JPH0249198A

JPH0249198A - 放射性廃液処理用カートリッジの製造法

Info

Publication number: JPH0249198A
Application number: JP20036188A
Authority: JP
Inventors: Shinichirou Torada; 虎田　真一郎; Hiroshi Igarashi; 寛五十嵐; Yutaka Kikuchi; 豊菊地; Kiichi Yamatsuta; 山蔦　紀一; Seiji Goto; 省二後藤
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-19
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2536778B2

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、放射性廃液を廃棄処分するに際し、１′Ｉ！
ｌ射性廃液を含浸させて加熱溶融し、ガラス固化させる
のに使用される放射性廃液処理用カートリッジの製造法
に関する。

「従来の技術」原子力発電において使用された使用済み燃料を再処理工
場において再処理するに際し、ウラン、超ウラン元素お
よび核分裂生成物を含んだ硝酸を含む高レベル放射性廃
液が副生ずる。そこで、かかる放射性廃液を安全にかつ
効率的に廃棄する技術が望まれている。

従来、この放射性廃液を処理するには、放射性廃液を直
接または脱硝濃縮してスラリー状としガラス原料と混合
して高温のガラス溶融炉に供給し、炉内で廃液中の液体
成分を蒸発させると共に放射性物質をガラス中にン容融
させて、この溶融ガラスをステンレス製の容器に注入し
て固化する技術が開発されてきている。

このような廃液処理技術においては、ガラス溶融炉内で
廃液が激しく沸騰する際、多量の放射性物質を含む扮１
屡が発生し、排ガスに同伴して流出するため、この粉塵
の飛散を防止することが重要となる。

本発明者らは、ガラス繊維を部分的に融着して成形した
カー１−リッジに、上記放射性廃液を含浸させて加熱溶
融し、ガラス固化させる技術を既に提案している（特開
昭６０−２４４８９９号、特開昭６２−２２２１９８号
）。このカートリッジを用いると、加熱溶融時における
粉塵の発生が防止され、取り扱いも容易となるという利
点が得られる。

［発明が解決しようとする課題」従来、放射性廃液中には、その処理工程中に添加される
成分としてＮａが含まれていた。このため、廃液を処理
するカートリッジのガラス組成としては、Ｎａを含まな
いものが好ましいと考えられていた。ところが、放射性
廃棄物の成分は処理工程上の理由からある程度変動する
ため、Ｎａが減少あるいは含まれていない放射性廃液も
作られるようになってきた。

ガラス繊維のカートリッジを用いた放射性廃液の処理に
おいては、廃液を含浸させて加熱溶融させるときに、粉
塵の発生をできるだけ少なくすること、ガラス固化させ
て地中へ廃棄したときに、水の侵入により固化物から放
射性物質が漏出して周囲を汚染しないようにすることに
・、細心の注意を払う必要がある。

このような問題を解決するためには、カートリッジの物
理的構造のみならず、カートリッジを構成するガラス組
成についても留意しなければならない。そして、処理し
ようとする放射性廃液の成分が変化した場合には、それ
に対応してカートリッジのガラス組成についても再検討
する必要があった。

したがって１本発明の目的は、Ｎａを殆ど含まない放射
性廃液の処理にも適した放射性廃液処理用カートリッジ
の製造法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」本発明は、ガラス繊維を型中に充填し、これを加熱処理
して部分的に融着させ、所定形状に成形する放射性廃液
処理用カートリッジの製造法において、前記ガラス繊維
またはカートリッジ素成形物に、結合剤として無機酸、
無機塩、有機シラン、オイルエマルジョン、ケイ酸ゾル
、アルミナゾルより選ばれた一種または二種以上を付与
し、前記ガラス繊維と前記結合剤とを溶融したときに得
られるガラス組成中に、Ｎ　ａ　２Ｏおよび／またはに
、Ｏが１−１３ｗｔ％含まれるようにしたことを特徴と
する。

「作用」原子力発電において使用された使用済み燃料を再処理し
て得られる放射性廃液は、通常、強い硝酸酸性を示して
いる。従来、上記再処理工程中に添加されるＮａ成分が
この酸性を中和する作用をもっていた。しかし、再処理
工程の変化により。

Ｎａ成分が減少または添加されない場合は、得られる放
射性廃液は硝酸酸性のままとなっている。

本発明では、ガラス繊維と結合剤とを溶融したときに得
られるガラス組成中に、Ｎ　ａ　ｚ　Ｏおよび／または
Ｋ２Ｏが１−１３ｗｔ％含まれるようにしたことにより
、このＮａｇよび／またはＫが放財性廃液の酸性を中和
する作用をもたらすので、放射性廃液の成分変化に対応
したガラス組成とすることができる。

すなわち、ガラス組成中に含まれるＮａおよび／または
Ｋが放射性廃液の酸性を中和して、廃液処理時における
安全性を高め、かつ、放射性物質をガラス固化して廃棄
した後におけるガラス固化物の安定性を高めることがで
きる。

また、Ｎａ、Ｋを添加することにより、ガラスの粘度が
下がり、結晶化温度が低くなるので、繊維化しやすくな
る。さらに、軟化点が低くなるので、ガラス繊維を部分
的に融着させて成形する成形作業も容易となり、カート
リッジ製造コストを低減させることができる。

本発明において、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ　２Ｏが１
ｗｔ％未満では、上記のような効果が充分に（号られず
、Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏが１３ｗｔ％を超える
と、放射性物質をガラス固化させたときガラス固化物の
強度の低下およびガラス固化物より放射性廃棄物の漏出
量が増加する。

また、本発明では、ガラス繊維またはカートノッジ素成
形物に、結合剤として無機酸、無機塩、有機シラン、オ
イルエマルジョン、ケイ酸ゾル、アルミナゾルより選ば
れた一種以上の結合剤を付与する。

ガラス繊維はその交差点で互いに融着して相互に固定さ
れるが、結合剤を付与しない場合、融着の程度、融着の
箇所は僅かであり、したがってガラス繊維どうしの固定
は不充分であって、ガラス繊維は相対的に動き易く、高
い圧縮強度は得られない。また、ガラス繊維の固定箇所
が少なく、固定箇所間の距離が大きいため、衝撃を与え
た場合、ガラス繊維が折れ、粉塵となって飛敗しヤすし
ｘｏこれに対し、結合剤を付与した場合、結合剤自身により
ガラス繊維どうしがその交差点で結合されるとともに、
結合剤がフラックスとして作用し、ガラス繊維どうしの
融着が促進される。この結果、ガラス繊維どうしの固定
も強固となり、固定箇所も増大するため、圧縮強度、衝
撃強度が増太し、粉塵の発生も減少する。

［発明の好ましい態様」本発明においては、ガラス繊維と結合剤とを溶融したど
きに得られるガラス組成中に、Ｎａ２Ｏおよび／または
に、０が１−１３ｗｔ％含まれるようにすればよい。こ
のため、Ｎａ成分および／またはに成分は、原料とする
ガラス繊維の組成中に含ませてもよく、あるいは結合剤
として添加する成分中に含ませてもよい。勿論、Ｎａ成
分および／またはに成分をガラス繊維と結合剤との両者
に含ませてもよい。

Ｎａ成分および／またはに成分をガラス繊維に含ませる
場合は、ガラス繊維の組成としてＮ　ａ　２Ｏおよび／
またはＫ２Ｏを含有するものを採用すればよい。また、
Ｎａ成分および／またはに成分を結合剤中に含ませる場
合は、結合剤としてナトリウム塩、カリウム塩を添加す
ればよい。

ナトリウム塩、カリウム塩としては、特にケイ酸ナトリ
ウム、ホウ酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリ
ウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸カＪウム、ホウ酸カリウ
ム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウムから選
ばれた一種または二種以上が好ましく使用される。

本発明のさらに好ましい態様によれば、ガラス繊維と結
合剤とを溶融したときに得られるガラス組成が、Ｓ　ｉ
　Ｏ２５２〜６２ｗｔ％、Ｂ　ｔ　Ｏ３１２〜２３ｗｔ
％、Ａｌ２Ｏ３３〜９ｗｔ％、ＣａＯ１ＺｎＯ，ＭｇＯ
１Ｂａｄ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２およびＬ１□０から選ば
れた一種または二種以上が６〜ｌ８ｗｔ％、Ｎ　ａ　２
Ｏおよび／またはに、Ｏが１〜１３ｗｔ％となるように
する。上記のようなガラス組成とすることにより、ガラ
スの繊維化。

カートリッジの成形等を容易にし、かつ、カートリッジ
としての必要な強度を付与し、さらに、ガラス固化した
ときに放射性物質を安定して保持させることができる。

なお、結合剤の付与は、溶液状態や粉末状態でガラス繊
維に添加すればよいが、好ましくは溶液状態で付与する
。例えば水溶液などの溶液状態とし、これにガラス繊維
を浸漬させたり、あるいはガラス繊維にスプレー塗布す
ればよい。この結合剤の付与は、ガラス繊維の繊維化工
程で行なってもよ（、カートリッジ成形後に行なっても
よ（、両者を併用してもよい。なお、カートリッジ成形
後に結合剤を付与する場合、結合剤付与後カートリッジ
を加熱処理するのが適当である。結合剤としての無機酸
、無機塩としては、前述したケイ酸ナトリウム、ホウ酸
ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナ
トリウム、ケイ酸力Ｊウム、ホウ酸カリウム、硝酸カリ
ウム、硫酸カリウム、炭酸カリウムの他に、ホウ酸、ケ
イ酸、ホウ酸リチウム、ケイ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、
ケイ酸亜鉛などが使用できる。また、有機シランとして
は１例えばγ−アルキルアミノトリエトキシシランなど
が使用でき、オイルエマルジョンとしては１例えば鉱酸
油等を乳化させたものなどが使用できる。また、結合剤
としては、前述したようにケーで酸ゾル、アルミナゾル
なとも使用できる。

「発明の実施例Ｊまず、本発明のカートリッジの製造工程について、第１
〜３図を参照して説明する。

第１図に示すように、繊維化されたガラス繊維！１は、
ベルトコンベア１２．１３に堆積されて搬送される。そ
の過程で、ドブ漬は装置１４により、ガラス繊維１１に
結合剤の（Ｂ液を含浸させる。このドブ漬は装置１４は
、供給管１４ａよりオーバーフローした結合剤の溶液を
ローラ１４ｂを介してガラス繊維１１に含浸させるよう
になっている。また、別の手段として、スプレー１５に
より、ガラス繊維１１に結合剤の溶液を含浸させるよう
にしてもよい、なお、溶液を含浸させた後、加熱乾燥し
て水等の溶媒を除去することが好ましい。

こうしてガラス繊維１１に結合剤の溶液を含浸させた後
、第２図に示すように、所定量のガラス繊維ｔｉを丸め
て金型１６．１７内に充填する。

ガラス繊維１１の密度は、１７０〜２７０ｋ　ｇ　／　
ｍ　’となるように調整することが好ましい。密度が１
７０ｋｇ／ｍ３未満の場合には充分な圧縮強度が得られ
ず、かつ、保水された放射性廃液に対するガラス重量を
適正に保ったとき、体積が大きくなりすぎて大型の加熱
溶融炉が必要となる。密度が２７０　ｋ　ｇ　／　ｍ　
’を超えると、全体として割れやすくなり、落下強度が
充分に得られず、かつ、相対的にガラス繊維の間隙が小
さくなるので保水率が低下する。

このようにガラス繊維１１を型１６．１７内に充填した
後、５８０±２５℃にて３０±５分間加熱処理し、ガラ
ス繊維１１を部分的に融着させる。加熱温度が５５５°
Ｃよりも低く、あるいは加熱時間が２５分よりも短い場
合には、ガラス繊維１１の融着が充分になされず、保形
性が悪くなる。また、加熱温度が６０５℃よりも高く、
あるいは加熱時間が３５分よりも長い場合には、ガラス
繊維ｌが溶融して収縮し、保水性が悪（なり割れやす（
なる。そして、この加熱処理の際に、ガラス繊維１１に
塗布された結合剤が酸化され、さらに溶融してガラス繊
維１１にコーティングされ、接着効果ならびに被膜形成
効果がもたらされる。

この加熱処理の後、型１６．１７を放冷してガラス繊維
１１を取出すことにより、第３図に示すようなカートリ
ッジ１８を得ることができる。この実施例の場合、カー
トリッジ１８は球形をなしているが、直方体、円筒体あ
るいはこれらに準する形状でもよい。また、結合剤の溶
液の塗布は、上記カートリッジ１８を形成した後に行な
ってもよ（、ガラス繊維１１およびカートリッジ１８の
両方で塗布してもよい。

実施例１上記のような製造工程により、ガラス繊維１１のガラス
組成として、Ｓ　１Ｏ２５７，０ｗｔ％、Ｂ２Ｏ：＋１
７．４ｗｔ％、ＡＩ　２Ｏ３６．２ｗｔ、％、Ｌ　　１
　２　０　　　３．　　８ｗｔ％、　Ｎａ　　２Ｏ　　
　８　　、　６ｗｔ％、Ｃａ０　３．５ｗｔ％、ＺｎＯ
３，５ｗｔ％からなるものを用い、結合剤として５ｗｔ
％濃度のホウ酸水溶液を用いて、カートリッジ１８を製
造した。

このカートリッジ１８を加熱溶融してガラス化し、その
ガラス組成を分析した。その結果、ガラス組成は、Ｓ　
１０２５７．１ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３１７．９ｗｔ％、　Ａ
ｌａｏ　　３６．２ｗｔ％、　　Ｌｉ　　□　０３．６
ｗｔ％、Ｎ　ａ　２Ｏ　８　、　３　ｗｔ、％、ＣａＯ
３，５ｗｔ％、Ｚｎ０　３．４ｗ’ｔ％となった。

このカートリッジ１８を用いてＮａ成分を含まない放射
性廃液を含浸させ、加熱溶融してガラス固化させたとこ
ろ、加熱溶融時における粉塵の発生量が少なく、かつ、
ガラス固化物の放射性物質の保持性も良好であることが
わかった。

実施例２上記のような製造工程により、ガラス繊維１１のガラス
組成として、ＳｉＯ□５７．５ｗｔ、％、Ｂ２Ｏ３１７
．１ｗｔ％、ＡＩ　２Ｏ３６．２ｗｔ％、１−、　＋　
２Ｏ　３．８ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ８，２ｗｔ％、ＣａＯ３
，４ｗｔ％、ＺｎＯ３，８ｗｔ％からなるものを用い、
結合剤として５ｗｔ％濃度のホウ酸ナトリウム水溶液を
用いて、カートリッジ１８を製造した。

このカートリッジ１８を加熱溶融してガラス化し、その
ガラス組成を分析した。その結果、ガラス組成は、Ｓ　
１０２５７．４ｉｗｔ％、Ｂ２Ｏ゜１７．５ｗｔ％、Ａ
Ｉ　２Ｏ３６．１ｗｔ％、Ｌｉ２Ｏ３，６ｗｔ％、Ｎａ
２Ｏ８，５ｗｔ％、ＣａＯ３，３ｗｔ％、ＺｎＯ３，６
ｗｔ％となった。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、ガラス繊維と結
合剤とを溶融したときに得られるガラス組成中に、Ｎａ
２Ｏおよび／またはＫ２Ｏが１〜１３ｗｔ％含まれるよ
うにしたので、Ｎａ成分が減少したものまたはＮａ成分
を含まない放射性廃液に対しても、廃液処理時における
安全性を高め、かつ、放射性物質をガラス固化して廃棄
した後におけるガラス固化物の安定性を高めることがで
きる。

また、Ｎａ、Ｋを添加することにより、ガラスの粘度が
下がり、結晶化温度が低くなるので、繊維化しやすくな
ると共にガラス溶融温度を下げることができる。さらに
、軟化点が低くなるので、ガラス！Ｊ！維を部分的に融
着させて成形する成形作業も容易となり、成形温度が下
がり、成形時間も短縮でき、カートリッジ製造コストが
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス繊維に結合剤の溶液を含浸させる工程を
示す斜視図、第２図はガラス繊維を型に充填する工程を
示す斜視図、第３図は成形されたカートリッジを示す斜
視図である。図中、１１はガラス繊維、１４はドブ漬は装置、１５は
スプレー装置、１６．１７は型、１８は放射性廃液処理
用カートリッジである。特許出願人　　動力炉・核燃料開発事業回置　　　　旭
ファイバーグラス株式会社同代理人　　弁理士　松井　
茂］８第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス繊維を型中に充填し、これを加熱処理して
部分的に融着させ、所定形状に成形する放射性廃液処理
用カートリッジの製造法において、前記ガラス繊維また
はカートリッジ素成形物に、結合剤として無機酸、無機
塩、有機シラン、オイルエマルジョン、ケイ酸ゾル、ア
ルミナゾルより選ばれた一種または二種以上を付与し、
前記ガラス繊維と前記結合剤とを溶融したときに得られ
るガラス組成中に、Ｎａ＿２Ｏおよび／またはＫ＿２Ｏ
が１〜１３ｗｔ％含まれるようにしたことを特徴とする
放射性廃液処理用カートリッジの製造法。
（２）前記ガラス繊維中にＮａ＿２Ｏおよび／またはＫ
＿２Ｏが含有されたものを用いる請求項１記載の放射性
廃液処理用カートリッジの製造法。
（３）前記結合剤として、ケイ酸ナトリウム、ホウ酸ナ
トリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、ケイ酸カリウム、ホウ酸カリウム、硝酸カリウ
ム、硫酸カリウム、炭酸カリウムから選ばれた一種また
は二種以上を用いる請求項１または２記載の放射性廃液
処理用カートリッジの製造法。
（４）前記ガラス繊維と前記結合剤とを溶融したときに
得られるガラス組成が、ＳｉＯ＿２５２〜６２ｗｔ％、
Ｂ＿２Ｏ＿３１２〜２３ｗｔ％、Ａｌ＿２Ｏ＿３３〜９
ｗｔ％、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ＿２
、ＴｉＯ、およびＬｉ＿２Ｏから選ばれた一種または二
種以上が６〜１８ｗｔ％、Ｎａ＿２Ｏおよび／またはＫ
＿２Ｏが１〜１３ｗｔ％となるようにした請求項１、２
または３記載の放射性廃液処理用カートリッジの製造法
。