JPH02176499A - 放射性廃棄物固化処理装置及び循環洗浄方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物固化処理装置及び洗浄方法に関し
、特に詳細には、２次廃棄物を発生させない放射性廃棄
物固化処理装置及び洗浄方法に関する。

〔従来技術〕

原子力発電施設等での運転にともない発生する種々の放
射性廃棄物、例えば原子力発電設備の配管、施設修理等
に使用した手袋等は放射性廃棄物処理容器、例えばドラ
ム罐内にセメント等の固化材と混合され固化処理された
後、所定の期間保存されている。

そしてこの固化処理を行う装置では、セメントを水と混
練し、放射性廃棄物処理容器に注入するが、このセメン
トと水とを混練する混練装置では、混練作業に関わる機
器にセメントが付着してしまう。そのように付着したセ
メントを放置しておくと、凝結・固化して装置の稼動不
良を引き起こす原因となることがある。

そのため、セメントが固化する前に水洗により付着した
固化材を洗浄してやる必要がある。特に固化材として、
添加剤もしくはセメント成分の組成変更などで半硬性の
セメントとされたような物を使用する場合には、特に配
慮する必要がある。

第３図に従来の放射性廃棄物固化処理装置の洗浄システ
ムの例を示す。

第３図に示す装置では、固化処理行うため、固化材用セ
メントが入っている固化材計量タンク１６から、所定の
量の固化材用セメントを、そして添加水タンク１９から
所定の量の水を混練槽１８に注入し、攪拌混練する。そ
して攪拌混練された固化材用セメントスラリーを、混練
槽１８の下方に設けた放射性廃棄物が投入されている放
射性廃棄物処理容器４に充填し、固化処理を行う。

そして、この放射性廃棄物固化処理装置の洗浄の際、混
練槽１８を洗浄した洗浄水は洗浄廃液タンク２０に回収
される。この洗浄廃液タンク２０では、洗浄廃液が一定
時間放置されることにより、固形分と上澄液とに分離さ
れ、固形分は洗浄廃液タンク２０の下方に設けた廃棄ド
ラム２５に充填して廃棄される。一方、洗浄廃液タンク
２０の上方に溜まった上澄液は、添加水タンク１つ及び
洗浄水タンク２１に蓄えられる。そして、この洗浄水タ
ンク２１に蓄えられた上澄液は、固化処理の添加水とし
て又は洗浄水として使用される。尚、この固化処理の際
、添加水として洗浄廃液を使用する場合には、そこに含
まれている固形分を取り除かなくてもよい。また、洗浄
においては、混練槽１８に一定の量の添加水又は洗浄廃
液から得られた上澄液を入れ、攪拌翼を一定時間駆動さ
せ、その後、混練槽の中の洗浄廃液を排出し、これを繰
り返している。

また、洗浄頻度は混練作業ごと又はセメントが混練槽等
に固着してしまわない範囲で行う必要があり、例えば１
日に数回行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の固化処理装置の洗浄システムでは、
洗浄廃液タンク２０内で、沈澱した固形分はドラム罐等
に充填され廃棄されるが、この固形分濃縮液は２次廃棄
物となる。このように、従来の固化処理装置の洗浄シス
テムでは２次廃棄物を発生させているのである。

また、従来の洗浄システムでは、単に混練槽１８に添加
水を注入し、攪拌翼を回転させ洗浄しているため、洗浄
速度が遅い。特にこの様な従来の洗浄システムを有する
固化処理装置では、添加剤もしくはセメント成分の組成
変更などで半硬性のセメントとされたようなセメントは
、その凝結時間が３０分から４〜５時間時間色短いため
、これを使用する場合には必然的に洗浄開度を高くしな
ければならず、２０分〜３時間程度の間隔で洗浄しなけ
ればならない。そのため、固化処理時間に対する洗浄時
間の比率が高くなり、稼動率が低下してしまっていた。

そこで本発明は、上記問題点を解決し、２次廃棄物を発
生させず、かつ処理能力の高くすることのできる放射性
廃棄物固化処理装置及びその洗浄方法を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、本発明の放射性廃棄物固化処
理装置では、固化材及び水を投入する投入口と、投入さ
れた固化材及び水を混練する攪拌翼と、混練されたセメ
ントを排出する排出口と、前記排出口に設けられ、２方
向に排出できる排出機構とを含み、前記排出機構の一方
の排出口から排出されるセメントを放射性廃棄物処理容
器に注入する混練装置と、前記排出機構の他方の排出口
に接続された固形分濃縮分離装置と、前記固形分濃縮分
離装置で分離された上澄液を蓄える上澄液蓄え装置と、
前記分離された固形分濃縮液を添加水及び固化材用セメ
ントの一部として前記混練装置の前記投入口に導く手段
と、前記上澄液蓄え装置に接続され、蓄えられた上澄液
を前記投入口へ導く手段と、前記混練装置に組み込まれ
上澄液蓄え装置に蓄えられた上澄液を加圧噴射させて前
記混練装置を洗浄するスプレー手段とを備えることを特
徴とする。

更に、上記放射性廃棄物固化処理装置において、前記固
形分濃縮分離装置から前記投入口に投入する添加水及び
固化材用セメントの一部として供給される固形分濃縮液
の量を、混練に使用する添加水の５０重量％以下として
することを特徴とする。

また更に、本発明の洗浄方法は、放射性廃棄物を１セメ
ントを主成分とする固化材で固化する放射性廃棄物固化
処理装置の洗浄方法であって、固化処理装置に付着した
固化材を洗浄した洗浄廃液から上澄液と固形分濃縮液と
に分離する分離工程と、前記分離工程で分離された上澄
液を加圧しスプレーノズル等を用いて洗浄液として装置
に付着した各部に吹き付け、付着した固化材を洗い流す
洗浄工程と、前記分離工程で分離された固形分濃縮液と
上澄液とを固化材の添加水及び固化材用セメントの一部
として使用するために蓄えておく工程とを含み、洗浄廃
液を洗浄液及び添加水として循環使用することを特徴と
する。

〔作用〕

本発明の放射性廃棄物固化処理装置及び洗浄方法では、
上記のように構成し、スプレー手段により、加圧した洗
浄水を吹き付けることにより洗浄時間を短くし、更に、
洗浄廃液中の固形分を再度固化材として使用し、２次廃
棄物の発生を防止している。

更に、洗浄水の中に微粒子を混入させ、洗浄効果を更に
高め洗浄時間の短縮を可能にしている。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため１１１１
ｔｊする説明は省略する。

第１図は本発明に従う放射性廃棄物固化処理装置の一実
施例の概略構成を示す。

第１図に示す放射性廃棄物固化処理装置は、いわゆる連
続混練システムを採用している。そして、この放射性廃
棄物固化処理装置は、固化材用セメント１を蓄えておく
セメントサイロ２と、連続混練装置３と、混練用の添加
水９を蓄えておく添加水タンク５とを備えている。セメ
ントサイロ２は内部に蓄えた固化材用セメント１を制御
装置（図示せず）からの指示にしたがって混練装置３に
単位時間当たり所定の量だけ供給するセメントフィーダ
２ａを備えている。−力添加水タンク５の水排出口には
、連続混練装置３に単位時間当たり所定の量の水を供給
するように制御されている流量調節弁５ａが設けられて
いる。そしてこれらのセメントフィーダ２ａ及び流量調
節弁５ａとにより、連続混練装置３には、常に所定の重
量比率で固化材用セメント及び水が供給される。連続混
練装置３には、供給された固化材用セメント及び水を攪
拌混練する攪拌翼３ａが設けられ、更に混練されたセメ
ントスラリーを排出するセメントスラリー塩１２が設け
られている。このセメントスラリー塩１２は上下方向に
その堰の高さを調節できるようになっており、この堰の
高さを調節することにより、混練時間の調節及びセメン
トスラリーの供給の開始及び供給停止を瞬時に行うこと
ができる。

この連続混練装置３には、セメントスラリー塩１２をオ
ーバーフローしてきたセメントスラリーを排出するする
排出口３ｂが設けである。この排出口３ｂには、２方向
に流路を変更できる３力制御機構１３が接続され、一方
の出口１３ａから排出されたセメントスラリーはドラム
＃Ｉｉ４に供給される。他方の出口１３ｂには、洗浄液
が注入される固形分濃縮分離タンク６が接続され、この
固形分濃縮分離タンク６に供給された洗浄液は上澄液と
固形分濃縮液とに沈殿法等により分離される。

尚、固形分濃縮分離装置は、本実施例では固形濃縮分離
タンクとしたが、フィルター或は遠心分離等の機械的分
離装置のいずれでもよい。この固形分ｌ層線分離タンク
６の上部位置には、内部の上澄液を排出するために上澄
液排出口６ａが設けられ、下部位置には固形分濃縮液を
排出するための固形分濃縮液排出口６ｂが設けられてい
る。そして、上澄液排出口６ａには洗浄水タンク７が接
続され、一方、固形分濃縮液排出口６ｂには固形分濃縮
分離タンク６内の固形分を連続混練装置３に供給するだ
めの固形分濃縮液供給バイブロｃが接続されている。一
方洗浄水タンク７には、内部に蓄えられた上澄液を添加
水の一部として連続混練装置３に供給する添加水用パイ
プ７ａと、洗浄水として連続混練装置３に導かれる洗浄
水用パイプ７ｂとが設けられている。そして、この洗浄
水用パイプ７ｂの途中には、洗浄水を加圧するためのポ
ンプ８が、そしてその先端には洗浄のためのスプレーノ
ズル１５が設けられている。このスプレーノズル１５は
連続混練装置３の内部及び出口部等に設けられ、その先
端より加圧洗浄水を噴射することにより、連続混練装置
３内部等に付着した固化材を洗い流すことができる。

又、固形分濃縮液供給パイプ５ｃ、添加水用パイプ７ａ
及び洗浄水用パイプ７ｂの途中にはこのパイプを流れる
流体の量を制御できる流体制御弁または機構３０ａ、３
０ｂ及び３０ｃがそれぞれ設けられている。

上記のように構成された放射性廃棄物固化処理装置の固
化処理動作及び洗浄法について説明する。

まず固化処理動作について説明する。

固化処理動作を開始させる前に、添加水タンク５には改
良剤が予め溶解された水を、また洗浄水タンク７及び固
形分濃縮分離タンク６にはそれぞれ洗浄水を、注入して
おく。

次に、連続混練装置３を駆動させ、この連続混練装置３
に、セメントフィーダ２ａ及び流量制御弁５ａを制御装
置（図示せず）でコントロールし、セメントサイロ２内
の固化材用セメント１と添加水タンク５内の水９を所定
の比率で連続的に投入し、混練を行いセメントスラリー
を作成する。この混練中、２力制御機構１３は排出口１
３ａの方向に流体を流す状態に保たれている。そのため
、連続混練装置３で混練形成されたセメントスラリーは
セメントスラリー塩１２の上部を越えオーバーフローし
て３２制御機構１３を通り排出口１３ａからドラム罐４
に注入される。そしてドラム罐４に注入されたセメント
スラリーの上面が所定のレベルになったとき、セメント
スラリー塩１２を上昇させ、２力制御機構１３を閉じて
、ドラム罐４へのセメントスラリーの注入を停止する。

そして、次にセメントスラリーの充填されたドラム罐を
セメントスラリーを充填すべき次のドラム罐と交換し、
再度、セメントスラリー塩１２を下降させる。そして、
２力制御機構１３を排出口１３ａ側に切り替えて、セメ
ントスラリーを充填すべきドラム罐に注入する。

上記の動作を繰り返すことにより、順次ドラム罐にセメ
ントスラリーを注入し固化処理を行うことができる。

所定の時間（連続混練装置３等の各部に付着したセメン
トスラリーが固着してしまう時間より短い時間）、セメ
ントスラリーの注入処理を行った後、連続混練装置３、
セメントフィーダ２ａを停止し、流量制御弁５ａを閉じ
洗浄処理を開始する。

次にこの洗浄方法について説明する。

まず、２力制御機構１３を排出口１３ｂ側に切り替える
。そして、次に洗浄ポンプ８を起動し、混練装置３の各
部に設けられたスプレーノズル１５から加圧洗浄水を噴
出させ、各部に付着したセメントスラリーを一定時間洗
い流す。このように加圧した洗浄水で、混練装置の各部
に付着したセメントスラリーを洗い流しているため、従
来の洗浄に比較して、洗浄時間を短縮することができる
。

次に、連続混練装置３のセメントスラリー塩１２の堰の
高さを所定の高さまで上げ、連続混練装置内に洗浄水を
溜め、攪拌翼３ａを一定時間、正転、逆転を繰り返し、
スプレー１５では取り除くことができない部分に付着し
たセメントスラリーを洗い流す。所定の時間後に、セメ
ントスラリー塩１２を一番下まで引き下げ、全開状態に
して、連続混練装置３内の洗浄廃液を固形分濃縮分離タ
ンク６内に導く。固形分濃縮分離タンク６は、導かれた
洗浄廃液を、固形分濃縮液と上澄液に分離する。そして
分離された上澄液は洗浄水タンク７にバイブロａを通っ
て蓄えられる。このサイクルを数回くり返す。この様に
して、洗浄作業を終了し、次の固化処理を開始する。

次の固化処理を行う際には、連続混練装置３に供給され
る添加水の一部として洗浄水タンク７に蓄えられた上澄
液１０を使用し、更に連続混練装置３に供給する固化材
用セメントの一部として、固形分濃縮分離タンク６内に
蓄えられた固形分１１を使用する。ここで、固化材用セ
メントの一部として洗浄廃液より分離された固形分濃縮
液を使用しているため、従来、２次廃棄物として発生し
ていた固形分が生じなくなり、放射性廃棄物固化処理に
おいて不要な２次廃棄物を無くすことができる。

ここで、このように本発明の固化処理装置では、洗浄廃
液に含まれる固化材の固形分を再使用しているが、この
ように再使用しても問題がないことを以下の方法で確認
した。

一般的にいって、添加水の一部として使用する固形分濃
縮液は量が多ければ多いほど、形成される固化体の強度
を低下させることが判っている。

そして、上記実施例の装置を用いて、固形分濃縮液に含
有される固形分の量をかえて、いくつかの同化体を形成
し、そのそれぞれの圧縮強度を計つたところ、固形分の
添加水に対する比率が５０ｆｆｉ量％以下であれば同化
体の圧縮強度を１５０　Ｋｇ／Ｃ−以上に確保できるこ
とが確認できた。したがって、上記の範囲内で洗浄水及
び固形分濃縮液を添加水等として使用すれば、固形分を
２次廃棄物とせず、十分な圧縮強度有する固化体を形成
できる。

ここで、上記実施例の装置を以下の条件、方法で固化処
理、洗浄を行い洗浄効果を確認した。

まず、通常最初は洗浄水タンク７に、水を入れておくが
、この場合、洗浄効果を確認するため、洗浄水の定常状
態を模擬できるように、付着固化材として９ｊ！、付着
固化材の溶解水として３３Ｋｇの割合で混合し、模擬洗
浄廃液を作成して固形分濃縮分離タンク６に投入し、更
に添加水タンクには改良剤を溶解した添加水を投入し、
混練速度を固化材約３０００　Ｋｇ／時間にして固化処
理を行い、約４０分間で８本の２００ｇ用ドラム罐にセ
メントスラリーを充填した。なお、この場合、添加水及
び固化材用セメントの一部として使用する固形分濃縮液
と洗浄水の添加水に対する比率は、添加水Ｈ：　６２　
ＢＫｇ／時間、固形分比率；添加水量の７重量％、洗浄
水比率：添加水量の１５重量％となる。

次に固化処理作業を中止し、洗浄処理を行った。

この洗浄処理では、まず２方制御機構１３を排出口１３
ｂ側に切換え、洗浄水ポンプ８を起動させて、水圧１５
ｋｇ／ｃｄＧ、水量約２０ｉ）／ｒｒ？ｘ分で約４分間
洗浄水を噴射し洗浄を行った。続いて、セメントスラリ
ー塩１２を閉じた状態にして混練装置３内に洗浄水を保
水し、攪拌翼３ａを正転方向及び逆転方向に周速度０．
６ｍ／秒で回転させ、約８分間洗浄をおこなった。次に
セメントスラリー塩１２を全開状態にして、混練装置３
内の洗浄廃液を固形分濃縮分離タンク６に流し込み、再
度、スプレーにより仕上げ洗浄を行った。このようにし
て、合計的１８分間洗浄操作したところ、混練装置３等
に付着したセメントスラリーはほぼ完全に除去され、混
練装置３内の壁面のセメントスラリー液面付近に痕跡を
とどめる程度になった。そして、次の混練・固化処理を
十分開始できる状態になった。この状態では、混練装置
３内の底部、隅部には約２ｇの骨材が堆積していたが、
セメントスラリーの残留は認められず、凝結固化してい
るものではなかった。ここで残留していた程度の骨材量
では次の固化処理作業の混練の初期における骨材割合の
規定量からの増加は１０重量％程度であり、固化体の圧
縮強度への影響は認められなかった。なお、洗浄能力及
び洗浄操作性に対するセメントスラリー中の改良剤等の
影響は特に支障あるものでないことが確認された。

また更に、上記洗浄方法では固形分濃縮分離タンク６で
分離された上澄液には何も添加していないが、これとは
別にこの上澄液に無機質微粒子を添加した場合について
も実験してみた。この様な上澄液に無機質微粒子を添加
する場合には、洗浄タンク７内に攪拌翼及び微粒子添加
装置を組み込む必要があるが、これ以外には先に説明し
た実施例の装置と同じである。そして添加する微粒子と
して０．５〜５μｍの径のシリカ粒子を約５重量％で洗
浄水に混入させ、上記実施例の場合と同様に操作したと
ころ、洗浄時間が約１６分に短縮しても、先に説明した
場合と同様の洗浄効果を得ることができることが確認さ
れた。

また上記実施例の装置では、連続混練装置を使用して、
固化処理を行っている。これは、連続混練式の方がバッ
チ式に比較して装置をコンパクトに構成でき、その結果
、セメントスラリーが付着する面積を小さくできる。こ
のことは洗浄を容易にするばかりでなく、洗浄廃液量を
少なくでき、ひいては添加水及び固化材用セメントの一
部として使用する固形分濃縮液の割合が少なくなり、固
化体の性能を更に高くすることができる。

しかし上記洗浄原理をバッチ式攪拌槽を使用する装置に
も適用することができる。

第２図に、上記洗浄原理をバッチ式攪拌槽を使用する装
置に適用した例を示す。第２図に示す装置は、第１図に
示す装置のうち混練装置３の代わりにバッチ式攪拌槽１
７を使用し、その中に攪拌ｇ２６を設けたものである。

その他の部分は第１図に示す装置と同じなので重複した
説明は省略する。

ここで、第２図に示す装置を用いて同化処理を行い、そ
の後洗浄を行った。

同化処理では、攪拌槽１７内の攪拌翼２６を回転させつ
つ、添加水９、洗浄水１０、固形分濃縮液１１及び固化
材用セメント１を注入し、所定の時間攪拌し、セメント
スラリーを形成し、その後ドラムｉａ４に充填した。そ
して、更に次の固化処理を行い３バツチ処理した。攪拌
Ｆｅ１７内に残ったセメントスラリーは別の容器に移し
、その後、先に説明した洗浄方法と同様に、洗浄水ポン
プ８を起動させ、スプレーノズル１５より洗浄水を４分
間噴射して洗浄した。次に２方制御機構１３を閉じ、洗
浄水を所定の位置まで満たし、攪拌翼２６を正転方向及
び逆転方向に周速１．２ｍ／秒で回転させて８分間洗浄
を行った。洗浄後、２方制御機構１３を排出口１３ｂ側
に切換え、攪拌槽１７内の洗浄廃液を全て固形分濃縮分
離タンク６に排出し、再度スプレー洗浄により仕上げ洗
浄を行った。そして洗浄後、攪拌槽１７内を点検したと
ころ付着物はほぼ完全に除去され、次の固化処理再開に
十分な状態となっていることが確認された。なお、この
場合には、骨材の堆積はほとんど認められなかった。

〔発明の効果〕

本発明の放射性廃棄物固化処理装置及びその洗浄方法で
は、先に説明したように、洗浄の際、２次廃棄物を発生
させることなく、高能率の洗浄が可能になる。

特に、添加剤もしくはセメント成分の組成変更などで半
硬性のセメントとされたような凝固時間が短く、付着性
の高い固化材を使用する場合でも、高能率で稼動するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に従う放射性廃棄物固化処理装置の概
略構成を示す図、第２図は、第１図に示す放射性廃棄物
固化装置の別の実施例を示す図及び第３図は、従来の放
射性廃棄物固化処理装置の概略構成を示す図である。 １・・・固化材用セメント、２・・・セメントサイロ、
３・・・連続混練装置、４・・・ドラム罐、５・・・添
加水タンク、６・・・固形分濃縮分離タンク、７・・・
洗浄水タンク、８・・・ポンプ、９・・・添加水、１０
・・・洗浄水、１１・・・洗浄廃液、１２・・・セメン
トスラリー塩、１３・・・２力制御機構、１５・・・ス
プレーノズル。 特許出願人　　住友化学工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　寺　　　嶋　　　史　　　朗実施例 第１図 従来例 第３図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固化材及び水を投入する投入口と、投入された固化
   材及び水を混練する攪拌翼と、混練されたセメントを排
   出する排出口と、前記排出口に設けられ、２方向に排出
   できる排出機構とを含み、前記排出機構の一方の排出口
   から排出されるセメントを放射性廃棄物処理容器に注入
   する混練装置と 前記排出機構の他方の排出口に接続された固形分濃縮分
   離装置と、 前記固形分濃縮分離装置で分離された上澄液を蓄える上
   澄液蓄え装置と、 前記濃縮分離された固形分濃縮液を添加水及び固化材用
   セメントの一部として前記混練装置の前記投入口に導く
   手段と、 前記上澄液蓄え装置に接続され、蓄えられた上澄液を前
   記投入口へ導く手段と、 前記混練装置に組み込まれ上澄液蓄え装置に蓄えられた
   上澄液を加圧噴射させて前記混練装置を洗浄するスプレ
   ー手段とを備えた放射性廃棄物固化処理装置。 ２、前記固形分濃縮分離装置から前記投入口に投入する
   添加水及び固化材用セメントの一部として供給される固
   形分濃縮液の量を、混練に使用する添加水の５０重量％
   以下とすることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄
   物固化処理装置。 ３、前記混練装置を洗浄する際、混練翼を回転させ、攪
   拌しつつ洗浄を行う請求項１又は２記載の放射性廃棄物
   固化処理装置。 ４、前記上澄液蓄え装置に微粒子を入れる微粒子混入手
   段及び上澄液を攪拌する攪拌手段が設けられている請求
   項１、２または３記載の放射性廃棄物固化処理装置。 ５、放射性廃棄物を、セメントを主成分とする固化材で
   固化する放射性廃棄物固化処理装置の洗浄方法において
   、 固化処理装置に付着した固化材を洗浄した洗浄廃液から
   上澄液と固形分濃縮液とに分離する分離工程と、 前記分離工程で分離された上澄液を加圧しスプレーノズ
   ル等を用いて洗浄液として装置に付着した各部に吹き付
   け付着した固化材を洗い流す洗浄工程と、 前記分離工程で分離された固形分濃縮液と上澄液とを固
   化材の添加水及び固化材用セメントの一部として使用す
   るために蓄えておく工程とを含み、洗浄廃液を洗浄液及
   び添加水として循環使用する放射性廃棄物固化処理装置
   の洗浄方法。 ６、前記洗浄工程中、放射性廃棄物固化処理装置の混練
   装置を洗浄する際、混練装置内の所定のレベルまで洗浄
   液を注入し、その状態で混練装置内の固化材を混練する
   ための攪拌翼を駆動させ、洗浄を行う請求項５記載の放
   射性廃棄物固化処理装置の洗浄方法。 ７、更に前記上澄液内に微粒子を混入させる工程を含む
   請求項５または６記載の放射性廃棄物固化処理装置の洗
   浄方法。