JPH04204100A

JPH04204100A - グラファイト減容廃棄法

Info

Publication number: JPH04204100A
Application number: JP32899590A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Nishimura; 栄一西村; Ietsugu Sekine; 関根　家継; Kazumichi Suzuki; 鈴木　一道; Haruo Fujimori; 治男藤森; Hajime Iba; 伊庭　甫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24

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、廃棄物処理法に係り、特にグラファイト製廃
棄物に好適な廃棄物処理法に関する。

〔従来の技術〕

グラファイトは、良好な耐熱性を有し、軽量でかつ加工
性に勝れており、中性子吸収断面積が小さいなど核特性
も良いことから、原子炉の減速材にもちいられている。

また、耐溶融ウラン性も良いことから核燃料サイクル関
連施設の構造材料としても随所で用いられている。セラ
ミック等のグラファイトに比べさらに耐溶融ウラン性の
高いものをグラファイトの表面にコーティングする技術
が進歩し機能を向上させており今後−層グラファイトの
使用量が増加すると予測される。このことからウランを
はじめとする放射性物質で汚染された廃棄物が今後多量
に発生し、廃棄物処理の問題がさらに顕在化および深刻
化することが予測される。そのため、廃棄物の有効な減
容が必要である。

従来の減容法としては１機械的切断が考えられている６
本発明に関連する技術としては、マグロヒルブックカン
パニー社発行の「ザ・ケメストリー・オブ・ウラニウム
Ｊ　Ｐ２１５−２２５　（ＴＨＥＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　
ＯＦ　ＩＪＲＡＮＩＵＭ　ｐ　ｐ　２１５−２２５Ｊｏ
ｓｅｐｈ　Ｊ、Ｋａｔｚ　ａｎｄ　ｅｕｇｅｎｅ　Ｒａ
ｂｉｎｏｗｉｔｃｈ　ＭｃＧｒａｔｚ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏ
ｏｋ　ｃｏｍｐａｎｙ、ＩＮＣ）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えばウランが付着しているグラファイト廃棄物の場合
を考えると、従来の技術は、切断時に付着ウランが発火
し火災が発生する可能性があった。

さらに、機械的切断時に放射性粉塵を吸入し、作業者が
、体内被爆する可能性がある。そのため、作業性は極め
て悪いという問題点があった。現在のところこれを解決
する有効な提案はなされていない。

本発明の目的は、グラファイト製の廃棄物の減容が可能
な廃棄物処理法を提供することにある６〔課題を解決す
るための手段〕上記目的は、グラファイト製廃棄物にウランを付着させ
、ヒータにより１６００に以上に加熱し、冷却後水蒸気
雰囲気中に暴露し、粉体化することにより達成される。

また、水蒸気雰囲気のかわりに大気開放または水の注水
によっても上記の目的を達成される。

また、これら雰囲気は、通常室温で達成されるが粉体化
促進のためには、加温することが望ましい。

〔作用〕

グラファイト製廃棄物にウラン（Ｕ）を付着し、１６０
０に以上に加熱し、ウランカーバイドを生成し冷却後、
真空容器から取り出し、別の場所に設けた処理用の容器
内に収納し容器を水蒸気雰囲気とし、上記ウランカーバ
イドと水蒸気を反応させることにより当該グラファイト
製廃棄物を粉体化することができる。この結果、廃棄物
の嵩密度を減少し減容廃棄することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本発
明の装置は、ウラン付着加熱設備および反応処理設備か
らなる。ウラン付着加熱設備は、第１図（ａ）に示した
ように、密閉容器６内にグラファイト製廃棄物９を吊す
つり具８およびつり具サポート７、グラファイト製廃棄
物９にウランを蒸着させるための電子銃５およびウラン
装荷用ルツボ２および加熱ヒータ４からなる。つり具サ
ポート７にはクレーン１３が取り付けである。また、電
子ビーム３は、ルツボ２の下部に設けられた電子銃５よ
り磁場により偏向されて溶融ウラン中に照射される。

一方、反応処理設備は、ウラン付着および加熱後、グラ
ファイト製廃棄物９を粉体化するため水蒸気または水ま
たは大気雰囲気に暴露する容器である。

本発明によるグラファイト廃棄物の減容廃棄法を説明す
る。先ず、第１図（ａ）に示したように、密閉容器内を
真空排気した後、廃棄処理するグラファイト製廃棄物９
の表面に電子ビームにより溶融ウランを加熱、蒸発させ
る。付着させるウランの厚みはグラファイト製廃棄物９
の容積、形状に依存する。２〜３１厚のグラファイト板
であれば５００μｍ程度で十分である。次に、ヒータ４
により１６００に以上に加熱する。加熱時間は、長時間
のほうが望ましい。しかし、上記の２〜３■厚のグラフ
ァイト板では例えば２０００にで、３時間程度で十分で
ある。また、加熱温度は、装置の限界内でより高い方が
望ましい。加熱雰囲気は真空のままでよい。また、不活
性ガス雰囲気でもよい。冷却の後、グラファイト製廃棄
物９を密閉容器６外にクレーン１３により取り出す。こ
の時大気（特に、大気中の水蒸気）にできるだけ触れな
いようにする。ここで大気または水蒸気に触れない限り
正常な形状を保ち得る。

次に、第１図（ｂ）に示すように反応処理槽１１内に移
し、その後反応処理槽１１内を水蒸気雰囲気にする。処
理槽内の温度は、室温でよい。

しかし、原理のところで述べるように、より高温の方が
反応が早く進むため、処理槽内を加温することも望まし
い。また、経済性の観点から水蒸気封入の替わりに単に
大気開放のみとすることも可能である。また、簡便のた
め、水蒸気雰囲気のかわりに注水することも可能である
。

その後、室温で水蒸気雰囲気に一日暴露し水蒸気とグラ
ファイト製廃棄物９を反応させ粉体化させる。

最後に、第１図（ｄ）に示すように粉体化したグラファ
イト製廃棄物９をドラム缶１２に封入する。

つぎに本発明の原理について述べる。

グラファイトとウランを混合し、例えば、２０００Ｋに
３時間高温保持するとＣｒｉｃｈの状態では。

ＵＣ２（ウランカーバイド）が生成される。

このＵＣ２は、室温付近では不安定な物質でとくに水蒸
気と下記の反応し粉体化する。

ＵＣ２＋Ｈ２Ｏ４ＵＯ，・Ｈ２０＋Ｃ２Ｈ２Ｈ４２Ｈ４Ｃ，Ｈ，・・・（１）実験結果によれば、上記の反応は激しく、固体グラファ
イト表面にウラン蒸気を付着させただけであっても固体
グラファイトは粉体化する。

反応の様子を第２図に示す。第２図は、固体グラファイ
トに２０００にで３時間、ウラン蒸気を蒸着させ冷却し
た後、３０℃、５０℃および７０℃の飽和水蒸気雰囲気
に暴露し、反応による重量増加を示したものである。７
０℃では、１ｏ分経過から粉体化が始まっており、１０
０分後では、はぼ完全に粉体化した。室温付近の３０℃
では、１００分後から粉体化が始まり１０００分後には
、完全に粉体化した、このことから処理速度を早めるた
めには、処理温度を高めれば良いことがわかる。一方、
室温で大気開放でも一昼夜後には粉体化しており経済性
の観点から自然放置による処理も考え得る。

第３図に変発明の減容廃棄法に適したグラファイト製部
材を示す。この部材は、予め廃棄時のことを考慮して多
数の溝（小穴）が設けられており、ウランの付着面積が
大きく粉体化の際、未反応のグラファイト固体をできる
だけ少なくする構造になっている。

第４図に本発明に用いる他の一実施例を示す。

本応用例のグラファイト製部材には、予め金属ウランワ
イヤ１５が内蔵されている。金属ウランワイヤは、ヒー
タによる加熱の際、グラファイト製部材（廃棄物）と有
効に反応し、上述した例と同様に未反応のグラファイト
固体をなくすためのものである。

第５図および第６図に本発明に用いるグラファイト製部
材の変形例を示す。グラファイト製廃棄物全体の嵩密度
を減少させるためには、粉体化は有効な手段であるが、
粉体グラファイトと固体グラファイトを比べた場合、密
度自体は、固体グラファイトの方が大きく単位重量あた
りの容積は小さい。このため、グラファイト製部材によ
っては固体のままにしておく方が望ましい場合がある。

このため第５図、第６図に示すグラファイト製部材は、
固体グラファイトとして残すことが望ましい箇所を残し
て粉体化するよう、粉体化用金属ウランワイヤまたは溝
（または小穴）を設けた構造になっている。

なお、廃棄物によってはもともと十分ウランが付着して
おり上述したウラン付着工程を省略できるものもある。

また、核燃料サイクルの施設によっては本発明のウラン
付着加熱設備の一部または全部を兼ねることができウラ
ン付着加熱設備を省略できる。

経済性の観点から付着ウランを回収することが望ましい
。粉体化したグラファイトは、表面積が大きく燃焼しや
すい。この性質を利用し、本発明の減容廃棄法により粉
体化したのち粉体を燃焼し、グラファイトを炭酸ガスと
して除去し酸化ウランの形で回収することが有効である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、グラファイト製廃棄物を粉体化できる
ので、廃棄物減容の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の廃棄物処理法の一実施例の説明図、
第２図は、本発明の原理説明図、第３図。第４図、第５図および第６図は、本発明の廃棄物処理法
に用いるグラファイト製部材の一実施例の断面図である
。１・・・溶融ウラン、２・・・ルツボ、３・・・電子ビ
ーム、４・・・ヒータ、５・・・電子銃、６・・・密閉
容器、７・・・つり具サポート、８・・・つり具、９・
・・グラファイト製廃棄物、１０・・・熱線、１１・・
・処理槽、１２・・・ドラム缶、１３・・・クレーン、
１４・・・粉体化促進溝、１５・・・粉体化ウランワイ
ヤ、１６・・・加工破砕用つ第１図ｆａｔ　　ウラン付着加熱　　　　　　　　　　ｆｂｌ
　　反に処理（粉体化雰囲気に暴露）水蒸気ｌｃｌ　　粉　体　化　　　　　　　　　　　　　＋ｄ
＋　　ドラム缶第　２　図 ’　　　　　　　　　１０１００　　　　　　１０００
経　過　峙　間ｆｍ＋ｎ）第３図［相］第４図［相］第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、グラファイト廃棄物廃棄法において、グラファイト
をウランとともに加熱しウランカバーバイドを生成させ
た後、水蒸気雰囲気または大気に暴露し粉体化すること
を特徴とするグラファイト廃棄法。２、請求項１記載のグラファイト廃棄法において、グラ
ファイト廃棄物を部分的に粉体化することを特徴とする
グラファイト廃棄法。３、請求項１または請求項２記載のグラファイト廃棄法
において、グラファイト廃棄物の全体または部分に金属
ウランを装荷したのち、加熱をすることを特徴とするグ
ラファイト廃棄法。４、ウランと接触させて加熱する手段と水蒸気雰囲気ま
たは水または大気に暴露する手段と廃棄物貯蔵する手段
からなることを特徴とする減容廃棄設備。５、請求項１または請求項２記載のグラファイト廃棄法
により粉体化した後、焼却し酸化ウランの形でウランを
回収することを特徴とするウラン回収方法。