JPH0769466B2 - 高放射性廃棄物の処理方法 - Google Patents
高放射性廃棄物の処理方法Info
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Description
放射性廃棄物の処理方法に関する。更に詳しく述べる
と、高放射性廃棄物の仮焼体を非酸化性雰囲気中で加熱
することによりCs(セシウム)を気化除去し、次いで高
温加熱して高減容度の焼結体にする処理方法に関するも
のである。
高レベル放射性廃棄物は、核分裂生成物を含む硝酸溶液
の形で貯蔵されている。この高放射性廃棄物は、将来、
ガラス等の媒体に混入することにより固体化される。媒
体としてはガラスの他に合成岩石(シンロック)など多
種類の材料が研究されている。媒体中の核分裂生成物の
含有量は、核分裂生成物の媒体への溶解度、化学的耐久
性(水に対する浸出率)、崩壊熱の除去等により決ま
り、ガラス固化では約10%程度に制限されている。
る。これは高放射性廃棄物にアルミニウム化合物を添加
し、高核分裂生成物含有量の固化体の形成を図るもので
ある。
たずらに高放射性廃棄物の容積を増加させている。また
高放射能で且つ高発熱量のCsを除去せずにそのまま固化
しており、Csの保持(Csの浸出率を小さくすること)、
発生除去への対応のため核分裂生成物の含有量を増大さ
せることができない。抽出法やイオン交換法等によるCs
の除去も試みられてきたが、抽出法における廃溶媒、イ
オン交換法における廃イオン交換樹脂の廃棄物としての
処理に問題があるため実用化は困難である。
め可能な限り小さくすべきである。そのためには固化体
中の核分裂生成物の含有量を高くする必要があるが、前
記の理由により現状では約10%にとどまっている。
り、改善のため金属被覆を行う試み等がなされている
が、未だ高放射性廃棄物の高減容化は達成されていな
い。
新しい二次廃棄物を多量に発生させることなく、高レベ
ル放射性廃棄物を処理し、その高減容固化を容易に実現
できる方法を提供することにある。
非酸化性雰囲気中で加熱しCsを気化除去して低発熱の高
放射性廃棄物の仮焼体粉体を得、この仮焼体粉体を高温
加熱して焼結させる高放射性廃棄物の処理方法である。
本発明の特徴は、予めCsを除去する点、及び仮焼体を溶
融することなく焼結体にする点である。
ける抽残液として得られる硝酸溶液であり、使用済燃料
中の殆ど全ての核分裂生成物を含有している。高放射性
廃棄物の固化において処分の観点から問題とされる核種
には、Np,Amの超ウラン核種やTc,I等の長寿命核種があ
るが、固化体の短期的健全性の観点からはCsが問題核種
である。Csはアルカリ金属であり酸化物の形態では水に
対して易溶性であること、高放射性で且つ高発熱量であ
ることのためである。
を加熱し水分及び硝酸を蒸発させて仮焼体とし、更に非
酸化性雰囲気中で加熱することによってCsの気化除去す
る。これによってCs閉じ込めに関する固化体合成上の制
約が解消される。仮焼は水分や窒素酸化物を除去でき、
Cs等の核分裂生成物が気化し難い温度、即ち通常600℃
程度、最高700℃で行う。仮焼には、高放射性廃棄物の
ガラス固化で研究されているロータリーキルン方式やマ
イクロ波加熱方式などを適用できる。核分裂生成物の中
にはRu,MoのようにRuO4,MoO3の酸化物状態で揮発性を示
す元素がある。この揮発を抑制するためには、可能な限
りこれらの酸化物生成が進行しないことが望ましく、Cs
気化除去は、この観点から非酸化性粉雰囲気中で加熱す
る。加熱温度は、通常900℃程度、最高1200℃である。
加熱し焼結体にすることで、高減容固化を実現する。仮
焼体は自己焼結体をもっているので、容器に入れ加熱す
ることにより焼結体を得ることができる。より良好な形
状の焼結体を得るためには、予め成形してから焼結する
(常圧焼結)か、成形と焼結を同時に行う(加熱焼結)
のが望ましい。成形後の焼結は、自己焼結性を利用し常
圧で可能であるが、比較的蒸気圧の高い核種の気化を望
ぐため加圧下で行うこともできる。圧力については特に
制限はない。高圧力下では、より緻密な、形状の安定し
た固化体が得られる。本方法では成形品として使用に供
されるものではないから、高圧力といっても300気圧以
下で、緻密固化体を製造できる。
合物等の焼結剤を添加するのも有効である。これらの焼
結剤の添加により、焼結体の密度を向上させることがで
きるが、水に対する浸出率は悪くなる。このため添加量
は20%以上、好ましくは10%以下にする。
制御する。空気中で焼結反応を行わせることもできる
が、高温では炉材や容器材料などの酸化の問題があり、
材料選択が制限される。このため本発明では酸素含有量
を低減した空気、窒素もしくはアルゴンの雰囲気下、も
しくは真空中で行うのが望ましい。還元剤は還元雰囲気
維持のために有用である。還元剤としては、新たな二次
廃棄物を生じさせないため水素や一酸化炭素等の気体還
元剤、炭素等の酸化還元反応において気体化する還元
剤、アルカリ土類金属や希土類元素など廃棄物となる酸
化物層の構成元素である還元剤を使用する。またアルミ
ニウムなど酸化物として残存しても廃棄物となる酸化物
相に悪影響を与えない物質の使用も可能である。焼結反
応時、白金族元素(Ru,Rh,Pd)が金属状態まで還元され
ることがあるが、これらは金属状態で安定であるから高
放射性廃棄物の焼結体として何ら問題はない。焼結温度
は1000〜2000℃である。焼結処理の雰囲気、還元剤、温
度、圧力は反応条件により適宜組み合わせる。
よる焼結の例である。焼結容器10に仮焼体粉体12を充填
し、加熱する。粉体は焼き締まり焼結体14になる。焼結
容器10をそのまま貯蔵容器とする場合は、同図に示すよ
うに焼き締まりにより焼結容器10と焼結体14との間に空
間が生じるので、更に仮焼体粉体を追加充填して焼結処
理を繰り返し、出来るだけ多量に焼結体を密に充填す
る。第3図は成形後に常圧焼結する例である。仮焼体粉
体10の成形体を焼結容器12内に設置し、焼結する。この
場合、焼結体14は別の貯蔵容器に収納される。成形はセ
ラミックス製造において使用されている一般的な方法が
適用できる。
焼結容器10に充填しプレスにより粉体のみを白抜き矢印
方向に圧縮成形し、その後加熱し焼結体14を得る。第5
図は加圧焼結の他の例であり、焼結容器10ごと加圧す
る。仮焼体粉体12を焼結容器10に充填し、該焼結容器10
を密閉した後、脱気する。次にプレスにより一軸圧縮
(上下方向)しつつ加熱し、焼結体14を得る。更に第6
図はHIP(熱間静水圧プレス)の例である。第5図の場
合と同様、仮焼体粉体12を焼結容器10に充填し、密閉し
て脱気した後、HIP法で焼結容器10ごと三軸圧縮しつつ
加熱し、焼結体14を得る。
素、希土類元素に大別できる。金属元素としてはアル
カリ土類金属やMo等の遷移金属、白金族元素等がある。
高放射性廃棄物を加熱して仮焼体とし、更に加熱するこ
とにより、の非金属元素およびの金属元素の中のア
ルカリ金属の大部分が除去される。それらはSb,Te,Cs,R
b等である。その結果、仮焼体の主成分は、燃焼度45000
MWD/MTU、冷却期間5年の使用済燃料の場合、含有量が1
00g/MTU以下の元素を除くと次のようになる。
の高い固化体が得られる。因にガラス固化では核分裂生
成物に対し10倍の重量となり使用済燃料1トン当たり15
0の固化体となるが、本発明では容積7.3の固化体に
なる。
分裂生成物の組成をORIGENコードによって計算し、相当
する高放射性廃液の模擬廃液を合成した。この模擬廃液
を600℃に加熱して仮焼体とし、更に900℃のアルゴン雰
囲気下でCs気化除去を行った。
450℃−1時間の加熱処理を行った。冷却後、内容物を
取り出したところ、焼き締まった焼結体であった。なお
焼結体の体積は9.4mであった。その水への浸出率をJI
S−R3502に準じた方式で測定した。浸出率は8×10-5g/
cm2・dでガラス固化体(5×10-5g/cm2・d)とほぼ同
程度であり、高放射性固化体として十分な化学的耐久性
を有していることが確認された。
容物は硬く焼き締まっており、浸出率は3×10-5g/cm2
・dであった。
熱してCsを気化除去するため、Csの存在に基因するCs保
持や発熱等による制約を回避できる。そして仮焼体を焼
結するため高減容固化体を製造できる。このため本発明
では従来のガラス固化に比べて約1/20もの大幅な減容固
化を実現できる。従って高放射性廃棄物の貯蔵・処分に
おける大幅な費用削減が可能になる。
器の腐食を低減でき、高減容固化体の製造上で大きな問
題であった材料問題を解決できる。更に特殊な加熱方式
(例えば電子ビーム加熱やプラズマ加熱等)ではなくヒ
ーター加熱等での処理が可能であり処理設備を容易に且
つ安価に構成できる。
により不均一な固化体ができる場合があるが、本発明ば
焼結であるためマクロ的に均一な固化体が得られる。
2図、第3図、第4図、第5図、第6図はそれぞれ焼結
工程の説明図である。 10……焼結容器、12……仮焼体粉体、14……焼結体。
Claims (3)
- 【請求項1】高放射性廃棄物を加熱して仮焼体とし、更
に非酸化性雰囲気中で加熱しセシウムを気化除去して低
発熱の高放射性廃棄物の仮焼体粉体を得、この仮焼体粉
体を焼結させることを特徴とする高放射性廃棄物の処理
方法。 - 【請求項2】焼結処理を、一軸圧縮又はHIP法により加
圧下で行う請求項1記載の処理方法。 - 【請求項3】焼結処理に際して、仮焼体粉体に焼結剤を
添加する請求項1又は2記載の処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6540490A JPH0769466B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 高放射性廃棄物の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6540490A JPH0769466B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 高放射性廃棄物の処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03264897A JPH03264897A (ja) | 1991-11-26 |
JPH0769466B2 true JPH0769466B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=13286052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6540490A Expired - Lifetime JPH0769466B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 高放射性廃棄物の処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0769466B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5853857B2 (ja) * | 2012-01-13 | 2016-02-09 | 新日鐵住金株式会社 | 汚染土壌の浄化方法 |
CN105777101B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-07-20 | 西南科技大学 | 一种磷酸锆钠-独居石玻璃陶瓷固化体及其制备方法 |
CN114276013A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 西南科技大学 | 利用微波直接玻璃化处理高放废物的方法 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6540490A patent/JPH0769466B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03264897A (ja) | 1991-11-26 |
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