JPH09101398A - Method and device for treating radioactive waste - Google Patents

Method and device for treating radioactive waste

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JPH09101398A
JPH09101398A JP25897295A JP25897295A JPH09101398A JP H09101398 A JPH09101398 A JP H09101398A JP 25897295 A JP25897295 A JP 25897295A JP 25897295 A JP25897295 A JP 25897295A JP H09101398 A JPH09101398 A JP H09101398A
Authority
JP
Japan
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radioactive waste
cement
ion exchange
exchange resin
treating
Prior art date
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Pending
Application number
JP25897295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naomi Toyohara
尚実 豊原
Tatsuaki Sato
龍明 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP25897295A priority Critical patent/JPH09101398A/en
Publication of JPH09101398A publication Critical patent/JPH09101398A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solidify radioactive wastes stably, obtain the stability of them for a long term, improve the integrity of it and reduce the treatment time and cost by soaking the radioactive wastes in an alkaline solution before the solidifying treatment of them or carrying out a heating pretreatment after the soaking of them. SOLUTION: The concentration of cement-saturated water is regulated by adding an alkaline metal element to it so that the composition will be that of water in cement and in the disposal environment. In this solution, ion exchange resin is soaked beforehand (S1). Moreover, though the heating temperature to accelerate the reaction speed may be determined by the time permitted by the time needed for the ion exchange reaction and treatment processes because much time is taken for the exchange reaction, it is heated over 70 deg.C in order to shorten the treatment time (S2). In a boiling state, especially, 30 minutes are sufficient for the treatment time. Notably, the alkaline metal element has only to be added to the cement-saturated water so that the concentration of the treatment liquid will be 0.4mol/l in the total element concentration.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は例えば原子力発電所
等の放射性物質取扱い施設で発生する中ないし低レベル
の固型の放射性廃棄物をセメント固化体として処理する
方法および装置に係り、特に放射性廃棄物を緻密に収納
するとともに長期間に亘る安定性および耐久性に優れた
セメント固化体を容易に製造することができる放射性廃
棄物の処理方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for treating medium to low level solid radioactive waste generated in a radioactive material handling facility such as a nuclear power plant as a cement solidified body, and particularly to radioactive waste. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radioactive waste treatment method and apparatus capable of accommodating materials in a compact manner and easily producing a cement-solidified product excellent in stability and durability over a long period of time.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子力発電所等の放射性物質取扱い施設
では、種々の放射性廃棄物が発生するため、放射性廃棄
物の減容および安定化のための各種処理が行われてい
る。
2. Description of the Related Art Since radioactive wastes are generated in radioactive material handling facilities such as nuclear power plants, various treatments are performed for reducing and stabilizing the radioactive wastes.

【0003】これらの廃棄物の中で、紙やウエス等の可
燃性廃棄物は専用の焼却炉で焼却することにより減容さ
れている。さらに、その固化方法としては、セメントで
焼却灰を固めるセメント固化法やプラスチックで固める
プラスチック固化法が実用化され、一部の原子力発電所
で採用されている。
Among these wastes, combustible wastes such as paper and waste are incinerated in a dedicated incinerator to reduce the volume. Further, as the solidifying method, a cement solidifying method of solidifying incinerated ash with cement and a plastic solidifying method of solidifying with plastic have been put into practical use, and are adopted in some nuclear power plants.

【0004】また、放射性物質取扱い施設で発生する液
体廃棄物の浄化や、施設内で使用する水の浄化には有機
イオン交換樹脂が使用されている。このようなイオン交
換樹脂はイオン交換能力が低下してくると薬液により再
生して繰り返し使用されている。
Further, organic ion exchange resins are used for purification of liquid waste generated in radioactive substance handling facilities and purification of water used in the facilities. When the ion exchange capacity of such an ion exchange resin decreases, it is regenerated by a chemical solution and repeatedly used.

【0005】しかし、再生するごとにイオン交換能力は
少しずつ劣化するため、最終的には廃棄物として廃棄さ
れる。この廃樹脂はそのままセメント固化するセメント
固化法や、乾燥させた後プラスチックと混合して固化す
るプラスチック固化法が実用化されている。また固化体
を作らずに一時的に貯蔵する方法も実用化されており、
この方法は、廃樹脂を乾燥させた後に小量のバインダを
混合してペレット状に成型し、最終固化まで中間貯蔵し
ておく方法で、ペレット化法と呼ばれている。
However, since the ion exchange capacity deteriorates little by little when it is regenerated, it is finally discarded as a waste. A cement solidification method of solidifying the waste resin as it is and a plastic solidification method of solidifying by mixing with the plastic after being dried have been put into practical use. Also, a method of temporarily storing without making a solidified body has been put into practical use,
This method is a method of drying a waste resin, mixing a small amount of a binder, molding the mixture into pellets, and storing the intermediate storage until final solidification, which is called a pelletization method.

【0006】一方、前述した固化方法は廃棄物を安定化
できる技術であるが、処理後の更なる長期安定性を目指
すには以下の様な問題点がある。
On the other hand, although the above-mentioned solidification method is a technique capable of stabilizing waste, it has the following problems in order to achieve further long-term stability after treatment.

【0007】まず、焼却灰については焼却の対象となる
廃棄物中に、可燃性廃棄物以外にアルミニウム等の両性
金属が入っていることが多く、セメントで焼却灰を固め
ると、これら両性金属がセメント中のアルカリ成分、特
に水酸化カルシウムと反応して水素ガスを発生する。ア
ルカリ成分はセメントの水和反応により生成するため、
セメントが固まる最中に水素ガスが固化体内に蓄積され
る。このため、発生した水素ガスにより固化体の膨張、
ひび割れ、空隙が生じる可能性がある。
First, regarding incinerated ash, in many cases, in addition to combustible waste, amphoteric metals such as aluminum are contained in the waste to be incinerated. When the incinerated ash is hardened with cement, these amphoteric metals are removed. Reacts with alkaline components in cement, especially calcium hydroxide, to generate hydrogen gas. Since the alkaline component is generated by the hydration reaction of cement,
Hydrogen gas accumulates in the solidified body while the cement sets. Therefore, expansion of the solidified body by the generated hydrogen gas,
Cracks and voids may occur.

【0008】また、焼却灰をプラスチックにより固化す
る場合には、固化時に前記の反応は起こらないが、処分
施設に収納する際に問題が生じ得る。すなわち、処分施
設はコンクリート構造物でセメントが基本成分であるた
め、構造物構成材料中にアルカリ成分が存在している。
この処分施設に水が浸入すると、水はセメント成分と平
衡状態になり、プラスチック固化体中に浸入し、焼却灰
中の両性金属と反応して水素ガスを発生する。処分施設
の中で水素ガスが発生すると、処分施設の健全性に影響
を与える可能性がある。
When the incineration ash is solidified with plastic, the above reaction does not occur at the time of solidification, but a problem may occur when it is stored in a disposal facility. That is, since the disposal facility is a concrete structure and cement is a basic component, an alkaline component is present in the structural material.
When water enters this disposal facility, the water is in equilibrium with the cement components, enters the solidified plastic, and reacts with the amphoteric metals in the incinerated ash to generate hydrogen gas. The generation of hydrogen gas in the disposal facility may affect the soundness of the disposal facility.

【0009】以上のような問題があるため、ガス発生を
防止する方法として、セメント材料中にリチウム化合物
を添加しておき(代表例は硝酸リチウム)、焼却灰中の
両性金属の表面にアルミン酸リチウムの皮膜を形成さ
せ、水素ガス発生を抑える方法が提案されている(例:
特開平6−102397号)。
Due to the above problems, as a method for preventing gas generation, a lithium compound is added to the cement material (a typical example is lithium nitrate), and an aluminate is added to the surface of the amphoteric metal in the incinerated ash. A method of forming a lithium film to suppress hydrogen gas generation has been proposed (example:
JP-A-6-102397).

【0010】この方法によると、セメント中のアルカリ
成分と焼却灰中の両性金属、特にアルミニウムとの反応
をアルミン酸リチウム皮膜により防止でき、水素ガスの
発生を低減できる効果が高いことが認められる。
According to this method, it is recognized that the reaction between the alkaline component in the cement and the amphoteric metal in the incinerated ash, especially aluminum, can be prevented by the lithium aluminate film, and the generation of hydrogen gas can be reduced.

【0011】しかし、皮膜はアルミニウム表面層のみに
生成するため、アルミニウムは皮膜の内側には反応せず
に残存している。したがって、ガス発生が長期に亘って
低減され、または皆無であることを保証するためには、
皮膜の長期に亘る安定性を証明しなければならない。
However, since the film is formed only on the aluminum surface layer, the aluminum remains without reacting inside the film. Therefore, to ensure that gassing is reduced or eliminated over the long term,
The long-term stability of the coating must be demonstrated.

【0012】また、焼却灰中の両性金属を固化する前に
反応させる方法も提案されており、アルカリ性や酸性溶
液中に焼却灰を浸漬する方法も提案されている。(例:
特開平2−62200号、特開平4−287000号
等)。しかし、この方法では処理時間が1日以上と非常
に長くなり、実用には適さない問題があった。
Further, a method of reacting the amphoteric metal in the incinerated ash before solidifying has been proposed, and a method of immersing the incinerated ash in an alkaline or acidic solution has also been proposed. (Example:
JP-A-2-62200, JP-A-4-287000, etc.). However, this method has a problem that the processing time is extremely long, which is one day or more, and is not suitable for practical use.

【0013】一方、使用済みイオン交換樹脂について
は、既に原子力発電所で固化が行われている。例えば粒
状イオン交換樹脂の固化の場合、200リットルドラム
缶一本当たりの樹脂の固化量は、乾燥樹脂重量ベースで
25kgから30kgで運用されている。
On the other hand, the used ion exchange resin has already been solidified at the nuclear power plant. For example, in the case of solidifying the granular ion exchange resin, the solidifying amount of the resin per 200 liter drum can is 25 kg to 30 kg on a dry resin weight basis.

【0014】樹脂の固化量の制限は、樹脂固化体を処分
した際に樹脂が膨張して固化体が割れる問題を避けるた
めである。すなわち、セメントと水とを混合してセメン
トを固めると、水和反応によって生成するアルカリ成分
のため、セメントに混合した水がアルカリ性となる。イ
オン交換樹脂の固化の際にはイオン交換樹脂がこのアル
カリ成分をイオン交換により取り込む。
The limitation of the solidification amount of the resin is to avoid the problem that the resin expands when the solidified resin product is disposed and the solidified product is broken. That is, when cement and water are mixed to harden the cement, the water mixed with the cement becomes alkaline because of the alkaline component generated by the hydration reaction. When the ion exchange resin is solidified, the ion exchange resin takes in the alkali component by ion exchange.

【0015】また、イオン交換樹脂中の自由水の組成は
セメント中の水と同じ組成になろうとする。この2つの
反応のため、イオン交換樹脂が持つ水はセメント中に放
出され、イオン交換樹脂が収縮した状態でセメントが硬
化してしまう。
The composition of free water in the ion exchange resin tends to be the same as that of water in the cement. Due to these two reactions, the water possessed by the ion exchange resin is released into the cement, and the cement is hardened in a state where the ion exchange resin contracts.

【0016】しかし、処分後に地下水が浸入すると、地
下水とイオン交換樹脂とが接触して、イオン交換樹脂が
膨潤する。セメント中のイオン交換樹脂量がこの制限値
以下であれば、イオン交換樹脂の膨潤圧力よりもセメン
トの強度が大きいため問題は無い。
However, when the groundwater enters after the disposal, the groundwater and the ion exchange resin come into contact with each other and the ion exchange resin swells. If the amount of ion exchange resin in the cement is less than this limit value, there is no problem because the strength of the cement is higher than the swelling pressure of the ion exchange resin.

【0017】しかし、このイオン交換樹脂の添加量が制
限値以上ではイオン交換樹脂の膨潤圧が大きくなり、こ
のため固化体にひび割れが起こる。このため、セメント
固化体の発生量を抑えるためにイオン交換樹脂のセメン
ト固化量を上げる事ができない問題がある。
However, when the amount of the ion exchange resin added is more than the limit value, the swelling pressure of the ion exchange resin becomes large, which causes cracks in the solidified body. Therefore, there is a problem that the amount of solidified cement of the ion exchange resin cannot be increased in order to suppress the amount of solidified cement.

【0018】この問題を解決するため、セメント自体を
強くし、イオン交換樹脂の膨潤圧にも耐えられるように
した方法が提案されている。具体的には、樹脂膨潤の際
セメントには引張り応力がかかるが、この応力に耐えら
れるように、セメント中に引張り強度が非常に高い物
質、例えば炭素繊維を入れる方法が提案されている
(例:特開平4−194794号)。しかし、この方法
は潜在的に高い内圧を有する固化体を炭素繊維で膨張を
抑えた状態で処分するため、その安全性を長期に亘って
保証する必要があり、また引張り強度の高い繊維は一般
に価格が高いため、高価な廃棄物になる可能性がある。
In order to solve this problem, a method has been proposed in which the cement itself is strengthened so that it can withstand the swelling pressure of the ion exchange resin. Specifically, when a resin is swollen, a tensile stress is applied to the cement, but a method of putting a substance having a very high tensile strength, such as carbon fiber, into the cement so as to withstand this stress has been proposed (example : JP-A-4-194794). However, since this method disposes a solidified body having a potentially high internal pressure in a state where expansion is suppressed by carbon fiber, it is necessary to ensure its safety for a long time, and a fiber having high tensile strength is generally used. High price can result in expensive waste.

【0019】また、イオン交換樹脂の膨潤や収縮の防止
のため、アルカリ金属の水溶液にイオン交換樹脂を浸漬
すること(例:特開昭61−86692号)、あるいは
水酸化カルシウムのようなアルカリ土類元素の水酸化物
の飽和溶液に浸漬すること(例:特開昭63−2612
00号)も提案されている。しかし、処分された固化体
中のイオン交換樹脂回りの水質条件は、硬化したセメン
ト中の溶解性成分が溶解して平衡になった条件である。
In order to prevent the ion exchange resin from swelling or shrinking, the ion exchange resin may be dipped in an aqueous solution of an alkali metal (eg, JP-A-61-86692) or an alkaline earth such as calcium hydroxide. Immersion in a saturated solution of a hydroxide of a group element (eg, JP-A-63-2612)
No. 00) is also proposed. However, the water quality condition around the ion-exchange resin in the disposed solidified product is a condition in which the soluble component in the hardened cement is dissolved and equilibrated.

【0020】表1は、下記の硬化したセメントの溶解性
成分の一例を示している。この表1に示すように、セメ
ント中には、主成分で溶解度が非常に低いCaの他、わ
ずかであるが、溶解度が非常に高いNa、K、Li等の
アルカリ金属元素が含まれている。
Table 1 shows an example of the soluble components of the following hardened cement. As shown in Table 1, in addition to Ca, which is a main component and has a very low solubility, cement contains a small amount of alkali metal elements such as Na, K, and Li that have a very high solubility. .

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】このため、単にイオン交換樹脂を前処理す
る際にアルカリ金属成分を有する水中に浸漬して反応さ
せても、処分環境条件では水酸化カルシウムから生成し
たカルシウムイオンとイオン交換反応が生じ、樹脂の体
積が変動する。
Therefore, even when the ion-exchange resin is simply pretreated, it is immersed in water having an alkali metal component to cause a reaction, but under the environmental conditions of disposal, an ion-exchange reaction occurs with calcium ions generated from calcium hydroxide. The volume of resin varies.

【0023】また、アルカリ土類元素の水酸化物の飽和
水でイオン交換樹脂を反応させても、セメント固化体中
の水の組成や処分環境の水の組成を模擬した組成にはな
らない。具体的には、セメント中には先の表1に示され
るようなアルカリ金属成分が入っており、これらアルカ
リ金属成分の微量元素が、セメント中の間隙や処分施設
の間隙のような非常に小さい間隙に満たされた水の中に
溶け出し、比較的高い温度で存在する。このため、イオ
ン交換樹脂を1個のドラム缶に大量に固化する場合、特
に長期的にはイオン交換樹脂とイオン交換反応が生じ、
樹脂は膨潤、収縮を起こす問題があった。
Further, even if the ion exchange resin is reacted with saturated water of hydroxide of alkaline earth element, the composition of water in the cement solidified body or the composition of water in the disposal environment is not simulated. Specifically, the cement contains alkali metal components as shown in Table 1 above, and the trace elements of these alkali metal components are extremely small, such as in the gaps in the cement or in the disposal facility. It dissolves in the water that fills the voids and exists at relatively high temperatures. Therefore, when a large amount of the ion exchange resin is solidified in one drum, an ion exchange reaction with the ion exchange resin occurs particularly in the long term,
The resin has a problem of swelling and shrinking.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、放射
性廃棄物をセメントで固化処理する際に、セメント内に
含まれる金属成分の反応によって安定性や健全性に影響
が及ぼされたり、処理時間が長期化したり、高コスト化
する等の問題があった。
In the prior art, when the radioactive waste is solidified with cement, the reaction of the metal components contained in the cement affects the stability and soundness, and the treatment time. However, there are problems such as a long period of time and an increase in cost.

【0025】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、放射性廃棄物の安定な固定化が行えるととも
に、長期安定性も得られ、一層の健全性の向上、処理時
間の短縮および低コスト化等が図れる放射性廃棄物の処
理方法および同方法を実施するための処理装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of stably immobilizing radioactive waste and also achieving long-term stability, further improving soundness, shortening the treatment time, and reducing the treatment time. An object of the present invention is to provide a method for treating radioactive waste, which can be cost-effective, and a treatment apparatus for carrying out the method.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】廃棄物のうち焼却灰には
アルミニウムや亜鉛のような両性金属が含まれている
が、例えばアルミニウムの場合、アルカリ性雰囲気下で
はアルカリ金属と反応し、水素を発生することが知られ
ている。
[Means for Solving the Problems] Among the wastes, incinerated ash contains amphoteric metals such as aluminum and zinc. In the case of aluminum, for example, it reacts with alkali metals in an alkaline atmosphere to generate hydrogen. Is known to do.

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】この反応は、アルカリ性が高いほど早く進
行するが、反応時間は常温では非常に遅く、15μm/
日程度である。また、焼却灰中のアルミニウムの粒径は
50μm程度であり、このため完全に反応するには常温
では数日間かかる。
This reaction proceeds faster as the alkalinity is higher, but the reaction time is very slow at room temperature and is 15 μm /
About a day. Further, the particle size of aluminum in the incinerated ash is about 50 μm, and therefore it takes several days at room temperature to completely react.

【0029】一方、この反応を高温下で行うと反応時間
が短縮され、焼却灰中に含有されているようなアルミニ
ウムでは完全に反応する。アルミニウム等と反応するの
は、Li、Na、K、Cs等のアルカリ金属、Mg、C
a等のアルカリ土類金属化合物の水酸化物である。
On the other hand, when this reaction is carried out at a high temperature, the reaction time is shortened, and the aluminum contained in the incinerated ash reacts completely. Li, Na, K, Cs and other alkali metals, Mg, and C react with aluminum and the like.
It is a hydroxide of an alkaline earth metal compound such as a.

【0030】また、廃棄物の処分施設はセメント材料で
建設されており、硬化後のセメントの主成分は水酸化カ
ルシウムであることは公知である。このため上記の薬剤
あるいはセメントの硬化物を水中に溶解あるいは浸漬し
て平衡状態とし、これに焼却灰を入れて加熱すると、上
記に示されたような反応が進行し、アルミニウムが安定
化される。
It is known that the waste disposal facility is constructed of cement material, and the main component of cement after hardening is calcium hydroxide. Therefore, when the above-mentioned chemicals or hardened products of cement are dissolved or immersed in water to reach an equilibrium state and incineration ash is put into this to heat, the reaction as shown above proceeds and aluminum is stabilized. .

【0031】加熱温度はアルミニウムの反応と処理工程
に許容される時間とにより決めることができるが、特に
処理時間短縮のためには70℃以上に加熱すれば良いこ
とを本発明者らは確認した。特に、沸騰状態では、処理
時間は30分で十分である。
The heating temperature can be determined depending on the reaction of aluminum and the time allowed for the treatment step, but the present inventors have confirmed that heating to 70 ° C. or higher is particularly required for shortening the treatment time. . Particularly, in the boiling state, the treatment time of 30 minutes is sufficient.

【0032】一般に、焼却灰中のアルミニウム等の両性
金属の含有量は、焼却灰中の約2%程度であると考えら
れている。このため、焼却灰中の両性金属のアルカリ反
応に必要な量は、焼却灰100g(アルミニウム等の両
性金属2g含有)に対して、アルカリ金属水酸化物で処
理する場合、0.08mol以上、アルカリ土類金属水
酸化物については、0.12mol以上の比率で添加す
れば、焼却灰中の両性金属をセメント固化する前に処理
できる。
It is generally considered that the content of amphoteric metals such as aluminum in the incinerated ash is about 2% of the incinerated ash. Therefore, the amount necessary for the alkaline reaction of the amphoteric metal in the incinerated ash is 0.08 mol or more, when treated with an alkali metal hydroxide, with respect to 100 g of the incinerated ash (containing 2 g of amphoteric metal such as aluminum). With respect to the earth metal hydroxide, if added at a ratio of 0.12 mol or more, the amphoteric metal in the incinerated ash can be treated before being solidified with cement.

【0033】一般に放射性物質取扱い施設には、施設内
で発生する廃液の体積を減少させ廃棄物発生量を抑える
ための濃縮機が設置されている。本発明者らは、この濃
縮機での焼却灰の加熱処理を検討した結果、問題なく処
理できることを確認した。このように既存設備で処理で
きる本発明は、廃棄物処理に係わる費用低減につながる
ものである。
Generally, a radioactive substance handling facility is provided with a concentrator for reducing the volume of waste liquid generated in the facility and suppressing the amount of waste generated. As a result of studying the heat treatment of the incineration ash with this concentrator, the present inventors have confirmed that the treatment can be performed without problems. As described above, the present invention, which can be processed by the existing equipment, leads to a reduction in costs related to waste disposal.

【0034】また、イオン交換樹脂の処理については、
その膨潤や収縮を長期にわたって抑え、廃棄物固化体や
処理施設の安定化が図られるようにしなければならな
い。このためには、従来検討されていたイオン交換樹脂
の前処理ではなく、セメント固化体中の水や処分環境下
の水に接触してもイオン交換樹脂の膨潤、収縮防止を行
う必要がある。
Regarding the treatment of the ion exchange resin,
The swelling and shrinkage must be suppressed for a long period of time to stabilize the solidified waste and the treatment facility. For this purpose, it is necessary to prevent the swelling and shrinkage of the ion exchange resin even when it comes into contact with the water in the cement solidified body or the water under the disposal environment, instead of the pretreatment of the ion exchange resin which has been studied conventionally.

【0035】このため、本発明では、セメント飽和水に
セメント中の水分や処分環境下での水分の組成になるよ
うにアルカリ金属元素を添加して濃度調整し、この溶液
でイオン交換樹脂を浸漬しておくことが望ましい。すな
わち、この溶液はセメントの水和反応時や処分後に施設
構造物の成分と平衡状態になった水が流入しても、その
組成は前処理したイオン交換樹脂中の成分と全く同じで
あるため膨張、収縮は起こらない。また、この交換反応
には時間がかかるため、その反応速度を増加させるた
め、加熱することが有効である。
Therefore, in the present invention, the alkali metal element is added to the saturated water of cement to adjust the concentration so that the composition of the water in the cement or the water in the disposal environment is adjusted, and the ion exchange resin is dipped in this solution. It is desirable to keep it. In other words, this solution has exactly the same composition as the components in the pretreated ion-exchange resin, even when water in equilibrium with the components of the facility structure flows in during the hydration reaction of cement or after disposal. No expansion or contraction occurs. Moreover, since this exchange reaction takes time, it is effective to heat it in order to increase the reaction rate.

【0036】加熱温度はイオン交換反応の時間と処理工
程に許容される時間により決めることができるが、処理
時間短縮のためには70℃以上に加熱すれば良いことを
本発明者らは確認した。特に、沸騰状態では、処理時間
は30分で十分であることを見出した。
The heating temperature can be determined depending on the time of the ion exchange reaction and the time allowed for the treatment step, but the present inventors have confirmed that heating at 70 ° C. or higher is required to shorten the treatment time. . In particular, in the boiling state, it was found that the treatment time of 30 minutes was sufficient.

【0037】また、セメント飽和水に添加するアルカリ
金属元素は、処理液の濃度が総元素濃度で0.4mol
/Lであれば良いことを確認した。また、この浸漬液を
使用した際にイオン交換樹脂に含まれている水のため、
前処理液の濃度が変動する可能性があるため、処理前に
あらかじめイオン交換樹脂中の水分を一定になる様に脱
水させておくことが有効であることも確認した。
The alkali metal element added to the cement-saturated water is such that the concentration of the treatment liquid is 0.4 mol in terms of the total element concentration.
It was confirmed that / L was good. Also, because of the water contained in the ion exchange resin when using this immersion liquid,
Since the concentration of the pretreatment liquid may fluctuate, it was confirmed that it is effective to dehydrate the ion exchange resin so that the water content in the ion exchange resin is constant before the treatment.

【0038】一般に、放射性物質取扱い施設には、施設
内で発生する廃液の体積を減少させ廃棄物発生量を抑え
るための濃縮機が設置されている。本発明者らは、この
濃縮機での焼却灰の加熱処理を検討した結果、問題なく
処理できることを確認した。このように既存設備で処理
できる方法を実施できれば、廃棄物処理に係わる費用低
減につながるものである。
Generally, a facility for handling radioactive substances is provided with a concentrator for reducing the volume of waste liquid generated in the facility and suppressing the amount of waste generated. As a result of studying the heat treatment of the incineration ash with this concentrator, the present inventors have confirmed that the treatment can be performed without problems. If a method that can be treated with existing facilities can be implemented in this way, it will lead to a reduction in costs related to waste treatment.

【0039】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであり、請求項1の発明は、放射性物質取扱い施設で
発生する粉状、粒状その他の固型の放射性廃棄物をセメ
ントで固化処理する放射性廃棄物の処理方法において、
前記固化処理の前に、前記放射性廃棄物をアルカリ性溶
液に浸漬し、または浸漬後に加熱する前処理を施すこと
を特徴とする。
The present invention has been made based on the above findings, and the invention of claim 1 solidifies the powdery, granular or other solid radioactive waste generated in a radioactive material handling facility with cement. In the method of treating radioactive waste,
Before the solidification treatment, the radioactive waste is immersed in an alkaline solution, or a pretreatment of heating is performed after the immersion.

【0040】請求項2の発明は、請求項1記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物と
して、放射性物質取扱い施設で発生する可燃性廃棄物の
焼却により得られる焼却灰、または同施設で流体浄化に
使用されたイオン交換樹脂を適用することを特徴とす
る。
According to the invention of claim 2, in the method for treating radioactive waste according to claim 1, as radioactive waste to be treated, incineration ash obtained by incineration of combustible waste generated at a radioactive material handling facility, Alternatively, the feature is that the ion exchange resin used for fluid purification at the same facility is applied.

【0041】請求項3の発明は、請求項2記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
焼却灰とする場合、この焼却灰に浸漬するためのアルカ
リ性溶液として、前記焼却灰に含まれる両性金属2gに
対して0.08mol以上のアルカリ金属水酸化物もし
くは0.12mol以上のアルカリ土類金属水酸化物を
添加したもの、またはセメントの硬化物に水を接触させ
水中にセメントの成分を溶解させて飽和したものを使用
することを特徴とする。
According to the invention of claim 3, in the method for treating radioactive waste according to claim 2, when the radioactive waste to be treated is incinerated ash, the incineration is carried out as an alkaline solution for immersion in the incinerated ash. Addition of 0.08 mol or more of alkali metal hydroxide or 0.12 mol or more of alkaline earth metal hydroxide to 2 g of amphoteric metal contained in ash, or contacting water with a hardened cement product It is characterized in that cement components are dissolved and saturated to be used.

【0042】請求項4の発明は、請求項2または3記載
の放射性廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性
廃棄物を焼却灰とする場合、この焼却灰をアルカリ性溶
液に浸漬した後の加熱条件を、加熱温度70℃以上で加
熱時間4時間以上、または浸漬液を30分以上沸騰させ
る条件に設定することを特徴とする。
According to the invention of claim 4, in the method for treating radioactive waste according to claim 2 or 3, when the radioactive waste to be treated is incinerated ash, the incinerated ash is heated after being immersed in an alkaline solution. The condition is that the heating temperature is 70 ° C. or higher and the heating time is 4 hours or longer, or the immersion liquid is boiled for 30 minutes or longer.

【0043】請求項5の発明は、請求項2記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物で
ある焼却灰またはイオン交換樹脂のアルカリ性溶液への
浸漬および加熱処理を、放射性物質取扱い施設に設置さ
れた廃液濃縮装置によって行うことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for treating radioactive waste according to the second aspect, the incineration ash or the ion exchange resin, which is the radioactive waste to be treated, is immersed in an alkaline solution and the heat treatment is performed. It is characterized in that it is performed by a waste liquid concentrating device installed in a handling facility.

【0044】請求項6の発明は、請求項2記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、アルカリ性溶液として、セ
メントの硬化物に水を接触させて水中のセメントの溶解
成分を飽和させた液にアルカリ金属水酸化物を混合して
作製した溶液を使用することを特徴とする。
The invention of claim 6 is the method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, water is brought into contact with the hardened cement product as an alkaline solution. It is characterized in that a solution prepared by mixing an alkali metal hydroxide with a liquid saturated with a soluble component of cement in water is used.

【0045】請求項7の発明は、請求項2記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、前記イオン交換樹脂をアル
カリ性溶液に浸漬して非加熱で12時間以上保持し、ま
たは前記イオン交換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬した後
の加熱条件を、加熱温度70℃以上で加熱時間4時間以
上もしくは浸漬液を30分以上沸騰させる条件とし、か
つアルカリ性溶液としてセメントの溶解成分を飽和させ
た液にLi,K,Naから選ばれた1種類以上のアルカ
リ金属を添加したものを使用し、その添加量は添加後の
浸漬液の濃度が0.4mol/L以上となるように設定
することを特徴とする。
According to the invention of claim 7, in the method of treating radioactive waste according to claim 2, when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, the ion exchange resin is immersed in an alkaline solution and is not heated. For 12 hours or more, or after the ion exchange resin is immersed in an alkaline solution, the heating condition is a heating temperature of 70 ° C. or more for a heating time of 4 hours or more or the immersion liquid is boiled for 30 minutes or more, and the alkaline solution As a solution in which one or more kinds of alkali metals selected from Li, K, and Na are added to a liquid saturated with the dissolved components of cement, the concentration of the immersion liquid after addition is 0.4 mol / It is characterized in that it is set to be L or more.

【0046】請求項8の発明は、請求項2記載の放射性
廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を
イオン交換樹脂とする場合、このイオン交換樹脂に含ま
れている水分を脱した後に、アルカリ性溶液に浸漬する
ことを特徴とする。
According to the eighth aspect of the present invention, in the method for treating radioactive waste according to the second aspect, when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, water contained in the ion exchange resin is removed. It is characterized in that it is subsequently immersed in an alkaline solution.

【0047】請求項9の発明は、請求項1から8までの
いずれかに記載の放射性廃棄物の処理方法において、処
理すべき放射性廃棄物として、焼却灰またはイオン交換
樹脂のほかに、使用済イオン交換樹脂を乾燥後固化した
ペレット状廃棄物を加え、これらのうち2種類以上を一
括して前処理するとともにセメントで固化することを特
徴とする。
The invention according to claim 9 is the method for treating radioactive waste according to any one of claims 1 to 8, wherein as radioactive waste to be treated, in addition to incineration ash or ion exchange resin, used waste is used. A feature is that pelletized waste obtained by drying and solidifying the ion exchange resin is added, and two or more kinds of them are collectively pretreated and solidified with cement.

【0048】請求項10の発明は、アルカリ性溶液を収
容した放射性廃棄物浸漬用の浸漬タンクと、浸漬物を加
熱するための加熱タンクと、加熱後の物質をセメント固
化するための固化装置とを備えたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the invention, there is provided a dipping tank for dipping radioactive waste containing an alkaline solution, a heating tank for heating the dipping material, and a solidifying device for cement-solidifying the substance after heating. It is characterized by having.

【0049】以上の本発明によれば、焼却灰やイオン交
換樹脂のような廃棄物の安定な固化に際して、アルカリ
性の溶液中で廃棄物とアルカリ金属、あるいはアルカリ
土類金属を反応させ安定な廃棄物にすること、反応に際
して加熱することにより反応性を高め処理時間の短縮化
が図れるものである。
According to the present invention as described above, stable solidification of waste such as incinerated ash and ion exchange resin is performed by reacting the waste with an alkali metal or alkaline earth metal in an alkaline solution. It is possible to enhance the reactivity and shorten the treatment time by heating the material into a product and heating it during the reaction.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0051】図1は、放射性廃棄物の処理方法の概要を
示すフローチャートである。この図1に示すように、本
発明では、放射性廃棄物として、焼却灰と使用済みイオ
ン交換樹脂及び使用済みイオン交換樹脂を乾燥後に成型
したペレット状廃棄物(以後樹脂ペレット)を対象とす
る。この廃棄物のうちいずれかを、アルカリ性溶液に浸
漬して一定時間処理する(ステップS1)。また、前処
理の効果促進及び前処理時間短縮を目的として加熱濃縮
を行う(ステップS2)。
FIG. 1 is a flow chart showing an outline of a method for treating radioactive waste. As shown in FIG. 1, in the present invention, as radioactive waste, incineration ash, used ion-exchange resin, and pellet-shaped waste (hereinafter referred to as resin pellets) formed by drying used ion-exchange resin are targeted. One of the wastes is dipped in an alkaline solution and treated for a certain period of time (step S1). Further, heat concentration is performed for the purpose of promoting the effect of the pretreatment and shortening the pretreatment time (step S2).

【0052】この前処理は、上記のように焼却灰及び使
用済み樹脂をセメントで固定化する際の問題点解決のた
めに成されるものである。なお、放射性廃棄物を取り扱
う施設において、放射性廃液等を濃縮するための既設の
濃縮器を有する場合は、これを前処理に用いてもよい。
This pretreatment is carried out in order to solve the problems in fixing the incinerated ash and the used resin with cement as described above. If the facility that handles radioactive waste has an existing concentrator for concentrating radioactive liquid waste, this may be used for pretreatment.

【0053】前処理を施した放射性廃棄物は、脱水(ス
テップS3)した後、混練機でセメントと混練水と混練
する(ステップS4)。この際、予め混練(ステップS
4′)されたセメントペーストに前処理した廃棄物を投
入して混練してもよい。この混合物は、200リットル
ドラム缶等の容器に投入した後、固定化される(ステッ
プS5)。
The radioactive waste subjected to the pretreatment is dehydrated (step S3) and then kneaded with cement and kneading water by a kneader (step S4). At this time, kneading in advance (step S
4 ') The pretreated waste may be added to the cement paste and kneaded. This mixture is fixed in a container such as a 200-liter drum, after which it is fixed (step S5).

【0054】図2は焼却灰の前処理条件を温度別に求め
た、アルカリ性溶液中でのAl腐食速度測定結果を示す
グラフであり、図3は、使用済みイオン交換樹脂の前処
理条件を温度別に求めた、樹脂ペレット直径の経時変化
測定結果を示すグラフであり、図4は作製した焼却灰固
定体の圧縮強度経時変化を示すグラフであり、図5は、
作製した使用済みイオン交換樹脂固化体の圧縮強度経時
変化を示すグラフである。また末尾の表2は、実施例と
比較例とを示したものである。
FIG. 2 is a graph showing the results of measuring the rate of Al corrosion in an alkaline solution in which the pretreatment conditions for incinerated ash were determined by temperature, and FIG. 3 is the pretreatment conditions for the used ion exchange resin by temperature. It is a graph which shows the time-dependent change measurement result of the obtained resin pellet diameter, FIG. 4 is a graph which shows the compression strength time-dependent change of the produced incineration ash fixed body, and FIG.
It is a graph which shows the compressive strength time change of the produced used ion-exchange resin solidified body. Further, Table 2 at the end shows Examples and Comparative Examples.

【0055】なお、焼却灰の前処理条件は、セメント成
分の飽和溶解水中におけるアルミニウムの腐食速度より
選定した。焼却灰中のアルミニウムの粒径は約50μm
であるため、50μmの腐食に要する温度と時間を図2
の結果から選定した。
The pretreatment condition of the incineration ash was selected from the corrosion rate of aluminum in the saturated dissolved water of the cement component. The particle size of aluminum in the incinerated ash is about 50 μm
Therefore, the temperature and time required for 50 μm corrosion are shown in FIG.
It was selected from the results.

【0056】樹脂については、図3に示したNa温度を
0.4mol/Lに調整したセメント成分の飽和溶解水
での直径変化率から求めた。本結果から、イオン交換樹
脂の大きさが一定になるまでの温度と時間を選定した。
The resin was obtained from the rate of change in diameter of saturated cement water of the cement component whose Na temperature was adjusted to 0.4 mol / L shown in FIG. From this result, the temperature and time until the size of the ion exchange resin became constant were selected.

【0057】このように、アルカリ浸漬及び加熱濃縮処
理がなされたイオン交換樹脂もしくは樹脂ペレットによ
ると、以下の実施例に示すように、セメント中で膨張せ
ず良好な固化体が得られる。
As described above, according to the ion-exchange resin or the resin pellet which has been subjected to the alkali immersion and the heat concentration treatment, a good solidified product is obtained which does not expand in the cement, as shown in the following examples.

【0058】〔実施例1〕焼却灰を1N−NaOH溶液
に入れ、70〜90℃の温度下で4時間前処理した後脱
水し、高炉セメントB種:水:焼却灰=100:75:
30(重量部)の配合で混練して固化体を得た。
Example 1 Incinerated ash was put in a 1N-NaOH solution, pretreated at a temperature of 70 to 90 ° C. for 4 hours and then dehydrated, and blast furnace cement type B: water: incinerated ash = 100: 75:
A kneaded mixture of 30 (parts by weight) was obtained to obtain a solidified product.

【0059】固化体には亀裂などは見られず良好であっ
た。水中で養生した固化体強度は、図4に示すように材
令7日後に5.0MPa、材令28日後に9.0MPa
の特性が得られて処分基準である1.5MPaを十分上
回った。
No cracks were observed in the solidified body, which was good. As shown in FIG. 4, the strength of the solidified body cured in water is 5.0 MPa after 7 days of age and 9.0 MPa after 28 days of age.
Was obtained, which was well above the disposal standard of 1.5 MPa.

【0060】〔実施例2〕焼却灰100gについてNa
OHが0.08molの比になるように焼却灰を溶液中
に入れ、沸騰条件で30分間前処理した後脱水し、上記
と同じ配合でセメントと混練した。
Example 2 About 100 g of incinerated ash Na
The incinerated ash was placed in the solution so that the OH ratio was 0.08 mol, pretreated under boiling conditions for 30 minutes, dehydrated, and then kneaded with cement in the same composition as described above.

【0061】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図4に示したように固化体の圧縮強度も基準値を十
分上回っていた。
The solidified product obtained was good without cracks and the like, and the compressive strength of the solidified product was well above the reference value as shown in FIG.

【0062】〔実施例3〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、70〜90℃の温度下で4時間前処理し
た後脱水し、上記と同じ配合でセメントと混練した。
Example 3 Incinerated ash was put in saturated solution of cement components, pretreated at a temperature of 70 to 90 ° C. for 4 hours, dehydrated, and kneaded with cement in the same composition as described above.

【0063】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図4に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The obtained solidified body was good with no cracks and the like, and as shown in FIG. 4, the compressive strength of the solidified body was well above the reference value.

【0064】〔実施例4〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、沸騰条件で30分間前処理した後脱水
し、上記と同じ配合でセメントと混練した。
[Example 4] The incinerated ash was put in a saturated solution of cement components, pretreated for 30 minutes under boiling conditions, dehydrated, and kneaded with cement in the same composition as described above.

【0065】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図4に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The obtained solidified body was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 4, the compressive strength of the solidified body was well above the standard value.

【0066】〔実施例5〕焼却灰を1N−NaOHに入
れ、常温(20℃)で7日間前処理した後脱水し、上記
と同じ配合でセメントと混練した。
Example 5 The incinerated ash was put in 1N-NaOH, pretreated at room temperature (20 ° C.) for 7 days, dehydrated, and then kneaded with cement in the same composition as described above.

【0067】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図4に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The solidified product obtained was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 4, the compressive strength of the solidified product was well above the standard value.

【0068】〔実施例6〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、常温(20℃)で7日間前処理した後脱
水し、上記と同じ配合でセメントと混練した。
Example 6 Incinerated ash was put in saturated dissolved water of cement components, pretreated at room temperature (20 ° C.) for 7 days, dehydrated, and kneaded with cement in the same composition as described above.

【0069】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図4に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The solidified product obtained was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 4, the compressive strength of the solidified product was well above the reference value.

【0070】〔実施例7〕模擬の使用済みイオン交換樹
脂として、三菱化成製の粒状イオン交換樹脂をカチオ
ン:アニオン=2:1(重量比)に調整して用いた。こ
のイオン交換樹脂を、NaOHを用いてNa濃度を0.
4mol/Lに調整したセメント成分の飽和溶解水に入
れ、常温(20℃)の温度下で12時間前処理した後脱
水した。
Example 7 As a simulated used ion exchange resin, a granular ion exchange resin manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. was used by adjusting the cation: anion = 2: 1 (weight ratio). This ion exchange resin was adjusted to a Na concentration of 0.
It was put into saturated dissolved water of cement component adjusted to 4 mol / L, pretreated at room temperature (20 ° C.) for 12 hours, and then dehydrated.

【0071】この際のイオン交換樹脂の含水率は、約6
0wt%であった。これを、高炉セメントB種:水:イ
オン交換樹脂=100:40:60(重量部)の配合で
混練して固化体を得た。得られた固化体には、亀裂など
が見られず良好であった。水中で養生した固化体強度
は、図5に示したように、材令7日後に、8.9MP
a、材令28日後に14MPaの特性が得られ、処分基
準である1.5MPaを十分上回った。
At this time, the water content of the ion exchange resin is about 6
It was 0 wt%. This was kneaded with a blend of blast furnace cement type B: water: ion exchange resin = 100: 40: 60 (parts by weight) to obtain a solidified body. The solidified product obtained was good without any cracks or the like. As shown in FIG. 5, the strength of the solidified body cured in water was 8.9MP after 7 days of age.
a, a characteristic of 14 MPa was obtained after 28 days of material age, well exceeding the disposal standard of 1.5 MPa.

【0072】〔実施例8〕実施例7と同仕様のイオン交
換樹脂を、KOHを用いてK濃度を0.4mol/Lに
調整したセメント成分の飽和溶解水を入れ、常温(20
℃)の温度下で12時間前処理した後脱水した。これを
上記と同じ配合でセメントと混練した。
Example 8 An ion exchange resin having the same specifications as in Example 7 was charged with saturated dissolved water of a cement component whose K concentration was adjusted to 0.4 mol / L using KOH, and the temperature was kept at room temperature (20
It was dehydrated after pretreatment for 12 hours at a temperature of (.degree. C.). This was kneaded with cement in the same composition as above.

【0073】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図5に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The obtained solidified body was good with no cracks and the like, and as shown in FIG. 5, the compressive strength of the solidified body was well above the reference value.

【0074】〔実施例9〕上記と同仕様のイオン交換樹
脂を、LiOHを用いてLi濃度を0.4mol/Lに
調整したセメント成分の飽和溶解水に入れ、常温(20
℃)の温度下で12時間前処理した後脱水した。これを
上記と同じ配合でセメントと混練した。
Example 9 An ion exchange resin having the same specifications as described above was placed in saturated solution of cement components, the Li concentration of which was adjusted to 0.4 mol / L with LiOH, at room temperature (20
It was dehydrated after pretreatment for 12 hours at a temperature of (.degree. C.). This was kneaded with cement in the same composition as above.

【0075】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図5に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The solidified product obtained was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 5, the compressive strength of the solidified product was well above the standard value.

【0076】〔実施例10〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂を、NaOHを用いてNa濃度を0.4mol/L
に調整したセメント成分の飽和溶解水を入れ、70〜9
0℃の温度下で4時間前処理した後脱水した。これを上
記と同じ配合でセメントと混練した。
[Example 10] An ion exchange resin having the same specifications as described above was used to adjust the Na concentration to 0.4 mol / L using NaOH.
Add saturated dissolved water of the cement component adjusted to
It was pretreated at 0 ° C. for 4 hours and then dehydrated. This was kneaded with cement in the same composition as above.

【0077】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図5に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The obtained solidified body was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 5, the compressive strength of the solidified body was well above the reference value.

【0078】〔実施例11〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂を、Na濃度を0.4mol/Lに調整したセメン
ト成分の飽和溶解水に入れ、沸騰条件下で30分間前処
理した後脱水した。これを上記と同じ配合でセメントと
混練した。
[Example 11] An ion exchange resin having the same specifications as described above was placed in saturated dissolved water of a cement component whose Na concentration was adjusted to 0.4 mol / L, pretreated for 30 minutes under boiling conditions, and then dehydrated. . This was kneaded with cement in the same composition as above.

【0079】得られた固化体は亀裂等もなく良好であ
り、図5に示したように、固化体の圧縮強度も基準値を
十分上回っていた。
The solidified product obtained was good without cracks and the like, and as shown in FIG. 5, the compressive strength of the solidified product was well above the reference value.

【0080】〔実施例12〕上記と同仕様のイオン交換
樹脂から作製した樹脂ペレットを、Na濃度を0.4m
ol/Lに調整したセメント成分の飽和溶解水に入れ、
常温(20℃)の温度下で12時間前処理した後脱水し
た。これを、高炉セメントB種:水:イオン交換樹脂=
100:40:64(重量部)の配合で混練して固化体
を得た。
Example 12 A resin pellet made of an ion exchange resin having the same specifications as described above was used, and the Na concentration was 0.4 m.
Put in saturated water of cement component adjusted to ol / L,
It was pretreated at room temperature (20 ° C.) for 12 hours and then dehydrated. Blast furnace cement type B: water: ion exchange resin =
The mixture was kneaded at a mixing ratio of 100: 40: 64 (parts by weight) to obtain a solidified body.

【0081】得られた固化体には、亀裂などが見られず
良好であった。水中で養生した固化体強度は、図5に示
すように、材令7日後に、2.5MPa、材令28日後
に4.5MPaの特性が得られて処分基準である1.5
MPaを十分上回った。
The solidified product obtained was good without any cracks or the like. As shown in FIG. 5, the strength of the solidified body cured in water is 2.5 MPa after 7 days of age and 4.5 MPa after 28 days of age, which is a disposal standard of 1.5.
It was well above MPa.

【0082】〔実施例13〕上記と同仕様の焼却灰とイ
オン交換樹脂を1:1の重量比で混合した廃棄物を、N
a濃度を0.4mol/Lに調整したセメント成分の飽
和溶解水に入れ、沸騰条件下で30分間前処理した後脱
水した。これを高炉セメントB種:水:(焼却灰とイオ
ン交換樹脂の混合物)=100:40:64(重量部)
の配合で混練して固化体を得た。
[Example 13] A waste obtained by mixing incineration ash having the same specifications as described above and an ion exchange resin in a weight ratio of 1: 1 was used.
It was placed in saturated dissolved water of cement component whose a concentration was adjusted to 0.4 mol / L, pretreated for 30 minutes under boiling conditions, and then dehydrated. Blast furnace cement type B: water: (mixture of incineration ash and ion exchange resin) = 100: 40: 64 (parts by weight)
The mixture was kneaded to obtain a solidified product.

【0083】得られた固化体には亀裂などが見られず良
好であった。水中で養生した固化体強度は、材令7日後
に、6.5MPa、材令28日後に11.3MPaであ
り、処分基準の1.5MPaを十分上回る特性を得た。
No cracks were observed in the obtained solidified product, which was good. The strength of the solidified body cured in water was 6.5 MPa after 7 days of age and 11.3 MPa after 28 days of age, which was sufficiently higher than the disposal standard of 1.5 MPa.

【0084】〔比較例1〕焼却灰を前処理せず、高炉セ
メントB種:水:焼却灰=100:75:30(重量
部)の配合で混練した。
[Comparative Example 1] The incinerated ash was not pretreated, but was mixed with a blend of blast furnace cement type B: water: incinerated ash = 100: 75: 30 (parts by weight).

【0085】得られた固化体には、発生した水素ガスの
影響によると考えられる膨張が全体に見られ、亀裂が発
生していた。
In the obtained solidified product, expansion thought to be due to the influence of the generated hydrogen gas was observed throughout and cracks were generated.

【0086】〔比較例2〕焼却灰を1N−NaOHに入
れ、常温(20℃)の温度下で30分間前処理した後脱
水し、上記比較例1と同配合で混練して固化体を得た。
Comparative Example 2 Incinerated ash was put in 1N-NaOH, pretreated at room temperature (20 ° C.) for 30 minutes, dehydrated, and kneaded in the same composition as in Comparative Example 1 to obtain a solidified product. It was

【0087】この結果、前処理時間が十分でなかったた
め、得られた固化体には膨張による亀裂が発生してい
た。
As a result, since the pretreatment time was insufficient, the obtained solidified body had cracks due to expansion.

【0088】〔比較例3〕焼却灰をセメント成分の飽和
溶解水に入れ、常温(20℃)の温度下で30分間前処
理した後脱水し、上記と同配合で混練して固化体を得
た。
[Comparative Example 3] Incinerated ash was put into saturated solution of cement components, pretreated at room temperature (20 ° C) for 30 minutes, dehydrated, and kneaded in the same composition as above to obtain a solidified product. It was

【0089】この結果、前処理が十分でなかったため、
得られた固化体には膨張による亀裂が発生していた。
As a result, since the pretreatment was not sufficient,
The obtained solidified body had cracks due to expansion.

【0090】〔比較例4〕上記実施例と同仕様のイオン
交換樹脂を、前処理せず、高炉セメントB種:水:イオ
ン交換樹脂=100:40:64(重量部)の配合で混
練した。
[Comparative Example 4] An ion exchange resin having the same specifications as those in the above-mentioned Example was kneaded without pretreatment in a blend of blast furnace cement type B: water: ion exchange resin = 100: 40: 64 (parts by weight). .

【0091】得られた固化体には、イオン交換樹脂が吸
水膨張したことが原因と考えられる割れが発生し、固化
体と成り得なかった。
The solidified product thus obtained could not be a solidified product due to cracking which was considered to be caused by the water-expansion of the ion exchange resin.

【0092】〔比較例5〕上記と同仕様のイオン交換樹
脂を、水中で常温(20℃)の温度下で12時間前処理
した後脱水し、上記比較例4と同様の配合でセメント固
化した。
Comparative Example 5 An ion exchange resin having the same specifications as above was pretreated in water at room temperature (20 ° C.) for 12 hours, then dehydrated, and then cemented with the same composition as in Comparative Example 4 above. .

【0093】この結果、水による前処理の場合は混練後
のセメントペーストからも吸水が続いており、これによ
る膨張のために固化体に割れが発生した。
As a result, in the case of pretreatment with water, water absorption continued from the cement paste after kneading, and cracking occurred in the solidified body due to expansion due to this.

【0094】〔比較例6〕上記実施例12と同仕様の樹
脂ペレットを、水中で常温(20℃)の温度下で12時
間前処理した後脱水し、高炉セメントB種:水:樹脂ペ
レット=100:40:66(重量部)の配合で混練固
化した。
Comparative Example 6 A resin pellet having the same specifications as in Example 12 was pretreated in water at room temperature (20 ° C.) for 12 hours and then dehydrated, and blast furnace cement type B: water: resin pellet = The mixture was kneaded and solidified with a compounding ratio of 100: 40: 66 (parts by weight).

【0095】この結果、得られた固化体には、上記比較
例5の場合と同様に、イオン交換樹脂の吸水膨張による
と考えられる割れが発生した。
As a result, in the obtained solidified body, as in the case of Comparative Example 5, cracks which are considered to be caused by the water absorption expansion of the ion exchange resin were generated.

【0096】[0096]

【表2】 [Table 2]

【0097】[0097]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来セ
メントでの安定性が困難であった放射線取扱い施設から
発生する廃棄物である焼却灰、使用済みイオン交換樹
脂、及び使用済みイオン交換樹脂のペレット状廃棄物
を、それぞれセメントで安定に固定化でき、かつ埋設処
分場における長期安定性も得られる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, incineration ash, used ion-exchange resin, and used ions, which are wastes generated from a radiation handling facility whose stability in cement has been difficult in the past. The pelletized waste of the exchange resin can be stably fixed with cement, and long-term stability at the landfill site can be obtained.

【0098】また、本発明では、通常のセメント固化方
法に対して、アルカリ性溶液での前処理が追加されるの
みであり、これは、放射性取扱い施設既存の放射性廃液
等の濃縮器の適用が可能であるため、コスト的な問題は
少ない。
Further, in the present invention, only the pretreatment with an alkaline solution is added to the ordinary cement solidification method, which can be applied to a concentrator for existing radioactive waste liquid etc. Therefore, there are few cost problems.

【0099】さらに、従来200リットルドラム缶で2
5〜30kgしかセメントで固化することができなかっ
た乾燥ベースの使用済み樹脂を、50kg以上セメント
固化することができ、さらにまた、従来行うことができ
なかった複数の放射性廃棄物を一括してセメント固化が
行える。
In addition, the conventional 200 liter drum can 2
It is possible to solidify 50kg or more of the dry base used resin that could only be solidified with cement for 5 to 30kg, and also to cement a plurality of radioactive wastes that could not be performed in the past. Can be solidified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る放射性廃棄物処理方法の実施形態
による手順を示すフロートチャート。
FIG. 1 is a float chart showing a procedure according to an embodiment of a radioactive waste treatment method according to the present invention.

【図2】焼却灰の前処理条件を温度別に求めた、アルカ
リ性溶液中でのAl腐食速度測定結果を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the results of measurement of Al corrosion rate in an alkaline solution, in which the pretreatment conditions for incinerated ash were obtained for each temperature.

【図3】使用済みイオン交換樹脂の前処理条件を温度別
に求めた、樹脂ペレット直径の経時変化測定結果を示す
グラフ。
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the change over time in the diameter of resin pellets, in which the pretreatment conditions for the used ion exchange resin were determined for each temperature.

【図4】作製した焼却灰固化体の圧縮強度経時変化を示
すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing the change over time in compressive strength of the produced solidified incinerated ash.

【図5】作製した使用済みイオン交換樹脂固化体の圧縮
強度経時変化を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the change over time in compressive strength of the produced solidified ion-exchange resin.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S1〜S5 手順を示すステップ Steps showing steps S1 to S5

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放射性物質取扱い施設で発生する粉状、
粒状その他の固型の放射性廃棄物をセメントで固化処理
する放射性廃棄物の処理方法において、前記固化処理の
前に、前記放射性廃棄物をアルカリ性溶液に浸漬し、ま
たは浸漬後に加熱する前処理を施すことを特徴とする放
射性廃棄物の処理方法。
1. A powdery material generated at a radioactive material handling facility,
In the radioactive waste treatment method of solidifying granular or other solid radioactive waste with cement, before the solidification treatment, the radioactive waste is immersed in an alkaline solution, or a pretreatment of heating after immersion is performed. A method for treating radioactive waste, characterized in that
【請求項2】 請求項1記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物として、放射性物質
取扱い施設で発生する可燃性廃棄物の焼却により得られ
る焼却灰、または同施設で流体浄化に使用されたイオン
交換樹脂を適用することを特徴とする放射性廃棄物の処
理方法。
2. The method for treating radioactive waste according to claim 1, wherein as radioactive waste to be treated, incinerated ash obtained by incineration of combustible waste generated at a radioactive material handling facility, or fluid at the facility. A method for treating radioactive waste, which comprises applying an ion exchange resin used for purification.
【請求項3】 請求項2記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物を焼却灰とする場
合、この焼却灰に浸漬するためのアルカリ性溶液とし
て、前記焼却灰に含まれる両性金属2gに対して0.0
8mol以上のアルカリ金属水酸化物もしくは0.12
mol以上のアルカリ土類金属水酸化物を添加したも
の、またはセメントの硬化物に水を接触させ水中にセメ
ントの成分を溶解させて飽和したものを使用することを
特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
3. The method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein when the radioactive waste to be treated is incinerated ash, the amphoteric ash contained in the incinerated ash is an alkaline solution for dipping in the incinerated ash. 0.0 for 2 g of metal
8 mol or more of alkali metal hydroxide or 0.12
Treatment of radioactive wastes, characterized by using a product added with mol or more of alkaline earth metal hydroxide or a product obtained by contacting water with a hardened cement product to dissolve the components of the cement and saturating Method.
【請求項4】 請求項2または3記載の放射性廃棄物の
処理方法において、処理すべき放射性廃棄物を焼却灰と
する場合、この焼却灰をアルカリ性溶液に浸漬した後の
加熱条件を、加熱温度70℃以上で加熱時間4時間以
上、または浸漬液を30分以上沸騰させる条件に設定す
ることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
4. The method for treating radioactive waste according to claim 2 or 3, when the radioactive waste to be treated is incinerated ash, the heating condition after immersing the incinerated ash in an alkaline solution is the heating temperature. A method for treating radioactive waste, characterized in that the heating time is set to 70 ° C. or higher for 4 hours or more, or the immersion liquid is boiled for 30 minutes or more.
【請求項5】 請求項2記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物である焼却灰または
イオン交換樹脂のアルカリ性溶液への浸漬および加熱処
理を、放射性物質取扱い施設に設置された廃液濃縮装置
によって行うことを特徴とする放射性廃棄物の処理方
法。
5. The method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein the incineration ash or the ion exchange resin, which is the radioactive waste to be treated, is immersed in an alkaline solution and the heat treatment is performed at a radioactive substance handling facility. Waste liquid concentrating device, which is a method for treating radioactive waste.
【請求項6】 請求項2記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
する場合、アルカリ性溶液として、セメントの硬化物に
水を接触させて水中のセメントの溶解成分を飽和させた
液にアルカリ金属水酸化物を混合して作製した溶液を使
用することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
6. The method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, the hardened cement cement is contacted with water as an alkaline solution to remove the cement in water. A method for treating radioactive waste, which comprises using a solution prepared by mixing a solution saturated with a dissolved component with an alkali metal hydroxide.
【請求項7】 請求項2記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
する場合、前記イオン交換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬
して非加熱で12時間以上保持し、または前記イオン交
換樹脂をアルカリ性溶液に浸漬した後の加熱条件を、加
熱温度70℃以上で加熱時間4時間以上もしくは浸漬液
を30分以上沸騰させる条件とし、かつアルカリ性溶液
としてセメントの溶解成分を飽和させた液にLi,K,
Naから選ばれた1種類以上のアルカリ金属を添加した
ものを使用し、その添加量は添加後の浸漬液の濃度が
0.4mol/L以上となるように設定することを特徴
とする放射性廃棄物の処理方法。
7. The method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, the ion exchange resin is immersed in an alkaline solution and held for 12 hours or more without heating. Or the heating condition after immersing the ion exchange resin in an alkaline solution is such that the heating temperature is 70 ° C. or higher and the immersion liquid is boiled for 4 hours or longer or 30 minutes or longer, and the cement is dissolved as an alkaline solution. Li, K,
A radioactive waste characterized by using one to which one or more kinds of alkali metals selected from Na are added, and the amount of addition is set so that the concentration of the immersion liquid after addition is 0.4 mol / L or more. How to dispose of things.
【請求項8】 請求項2記載の放射性廃棄物の処理方法
において、処理すべき放射性廃棄物をイオン交換樹脂と
する場合、このイオン交換樹脂に含まれている水分を脱
した後に、アルカリ性溶液に浸漬することを特徴とする
放射性廃棄物の処理方法。
8. The method for treating radioactive waste according to claim 2, wherein when the radioactive waste to be treated is an ion exchange resin, water contained in the ion exchange resin is removed, and then the alkaline solution is added. A method for treating radioactive waste, which comprises dipping.
【請求項9】 請求項1から8までのいずれかに記載の
放射性廃棄物の処理方法において、処理すべき放射性廃
棄物として、焼却灰またはイオン交換樹脂のほかに、使
用済イオン交換樹脂を乾燥後固化したペレット状廃棄物
を加え、これらのうち2種類以上を一括して前処理する
とともにセメントで固化することを特徴とする放射性廃
棄物の処理装置。
9. The method for treating radioactive waste according to any one of claims 1 to 8, wherein as the radioactive waste to be treated, in addition to incineration ash or ion exchange resin, used ion exchange resin is dried. An apparatus for treating radioactive waste, which comprises adding post-solidified pellet waste, pre-treating two or more of them collectively and solidifying with cement.
【請求項10】 アルカリ性溶液を収容した放射性廃棄
物浸漬用の浸漬タンクと、浸漬物を加熱するための加熱
タンクと、加熱後の物質をセメント固化するための固化
装置とを備えたことを特徴とする放射性廃棄物の処理装
置。
10. A dipping tank for dipping radioactive waste containing an alkaline solution, a heating tank for heating the dipping material, and a solidification device for cement-solidifying the substance after heating. Radioactive waste treatment equipment.
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