JPH08194096A - 放射性廃棄物固化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ペーストの原料である固化材及び水が供給され
る混練槽２内に、撹拌機２４が設けられる。撹拌機２４
は、回転軸４に撹拌翼３を取り付けている。邪魔板１
は、混練槽２内で側壁に対して垂直に位置し、混練槽２
の円周方向において一個所設けられる。邪魔板１は、回
転する撹拌翼４にぶつからないように撹拌翼４より上方
に位置する。混練槽２内で生成されたペーストを固化容
器１０内に供給する排出管１３が、混練槽２の底部に接
続される。ポンプ１６及び弁１９を有する洗浄水供給管
２１は、洗浄水タンク１５と混練槽２を接続する。 【効果】邪魔板を混練槽内に配置されて混練槽に取り付
けているので、単純な構成で撹拌機の回転軸の洗浄性を
向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性廃棄物固化処理
装置に係り、放射性廃棄物を固化材で固型化させる装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する放射性廃棄物
は、ドラム缶に入れたままでは処分することができな
い。放射性廃棄物を処分するためには最終的に放射性廃
棄物を固化する必要がある。放射性廃棄物の固化は、一
般的に次のように行われる。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
を作成する。この作成には撹拌機を具備した混練槽が使
用される。撹拌機は、固化材と水の混合効果を良くする
ため、混練槽の中心部に設けられる。固化材は、通常、
セメント及びセメントガラスなどの水硬化性の物質を用
いる。次に、放射性廃棄物を充填した固化容器（ドラム
缶）にペーストを注入する。このペーストはドラム缶内
で徐々に硬化し、固化体が生成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて、混練槽でペース
トを作る過程において、ペーストが混練槽の壁面及び撹
拌機にある程度付着することが避けられない。ペースト
は、それらの部分にいったん付着すると次々に付着しや
すくなる。また、付着したペーストは時間がたつと固ま
る。付着したペーストの固まりは機械の振動等により剥
離する可能性がある。剥離したペーストの固まりがペー
ストのなかに混入するとペーストを排出するとき閉塞の
要因となる。従って、ペーストを排出した後、混練槽内
を洗浄する必要がある。洗浄水が混練槽内に注入され
る。付着したペーストは水に浸漬しただけでは落ちにく
いので、撹拌機を回して洗浄水の撹拌を行う。この洗浄
によって、混練槽の壁面及び撹拌機の撹拌翼に付着した
ペーストは除去される。しかしながら、混練槽の中心部
にある撹拌機の回転軸に付着したペーストは落ちにく
い。

【０００４】本発明の目的は、撹拌機の回転軸の洗浄性
を向上できる放射性廃棄物固化処理装置を提供すること
にある。

【０００５】本発明の他の目的は、撹拌機の回転軸の洗
浄作用を大きくできる放射性廃棄物固化処理装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の特徴は、固化材及び水が供給される混練槽と，前
記混練槽内に回転軸が垂直に設けられ前記混練槽内で前
記固化材と水とを撹拌してペーストを生成する撹拌機
と，放射性廃棄物が充填された固化容器に混練槽内で生
成されたペーストを供給する手段と，前記混練槽内に洗
浄水を供給する手段と，前記混練槽内に配置されて前記
混練槽に取り付けられ、前記撹拌機の回転によって生じ
る液体の周方向の流れを前記混練槽の中心部に向う流れ
に変更する手段とを備えたことにある。

【０００７】上記の他の目的を達成する本発明の特徴
は、上記特徴に加えて、前記液体の流れを変更する手段
が前記混練槽内で壁面付近に配置されることにある。

【０００８】

【作用】撹拌機の回転によって生じる液体の周方向の流
れを混練槽の中心部に向う流れに変更する手段を、混練
槽内に配置されて混練槽に取り付けているので、単純な
構成で撹拌機の回転軸の洗浄性を向上できる。

【０００９】液体の流れを変更する手段は混練槽内で壁
面付近に配置されるので、混練槽壁面付近の流速の大き
な洗浄水を回転軸に当てることにより回転軸の洗浄作用
が大きくなる。

【００１０】

【実施例】本発明は、従来例において撹拌機の回転軸に
付着したペーストの洗浄ができない原因を実験によって
究明したことによってなされたものである。その実験の
内容について説明する。

【００１１】実験は、従来例において用いられた、容積
２００リットルの標準のかい型撹拌機付き混練槽２を用
いて行った。回転軸４及びこれに取り付けられた撹拌翼
３を有する撹拌機２４が、混練槽２内に設けられてい
る。回転軸４は、モータ２０に取り付けられる。まず、
４０kgの水を混練槽２内に注入した。このとき、混練槽
２内の状態は図４に示すようになる。撹拌機２４は回転
していないので、撹拌機２４の回転軸４の一部は水２３
内に浸漬される。その後、撹拌機２４を９０rpmで回転
させた。混練槽２内の水２３は、撹拌翼３によって旋回
され遠心力により混練槽２の壁面側に移動する。この現
象は、回転軸４がある混練槽２の中心部における水２３
のレベルを低下させ、壁面側の液面レベルを図４の状態
よりも上昇させる（図５参照）。この状態で、固化材で
ある１２０kgのセメントガラスが混練槽２内に供給され
る。そのセメントガラスの一部は、図４の状態で濡れた
回転軸４の下部に付着しペースト状になることが観察さ
れた。図５の２５の部分がセメントガラスが付着してペ
ースト状になった部分である。撹拌機２４の撹拌によっ
てセメントガラスと水２３が混練され、混練槽２内でペ
ーストが生成される。撹拌機２４によるペーストの混練
中においても、ペーストは図５のように混練槽２の壁面
側に移動している。

【００１２】ペーストを混練槽２から排出した後、洗浄
水を混練槽２内に９０リットル供給した。撹拌機２４が
回転されず混練槽２内の洗浄水が静止した状態では、回
転軸４の下部に付着したペースト状のセメントガラス、
及び撹拌翼３及び混練槽２の壁面に付着したペーストは
落ちにくいことがわかった。撹拌機２４を回転させる
と、洗浄水は、図５に示すように混練槽２の壁面側に偏
り、回転軸４付近で少なく回転軸４の下部と接触しな
い。また、撹拌時における混練槽２内の洗浄水の流速
は、壁面付近で速くなるが回転軸４付近で遅くなる。こ
れらに起因して、回転軸４の下部（２５の部分）に付着
したペーストが洗浄できないことがわかった。しかしな
がら、洗浄水が充填された混練槽２内で撹拌機２４を回
転させることによって、混練槽２の内面及び撹拌翼３に
付着していたペーストは、十分に除去することができ
る。

【００１３】そこで、混練槽２内に洗浄水を供給し、撹
拌機２４の駆動，停止を繰り返した。撹拌機２４の停止
により回転軸付近の液面レベルが上昇して回転軸４が洗
浄水と接触する。しかし、混練槽２の中心部における洗
浄水の旋回流速が小さいので、回転軸４に付着している
ペーストはあまり落ちなかった。

【００１４】また、洗浄水供給管２７の先端に取り付け
られたスプレーノズル２６から噴射された洗浄水によっ
て、回転軸４の下部の洗浄を試みた。しかしながら、ス
プレーノズル２６を回転軸４に近付けないと回転軸４に
付着しているペーストを十分に取り除くことができなか
った。スプレーノズル２６を回転軸４に近付けて設置し
た場合は、混練時にペーストがスプレーノズル２６に付
着し、スプレーノズル２６が閉塞する。

【００１５】次に、撹拌機２４の回転中に生じる混練槽
２の壁面側に偏流した洗浄水（図５参照）を、混練槽２
の中心部に戻すことを考えた。このため、混練槽２の壁
面近くで洗浄水の偏流部に流れをさえぎるように板（邪
魔板）を配置した。この邪魔板は、回転翼４よりも上方
に位置する。混練槽２内に洗浄水を供給した状態で回転
機２４を駆動する。混練槽２の壁面に偏流した洗浄水の
一部は、邪魔板に当たり流れ方向を混練槽２の中心部に
向かって流れる。この中心部に向かう流れは、回転軸４
の下部に当たり回転軸４の下部における洗浄効果が向上
することが確認された。

【００１６】以上の実験結果に基づいてなされた本発明
の実施例を以下に説明する。

【００１７】本発明の好適な一実施例である放射性廃棄
物固化処理装置を、図１に基づいて以下に説明する。本
実施例は、原子力発電所から発生する放射性廃棄物を固
化材で固化する場合に適用できる。

【００１８】固化材であるセメントガラスが内部に充填
された固化材ホッパ５は、ロータリーフィーダ７，固化
材計量容器６及びロータリーフィーダ１７を介してＶ字
型の混練槽２に連絡される。混練槽２は、内径９０cm，
高さ６０cm，容積２００リットルである。添加水が供給
される添加水計量容器８は、弁９を介して混練槽２に連
絡される。排出管１３が、混練槽２の底部に接続され
る。弁１８及び三方弁１２が、排出管１３に設けられ
る。三方弁１２に接続される配管１４は、洗浄水タンク
１５に接続される。ポンプ１６及び弁１９を有する洗浄
水供給管２１は、洗浄水タンク１５と混練槽２を接続す
る。回転軸４及びこれに取り付けられた撹拌翼３を有す
る撹拌機２４が、混練槽２内に設けられる。回転軸４
は、モータ２０に連結される。混練槽２は、側壁が円筒
であり、側壁に連なる底部が逆円錐状になっている。撹
拌翼３も、Ｖ字型をしている。邪魔板１は、図２に示す
ように、混練槽２内で側壁に対して垂直に位置し、混練
槽２の円周方向において一個所設けられる。邪魔板１
は、幅７０mm，厚さ５mmであり、回転する撹拌翼４にぶ
つからないように撹拌翼４より上方に位置する。混練槽
２の上端に位置する上板２２は、邪魔板１の真上に点検
口２３を有する。邪魔板１は、点検口２３を被い上板２
２に取り付けられるカバーに取り付けられる。

【００１９】原子力発電所で発生した放射性廃棄物１１
の固化処理について説明する。混練槽２内でペーストが
作成される。このペーストの作成は以下のように行われ
る。まず、添加水計量容器８内の所定重量（例えば４０
kg）の水が、弁９が開くことによって、混練槽２内に供
給される。撹拌機２４が９０rpm で回転される。この状
態で、ロータリーフィーダ７が開き、固化材ホッパ５内
のセメントガラスが固化材計量容器６内に供給される。
所定重量（例えば１２０kg）のセメントガラスが固化材
計量容器６内に供給されたとき、ロータリーフィーダ７
が閉じられ、閉鎖状態にあるロータリーフィーダ１７を
開く。所定重量のセメントガラスがロータリーフィーダ
１７を介して混練槽２内に供給される。混練槽２内のセ
メントガラスと水は撹拌翼３によって混合され、ペース
トが生成される。セメントガラスの供給後、１０分間撹
拌される。作成されたペーストは、弁１８を開すること
により排出管１３を通して放射性廃棄物（例えばペレッ
ト）１１が充填された固化容器であるドラム缶１０内に
注入される。このとき、三方弁１２は、排出管１３と配
管１４を連絡していない。複数のドラム缶１０へのペー
ストの注入を継続して行う場合は、以上の操作を繰り返
して行う。

【００２０】混練槽２内のペーストが排出管１３を通っ
てドラム缶１０内に完全に排出された後、混練槽２内の
洗浄が行われる。まず、弁１９を開きポンプ１６を駆動
して洗浄水タンク１５内の洗浄水を９０リットルを洗浄
水供給管２１から混練槽２内へ供給する。この場合、ぺ
ーストが付着している撹拌機３の回転軸４の下部及び撹
拌翼３、及び混練槽２の壁面は洗浄水に浸漬されるが、
撹拌機３が停止し洗浄水が静止した状態では付着したペ
ーストは落ちない。従って、撹拌機３を９０rpm で回転
させる。混練槽２内の洗浄水は、遠心力によって混練槽
２の壁面付近に移動する。壁面付近に偏流した洗浄水の
一部は、図３に示すように邪魔板１にぶつかって回転軸
４に向かう流れとなる。この流れは、回転軸４の下部に
もあたるので、回転軸４の下部の洗浄が十分に行える。
洗浄後、混練槽２内の洗浄水は、排出管１３及び配管１
４を通って洗浄水タンク１５に排出される。このとき、
三方弁１２は、排出管１３と配管１４とを連絡してい
る。

【００２１】このように本実施例によれば、簡単な構造
の邪魔板１を設けることによって、従来洗浄が困難であ
った回転軸４の下部の洗浄が十分に行える。回転翼３及
び混練槽２の内壁に付着したペーストは、撹拌機２４を
回転させることによって、取り除くことができる。邪魔
板１は点検口２３を被うカバーに取り付けられているの
で、邪魔板１の着脱が容易に可能である。したがって、
邪魔板１のメンテナンスが容易である。また、邪魔板１
は、撹拌機２４の回転時において生じる洗浄水の流速の
大きな混練槽２の壁面付近に位置するので、回転軸４に
向かう洗浄液の流速も大きくなるので、回転軸３の洗浄
効果が大きくなる。

【００２２】邪魔板１を設けることによって、ペースト
の混練時にペーストの流れも邪魔板１に衝突し内側に向
かって流れ、それだけ混練が十分に行われる。このた
め、混練時間を短くすることも可能である。邪魔板１に
よるペースト流が衝突することによってペーストが回転
軸４に付着しやすくなるが、洗浄時に洗浄水も回転軸４
に十分当たるので回転軸４に付着したペーストを除去す
ることができる。

【００２３】以上のように、混練槽への邪魔板の取付け
により、洗浄時において、従来洗浄が難しかった撹拌機
２４の回転軸４の付着ペーストの洗浄が可能となった。

【００２４】図７は、洗浄時において邪魔板１の洗浄水
への挿入深さを変えた場合における撹拌機２４の回転軸
部の洗浄効果を示している。この結果は、図１の実施例
で示した条件でセメントガラスのペーストを混練槽２内
で作成しこれを排出した後、混練槽２に洗浄水９０リッ
トルを供給し、９０rpm で撹拌機２４を回転したときの
ものである。邪魔板１の洗浄水への挿入深さは、混練槽
２内で洗浄水を静止した状態（図４）における液面レベ
ルからの邪魔板１下端までの深さである。また、回転軸
の洗浄効果は、撹拌機２４を５分間回転させた後におけ
る撹拌機２４の回転軸４に残存したペースト量の測定値
を相対値で示したものである。邪魔板１の挿入深さが増
すと回転軸４に当たる洗浄水流が次第に強くなり、ま
た、洗浄水が回転軸４に当たる範囲も広くなる。邪魔板
１の挿入深さが５０mmのときこれらの作用が最も大きく
なり、このときの洗浄効果が最大となる。一方、挿入深
さが５０mmを超えると洗浄効果が次第に小さくなる。

【００２５】図８は洗浄時において邪魔板１の挿入角度
を変えて撹拌機２４の回転軸４の洗浄効果を調べた結果
を示す。これは、図７と同じ条件で邪魔板１の挿入角度
を変えて撹拌機２４の回転軸４に残存したペーストの量
の測定値を相対的に示したものである。邪魔板１の挿入
角度は洗浄水の流れに対して垂直方向を０度とし、この
０度を基準として洗浄水の流れ方向側をマイナスの角度
で逆に洗浄水の流れに逆らう側をプラスの角度で表す。
邪魔板１の挿入角度をプラスの角度から０度に向かって
（混練槽２の側壁に垂直になるように）変化させていく
と撹拌機２４の回転軸４にあたる洗浄水の割合が次第に
増加し、＋１０度のときにその洗浄効果が最も大きくな
る。これは、洗浄水が回転による流速を有しているた
め、邪魔板１の挿入角度を流れに逆らう方向に傾けるこ
とにより撹拌機１の回転軸４にあたる洗浄水の割合が増
大するのである。一方、邪魔板１の挿入角度が＋１０度
から小さくなると、撹拌機２４の回転軸４にあたる洗浄
水の割合が次第に少なくなり、洗浄効果が低下する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、撹拌機の回転によって
生じる液体の周方向の流れを混練槽の中心部に向う流れ
に変更する手段を、混練槽内に配置されて混練槽に取り
付けているので、単純な構成で撹拌機の回転軸の洗浄性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である放射性廃棄物固
化処理装置の構成図である。

【図２】図１の混練槽の平面図である。

【図３】図１の混練槽内の洗浄水の流れ状態を示す説明
図である。

【図４】混練槽内に洗浄水を供給した状態を示す説明図
である。

【図５】混練槽内に洗浄水を供給し撹拌機を回転させた
ときにおける洗浄水の流動状態を示す説明図である。

【図６】混練槽内に設けたスプレーノズルから洗浄水を
噴射する状態を示す説明図である。

【図７】洗浄時において邪魔板の洗浄水への挿入深さを
変えた場合における撹拌機の回転軸の洗浄効果を示す特
性図である。

【図８】洗浄時において邪魔板の挿入角度を変えて撹拌
機の回転軸の洗浄効果を示す特性図である。

【符号の説明】

１…邪魔板、２…混練槽、３…撹拌翼、４…回転軸、５
…固化材ホッパ、６…固化材計量容器、７，１７…ロー
タリーフィーダ、８…添加水計量容器、１０…固化容
器、１１…放射性廃棄物、１３…排出管、１５…洗浄水
タンク、１６…ポンプ、２１…洗浄水供給管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000233044 株式会社日立エンジニアリングサービス 茨城県日立市幸町３丁目２番２号 (72)発明者 服部 康雄 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 玉田 慎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 木内 好正 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 小林 孝雄 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 土屋 弘行 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固化材及び水が供給される混練槽と，前記
   混練槽内に回転軸が垂直に設けられ前記混練槽内で前記
   固化材と水とを撹拌してペーストを生成する撹拌機と，
   放射性廃棄物が充填された固化容器に混練槽内で生成さ
   れたペーストを供給する手段と，前記混練槽内に洗浄水
   を供給する手段と，前記混練槽内に配置されて前記混練
   槽に取り付けられ、前記撹拌機の回転によって生じる液
   体の周方向の流れを前記混練槽の中心部に向う流れに変
   更する手段とを備えたことを特徴とした放射性廃棄物固
   化処理装置。
2. 【請求項２】前記液体の流れを変更する手段は前記混練
   槽に脱着可能に取り付けられる構成である請求項１の放
   射性廃棄物固化処理装置。
3. 【請求項３】前記液体の流れを変更する手段は前記混練
   槽内で壁面付近に配置される請求項１の放射性廃棄物固
   化処理装置。