JPH03293599A

JPH03293599A - 放射性物質で汚染された鉄系スクラップの溶解方法

Info

Publication number: JPH03293599A
Application number: JP9506190A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tokumitsu; 徳光　直樹; Daihachiro Sakurai; 桜井　大八郎; Yukitaka Anabuki; 穴吹　幸隆
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-12-25
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2818253B2

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］本発明は解体された原子力発電設備等、放射性物質で汚
染された鉄系スクラップを、放射性物質が系外に拡散す
ることなく安全に溶解する方法に関するものである。

［従来の技術］放射性物質で汚染された鉄系スクラップを溶解するため
に、従来は集塵設備を備えるか、密閉構造を有する誘導
炉、アーク炉などで溶解し、精錬を行っている。しかし
、放射性物質をスラグ、メタル以外に拡散させないため
の溶解条件については知られていないし、例えば、下記
の報告にも記載はない。■Ｄ、Ｓ、Ｈａｒｖｅｙ：Ｍｅ
ｌｔｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｎｔａ＋ｍ１ｎａ−ｔｅｓ　５
ｔｅｅｌ　５ｃｒａｐ　ｆｒｏ＋＊　ｄｅｃｏｍ＋ｎｉ
ｓｓｉｏｎｉｎｇ　（Ｐｒｏｃｅ−ｅｄｉｎｇ　ｏｆ　
１９８９　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ　ｏｎｔ’＋ｅ　Ｄｅｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉ
ｎｇ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｉｎ５ｔａｌｌａｔｉｏ
ｎｓ。

２４−２７　Ｏｃｔ、、１９８９．Ｂｒｕｓｓｅｌｓ　
ｐ、４２２−４３０）、■Ｍ、５−ａｐｐｏｋ　ａｎｄ
　Ｇ、Ｌｕｋａｃｓ　：Ｍｅｌｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｒａｄ
ｉｏａｃｔｉｖｅＭｅｔａｌ　　５ｃｒａｐ　　ｆｒｏ
＋ｍ　　Ｎｕｃｌｅａｒ　　Ｉｎ５ｔａｌｌａｔｉｏｎ
ｓ（ｉｂｉｄ、。

ｐ４３１−４４２）。

［発明が解決しようとする課題］従来の方法では、［料の鉄系スクラップに含まれる放射
性物質、特にセシウム及びマンガンがヒュームやダスト
となって飛散する場合が多い、このため、集塵等の排ガ
ス処理設備並びにその操業が大規模かつ複雑になる。と
いうのは、溶鉄及びスラグの温度が一時的かつ局所的に
せよ高温になり、かつスラグ組成に対する検討が十分に
行われていないために生じる問題である１本発明の目的
は、かかる問題を解決することにあり、放射性物質をス
ラグまたは溶鉄に集中させて、ヒユーム、ダストに移行
する割合を著減させることのできる放射性物質で汚染さ
れた鉄系スクラップの溶解方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］本発明の要旨とするところは、（１）放射性物質で汚染
された鉄系スクラップを溶解するに当たり、鉄浴温度を
１４００℃以下、溶製する鉄の炭素含有量を３％以上と
し、かつスラグ組成をスラグ中の酸化カルシウムと酸化
珪素の重量比として０．３以上、１．０以下とすること
を特徴とする放射性物質で汚染された鉄系スクラップの
溶解方法であり、また（２）スラグ中への弗化物の添加
量が弗素分として１．５％以上、１８％以下であること
を特徴とする前記（１）に記載の放射性物質で汚染され
た鉄系スクラップの溶解方法である。

以下に本発明の詳細を作用と共に説明する。

［作用］本発明における原料の鉄系スクラップは、主として鋼ス
クラツプであるが、使用済み原子力発電設備等を解体し
て得たスクラップであり、この中には圧力容器、各種配
管１機器類、建屋、基礎等の構造物が含まれる。従って
、原子炉使用に伴い生成する、放射性のコバルト、マン
ガン、セシウム、ストロンチウム等がスクラップを汚染
する放射性物質として含まれている。スクラップは放射
能レベルにより、分類、仕分しておき、更に除染等によ
り、放射能レベルを低減しておくことが好ましい。

スクラップは全量を最初から装入してもよいし、あらか
じめ種湯を溶解しておいてこれに添加する方式で装入し
てもよい。

本発明に用いられる溶解炉は放射性物質の拡散を防出す
るため、密閉可能な構造となっており、スクラップ、コ
ークス及び媒溶剤等の副原料の装入口、溶鉄及びスラグ
の排出口と排ガスの吸引及び集塵機構を備えている。操
業の制御が容易であるという点で、アーク溶解炉、プラ
ズマ溶解炉、誘導溶解炉等の電気溶解炉が好ましい、ダ
ストの中に含まれる放射性物質が全量集塵系を通り、系
外に逸出しないようにするため、稼動中は溶解炉内の圧
力を大気圧より低く保つ。

放射性物質、特にセシウムがヒユームとなってダストに
逸散することを抑制し、かつスラグ中に留まるだの条件
を種々調査検討した結果、溶鉄を高炭素組成として溶解
時の温度を低く保つこと、及び、スラグの塩基度を低く
保つことが必須であることがわかった。即ち、具体的に
はセシウムの８０％以上をスラグ中に留めるために、１
４００℃以下とすることが必要であり、できれば１３５
０℃以下とするのが好ましい、誘導溶解炉では溶鉄の温
度よりもスラグの温度の方が低くなるので、セシウムを
スラグ中に留める上で一層有利である。アーク溶解炉で
はスラグの温度が溶鉄の温度よりも高くなるので、より
低温で操業することが好ましい。

低温で操業するためには溶鉄が高炭素組成であることが
必要である。溶解中の安定操業、及び、出湯鋳造時の流
動性を保持するために溶鉄中の炭素濃度は３％以上が必
要であり、さらに高い方が有利である。より低温操業を
可能にするためには炭素濃度４％以上が好ましい、溶鉄
が高炭素組成であることはスラグの酸化の程度を低く保
つのに有利であり、これはセシウムやマンガンがダスト
へ移行するのを抑制する効果がある。

スラグの塩基度は、一般にスラグ中の酸化カルシウムと
酸化珪素の重量比で定義する。放射性物質、特に、セシ
ウムがスラグ中に留まり、ヒユームとなってダストに逸
散することを抑制するために、塩基度は１．０以下とす
ることが必要である。

さらに、スラグが溶融状態にある限り、この塩基度が低
い程逸散抑制には有利であることから、できれば０．６
以下がより好ましい、スクラップ溶解が進行するに従っ
てスラグ中に酸化珪素が蓄積するので、溶解の全期間を
通して塩基度を所定の範囲に保つことが重要である。ス
ラグの塩基度が低いと凝固冷却したスラグはガラス状と
なり、物理的にも化学的にも安定であるという利点があ
る。

また、誘導溶解炉を使用する場合、スラグの塩基度が低
いことは炉体耐大物の損耗抑制のためにも有利である。

本発明はスラグ中に適量の弗化物を添加することにより
、低温操業においても良好なスラグ流動性を確保しつつ
炉体耐大物の損耗抑制をはることに成功した。

弗化物は酸化物スラグの融点を引き下げ、低温での流動
性を増加させる効果があり、その量が多いほど効果も大
きいことは知られている。しかし本発明のような低塩基
度のスラグ中で弗素分が多くなるとダスト量が多くなり
、塩基度も時間と共に増加する欠点のあることが分かっ
た。同時に排ガス中の弗素分も増加し、耐火物が侵食さ
れやすくなる。従って、弗化物の添加が多過ぎるのは好
ましくない。

本発明者らはスラグ中に添加する弗化物の種類及び量を
種々検討した結果、最適弗化物の種類と最適添加量を見
い出した。即ち、添加弗化物の種類としては熱的、化学
的安定性から弗化カルシウム、弗化ナトリウムが適当で
あり、特に純度を上げた天然の蛍石が最適である。

添加量は弗素分として１．５％以上が有効であり、４％
以上で効果が顕著になること、特に１３００℃以下の低
温操業時には５％以上の添加が有効である。

添加量が増すとダスト量も多くなり、スラグの塩基度が
０．５から１．０のときは１８％以上、スラグの塩基度
が０．５以下のときは１２％以上で操業や排ガスの後処
理が困難になる。従って、弗化物の添加量は弗素分とし
て１．５％以上、１８％以下が有用範囲である。

［実施例］密閉構造を有し、排ガスの吸引処理設備を備え。

シリカ質不定型炭化物でライニングした０、５トンの低
周波誘導溶解炉に、解体した原子炉構造物で低レベル放
射能のスクラップ３５０ｋｇを１６ｋｇのコークスと共
に装入し、炉内を大気圧に対して減圧した状態に維持し
ながら溶解した。フラックスとして生石灰１ｋｇと蛍石
０．１ｋｇを溶は落ち前に添加した。温度１２５０〜１
３３０℃で溶解、精錬し、１３１０℃で炉底からスラグ
と共に出湯し、鋳型に鋳造した。

得られた鉄の成分はＣ３，８％、　Ｓｉ　０．６２％、
Ｍｎ０．３５％、スラグはＣａＯ１７，８％、　Ｓｉｎ
、　５５．２％。

τ、Ｆｅ　２．５％、　ＣａＦ２３．３％、　Ｃｓ　Ｏ
，０５％であった。

電気集塵機及びシックナーから回収したダスト量は０．
５ｋｇで極めて少なかった。ダストの成分はＳｕｎ、　
１３．４％、　ＣａＯ３，３％、残分は鉄でＣｓは検出
されなかった。

凝固したスラグはガラス質であり、その放射能は０．０
００１３７！　Ｃｉ／ｇ、ダストの放射能は０．０００
０１　ｔｔＣｉ／ｇ以下であった。

比較例として、同じ原料スクラップを５ｋｇのコークス
と共に溶解した。フラックスは生石灰６ｋｇを溶は落ち
前に添加した。温度１４５０〜１５６５℃で溶解し、溶
解後直ちに、１５４０℃で炉底からスラグと共に出湯し
、鋳型に鋳造した。得られた鉄の成分はＣ００５％、　
Ｓｉ　Ｏ，３０％、　Ｍｎ　０．２８％、スラグはＣａ
Ｏ３６，８％、　ＳＬｎ、　３１．５％、　Ｔ、Ｆｅ　
４．５％、　Ｃｓ　０゜０１％以下であった。電気集塵
機及びシックナーから回収したダスト量は３．５ｋｇで
あった。ダストの成分は５ｉｎ２９．６％、　ＣａＯ１
１，２％残分は主に鉄でＣｓ　０．０３％であった。

凝固したスラグは結晶質であり、スラグの放射能は０．
００００９μＣｉ／ｇであった。ダストの放射能は０．
０００１４μＣｉ／ｇと前述の本発明実施例より１０倍
以上の値となり、はるかに高かった。

［発明の効果］本発明により、放射性物質で汚染された鉄系スクラップ
をダスト、排ガス、排水処理など環境対策に過大な負担
を掛けることなく溶解でき、放射性物質を鉄と安定なガ
ラス状スラグに移行できる。

これにより、解体原子炉からの鉄系スクラップを小体積
で拡散の危険がない状態にして保管できる利点がある。

また鉄の放射能レベルが低い場合には鋳鉄や鋼材原料と
して再利用を図ることも可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射性物質で汚染された鉄系スクラップを溶解す
るに当たり、鉄浴温度を１４００℃以下、溶製する鉄の
炭素含有量を３％以上とし、かつスラグ組成をスラグ中
の酸化カルシウムと酸化珪素の重量比として０．３以上
、１．０以下とすることを特徴とする放射性物質で汚染
された鉄系スクラップの溶解方法。
（２）スラグ中への弗化物の添加量が弗素分として１．
５％以上、１８％以下であることを特徴とする請求項（
１）に記載の放射性物質で汚染された鉄系スクラップの
溶解方法。