JPH06294897A - 放射性廃棄物の処理構造物に用いられる骨材 - Google Patents

放射性廃棄物の処理構造物に用いられる骨材

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JPH06294897A
JPH06294897A JP5082890A JP8289093A JPH06294897A JP H06294897 A JPH06294897 A JP H06294897A JP 5082890 A JP5082890 A JP 5082890A JP 8289093 A JP8289093 A JP 8289093A JP H06294897 A JPH06294897 A JP H06294897A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射性廃棄物を長期間にわたって安全に処理
できる技術を提供することである。 【構成】 放射性廃棄物の処理構造物に用いられる骨材
であって、この骨材がセメントクリンカで構成されてな
る放射性廃棄物の処理構造物に用いられる骨材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放射性廃棄物の処理構
造物(例えば、充填材、固型化材、構築物など)に用い
られる骨材に関するものである。
【0002】
【発明の背景】我が国における原子力平和利用は三十有
余年を経過し、今日では世界的にも注目されている。そ
して、原子力平和利用の一つとして原子力発電が有り、
今日では原子力発電が安定的な電力供給源として大きな
役割を発揮している。そして、各種の原子力施設からは
放射性廃棄物が生まれており、この放射性廃棄物の処理
は、ドラム缶などの処理容器内にセメント系固型化材と
放射性廃棄物とを入れてを混練固化したり、ドラム缶な
どの処理容器内に放射性廃棄物を入れ、その隙間にセメ
ント系固型化材を充填して固化させ、そして蓋をした
後、コンクリート等で構築された施設に移送し、施設内
に配置した後、これらの固化体の周囲をセメントモルタ
ルやコンクリート等の充填材で安定化処理し、保管され
る。
【0003】ところで、放射性廃棄物の中にはNp,P
u,Amのような半減期の長いTRU核種もあり、従っ
て放射性廃棄物が入れられた処理固化体の無害化を図る
為には、数百年後に固化体や構築物が崩壊した後でも数
百万年程度は半減期の長いTRU核種が生活環境下に移
行し難い環境をつくっておく必要が有る。
【0004】
【発明の開示】本発明の目的は、放射性廃棄物を長期間
にわたって安全に処理できる技術を提供することであ
る。上記本発明の目的は、放射性廃棄物の処理構造物に
用いられる骨材であって、この骨材がセメントクリンカ
で構成されてなることを特徴とする放射性廃棄物の処理
構造物に用いられる骨材によって達成される。
【0005】本発明における放射性廃棄物の処理構造物
とは、放射性廃棄物の処理に用いられるセメントモルタ
ル体やコンクリート体であり、例えば放射性廃棄物の処
理容器内あるいは容器の周囲に充填されるセメントモル
タルであったり、放射性廃棄物の処理施設のコンクリー
ト構築物であったりし、放射性廃棄物が処理され、長期
間にわたって放射性廃棄物が保管・処分などされる場所
に用いられ、骨材やセメントを用いて構成されるもので
あればよい。
【0006】そして、骨材には細骨材と粗骨材とがあ
り、細骨材のみがセメントクリンカで構成されていても
良く、又、粗骨材のみがセメントクリンカで構成されて
いても良く、そして細骨材及び粗骨材いずれの骨材もセ
メントクリンカで構成されていても良い。ここで、細骨
材とは約5mm以下の大きさを有するものであり、そし
て粗骨材とは約5mm以上の大きさを有するものである
が、この定義から多少外れていても、それが骨材として
の機能を発揮しているものであれば良い。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。放射性廃
棄物処理体の保管施設がコンクリートで構築されていて
も、保管期間が数百年にもわたることを考慮すると、コ
ンクリートの風化が考慮されなければならない。そし
て、安全性を考慮したならば、風化が始まった後でも、
閉じ込められている放射性廃棄物、特に半減期の長い放
射性核種が施設内から移行し難いように、又、仮に、施
設が崩壊した後でも半減期の長い放射性核種が移行し難
いように設計されてなければならない。
【0008】ところで、放射性廃棄物処理体の保管の長
期安全性の確保にはpHが大事な因子であることが判っ
て来た。例えば、pHが約10以上(好ましくは12以
上)といったような高pHの状態では、金属製の構成要
素の腐食が遅くなり、従って施設を構成する鉄筋コンク
リート構築物の損傷がそれだけ遅くなり、耐久性に富む
から、保管の長期安全性が増すと考えられる。かつ、放
射性核種、特に長寿命の放射性核種の水溶液への溶解度
が低くなり、放射性廃棄物の処理容器や施設が数百年後
において風化するようなことが起きたとしても、放射性
核種、特に長寿命の放射性核種が地下水中に滲み出、拡
散してしまうことが効果的に防止されると考えられる。
又、微生物の活動も抑えられることから、放射性廃棄物
処理・処分施設等の長期安定性がそれだけ増すと考えら
れる。
【0009】従って、放射性廃棄物処理施設や処理体が
高pHな素材で構成されることが強く望まれる。ところ
で、放射性廃棄物の処理にこれまで用いられて来たセメ
ントは、3CaO・SiO2 ,2CaO・SiO2 ,3
CaO・Al2 3 ,4CaO・Al23 ・Fe2
3 といった組成のものを有しており、従って水と反応す
るとCa(OH)2 を生成するから、セメント(コンク
リート)構造物は高pHな素材であると考えられ、上記
の要望を満たしたものであると考えられる。
【0010】しかしながら、セメントのpHを決定する
Ca(OH)2 の保持度を調べてみると、これは図1及
び図2に示されるような結果であった。図1は、市販の
ソックスレー浸出試験装置を使用し、その抽出部にセメ
ントの組成物を入れ、フラスコ部に水を入れ、マントル
ヒーターで加熱し、所定時間に浸出液を取り出し、浸出
液のCa(OH)2 を測定し、試料中にCa(OH)2
がどれだけ残存しているかを調べたグラフであり、図2
は試料中のCa/Siを調べたグラフである。
【0011】これによれば、セメントペースト中の水酸
化カルシウムは水との反応によって生成すれども、これ
は次第に比較的速く失われていくことが推察される。例
えば、地下水の侵入・拡散を考えたならば、放射性廃棄
物処理施設や処理体を構成するセメント(コンクリー
ト)構造物から水酸化カルシウムが失われて行く速度は
かなりのものであると予測される。そして、数百年〜数
百万年にわたって高pHであることを要求された場合に
は、これまでのようなセメント(コンクリート)構造物
では充分に満足できるものではなくなる。
【0012】ところで、本願発明者は、上記ソックスレ
ー浸出試験装置を用いての研究に際して、セメントのみ
ではなく、セメントクリンカを所定の大きさに粉砕して
得た骨材についても同様に調べた。この結果は幸運なも
のであった。すなわち、セメントクリンカ製骨材の場合
についても、Ca(OH)2 がどれだけ残存しているか
の結果を図1に、試料中のCa/Siの結果を図2に示
したが、これらによればセメントクリンカ製骨材からC
a(OH)2 が溶解消失して行く速度よりも生成する速
度の方が高く、残存Ca(OH)2 濃度が高まる結果を
示している。かつ、Caの溶解消失量もセメントの場合
に比べるとはるかに小さいことが判る。
【0013】尚、この現象は次のようなことに基づくも
のと思われる。所望の大きさを有するセメントクリンカ
製骨材は、その表面において水と反応し、Ca(OH)
2 が生成する。この生成したCa(OH)2 はセメント
クリンカ製骨材表面に析出した状態にある。そして、析
出したCa(OH)2 が地下水などに溶解していって
も、Ca(OH)2 はセメントクリンカ製骨材の内部か
ら徐々に供給されて来、結果的に残存Ca(OH)2
度が高まるものと思われる。
【0014】又、セメントクリンカ製骨材を用いて構成
したセメントモルタルやコンクリートの強度は通常の砂
利などの骨材を用いて構成したセメントモルタルやコン
クリートの場合と同様に充分にあり、セメントクリンカ
製の骨材は放射性廃棄物の処理構造物の骨材として充分
に使用できるものである。このような知見を基にして本
発明が達成されたのである。すなわち、放射性廃棄物処
理施設や処理体を構成するセメント(コンクリート)構
造物の骨材としてセメントクリンカを使用すれば、長期
間にわたってセメント(コンクリート)構造物を高pH
のものに保持できるのではないかとの発想が得られ、本
発明が達成されたのである。
【0015】本発明で用いられるセメントクリンカは、
主原料である石灰石、粘土、珪石などを乾燥・調合し、
微粉砕し、そしてこれをプレヒータで850℃程度にま
で加熱後に仮焼炉及びキルンで1450℃程度の温度で
半溶融状態に焼き締められることによって得られる。そ
して、これを所望の大きさに粉砕することによってセメ
ントクリンカ製の粗骨材あるいは細骨材が得られる。
【0016】このようにして得られた骨材の組成は、例
えば3CaO・SiO2 が約28wt%、2CaO・S
iO2 が約56wt%、3CaO・Al2 3 が約2w
t%、4CaO・Al2 3 ・Fe2 3 が約8wt
%、その他MgO,SO3 ,Na2 O,K2 O,TiO
2 等が少量含まれている。尚、この組成のものに限られ
るものではない。
【0017】以下、実施例により具体的に本発明を説明
する。
【0018】
【実施例】
〔実施例1〕3CaO・SiO2 が約28wt%、2C
aO・SiO2 が約56wt%、3CaO・Al2 3
が約2wt%、4CaO・Al2 3 ・Fe2 3 が約
8wt%、その他微量のMgOやSO3 等が含まれてい
る低熱型セメントクリンカを5mm以下の大きさに粉砕
し、セメントクリンカで構成されてなる放射性廃棄物の
処理構造物に用いられる骨材を作製した。
【0019】そして、3CaO・SiO2 が約28wt
%、2CaO・SiO2 が約56wt%、3CaO・A
2 3 が約2wt%、4CaO・Al2 3 ・Fe2
3が約8wt%、その他微量のMgOやSO3 等が含
まれているセメント2000g、上記の骨材2000
g、水900gを混合し、4cm×4cm×16cmの
モルタル試験体を6本作製し、曲げ強度及び圧縮強度を
調べたので、その結果を下記の表−1に示す。
【0020】 表−1 曲げ強度(kg/cm2 ) 圧縮強度(kg/cm2 ) 7日後 73 329 28日後 103 752 これによれば、セメントクリンカを骨材として構成され
た放射性廃棄物の固型化材、固化体の周囲の充填材ある
いは構築体は、その目的に必要な物理的性能を有したも
のであることが判る。
【0021】又、前記の図1や図2より、セメントクリ
ンカを骨材として構成された放射性廃棄物の固型化材、
固化体の周囲の充填材あるいは構築体は長期間にわたっ
て高pHの環境が保持されることが窺え、従って放射性
廃棄物を長期間にわたって安全に保管処分できることが
判る。
【0022】
【効果】本発明によれば、長期間にわたってセメント
(コンクリート)構造物を高pH環境下に保持でき、従
って放射性廃棄物の滲出の防止を一層図れるようにな
り、又、セメント(コンクリート)構造物の耐久性も高
く、放射性廃棄物処理の長期安全性が高いといった特長
が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】試料中のCa(OH)2 残存量を示すグラフで
ある。
【図2】試料中のCa/Siを示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島 秀有 埼玉県熊谷市月見町二丁目1番1号 秩父 セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者 荒巻 政美 埼玉県熊谷市月見町二丁目1番1号 秩父 セメント株式会社中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射性廃棄物の処理構造物に用いられる
    骨材であって、この骨材がセメントクリンカで構成され
    てなることを特徴とする放射性廃棄物の処理構造物に用
    いられる骨材。
  2. 【請求項2】 放射性廃棄物の処理構造物が放射性廃棄
    物の処理に用いられるコンクリート体であることを特徴
    とする請求項1の放射性廃棄物の処理構造物に用いられ
    る骨材。
  3. 【請求項3】 放射性廃棄物の処理構造物が放射性廃棄
    物の処理に用いられるセメントモルタル体であることを
    特徴とする請求項1の放射性廃棄物の処理構造物に用い
    られる骨材。
  4. 【請求項4】 セメントクリンカで構成される骨材が粗
    骨材であることを特徴とする請求項1の放射性廃棄物の
    処理構造物に用いられる骨材。
  5. 【請求項5】 セメントクリンカで構成される骨材が細
    骨材であることを特徴とする請求項1の放射性廃棄物の
    処理構造物に用いられる骨材。
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