1回での抜出し量が少なくなり、溶融残渣として再溶融する量が多くなる。
逆に、レードル27の底部に設ける開口が小さくなると、溶融金属31の抜出しの速度は遅くなり効率は悪くなるが、その一方で界面が低い位置まで渦流が生成されないので、1回での抜出し量が多くなり、溶融残渣として再溶融する量は少なくなる。このように、レードル27の底部に設ける開口は粒状金属生成工程の効率に影響するので、実際に操業する各種の条件に基づいて最適値に設定するのが好ましい。
When the opening provided at the bottom of the ladle 27 becomes larger, the speed of withdrawing the molten metal 31 increases and the efficiency improves, but on the other hand, since the eddy current is generated at the stage where the interface is high, the amount of withdrawal at one time is small. As a result, the amount of melted residue increases.
Conversely, if the opening provided at the bottom of the ladle 27 becomes smaller, the speed of withdrawing the molten metal 31 will be slower and the efficiency will be lower. increases, and the amount re-melted as molten residue decreases. As described above, the opening provided at the bottom of the ladle 27 affects the efficiency of the particulate metal production process, so it is preferable to set the optimum value based on various conditions of actual operation.

《粒状化工程》
粒状化工程の具体的な態様としては、分離された溶融金属に多量の圧力水を噴射することで溶融金属を粒状にする水砕や、溶融金属に空気等の気体を噴射して急冷することで粒状にする風砕が挙げられる。
なお、溶融金属を棒状や線状あるいは板状に成型したものを切断や破砕して粒状に加工するようにしてもよい。
《Granulation process》
Specific aspects of the granulation process include water granulation to granulate the molten metal by injecting a large amount of pressurized water to the separated molten metal, and rapid cooling by injecting a gas such as air into the molten metal. Air granulation can be mentioned.
Alternatively, the molten metal may be shaped into rods, wires, or plates, cut or crushed, and processed into granules.

粒状にした金属粒子の寸法や形状については、スクラップ同等品として粒状クリアランス金属を製鉄原料として使用する場合には、数mm~数十cm程度で、使用する設備に合わせて選択すればよい。
また、粒状クリアランス金属を充填して使用する場合は、充填する容器のサイズや充填しやすさを考慮して決めればよい。
もっとも、粒状金属は、放射能測定時に容器に充填したり、市中に供給されて充填して使用されたりすることを考慮すると、手作業で無理なく動かすことができることが望ましい。この点で、道路の路盤材の場合、用いる骨材のサイズは53mm以下の規定があり、道路舗装時には作業者がスコップで均し作業等を行っている。この場合、粒子の重量が作業性に影響すると考えられる。この視点から、作業性を考慮した場合の1個あたりの重量は、最大サイズの53mmで比重2.8の路盤材の重量417g以下となる。ちなみに、これを比重7.8の鉄の立方体に換算すると、サイズは38mm以下となる。実際の形状は立方体とは異なり、ばらつきもあるため、望ましい形状の選択が難しい。一方、重量は作業性に直結するため、規定することに意味がある。
Regarding the size and shape of the granulated metal particles, when using a granular clearance metal as a scrap equivalent as a raw material for ironmaking, it is about several mm to several tens of cm, and may be selected according to the equipment to be used.
In addition, when the granular clearance metal is filled and used, the size of the container to be filled and the ease of filling may be taken into consideration.
However, considering that the metal granules are filled into a container at the time of radioactivity measurement, or supplied to the public and used after being filled, it is desirable that the metal granules can be easily moved manually. In this regard, in the case of roadbed material, the size of the aggregate used is stipulated to be 53 mm or less, and when paving the road, workers are performing work such as leveling with a shovel. In this case, it is considered that the weight of the particles affects workability. From this point of view, the weight per piece when workability is taken into consideration is 417 g or less for a roadbed material with a maximum size of 53 mm and a specific gravity of 2.8. By the way, if this is converted into an iron cube with a specific gravity of 7.8, the size will be 38 mm or less. Since the actual shape is different from a cube and has variations, it is difficult to select a desirable shape. On the other hand, since weight is directly related to workability, it is meaningful to specify it.

粒子が充填されて使用される場合、比重や形状が所定の条件になる様に加工する必要がでてくることも考えられる。また、使用の際に収納容器等が破損した場合の粒状金属の漏れ出しが問題視される場合も予想される。この対応としては、耐候性や耐薬品性の高いゴム、プラスチック、セメント等でコーティングすることにより、充填剤としての要求仕様の満足と信頼性の向上が図れる。
なお、比重や形状の調整に関しては、コーティング材に加えて、砂、砂利、ガラス等との併用も考えられる。
When the particles are packed and used, it may be necessary to process the particles so that the specific gravity and shape meet predetermined conditions. In addition, it is expected that leakage of metal granules when the storage container or the like is damaged during use may be regarded as a problem. As a countermeasure, by coating with rubber, plastic, cement, etc. with high weather resistance and chemical resistance, it is possible to satisfy the required specifications as a filler and improve reliability.
Regarding the adjustment of the specific gravity and shape, it is conceivable to use sand, gravel, glass, etc. in addition to the coating material.

<粒状金属放射能濃度測定工程>
粒状金属放射能濃度測定工程は、粒状のクリアランス金属の放射能濃度を測定する工程である。日本におけるクリアランスレベルの検認は、(i)事業者による測定・評価方法の設定を、(ii)原子力規制委員会が認可し、(iii)事業者が測定・評価方法を実施し、さらに(iv)原子力規制委員会が測定・評価の結果確認、というプロセスで行われる。成型品の出荷までの間と出荷後の腐食防止のために、成型・加工後に防錆剤の塗布等の防食対策を行う必要がある。
もっとも、クリアランス金属として出荷することを目的とした放射能濃度測定ではなく、レードルやタンディッシュから抜き出された金属を再び溶融炉に戻す必要があるかどうかを判定することを目的とした予備的な測定であれば、放射能濃度が基準値(たとえば、クリアランスレベルに相当する数値や、それに安全率を見込んで0.8を掛けた数値とするなど任意に設定してよい)以下かどうかを確認するだけの簡易な測定とすることもできる。
<Step of measuring particulate metal radioactivity concentration>
The granular metal radioactivity concentration measurement step is a step of measuring the radioactivity concentration of the granular clearance metal. Verification of clearance levels in Japan consists of (i) establishment of measurement and evaluation methods by operators, (ii) authorization by the Nuclear Regulation Authority, (iii) implementation of measurement and evaluation methods by operators, and ( iv) The Nuclear Regulation Authority confirms the results of measurement and evaluation. In order to prevent corrosion before and after shipping the molded product, it is necessary to take anti-corrosion measures such as applying a rust inhibitor after molding and processing.
However, it is not a radioactivity concentration measurement for the purpose of shipping as clearance metal, but a preliminary measurement for the purpose of determining whether the metal extracted from the ladle or tundish needs to be returned to the melting furnace again. If it is a measurement, whether the radioactivity concentration is below the reference value (for example, it can be set arbitrarily, such as the value corresponding to the clearance level or the value obtained by multiplying it by 0.8 in anticipation of the safety factor) It can also be a simple measurement for confirmation only.

測定に際しては、粒状の金属に防錆剤を塗布して防錆処理を施した後、一定の大きさの測定用容器(たとえば、一辺が約1mの鉄製の箱)に充填する。このようにすることで、保管施設への出し入れを自動化することが容易になる。また、測定条件もほぼ一定条件になるので効率的な放射能測定が可能となる。測定は、容器の6面全てを測定する方法で行われる。測定時間は、10数分程度である。
測定でクリアランスレベルに到達していることが確認され、国の確認が与えられれば、法的制約の無い条件で保管し、出荷することができる。
For the measurement, the metal particles are coated with an anticorrosive agent for antirust treatment, and then filled in a measuring container of a certain size (for example, an iron box with a side length of about 1 m). By doing so, it becomes easier to automate the taking in and out of the storage facility. In addition, since the measurement conditions are almost constant, efficient radioactivity measurement is possible. Measurements are made in a manner that measures all six sides of the container. The measurement time is about 10 minutes.
Once the measurement confirms that the clearance level has been reached and the country's confirmation is given, it can be stored and shipped under conditions without legal restrictions.

<クリアランス未達金属投入工程>
クリアランス未達金属投入工程は、放射能濃度測定工程で基準値を超えていると判定された金属を放射性物質移行工程における溶融炉に戻して再溶融する工程である。
処理対象と考えている放射性金属廃棄物中の放射性ストロンチウム(Sr90)の表面線量率の最大値が概ね1mSv/hで、全体の加重平均を0.1mSv/hとする。この加重平均値は放射能濃度160Bq/gに相当するものとする。スラグの発生量は高周波炉を想定して、スラグ装入量(スクラップからのスラグ成分を含む)を2%、溶融時のスラグ化率を70%、放射性ストロンチウム(Sr90)のスラグへの捕捉率を100%とする。
本実施の形態に基づいて、処理された金属がクリアランスレベル(1Bq/g以下)を満足できない場合の主な原因は、操業ミス(定常作業を逸脱した作業を行った場合など)や装置の不具合などによって、スラグ分がメタルに混入することである。このスラグ混入量の最大値は経験的に約700g/tである。このスラグ混入量の最大値700g/tのときの放射能濃度は、前述の仮定値から計算すると8Bq/g(※1)となる。これが、クリアランス未達金属の最大放射能濃度と考えられるが、これは、放射性金属廃棄物中の放射性ストロンチウム(Sr90)の加重平均放射能濃度である160Bq/gと比較して十分に低く、再投入する価値は十分にある。
※1.{(160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000
<Injection process of metal not reaching clearance>
The clearance non-achieving metal charging step is a step of returning the metal judged to exceed the standard value in the radioactive concentration measuring step to the melting furnace in the radioactive material transfer step and remelting it.
The maximum surface dose rate of radioactive strontium (Sr90) in the radioactive metal waste to be treated is approximately 1 mSv/h, and the overall weighted average is 0.1 mSv/h. This weighted average value shall correspond to a radioactivity concentration of 160 Bq/g. Assuming a high-frequency furnace, the amount of slag generated is 2% (including slag components from scrap), the slag rate during melting is 70%, and the capture rate of radioactive strontium (Sr90) in slag. is 100%.
Based on this embodiment, if the processed metal does not satisfy the clearance level (1 Bq/g or less), the main cause is operational error (such as when performing work that deviates from regular work) and equipment malfunction. For example, the slag content is mixed into the metal. The maximum amount of slag mixed is empirically about 700 g/t. When the maximum slag content is 700g/t, the radioactivity concentration is 8Bq/g (*1) calculated from the hypothetical values mentioned above. This is considered the maximum radioactivity concentration of non-clearance metals, which is sufficiently low compared to the weighted average radioactivity concentration of 160 Bq/g of radioactive strontium (Sr90) in radioactive metal waste, Well worth the investment.
*1. {(160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000

同様に、放射性金属廃棄物中の放射性セシウム(Cs137)の表面線量率の最大値が概ね1mSv/hで、全体の加重平均を0.1mSv/hとする。この加重平均値は放射能濃度145Bq/gに相当するものとする。スラグの発生量は高周波炉を想定して、スラグ装入量(スクラップからのスラグ成分を含む)を2%、溶融時のスラグ化率を70%、放射性セシウム(Cs137)のスラグへの捕捉率を60%とする。
スラグ混入量の最大値700g/tのときの放射能濃度は、前述と同様の計算から4.4Bq/g(※2)となる。これが、クリアランス未達金属の最大の最大放射能濃度と考えられるが、これは、放射性金属廃棄物中の放射性セシウム(Cs137)の加重平均放射能濃度である145Bq/gと比較して十分に低く、再投入する価値は十分にある。
※2.(160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000
Similarly, the maximum surface dose rate of radioactive cesium (Cs137) in radioactive metal waste is approximately 1 mSv/h, and the overall weighted average is 0.1 mSv/h. This weighted average value is assumed to correspond to a radioactivity concentration of 145 Bq/g. Assuming a high-frequency furnace, the amount of slag generated is 2% (including slag components from scrap), the slag rate during melting is 70%, and the capture rate of radioactive cesium (Cs137) in slag. is 60%.
The radioactivity concentration when the maximum amount of mixed slag is 700g/t is 4.4Bq/g (*2) from the same calculation as above. Although this is considered the highest maximum activity concentration for non-clearance metals, it is sufficiently low compared to the weighted average activity concentration of 145 Bq/g for radioactive cesium (Cs137) in radioactive metal waste. , well worth the reintroduction.
*2. (160×1000×1000×1)/(0.02×1000×1000×0.7)}×700/1000000

したがって、放射性金属廃棄物にクリアランス未達金属を混ぜて処理すると、処理対象物全体の平均放射能濃度が明らかに下がる(希釈される)ので、放射性物質移行工程においてメタル中に放射性物質の濃度も確実に低下する。また、放射性金属廃棄物からクリアランス金属を回収する回収率が向上すると共に、クリアランス未達金属を廃棄物として処分する必要もなくなる。
クリアランス未達金属を溶融炉に戻すタイミングや方法は、クリアランス未達金属の発生量や放射性金属廃棄物の処理必要量を考慮し、発生時に無作為に戻す方法や、ある程度の量を貯留しておいて、放射性金属廃棄物の放射能濃度の測定結果や経験則に基づいて戻す量やタイミングを決めるなど、任意の方法で行うことができる。
さらに、金属を粒状にすることにより、溶融炉26への投入が容易となり、また溶融に必要なエネルギーも小さくすることができる。
Therefore, when radioactive metal waste is mixed with non-clearance metals and treated, the average radioactivity concentration of the entire object to be treated is clearly reduced (diluted), so the concentration of radioactive substances in the metal in the radioactive transfer process is also reduced. definitely going down. In addition, the recovery rate of clearance metals recovered from radioactive metal waste is improved, and the need to dispose of non-clearance metals as waste is eliminated.
The timing and method of returning metals that have not reached clearance to the melting furnace should be determined by considering the amount of metals that have not reached clearance and the amount of radioactive metal waste that needs to be disposed of. In this case, any method can be used, such as determining the amount and timing of return based on the measurement results of the radioactivity concentration of the radioactive metal waste and empirical rules.
Further, by granulating the metal, it is easier to charge the metal into the melting furnace 26, and the energy required for melting can be reduced.

以上のように、本実施の形態においては、放射性金属廃棄物を溶融することにより、放射性金属廃棄物に付着している放射性物質をスラグに移行させ、溶融物から溶融金属を分離して、分離された溶融金属を粒状のクリアランス金属にするようにしたので、放射性金属廃棄物に付着していた放射性物質を確実に分離できると共にクリアランス金属の形状が粒状であるため、保管や利用に好適である。
また、粒状化した後、クリアランスレベルに達していなかったとしても、再溶融することが容易である。
As described above, in the present embodiment, by melting the radioactive metal waste, the radioactive substances adhering to the radioactive metal waste are transferred to the slag, the molten metal is separated from the melt, and the separation Since the molten metal thus obtained is turned into granular clearance metal, the radioactive substances adhering to the radioactive metal waste can be reliably separated, and since the clearance metal has a granular shape, it is suitable for storage and use. .
It is also easy to remelt after granulation, even if the clearance level has not been reached.

なお、上記の実施の形態では、スラグの処理には特に言及していないが、スラグは放射性物質を移行させるために重要な機能を有することから、これを再利用することで、スラグの有効活用と共に、スラグ処理量の減容化を実現できる。
スラグを再利用する場合、粒状金属生成工程の後、あるいは粒状金属生成工程と平行して、図9に示すように、溶融残渣生成工程と、再溶融可否判断工程と、溶融残渣投入工程と、溶融残渣処分工程を行うようにすればよい。
以下、各工程について詳細に説明する。
In the above embodiment, no particular reference is made to the treatment of slag, but since slag has an important function for transferring radioactive substances, it is possible to effectively utilize slag by reusing it. At the same time, it is possible to reduce the amount of slag to be treated.
When slag is reused, after the granular metal production step or in parallel with the granular metal production step, as shown in FIG. A molten residue disposal step may be performed.
Each step will be described in detail below.

<溶融残渣生成工程>
溶融残渣生成工程は、粒状金属生成工程において溶融金属が分離された後の溶融物を溶融残渣とする工程である。
溶融残渣の具体的な生成方法としては、レードル27を用いる態様の場合、粒状金属生成工程での溶融金属抜出し工程において溶融金属を抜き出した後の溶融物(スラグ主体で溶融金属も含まれている)を、レードル27を傾動させたりしてスラグパンなどに排出すればよい。タンディッシュ装置を用いる態様の場合も同様である。
<Molten residue generation process>
The molten residue generation step is a step of using the molten material after the molten metal is separated in the granular metal generation step as the molten residue.
As a specific method for producing the molten residue, in the case of the embodiment using the ladle 27, the molten material (mainly slag and also containing the molten metal) after the molten metal is extracted in the molten metal extraction process in the granular metal production process ) can be discharged to a slag pan or the like by tilting the ladle 27 or the like. The same applies to the embodiment using a tundish device.

<再溶融可否判断工程>
再溶融可否判断工程は、溶融残渣の再溶融可否を溶融残渣の放射線量に基づいて判断する工程である。
放射性金属廃棄物を溶融すると放射性物質はスラグに移行する。そして、放射性物質が移行したスラグを溶融残渣として回収して再度放射性金属廃棄物と共に溶融することを繰り返すと、スラグに放射性物質が次第に濃縮されて、そのスラグが含まれる溶融残渣の放射能濃度も高くなる。
<Process for judging whether remelting is possible>
The remelting propriety determination step is a step of determining whether or not the melted residue can be remelted based on the radiation dose of the melted residue.
When radioactive metal waste is melted, the radioactive material migrates to slag. Then, when the slag to which the radioactive substances have migrated is recovered as a molten residue and is melted again with the radioactive metal waste, the radioactive substances are gradually concentrated in the slag, and the radioactive concentration of the molten residue containing the slag also increases. get higher

溶融残渣の処分は処分基準に従って行うが、放射能レベルがL1以上になると、余裕深度処分が要求され、処分が非常に大変になる。
他方、放射能レベルがL2とL3の場合には浅地での比較的簡易な処分となる。
具体的には、放射能レベルがL3の場合には、トレンチ処分が要求される。トレンチ処分とは、容器に固型化しない放射性廃棄物を、人工バリアを設置しない廃棄物埋設地に浅地中処分することをいう。
また、放射能レベルがL2の場合には、ピット処分とする。ピット処分とは、容器に封入又は固化した処理対象物を、人工バリアを設置した廃棄物埋設地に浅地中処分することをいう。
Disposal of molten residue is carried out according to disposal standards, but if the radioactivity level exceeds L1, extra depth disposal is required and disposal becomes very difficult.
On the other hand, when the radioactivity levels are L2 and L3, disposal in shallow areas is relatively easy.
Specifically, if the activity level is L3, trench disposal is required. Trench disposal refers to shallow underground disposal of radioactive waste that is not solidified in a container at a waste burial site without an engineered barrier.
Also, if the radioactivity level is L2, it will be disposed of in a pit. Pit disposal refers to shallow-ground disposal of the materials to be treated that have been sealed or solidified in a container in a waste disposal site with an engineered barrier installed.

このように、放射能レベルがL1以上となると溶融残渣の処分が大変になるので、放射能レベルはL1未満とすべきである。
そこで、放射能レベルがL2でL2の上限値までに余裕がなく、当該溶融残渣を再溶融すると、次回の再溶融可否判断工程のレベル測定でL1レベルに到達する場合には、再溶融不可と判断する。上述のように、L1レベルになると手間と費用が増大するためである。
Thus, if the radioactivity level is L1 or higher, disposal of the molten residue becomes difficult, so the radioactivity level should be less than L1.
Therefore, if the radioactivity level is L2 and there is no margin up to the upper limit of L2, and if the melted residue is remelted, it will reach the L1 level in the next remelting possibility judgment step, and it will be determined that remelting is not possible. to decide. This is because, as described above, when the L1 level is reached, labor and costs increase.

他方、放射能レベルがL3か、あるいはL2レベルではあるがL2の上限値までに余裕があり、当該溶融残渣を溶融炉に投入して再溶融しても次回の再溶融可否判断工程のレベル測定でもL1レベルに達しない場合には再溶融可と判断する。これによって、溶融残渣の放射性レベルをL2レベルの上限値まで上昇させることができるので、処分する溶融残渣の量が減る。
なお、溶融残渣の放射線量は、クリアランス金属の様に厳密に測定する必要はなく、たとえば放射能レベルがL2の上限値までに余裕があるかどうかが判断できる程度に測定すればよい。
On the other hand, if the radioactivity level is L3 or L2, but there is a margin up to the upper limit of L2, even if the molten residue is put into the melting furnace and remelted, the level measurement in the next remelting possibility judgment step However, if it does not reach the L1 level, it is determined that remelting is possible. This allows the radioactivity level of the residue to be raised to the upper limit of the L2 level, thus reducing the amount of residue to be disposed of.
It should be noted that the radiation dose of the molten residue does not have to be measured strictly like the clearance metal.

<溶融残渣投入工程>
溶融残渣投入工程は、再溶融可否判断工程で再利用できると判断したときに、溶融残渣を放射性金属廃棄物と共に溶融炉に投入する工程である。
溶融残渣を溶融炉に投入して、放射性物質移行工程から溶融残渣生成工程までの処理を行い、再び再溶融可否判断工程で再溶融の可否を判断して、再度、再溶融できると判断したときには、溶融残渣を放射性金属廃棄物と共に溶融炉に投入する。このように、溶融残渣投入工程から再溶融可否判断工程まで処理を繰り返し、繰り返し数が多くなるほど、溶融残渣におけるスラグの放射能濃度が増加する。
なお、再溶融できると判断された溶融残渣は、直ちに溶融炉に戻し続いて行われる処理プロセスに用いてもよく、他のスラグ原料を用いて処理プロセスが何回か実行された後で、溶融炉に戻してもよい。また、溶融炉が複数系列設置されている場合は、同じ系列の溶融炉に戻す必要はなく、他の系列の溶融炉に戻してもよい。
<Molten residue input process>
The molten residue charging step is a step of charging the molten residue into the melting furnace together with the radioactive metal waste when it is determined that the residue can be reused in the remelting possibility determination step.
The melted residue is put into the melting furnace, processed from the radioactive material transfer process to the melted residue generation process, and the remelting possibility judgment process judges whether it can be remelted again. , the molten residue is put into the melting furnace together with the radioactive metal waste. In this way, the processing from the melted residue charging step to the remelting possibility determination step is repeated, and the greater the number of repetitions, the higher the radioactivity concentration of the slag in the melted residue.
In addition, the molten residue determined to be remeltable may be immediately returned to the melting furnace and used for the subsequent treatment process, and after the treatment process is performed several times using other slag raw materials, it is melted. You can put it back in the furnace. Moreover, when a plurality of lines of melting furnaces are installed, it is not necessary to return to the melting furnace of the same line, and the melting furnace of another line may be returned.

<溶融残渣処分工程>
溶融残渣処分工程は、再溶融可否判断工程で再溶融できないと判断したときには、溶融残渣を放射能レベルに基づいて所定の処分をする工程である。
前述したように、本実施の形態では溶融残渣の放射能レベルはL2以下になるので、上述したピット処分を行えばよい。
<Molten residue disposal process>
The melted residue disposal step is a step of disposing of the melted residue in a predetermined manner based on the radioactivity level when it is determined that the remelting is not possible in the remelting possibility determining step.
As described above, in this embodiment, the radioactivity level of the molten residue is L2 or less, so the above-described pit disposal may be performed.

以上のように、本実施の形態においては、溶融残渣の一部又は全部を回収して再利用するようにすれば、スラグ原料の新たな添加が不要となると共に、溶融残渣の処分量の減容化を実現できる。 As described above, in the present embodiment, if part or all of the molten residue is recovered and reused, it becomes unnecessary to newly add slag raw material, and the disposal amount of the molten residue can be reduced. Soaking can be realized.

1 炉体
3 炉蓋
5 投入供給装置
7 ホッパー
8 投入シュート
9 ダブルダンパ
9a 上段のダンパ
9b 下段のダンパ
11 プッシャー
13 投入ゲート
12 トーチ
15 投入物
17 吊下げシュート
19 吊下げ装置
21 移動台車
23 投入ゲート
24 ゲート駆動部
25 容器
26 溶融炉
27 レードル
29 鋳型
31 溶融金属
33 スラグ
1 Furnace Body 3 Furnace Cover 5 Input Supply Device 7 Hopper 8 Input Chute 9 Double Damper 9a Upper Damper 9b Lower Damper 11 Pusher 13 Input Gate 12 Torch 15 Input Material 17 Suspension Chute 19 Suspension Device 21 Mobile Cart 23 Input Gate 24 gate drive 25 vessel 26 melting furnace 27 ladle 29 mold 31 molten metal 33 slag

Claims (5)

放射性金属廃棄物からクリアランス金属を製造する方法であって、
放射性セシウムまたは放射性ストロンチウムが主成分の放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物を溶融炉に投入する放射性金属廃棄物投入工程と、
必要に応じて前記溶融炉にスラグの原料となるスラグ原料を投入するスラグ原料投入工程と、
投入物を溶融炉で溶融することにより、前記放射性物質を前記放射性金属廃棄物から分離してスラグ及びダストに移行させる放射性物質移行工程と、
前記ダストを回収して処理するダスト処理工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物から溶融金属を分離して、分離された溶融金属を粒状のクリアランス金属とする粒状金属生成工程と、
前記溶融炉で溶融された溶融物から溶融残渣の全部又は一部を回収する溶融残渣生成工程と、
回収された溶融残渣の再利用の可否を溶融残渣の放射能濃度に基づいて判断する再溶融可否判断工程と、
該再溶融可否判断工程で再利用できると判断したときには、回収された溶融残渣を溶融炉に投入する溶融残渣投入工程と、
前記再溶融可否判断工程で再利用できないと判断したときには、前記溶融残渣を放射性廃棄物として処分する溶融残渣処分工程を備えたことを特徴とするクリアランス金属の製造方法。
A method of producing clearance metals from radioactive metal waste, comprising:
a radioactive metal waste charging step of charging radioactive metal waste contaminated with a radioactive material mainly composed of radioactive cesium or radioactive strontium into a melting furnace;
a slag raw material charging step of charging slag raw material, which is a raw material of slag, into the melting furnace as necessary;
a radioactive material transfer step of separating the radioactive material from the radioactive metal waste and transferring it to slag and dust by melting the input material in a melting furnace;
a dust treatment step of collecting and treating the dust;
a granular metal producing step of separating molten metal from the molten material melted in the melting furnace and using the separated molten metal as granular clearance metal ;
a molten residue generating step of recovering all or part of the molten residue from the melt melted in the melting furnace;
a remelting possibility determination step of determining whether or not the recovered molten residue can be reused based on the radioactivity concentration of the molten residue;
a molten residue charging step of charging the recovered molten residue into a melting furnace when it is determined that it can be reused in the remelting propriety determining step;
A method for producing a clearance metal, comprising a molten residue disposal step of disposing of the molten residue as radioactive waste when it is determined in the remeltability determination step that the metal cannot be reused .
前記再溶融可否判断工程は、前記溶融残渣の放射能濃度を測定して測定値に基づいて判断することを特徴とする請求項1に記載のクリアランス金属の製造方法。 2. The method of manufacturing a clearance metal according to claim 1, wherein said remelting determination step measures the radioactivity concentration of said molten residue and determines based on the measured value. 前記粒状金属生成工程は、粒状にした溶融金属の放射能濃度を測定する粒状金属放射能濃度測定工程と、該放射能濃度測定工程で測定値が基準値を超えた粒状金属を前記溶融炉に投入するクリアランス未達金属投入工程を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のクリアランス金属の製造方法。 The granular metal generation step includes a granular metal radioactivity concentration measurement step of measuring the radioactivity concentration of the granulated molten metal, and the granular metal whose measured value exceeds the reference value in the radioactivity concentration measurement step is fed to the melting furnace. 3. The method for producing a clearance metal according to claim 1, further comprising a step of charging the unreached clearance metal to be charged. 前記粒状金属生成工程は、分離された溶融金属を水砕又は風砕によって粒状にすることを特徴とする請求項1又は2に記載のクリアランス金属の製造方法。 3. The method for producing a clearance metal according to claim 1, wherein said granular metal producing step granulates the separated molten metal by water granulation or wind granulation. 前記粒状金属生成工程は、分離された溶融金属を棒状、線状又は板状に成型したものを切断又は破砕することによって粒状にすることを特徴とする請求項1又は2に記載のクリアランス金属の製造方法。 3. The clearance metal according to claim 1 or 2, wherein said granular metal producing step forms the separated molten metal into rods, wires or plates and then cuts or crushes them into granules. Production method.
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