JPH01267499A - 放射性廃棄物の貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射性廃棄物を固化しまたは圧縮しそして次
に容器内に密閉する上記放射性廃棄物の貯蔵方法に関す
る。

放射性廃棄物は、放射性物質による環境汚染を避けるた
めに一同化されまたは圧縮され一貯蔵するために容器内
に密閉される。その際、廃棄物中で化学的ならびに放射
線分解過程により、最終的な貯蔵の理由から望ましくな
い水素が発生することが明らかになった。

固化するためには、例えば、構造部材、ジルコニウム被
包管および燃料溶液よりの不溶性の残渣（フィード−ク
リヤースラッジ）のような、燃料要素の再加工の際に生
ずるもののような放射性廃棄物は、容器内に最終貯蔵の
ためにセメント固化される。その際、廃棄物／セメント
混合物は、通常１４０１入りのいわゆる装入ドラム缶に
入れられ、そのものは更に２０ＯＮの容器に収容される
。これらの装入ドラム缶は、セメントを凝結させた後に
２００１の容器に装入し、そしてゴムバッキングおよび
蓋をもって密封される。

明らかにされたように、セメントマトリックス中に含有
された水は、放射性分解によって水素および酸素に分解
される。酸素は、廃棄物束の物質と反応し、従って、通
常、約７ＯＡ’を含む２００１の空所内には結合されな
い。

放射線分解によって生ずる水素は、それに対してガス室
内に残留する。容器の活性容量に応じて、最初の１０年
の経過中に水素は、ｌｌ１ｌ３の大きさまで生成される
ことがあり、そのことは最終的貯蔵の理由から望ましく
ない。

を避けるという目的で改善することである。

上記の課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部によ
る手段によって解決される。その際、水素は、その発生
源に無関係に被覆材料中に結合される。

廃棄物がセメント内に閉じ込めることによってヰ固化さ
れる場合には、過マンガン酸カリウムを溶解された形ま
たは固体の形のセメントにその凝結の前に添加すること
が有利であることが判明した。放射線分解によって生成
された水素が次になおセメント内で水にまで酸化され、
容器の空間容積内にはほとんど達しない。

過マンガン酸カリウムをセメント中に、コンクリート中
にまたは被覆物質中に均一に分布せしめるためには、過
マンガン酸カリウムは、溶解された形で使用されること
が有利である。そのため、過マンガン酸カリウムを担体
物質の表面に適用するために、請求項３による工程が先
行する。

本発明による方法の特に簡単であるがそれにも拘、らず
効果的な実施態様は、過マンガン酸カリウムを固体の形
でセメントにその凝結の前に添加するか（請求項２）ま
たは担体物質に混合する（請求項４）。

担体物質としては、Ａｌ２Ｏ２またはシャモット耐火粘
土のようなセラミック材料が適当である。

使用された酸化剤は、水素の反応の際に消費されるので
、貯蔵期間中に発生する水素全部を反応せしめるために
、十分な量の酸化剤を使用すべきである。他方において
酸化剤の使用量は、−それがセメントに添加されべ場合
には−セメントの強度の低下をもたらさないようなもの
とする必要がある。この点に関して過マンガン酸カリウ
ムは、適当であることが判明した。

最終的貯蔵中に発生する水素を全部結合せしめるために
は、使用されたセメント、コンクリートおよび／または
担体１ｌ当り過マンガン酸カリウム１０ないし１００ｇ
を使用することが有利である。水硬セメントに過マンガ
ン酸カリウム飽和溶液を混合するならば、水硬セメント
固化当りＫＭｎＯａ約３５ｇが達成される。２００１の
容器の環状空間容積中に充填される被包材料においては
、−括して多量の過マンガン酸カリウム（１００ｇ／　
ｌまで）が使用されうる。被包材料用の担体物質として
酸化アルミニウムを使用する場合には、これに酸化アル
ミニウム１ｋｇ当り過マンガン酸カリウム約１５〜３０
ｇをこの上に適用するであろう。酸化アルミニウムおよ
び固体の過マンガン酸カリウムよりなる均一な混合物の
場合には、担体物質１ｌ当り１００ｇにそのまま調節で
きる。

本発明による方法を以下４つの実施例の参照の下に更に
詳細に説明する。

大里■」 水硬セメント（Ｚｅｍｅｎｔｓｔｅｉｎ）およびＡｌ２
Ｏ３よりなる測定試料を用いた一連の試験。

過マンガン酸カリウムのＨ２−反応能力をそれぞれ同じ
組成を有する２つの試料を平行して、放射線を〜用いＸ
そして用いずに試験を行なった。抽≠のために、水硬セ
メント成形体よりなる２個の試料およびＡｌｔ（ｈより
なる２個の試料（それぞれ過マンガン酸カリウムで置換
）が調製された。

水硬セメントの試料および＾１２０３よりなる試料を試
験のために１．６５１の容器に気密に密閉し、排気しそ
してＨ２２０％およびＫｒ８０％よりなるガス混合ンド
セメント３５；　ｐＨ１２，５）を調製するために、セ
メント石灰のバッチにセメント１２７０ｇ　、水５７５
ｇおよびＫＭｎＯ４１５ｇ（ＫＭｎ０４＝０．０９５モ
ル）を使用した。

試料１の量は、１７５５ｇ　、試料２の量は、１７６５
ｇであった。

試料３および４を調製するために、ＡＩ！０３粉末に過
マンガン酸カリ溶液を負荷し、そして処理された粉末を
次いで真空乾燥した。試料３および４の量はそれぞれ１
ｋｇであった。

それぞれ１個の並行試料を５日間に亘って１．５〜２．
５　ＸＩＯｒａｄの′Ｉ！Ａ量まで照射した。もう一つ
の並行試料は、照射を行うことなく実験室内において室
温に保った。

次に、すべての試料について圧力測定および下記のガス
分析値を有するガスの試料による吸収を実施した。結果
は下表に示されている。

０．４５量Ｍｏｌ／ｇ　　ＨｚＯＸＭｒａｄ　（０，４
５ｄ　Ｈｚ／１０１ｌｒａｄ　ｇ水硬セメント）の、放
射線分解による水素の発生の島、−値を基礎にした場合
には、水硬セメント試料内に、照射によって生じた１０
〜２０−のＨ２量が発生した筈であった。それに対して
水硬セメント試料の場合の最初のガス充填におけるＨ２
の量は、約１８０ｙ　Ｈ，である。

両方の水硬セメント試料（試料１および２）は、試験期
間中に、予め装入されたＨ２量および試料２において照
射によって付加的に遊離された水素量を実際上完全に消
費する。同時におそら＜　ＫＭｎＯａよりの開裂により
一定の０２量の遊離が生じており、その際照射された試
料中の０２の開裂が増大して、いる。

Ａｌ２Ｏ３粉末試料の場合には、予め装入された水素は
、同様に完全に消失される。

にＭｎＯａは、水素との反応の際にＭ　ｎ　？　＋から
Ｍｎ”まで変化することから出発した場合には、ＫＭｎ
Ｏａ１分子当り３／２の０２が発生する。それ故、ＫＭ
ｎＯ４１５ｇは、０□１．６Ｎｌまたは）Ｉｔ３．２Ｎ
ｌに相当する。しかしながら、上記の試料の場合には、
最大限）１２０．２Ｎｌしか反応しなかった。

大旅史」 放射性廃棄物を入れた装入ドラム缶における試験。

セメントで固化された放射性の構造部材、燃料ら試験の
ために取出し、そしてこの目的で特別に調製された測定
容器内に密封した。測定容器の空間容積は約４７１であ
った。

セメント固化された廃棄物よりの放射性分解による水素
の遊離化を、容器の内部圧力の観察によりまたガス成分
の下記のガスクロマトグラフィー分析を用いるガスの試
料による吸収によって測定した。

第１の測定容器の場合には、まず３００日の期間に亘っ
てＨ２の遊離化が観察され、そして約７７Ｎ−Ｈｚ／日
の平均遊離速度が測定された。その次に測定容器が解放
され、そして受は皿には実施例１に記載された方法でＫ
ＭｎＯ４約４０ｇで含浸されたＡｈａ。

約２．５ｋｇが入れられた。この測定容器を再び気密に
密封し、そして測定相の前に合成用空気でパージした。

過マンガン酸カリウムが添加されなかった第２の測定容
器の場合には、約１００日の期間に亘って約１０００＋
ｎバールのほとんど一定の圧力が観察された。次いで、
圧力が一定の割合で増大した（観察期間全部で１２０日
）。この圧力損失は、最初の相でＯＸの損失割合をそし
て放射性分解によるＨ２の発生割合をほとんど保証する
ように回復せしめられる。その後、圧力は、大気の酸素
が実際上完全に消費される限り、直線的に上昇する。

第１の測定容器においては、内部圧力は、４１ｚ０３試
料の添加後、１２０日以内に約１０００ｍバールから約
８６ｈバールまで連続的に低下した。更に、５６日後お
よび１２０日後にガス試料が除去された。分析値は、第
１の試料については、８２０．４％、０□７．２％、Ｎ
Ｊ９．５％およびＣＨ４０，５％であり、そして第２の
試料については１ｌ２２．５％、０□１．０％、Ｎ、９
１．４％およびＣＨ４１，２％であることが判った。貯
蔵期間の終りにおける高いＨ２含量は、過マンガン酸カ
リウムがほとんど使い果されたことに原因が帰せられる
。

にＭｎＯ，は、Ｈ２の反応の際に、Ｍｎ”　　からＭｎ
”″までその原子価が変化し、すなわちＫＭｎＯａ　４
０ｇが化学量論的にＨ２８，６Ｎ１のＨ２変換能力をも
たらすものと考えられる。酸化剤が測定容器内に存在し
た測定期間の間、遊離化速度は、更に７’Ｅ＊　Ｈ，／
日に達したことを考慮すれば、過マンガン酸カリウムは
、Ｈｚ約１０．ＯＮｌのＨ２量を反応せしめたことにな
る。

この収支は、添加された酸化剤が実際上完全に放射線分
解的に生成された水素の反応に消費されたことを示す。

スＪＵ引Ｊ ０．４３の水／セメント比をもって、約１ｌの新たに混
合されたセメント試料に、結晶の形のＫＭｎＯ４１００
ｇが添加されそして均一に混合された。円筒状の試料が
２４時間後に成形され、気密な容器に入れられ、そして
５００〜６００　ｒｓバールの水素分圧下に保たれた。

この期間中、容器は、サーモスタット室内で５０℃に保
たれた。

この期間の後、試料は粉砕され、そして過マンガン酸カ
リウムについて試験された。

試料中にはＭｎＯ□のみがなお存在した；すなわちＫＭ
ｎＯ４は、完全に反応していた。

尖施±」 Ｈ２をＫＭｎＯ，結晶と反応せしめるためには、最小限
度の湿分が必要である。それ故、約１ｌの湿った水硬セ
メントの円筒体を、結晶の形のＫＭｎＯ４６０ｇを含有
するＡｈ０３粉末６００−で被包した。

束ねたもの全部を密封しそして５０℃において５００〜
６００ｍバールの水素分圧下に８日間保った。

その後、ＫＭｎＯ４は、完全にＭｎＯ，まで変換されて
いた。

試料　　　含量　　　　　ガス充填量 番号　　　　　　　　　　　　　　　　　□Ｉ　　ＰＺ
−３５ＰＨ１２，５２０％Ｈｚ；８０％Ｋｒ２　　ＰＺ
−３５Ｐ、１２．５　２０％Ｈｚ；８０％Ｋｒ３　　Ａ
ｔ、Ｏ，−粉末　　　２０％Ｈｚ；８０％Ｋｒ４　４１
．０．−粉末　　　２０％Ｈｚ；８０％Ｋｒ実施例１の
結果 全圧　　最終圧力　　　濃度　　　線量バール　調バー
ル　　　％　　　　ｒａｄＨｚ　　０゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射性廃棄物を固化しまたは圧縮しそして次いで容
   器に密封するという上記放射性廃棄物を貯蔵する方法に
   おいて、貯蔵中に生ずる水素を除去するために過マンガ
   ン酸カリウムを含有するセメントで廃棄物を少くとも部
   分的に被包するかまたは多孔性の非還元性の担体物質を
   過マンガン酸カリウムと共に被包物質として使用し、そ
   の際廃棄物および被包物質を共通の容器に入れることを
   特徴とする上記放射性廃棄物の貯蔵方法。 ２、廃棄物がセメントを加えることによって固化される
   という場合に、過マンガン酸カリウムが溶解された形ま
   たは固体の形で、セメントの凝結の前に添加される請求
   項１記載の方法。 ３、過マンガン酸カリウムが溶解された形で担体物質上
   に塗布されそして上記物質がその後で被包物質として使
   用される前に乾燥される請求項１記載の方法。 ４、過マンガン酸カリウムが固体の形で担体物質に混合
   される請求項１記載の方法。 ５、担体物質としてＡｌ＿２Ｏ＿３が使用される請求項
   １、３または４のいずれかに記載の方法。 ６、廃棄物を最終的に貯蔵するために、使用された水硬
   セメント、コンクリートおよび／または担体物質１ｌ当
   り過マンガン酸カリウム１０ｇないし１００ｇを使用す
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。