JPH0644077B2 - 放射性廃棄物固化装置の洗浄方法 - Google Patents

放射性廃棄物固化装置の洗浄方法

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JPH0644077B2
JPH0644077B2 JP58110778A JP11077883A JPH0644077B2 JP H0644077 B2 JPH0644077 B2 JP H0644077B2 JP 58110778 A JP58110778 A JP 58110778A JP 11077883 A JP11077883 A JP 11077883A JP H0644077 B2 JPH0644077 B2 JP H0644077B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物を固化材で固形化させる装置にお
いて、固化材と水を混練する容器に付着した固化材を洗
浄する方法に関する。
〔発明の背景〕
原子力発電所から発生する放射性廃棄物は発電容量の増
大にともない増加し、施設内の保管スペースを確保する
ために、放射性廃棄物の減容処理のニーズが高まつてい
る。放射性廃棄物の減容法の一つとして、放射性廃棄物
を乾燥粉末化し、さらにペレツト状に整形した後固化す
る方法が検討されている。
本発明の特許出願人は、上記の固化方法として以下に記
述する固化方法に関する開発を、固化装置の実験装置を
用いて行ってきた。この固化方法は、まず固化材と水を
所定の割合で混合し、固化材と水の混練物、いわゆるペ
ーストをつくる。装置としては攪拌機付きのミキサーが
用いられる。また、固化材としては通常セメントやケイ
酸アルカリなどの水硬化性のものが用いられる。次に、
放射性廃棄物ペレツトを充填した容器にペーストを注入
する。ペレツト充填容器に注入されたペーストは徐々に
硬化し、固化体が生成される。
さて、ペーストは粘性が水に比べて大きいのでミキサー
の壁面やダンパ等に付着する。ペーストは水硬化性であ
るため、付着したペーストが次第に固まり、ミキサーダ
ンパの開閉が円滑に行われなくなる。
このため、本発明の特許出願人は、上記実験装置のミキ
サー内のペーストをペレット充填容器内にすべて注入し
た後にミキサーの洗浄を行っている。まず、ミキサー内
に洗浄水を注入し、水張りを行う。付着しているペース
トは水に浸されただけでは取れにくいので、攪拌機を用
いて洗浄水の攪拌が行われる。この攪拌操作によりペー
ストが付着面から取り除かれ洗浄水のほうに移行する。
このようにして、ミキサーの洗浄が完了する。
発明者等は、上記の洗浄方法において以下に説明する問
題が生じることを発見した。すなわち、第1図に「フロ
ック生成〕と示すように、上記の洗浄前の攪拌操作によ
ってペーストが付着面から取り除かれ洗浄水のほうに移
行して洗浄水中のペースト濃度が高くなってくると、コ
ロイド状のフロックが生成されることが分かった。種々
の検討の結果、このフロックは、水硬性の固化材の微粒
子が水中に分散してコロイドを形成したものであって、
攪拌機の回転による空気の巻き込みによって生じること
を発明者等は付き止めた。フロックは非常に安定であっ
てコロイドを形成しているので、フロックと水とを分離
することは困難である。実際の原子力発電所では固化材
を含む洗浄排水を環境に放出することできないので、洗
浄水の過処理を行ってフロックを除去した後、処理水
を放出した。
なお、第1図は、発明者等が検討した洗浄工程を示して
いる。
また、フロックはミキサー等の壁面に付着しやすいの
で、ミキサー内のフロックを排出するためには、それだ
け多量の洗浄水が必要になることも分かった。洗浄水が
多量になると、ろ過設備もそれにマッチしたものが必要
になる。
以上に述べたように、発明者等は、上記の洗浄法では、
洗浄前における水硬性の固化材のフロックの生成が多量
の洗浄水を必要とし、洗浄水の処理が大変になるという
新たな課題を発見したのである。
〔発明の目的〕
特許請求の範囲第1項記載の発明の目的は、水硬性の固
化材を用いた場合における洗浄水の処理が容易に行える
放射性廃棄物固化装置の洗浄方法を提供することにあ
る。
特許請求の範囲第5項記載の発明の目的は、放出される
水の量を更に低減できる放射性廃棄物固化装置の洗浄方
法を提供することにある。
〔発明の概要〕
特許請求の範囲第1項記載の発明の特徴は、 放射性廃棄物を水硬性の固化材で固化する装置における
前記固化材と水を混練し、ペーストを作る攪拌容器の洗
浄方法であって、 前記攪拌容器に付着した前記ペーストを低減させる前処
理を行い、前記攪拌容器内に水を注入し、前記攪拌容器
内の攪拌機の回転数を、100〜150rpmの範囲に調
節して攪拌洗浄を行うことにある。
特許請求の範囲第5項記載の発明の特徴は、特許請求の
範囲第1項記載の発明の上記特徴に加えて、洗浄後、発
生する洗浄排水をペースト成分と水とに分離し、分離し
た水を放射性廃棄物固化装置の再利用水として使用する
ことにある。
発明者等は、発見した前述の新たな課題を解決する案を
実験により検討した。本発明は、このような実験結果に
基づいてなされたものである。
この実験の内容及び得られた検討結果を以下に述べる。
まず、水硬性の固化材のフロックの生成条件を明らかに
するため、標準型タービン翼の攪拌機付きの攪拌槽を用
いて実験を行つた。攪拌槽の内径は30cm高さ50cmで
ある。また、タービン翼は翼長20cm、翼幅2cm、翼数
2の標準型のものを用いた。固化材としてはケイ酸アル
カリ組成よりなるセメントガラスを用いた。セメントガ
ラスの濃度が異なる水溶液を供試した。この供試液を攪
拌槽30cmの高さまで入れ、攪拌機を所定の回転数で作
動し、フロツクが生成するかどうかを目視で観察した。
第2図は実験結果を示したものである。図中斜線で示し
た部分がフロツクの発生領である。フロツクは回転数が
一定の場合、セメントガラス濃度が大きい方が生成しや
すい。また、濃度が一定の場合フロツクは回転数が大き
い方が生成することがわかる。次に、攪拌羽根の形状を
プロペラ型、フアウドラー型に変えて実験を行つた結
果、ほぼ同様な結果が得られた。
以上のように、フロツクの形状はセメントガラス濃度と
回転数によつて一義的に表わされることから、これらの
操作条件を適切に選定することによりフロツクの生成を
防止できることがわかつた。
次に、攪拌機の回転数と洗浄効果の関係を実験的に調べ
た。セメントガラス/水の重量比が75/25のペーストを
供試した。ペースト量は先の実験と同じであり、攪拌時
間は10分とした。この後、攪拌槽内のペーストを20
分間で全量抜き出した。この場合、攪拌槽内壁にはペー
ストが付着している。これはセメントガラスが水硬化性
であるため、時間の経過に伴ない水との反応が起こり粘
性が大きくなるためである。なお、これらの実験条件は
実際の固化を模擬したものである。
次に、洗浄水を30cmの高さまで注入し、攪拌機を所定
の回転数で10分間作動した後、洗浄前後における攪拌
槽内壁部のペーストの付着量を測定し、洗浄効果を調べ
た。第3図はその結果を示したものである。図より、洗
浄効果は攪拌機の回転数に比例する。90%以上の洗浄
効果を得るためには攪拌機を100rpmで運転する必要
がある。また、本実験についても攪拌羽根の形状の影響
は顕著に認められなかつた。
以上の2つの実験結果から、フロツクの生成を防止する
とともに、洗浄効果が大きくなるような攪拌機の回転数
を選定することができる。また、攪拌槽のペースト付着
量に応じて、フロツクの生成を防止するための洗浄水量
を決めることもできる。
上記のように、放射性廃棄物を固化する物質として水硬
性の固化材を用いた場合に、攪拌容器内の攪拌機の回転
数を、ペーストから生成されるフロツクの形成が抑制さ
れる範囲に調節して攪拌洗浄を行うことによって、特開
昭57−154100号公報に記載された洗浄材、及び特開昭57
−130599号公報に記載された凝集材を用いる必要がな
い。
〔発明の実施例〕
第4図は、上記の実験結果に基づいて発明者等が発明し
た放射性廃棄物固化装置の洗浄方法の好適な一実施例で
ある放射性廃棄物固化装置の洗浄方法の概念を示す。第
3図の実験結果から、攪拌槽のペーストの付着量は洗浄
水中の濃度に換算して3〜5wt%である。また90%の
洗浄効果を確保するためには攪拌機の回転数を100rp
mにする必要がある。これらの操作条件下では第2図よ
りフロツクが形成されることがわかる。そこで、スプレ
ー水を攪拌槽内壁に吹き付け、ペーストの付着物を事前
に除去する。スプレー水でペーストを除去する場合には
空気の巻き込みがないため、フロツクは生成しない。こ
のスプレー水により、付着ペースト量の90%が除去さ
れるとすれば、次に攪拌槽に洗浄水を注入後攪拌して
も、付着ペースト量が少なくなつており、洗浄水中の濃
度が第2図に示したフロツク生成域を下回る。したがつ
て、フロツクが生成しない。ペーストの密度は約2.2g/
cm3であり、水の値1.0g/cm3に比べて大きい。そこ
で、ペーストを含む洗浄液を沈降処理すればペーストは
沈積し、水との分離が可能となる。沈降法はろ過法に比
べて処理プロセスが簡単であり、また、設備費も低価で
ある。
スプレー法の替りに拭き取り法により付着ペーストを除
去してもよい。
実施例−I 第4図に示す洗浄工程を適用した具体的な放射性廃棄物
固化装置の洗浄方法を、第5図に示す装置に基づいて説
明する。本実施例は硫酸ナトリウムを主成分とする放射
性廃棄物ペレツトをケイ酸アルカリ組成物を固化材とし
て200ドラム缶で固化する例である。この図におい
て、1は固化材タンク、2は添加水タンク、3は混錬
槽、4は洗浄水排水槽、5はドラム缶、6はペレツト、
7は加振機、8はヒータ、9はバイブレータ、10,1
4,15は攪拌機、11は攪拌翼、12は加圧水タン
ク、13は昇降制御装置、16はフード、17はpHメー
タ、18はレベル計、19はロータリーバルブ、20は
注入弁、21は切替弁、22はノズルである。
まず、固化材タンク1からケイ酸アルカリを主成分とす
るセメントガラス約90kgを混錬槽に供給する。次に添
加水タンク2から水を約30kg混錬槽に供給する。混錬
槽3には標準型のタービン翼が取り付けてある。混錬槽
内で固化材と水は混合される。攪拌機は100〜150
rpmの回転数で運転され、約10分間で固化体と水の混
錬物、いわゆるペーストができる。フード16の下部に
は放射性廃棄物ペレツト6を約310kg充填したドラム
缶5が置かれている。ドラム缶のペレツトは加振機7で
最密充填してある。次に、切替弁21をドラム缶側に開
放した後、注入弁20を徐々に開け、ドラム缶にペース
トを注入する。ペーストの注入速度が大きすぎると、ペ
レツト内に空気が混入し、固化体の強度が低下する。そ
こで、注入速度の調整は注入弁20の開度を調整して行
う。注入速度としては8〜5kg/mmの範囲がよい。流入
速度を6kg/mmとすれば、20分間でペーストが注入さ
れる。
ところで、セメントガラスは水硬化性の物質であるの
で、水と反応して硬化反応が起こる。したがつて、ペー
スト注入時において、硬化反応によりペーストの粘度が
大きくなり、混錬槽の壁面に付着して残留する。このペ
ーストの付着量は初期充填量の3〜5%の値である。ペ
ーストを残した状態で、次の混錬作業を進めるとペース
トが固化し注入弁等の開閉ができなくなるので、洗浄を
行う。混錬槽にはノズル22が加圧水タンク12と連結
されて設置されている。ノズルは昇降制御装置13によ
り、高さ方向と円周方向に動くようになつている。切換
弁を洗浄水排水側に切り換え、加圧水タンクから約10
kg/cm2の圧力でノズルに水を通水する。ノズルから水
が壁面に噴霧され、付着しているペーストが除去され
る。壁面全体に均一に噴霧することは困難であるので、
ペースト付着量の10%程度が残留する。ノズルの噴霧
を停止し、注入弁を閉じた後添加水タンクから、初期ペ
ースト量と同等の洗浄水を混錬槽に供給する。この後混
合機を作動し、洗浄水の攪拌を行う。攪拌機の回転数が
大きい程、洗浄効果は大きくなるが、所要動力費がアツ
プすることになる。ペースト攪拌時の回転数は100〜
150rpmであるが、この場合についても、これと同じ
回転数で運転すれば、付着しているペースト量をさらに
90%以上取り除くことができる。また、第2図の実験
結果からフロツクが生成しない。なお、洗浄水の攪拌機
回転数をペーストと同じ条件で運転すれば、制御装置が
不要となるメリツトが生ずる。
次に、このセメントガラスを含んだ洗浄水は洗浄水排水
槽に導入される。セメントガラス粒子の密度は2.2g/
cm3であり、水の値1.0g/cm3に比べて大きい。また、
上記したようにフロツクが形成されていないので、洗浄
排水槽の中で沈降分離法によりセメントガラスを水から
容易に分離できる。分離された水は添加水タンクに戻し
て再使用される第6図は本実施例の方法により排出され
る洗浄液の量を第1図に示す洗浄方法の洗浄液量と比較
したものである。フロツクが生成しないので、本実施例
により排出される洗浄液量は第1図に示す洗浄方法の約
1/2と小さい。
以上のように、本実施例によれば、水硬性の固化材であ
るケイ酸アルカリ組成物を用いた場合において、ペース
トをドラム缶5内に注入した後における混練槽3内の洗
浄過程で、ペーストから生成されるフロツクの形成を抑
制できるので、洗浄水の排出量が著しく少なくなる。ま
た、ろ過設備は、セメントガラスを沈降分離によって水
から完全に除去できれば、環境に放出する水の浄化処理
のために実質的に不要になる。
更に、本実施例は、沈降分離によってセメントガラスを
除去した後、分離された水を添加水タンク2に戻して再
利用するので、放出される水の量を更に低減できる。
本実施例は、前述した洗浄剤及び凝集材を新たに持ち込
むことがなく、それらの廃棄処理を考慮する必要がな
い。
上記実施例では、固化体としてケイ酸アルカリ組成物を
用いたが、高炉セメント、ボルトランドセメント等を用
いても同様のシステムを用いて同じような効果が得られ
る。
実施例−2 実施例1においては混錬槽で固化材と水を混ぜる方式で
あるが、放射性廃棄物ペレツトとぺーストとを混錬槽内
で混ぜ合わせ、ドラム缶に注入しても、実施例−1とほ
ぼ同等の洗浄システムとなる。しかし、実施例2では混
錬槽がホツトとなるため、洗浄水中に放射性物質が含ま
れる。したがつて、洗浄水の処理系については実施例−
1に比べて複雑となり、排水処理量が小さい方が効果が
大きい。このことから本実施例の方が実施例−1に比べ
て洗浄方法の改善による効果が大ないものと考えられ
る。
実施例−3 実施例−1.2では固化対象が放射性廃棄物ペレツトで
あるが、それが放射性廃棄物粉末でも、ほぼ同等のシス
テムとなり、効果についても同様である。なお、減容比
は粉末固化方式の方がペレツト固化方式に比べて小さ
い。したがつて、ドラム缶に注入する固化体量が多くな
り、混錬槽でのペースト処理が増大する。
〔発明の効果〕
特許請求の範囲第1項記載の発明によれば、水硬性の固
化材を用いた場合に、ペーストペーストから生成される
フロツクの形成を抑制できるので、洗浄水の排出量が著
しく少なくなる。このため、洗浄水の処理が著しく容易
になる。
特許請求の範囲第5項記載の発明によれば、分離した水
を放射性廃棄物固化装置の再利用水として使用するの
で、放出される水の量を更に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は発明者等が検討を行った洗浄方法を示すブロツ
ク図、第2図は洗浄水中セメントガラス濃度と攪拌機回
転数によりフロツク生成領を実験で求めた図、第3図は
洗浄効果と攪拌機回転数の関係を実験で求めた図、第4
図は本発明の一実施例である放射性廃棄物固化装置の洗
浄方法の工程の概念を示す説明図、第5図は本発明の一
実施例を示すフローチヤート図、第6図は本発明の効果
と従来法との比較図である。 2…添加水タンク、3…混錬槽、10…攪拌機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 広子 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 菊池 恂 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 堀内 進 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭52−92100(JP,A) 特開 昭57−154100(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射性廃棄物を水硬性の固化材で固化する
    装置における前記固化材と水を混練し、ペーストを作る
    攪拌容器の洗浄方法であって、 前記攪拌容器に付着した前記ペーストを低減させる前処
    理を行い、前記攪拌容器内に水を注入し、前記攪拌容器
    内の攪拌機の回転数を、100〜150rpmの範囲に調
    節して攪拌洗浄を行うことを特徴とする放射性廃棄物固
    化装置の洗浄方法。
  2. 【請求項2】前記ペースト量に応じて、洗浄時に注入す
    る水の量を調整することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の放射性廃棄物固化装置の洗浄方法。
  3. 【請求項3】前記前処理は、前記攪拌容器に付着した前
    記ペーストの拭き取りであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の放射性廃棄物固化装置の洗浄方法。
  4. 【請求項4】前記前処理は、前記攪拌機に付着した前記
    ペーストをスプレー水で洗浄する操作であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の放射性廃棄物固化装
    置の洗浄方法。
  5. 【請求項5】放射性廃棄物を水硬性の固化材で固化する
    装置における前記固化材と水を混練し、ペーストを作る
    攪拌容器の洗浄方法であって、 前記攪拌容器に付着した前記ペーストを低減させる前処
    理を行い、前記攪拌容器内に水を注入し、前記攪拌容器
    内の攪拌機の回転数を、100〜150rpmの範囲に調
    節して攪拌洗浄を行い、 前記洗浄後、発生する洗浄排水をペースト成分と水とに
    分離し、 分離した水を放射性廃棄物固化装置の再利用水として使
    用することを特徴とする放射性廃棄物固化装置の洗浄方
    法。
  6. 【請求項6】前記ペースト成分と水との分離は、前記ペ
    ースト成分を沈降させることによって行うことを特徴と
    する特許請求の範囲第7項記載の放射性廃棄物固化装置
    の洗浄方法。
JP58110778A 1983-06-22 1983-06-22 放射性廃棄物固化装置の洗浄方法 Expired - Lifetime JPH0644077B2 (ja)

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