JPH10339795A - 放射性廃棄物の固化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セメント系固型化材料と混練水もしくはセメン
ト系固型化材料と混練水および放射性廃棄物を良好に混
合でき、かつその混合機およびモルタル計量槽さらには
洗浄水受槽からの排出性と洗浄性を大幅に向上する。 【解決手段】セメント系固型化材で放射性廃棄物を固化
処理する放射性廃棄物の固化処理装置において、固型化
材料と混練水４との混合、もしくは固型化材料と混練水
と放射性廃棄物との混合を行う混合機８を備え、この混
合機の胴体を円筒形状とするとともに、この混合機の底
部の端に１個所の混合物排出口９を設け、この排出口が
下向きとなるように混合機を傾斜させて設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等の
運転、改造あるいは解体等によって発生する種々の放射
線廃棄物（特に中ないし低レべルの放射性廃棄物）を処
理する技術に係り、とりわけ緻密で長期に亘って安定
性、耐久性の向上が図れる固化体の容易な製造を可能と
する放射性廃棄物の固化処理装置に関するものである。

【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、施設の改良・性能維持のための改造工事が行わ
れ、その都度種々の放射性廃棄物が発生している。この
ため、放射性廃棄物の減容および安定化のための各種処
理方法が研究され、その一部については実用化されてい
る。

【０００３】これらの廃棄物の中で、放射性核種を含む
廃液、紙やウエス等の可燃性廃棄物等は適切な方法で減
容され、セメント固化法やプラスチック固化法により安
定化され、順次埋設処分されている。

【０００４】一方、不燃性の雑固体廃棄物については、
固型化されずにドラム缶の中に収納されている。

【０００５】また将来の問題として、これら施設の解体
を考えると、さらに種々の放射性廃棄物が発生すること
が予測されている。これらの廃棄物は、大部分は上述し
た廃棄物と同様の性状を有するものと予想されている。
しかし、大規模な改造工事や放射性廃棄物の取り扱い施
設の解体工事では、上記の廃棄物以外に、大型の金属や
大量のコンクリート等が発生すると考えられている。

【０００６】このような廃棄物を固定化する方法として
は、廃棄物をドラム缶等の容器に収納し、この中にセメ
ント系の固化材量を流し込んで廃棄物を固化する充填固
化方法や、不燃物を高温で焼却・溶融して固化する溶融
固化方法が提案されている。特に充填固化方法について
は、そのプロセスが簡単であることから精力的に研究さ
れ、実用化の段階にある。

【０００７】充填固化法により放射性廃棄物の安定化を
図る場合に使用される固化材量は前述したように、種と
してセメント系の材料である。その理由は、セメント系
材料が長期間安定な材料として土木・建築業界で頻繁に
使用されて長い実績があること、また硬化したセメント
材料には放射性核種が良く吸着するため環境への放射性
核種の移行を低減できるためである。今までの検討か
ら、セメント系の材料は廃棄物の充填固化に必要な特
性、特に固化材料の流動性を高めたり、材料の密度差に
よる材料分離を防いだり、硬化後の強度を出すために、
必要に応じて種々の物質の混合物からなることが提案さ
れている。

【０００８】それらの構成は提案により様々であるが、
大まかには以下のように分類できる。即ち、ＪＩＳＲ５
２１０やＪＩＳＲ５２１１に規定されるようなポルトラ
ンドセメントや高炉セメントと、これらのセメントに必
要に応じてフライアッシュのような無機粒子や減水剤等
のような薬剤（以下、これらを総称して混和材と呼ぶ）
を添加したもの、あるいはさらに砂や砂利等に代表され
る骨材を添加したものが挙げられる。これらの材料に水
を添加して混合し、ペースト状にしたものが雑固体廃棄
物を充填固化するために使用される。この材料は水と大
部分が無機物の粒子の均質な混合物からなることが特徴
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した充填固化方法
は放射性廃棄物を簡易な方法で安定化できる技術である
が、放射性物質の取り扱い施設で使用できるように機器
を構成する上では以下に述べる問題点がある。

【００１０】例えば固化材量を１ｍ³ 作製する場合、水
３５０リットルにセメントや混和材、骨材を１６５０kg
程度混合する（公知例；特開昭６２−８８９９９）。即
ち、少量の水に粉末材料を大量に混合する必要があり、
放射性廃棄物を充填固化するためには上述したような水
と無機物の混合機が必要である。これには土木・建築工
業界で実用化されている混合機が適用されている。セメ
ント混合機は、セメント原料と水、その他材料（砂や砂
利、その他混和材）を効率的に混合して土木・建築材料
とするものである。工事作業の効率化を図るため、混合
機は材料を高速で完全に混合できる構造となっている。
このような混合機を放射性廃棄物の固化材量調整のため
に使用する場合、以下の問題点がある。

【００１１】即ち、一般の混合機では、混合力を高める
ために撹拌翼を高速で回転させる構成となっている。こ
のため、材料が混合中に飛散して、混合機の外に飛び出
し易い問題がある。これらの飛散物は一般に、作業員の
手作業で回収除去されている。しかし、放射性物質の取
り扱い施設ではこの作業が困難であるばかりでなく、回
収除去により発生する廃棄物が放射性の二次廃棄物にな
るため、全体の廃棄物発生量が大きくなる問題がある。
一方、混合機の撹拌翼を低速で回転させると飛散物は減
少するが、水とセメントや骨材等の無機粒子を十分混合
できず、所定の流動性が得られなかったり、固まりが残
る等の問題点がある。

【００１２】このため、混合機に蓋をして混合物の飛散
防止を図る方法も検討されている。この方法は飛散防止
には効果的であるが、蓋等に混合物が付着する問題があ
る。付着物を除去しないで混合を繰り返した場合、付着
物は固まりながら成長し、やがて混合中のセメント材料
中に落下する。このような異物が存在すると、充填の際
に充填ラインの閉塞原因等となる。

【００１３】このことから、混合機を洗浄する方法も考
えられているが、洗浄廃液が二次廃棄物になる。飛散物
が付着しないように混合機を深くする構造も考えられる
が、混合機のコスト上昇を招くことになる。

【００１４】以上のことから、混合機の混合力が高く、
かつ混合物が飛散しない混合機が必要であり、また、混
合機の蓋の構造としては飛散してくる混合物が付着しに
くくすることが必要である。

【００１５】さらに、混合により作成した固化材量を混
合機から排出してセメント充填固化に供する場合、以下
のような問題点がある。一般に混合機は平底の構造が多
く、平底は水平面に平行になっている。このため、混合
した固化材量を排出する場合、完全に固化材量が排出で
きずに混合機内に残ることがある。

【００１６】また、撹拌翼と平底との間に通常はクリア
ランスが設けられるが、そこに混合物が残存し、混合を
繰り返すうちに、これが撹拌翼の押え付けや時間経過に
よるセメントの水和の進行により硬化し、混合機の不具
合が生ずる場合がある。この問題を解決するために混合
毎に混合機を洗浄する方法も考えられるが、この方法で
は洗浄廃液が二次廃棄物になる。即ち、混合物が混合機
の中に残存せず完全に排出できる方法が必要となる。

【００１７】固化材量を作成して放射性廃棄物を充填固
化するためには、作成した固化材量の品質を確認する必
要がある。放射性廃棄物を固化材量により緻密な固化体
にするためには固化材量の流動性を保証する必要があ
り、流動性の確認手法としてΡロート流下時間の測定が
一般的に用いられている（土木学会規準；プレパックド
コンクリートの注入モルタルの流動性試験方法）。この
方法では、作製毎に固化材量のΡロート流下時間を測定
するのに人手がかかり過ぎるため、Ρロート流下時間を
間接的に測定する方法が効率的である。その方法とし
て、作成した固化材量を混合機や計量槽等の容器に排出
し、その際の排出時間を測定する方法が提案されてい
る。即ち、固化材量のΡロート流下時間と当該容器から
の排出時間との相関を予め取得しておき、この関係から
流下時間を測定する方法である。

【００１８】この方法はＰロート流下時間を間接的に測
定する方法として有効であるが、計量槽等に残存する固
化材量が多い場合には、測定値の信頼性が劣る問題があ
る。即ち、流動性が悪い固化材量が当該容器内に大量に
残存した場合、排出量が少なくなるために排出時間が短
くなり、Ρロート流下時間が短く判定されるという欠点
がある。このため、混合機や計量槽等に固化材量が残存
しない構造とすることが必要であり、さらに測定する固
化材量の体積を一定にしなければ信頼性が著しく損なわ
れることになる。

【００１９】固化作業を終了する場合には、混合機や計
量槽、あるいはそれらの間の配管を洗浄する必要があ
る。一般の混合機のように、平底構造でかつ平底が水平
面になっているものでは、洗浄の際に洗浄廃液が残存し
易い。洗浄廃液中にはセメントスラッジが残存するた
め、このスラッジを除去する目的でさらに洗浄を繰り返
す必要があり、二次廃棄物の発生量が増加する問題があ
る。即ち、混合物が混合機の中にる残存せず、完全に排
出できると同様に、洗浄廃液も完全に排出できる方法が
必要となる。

【００２０】混合機や計量槽が放射性物質の取り扱い施
設にある場合には、これらの機器や配管の洗浄により発
生する廃液は、放射性廃棄物としての取扱いが必要であ
り、このため洗浄廃液は洗浄廃液受槽に回収される。一
般に洗浄廃液の構成は約数％のセメント材料等の固型分
と水からなる。固化作業を継続すると洗浄廃液が恒常的
に発生するため、洗浄廃液受槽の上水を回収して固化材
量の作製に使用する方法が提案されている。

【００２１】この方法は二次廃棄物を低減させる方法と
して有効であるが、洗浄廃液受槽中のスラッジが受槽底
面に沈殿し、洗浄廃液受槽から取り出せない問題があっ
た。即ち、洗浄廃液受槽中で洗浄廃液を比重分離により
上水とスラッジとに分離するため、スラッジの沈殿物が
洗浄廃液受槽底面に層状に形成される。スラッジの量が
多くなるとこれを回収し、放射性廃棄物として安定化さ
せる必要があるが、沈降したスラッジを有効に回収する
ことが困難であった。またこのようなスラッジを回収し
たとしても、スラッジ中の水分量が不明であり、これに
セメントを混ぜても良好な固化体を得ることが難しいと
いう問題がある。

【００２２】また、当該計量槽から固化材量を排出する
場合、その排出速度を有効に調整する方法が知られてい
ない。このため、計量槽から固化材量を排出する速度制
御のため、計量槽下部にポンプを設置し、固化材量のド
ラム缶への充填速度を制御する方法が考えられる。しか
し、この方法では固化システムが複雑になることや、ポ
ンプ等の洗浄が必要となり、洗浄廃液が大量に発生する
問題がある。

【００２３】また、雑固体廃棄物の充填固化に際して
は、ドラム缶から固化材料が溢れるのを防ぐため、超音
波による固化材量のレベル調整が行われている。しか
し、ドラム缶中には雑固体廃棄物が収納されているた
め、雑固体からの超音波の反射を拾うことがあり、信頼
性に劣る場合がある。また、液面の上昇は雑固体廃棄物
の収納状態によって変わるため、レベルの上昇速度をも
とに固化材量の注入量を制御することが困難であった。

【００２４】さらに、セメントペーストもしくはモルタ
ル、およびこれらと放射性廃棄物の混合物を取り扱う機
器および配管においては、機器の構成上これらの取り扱
い物を弁で仕切る必要が生じる場合がある。しかし、こ
れらの混合物にはスラッジ成分が多く含まれている場合
があり、弁で仕切る場合に弁体と弁座との間にスラッジ
成分がかみ込み、完全に仕切ることが困難であった。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前述したように、セメン
ト系の材料を使用した充填固化材は、水に対する無機粒
子の含有量が非常に多いため、強力に混合しないと均質
になりにくい問題がある。また混合物中の粒子は水との
密度差により沈降し易く、混合物自体が流れにくい等の
特徴がある。セメントのような無機粒子と水を均質に混
合するためには、粒子を一個一個に分散させ、かつ粒子
表面が水で濡れるようにしなくてはならない。

【００２６】通常、セメント粒子を分散させるためには
粒子自体に衝撃が加わるようにする必要があり、粒子が
ランダムに運動することが必要である。一般のセメント
混合機では、混合機の底に設けた撹拌翼を高速で回転さ
せ、セメント粒子に衝突させて分散させている。さらに
粒子がランダムに運動するように、混合物に層流運動を
させない撹拌翼や障害物を設けている。

【００２７】そこで発明者においては、粒子の重力方向
の動きが殆どない混合機の構成を案出し、撹拌翼による
粒子への衝撃力に加えて重力方向に粒子が容易に動ける
ように、粒子の運動方向を水平面から傾けることを提案
する。

【００２８】この結果、粒子には撹拌翼による力と重力
方向への動きが加わり、激しく乱れて躍動するため一個
一個の粒子に分散され、従来の混合機に比較して格段の
混合力が得られることが認められた。この手段は粒子と
水の混合に重力を利用するため、混合機を傾けて使用す
る場合、あるいは水平面から傾いた底面を有する場合、
さらには撹拌翼も底面と同じ角度で水平面から傾いてい
る場合、いずれの場合も全て高い分散性能が得られる。
この発明は、回転する撹拌翼により粒子を分散させる原
理のものに全て適用できるが、特に分散性が高い物とし
て高速剪断ブレード型、あるいはパン型混合機などを適
用することが望ましい。

【００２９】本発明によれば、粒子の運動方向を従来の
水平面に平行な方向から重力方向へと変えているため、
従来の混合機において撹拌翼や撹拌翼と混合機底面のク
リアランスに残っていた混合物が、重力の作用で重力方
向に自然に流れ出ることが見い出された。その結果、混
合物が撹拌翼表面あるいは撹拌翼と混合機の底而のクリ
アランスに残存しなくなることが判明した。また、混合
物の排出口が重力方向に向かうように混合機を傾け、あ
るいは重力方向に向かうように底面を傾けた構造として
いるため、遠心力と重力とを混合物の排出に利用でき、
混合機内に混合物を殆ど残することなく排出することが
できる。このため、放射性二次廃棄物である洗浄廃液の
大幅な低減が図れる。本発明の構造は、混合機のみなら
ず計量槽のように固化材料を一時的に貯留する機器には
全て適用可能である。

【００３０】本発明による混合機は水平面から傾いた流
動面を有するため、混合物中で粒子に強い上下運動がか
かる。このため、比較的低速で撹拌翼を回転できるため
混合物の飛散は非常に小さく、飛散性による付着を大幅
に低減できる特徴がある。しかしながら、飛散物を完全
に消滅させることはできないため、本発明では、さらに
混合機の蓋を水平面から傾斜させ、または蓋自体の構造
を重力下部方向に円錐系のコーン状にすることで、飛散
した混合物が流れ落ち易くしている。このことも放射性
二次廃棄物の発生を大幅に低減させる効果がある。

【００３１】本発明では、混合物が残存する構造でない
こと、また混合物の排出を遠心力と重力の２つの力を利
用して行っていることから、混合物はその流動性に依存
した速度で完全に当該混合機から排出される。このた
め、混合物が一定量計量槽に流入する際の必要時間を測
定すれば、混合物の流動性を確認することができる。こ
の時間と、予め作製した混合物により測定したΡロート
流下時間の相関を取得しておけば、混合した固化材量の
Ρロート流下時間を測定可能になる。これは容器からの
排出時間を測定する従来手法に比較して、格段の測定精
度の向上につながる。

【００３２】次に本発明では、洗浄廃液中のスラッジの
回収に際しては、スラッジ回収槽の底部に２００リット
ルドラム缶のような廃棄物の固化に使用できる容器を接
続しておき、この容器中にスラッジを貯留し、一定量に
達したら固化することを特徴としている。この方法によ
れば、スラッジ回収槽からスラッジを抜き出す必要がな
く、回収作業に人手がかからない。またスラッジ回収槽
を上記した混合機と同様に水平面から傾いた底を有する
構造とすることにより、沈降したスラッジを全量回収で
きるようになる。回収したスラッジは、放射性廃棄物と
してセメント固化することで安定化でき、その際にスラ
ッジを乾燥させることにより、固化に必要な水セメント
比を正確に確認できる。また、回収容器を乾燥させるこ
とにより、乾燥時間を短縮することができる。本発明で
は、洗浄廃液を乾燥して固化することを特徴としてお
り、使用する乾燥装置については、種々適用することが
できる。

【００３３】本発明では、洗浄廃液の回収方法の別の手
段として、雑固体廃棄物の収納ドラム缶と同じ位置に洗
浄廃液受け槽を配置し、洗浄が必要となる毎に洗浄廃液
受槽を固化材量の充填下部に配置し、混合機、計量槽、
その間の配管や弁を洗浄した廃液を受けるようにする。
この手段によれば、充填固化装置やその間の配管のライ
ンに洗浄廃液の回収ラインを設置する必要がなく、全て
の充填ラインを洗浄することができる。

【００３４】さらに、固化材の充填速度の制御手段とし
て、固化容器に固化材料を充填する際に、計量槽下部に
固化容器を設置して、計量槽から固化材料を自重で排出
し、計量槽の単位時間当たりの重量変化を測定すること
により充填速度を算出し、この算出結果により計量槽の
出口に設置された排出弁の開度を調整することで任意の
充填速度を設定する。本発明によれば、従来の雑固体廃
棄物収納容器の液面の上昇と、目視による固化材量充填
速度の制御に比較して自動化が容易である。また、特に
粘性の高い固化材量の場合、正確な充填速度を得るため
にポンプにより固化材量の充填速度を制御していたが、
ポンプの設置が不要となり、固化設備のコスト低減に大
きな効果がある。

【００３５】またセメントペーストもしくはモルタル、
およびこれらと放射性廃棄物の混合物を取り扱う機器お
よび配管において、機器の構成上これらの取り扱い物を
弁で仕切る必要が生じる場合は、弁体と弁座との噛み合
わせ部分の弁座側に中空のゴム状パッキンを設け、か
つ、この中空のゴム状パッキンが空気圧ないし油圧で膨
らむ構造である。本発明により弁体と弁座の間にスラッ
ジが残存しても、スラッジ近辺の凹凸をゴム状パッキン
が吸収することで密着性が向上できる。さらに、弁体が
高速で回転する構造では、弁体に付着したスラッジを遠
心力により強制的に排除できるため、より弁体と弁座の
密着性を向上させる効果がある。同様の混合物を配管の
ような筒上の場所で仕切る方法としては、弁体を中空の
ゴムとし、このゴム状弁体を空気圧ないし油圧で膨張し
て弁体と配管内面を密着させる。本発明により、スラッ
ジによる凹凸をゴム状弁体で吸収することで、弁体と配
管内而の密着性を向上させる効果がある。

【００３６】以上のように、本発明によれば、放射性廃
棄物を固化して安定な固化体にすることが可能となる。
また、上述した混合機、計量槽、さらには洗浄廃液の受
槽等は雑固体廃棄物を充填固化する場合以外にも、放射
性廃液や廃液を浄化するために使用して発生する使用済
みイオン交換樹脂、またこれらは廃液や樹脂を乾燥させ
て減容した乾燥粉体、さらには乾燥粉体をぺレット状に
成形したペレット廃棄物の固化にも適用することができ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】第１実施形態（請求項１〜５、１８〜２０対応） 図１は、本発明の第１実施形態の放射性廃棄物の固化処
理装置の一例を示す構成図である。本構成図に示す放射
性廃棄物の固化処理装置は、予め放射性廃棄物が入った
固化容器にセメント系固型化材料と混練水を混合した混
合モルタルを充填して固定化するものであるが、混合機
内で固型化材料と放射性廃棄物をして固形化する、いわ
ゆる混練固化にも適用可能である。本構成図に従って本
実施形態の概要を説明する。

【００３８】本実施形態の放射性廃棄物の固化処理装置
は、各固型化材料の貯留槽、即ち、セメントの貯留槽１
と、骨材の貯留槽２と、混和剤の貯留槽３と、混練水４
の供給手段４ａとを有する。さらに、セメントおよび骨
材の計量槽５と、混和剤計量槽６と、混練水計量槽７と
を有する。これらの計量槽で各固型化材料を計量して混
合機８に投入して混合するようになっている。混合機８
の胴体は円筒型で、排出口９が混合槽１０の底部の端に
あり、高速剪断ブレード型混合機もしくはパン型混合機
とされている。

【００３９】本実施形態では、混合機８を排出口９側に
向かって傾斜させて設置し、もしくは図２に示すよう
に、混合機８の混合槽１０の底部を排出口９に向けて傾
斜させるとともに、その傾斜角度に合せて撹拌翼１１を
傾斜させた構造としている。

【００４０】これによって、従来では遠心力による横運
動のみで混合するため、混合槽１０中心部にボルテック
ス部ができて混合容量が稼げず、高速で回転するため飛
散や材料分離を起こし易かったのに対し、本実施形態で
は、これに縦方向への運動が加わるため、ボルテックス
が解消されて、混合容量が多くなる他、材料分離を防止
して混合性が向上する効果が得られる。

【００４１】さらに、飛散を少なくして強力に混合でき
るうえ、混合槽１０の底部と混合機撹拌翼１１とを排出
口９に向かって傾斜させたことにより、従来では撹拌翼
で掻き出された以外のものがクリアランス部分等に残留
してしたのに対し、重力で排出口９へと導かれかつ撹拌
翼１１で排出口９へと掻き出されるため、殆どの固化材
料もしくは洗浄後のスラッジが排出できる。このため、
排出性と混合槽１０内の洗浄性を大幅に向上できる効果
が得られる。この際の傾斜角度は、３〜３５゜の範囲に
入るのが望ましい。これよりも角度が低いと効果が望め
ず、逆に角度が高いと混合性能が低下する。

【００４２】さらに本実施形態では、図３に示すよう
に、混合機８の蓋１２が頂点を下向きにした円錐状とさ
れている。これによって、混合時に蓋１２に飛散した固
型化材料が付着せずに落下し易くなる。また、混合槽１
０内の側面を伝って落下するモルタルの量が減少するた
め、付着量低減と洗浄性向上に効果がある。

【００４３】また、混合機８で混合した混合ペーストな
いしモルタルは、モルタル計量槽１３に投入して計量し
た後、予め放射性廃棄物が入っているドラム缶等の固化
容器１４に充填し、放射性廃棄物を固定化する。この
際、振動機１５を用いながら充填することも可能であ
る。また、充填固化する対象となる放射性廃棄物は、放
射性物質取扱い施設から発生する雑固体廃棄物、濃縮廃
液や使用済イオン交換樹脂のペレット状廃棄物である。
廃棄物を混合ペーストないしモルタルで充填した固化容
器１４は、固化容器移送機１６により養生室１７へ移送
し、一定期間養生する。

【００４４】固型化材量混合後の混合機８およびモルタ
ル計量槽１３には、水を供給して洗浄する。この際、混
合機は上述したような構造とすることで、洗浄水の排出
性向上に効果がある。洗浄水は洗浄水受槽１８に移送
し、スラッジはここで沈降させて回収する。上澄み水
は、上澄み水受槽１９に移送して回収する。

【００４５】第２実施形態（請求項６〜８対応） 図４に示すように、モルタル計量槽１３の底部を排出口
２２に向けて下り傾斜させ、その傾斜角度に合わせて撹
拌翼２１を傾斜させた構造としている。本実施形態で
は、基本的な構成については図１と略同様である。

【００４６】このような構成において、固型化材料と混
練水を混合機８で混合した混合モルタルを、混合機排出
口９からモルタル計量槽１３へ供給し、重量計２０で重
量を計測してから固化容器１４に供給する。なお、モル
タル計量槽１３にはモルタルの流動性を低下させないた
めの撹拌翼２１が設けてあり、いわゆるアジテータを用
いてもよい。

【００４７】このような構成とすることで、上記第１実
施形態で述べた混合機と同様の作用により、モルタル計
量槽１３の洗浄性および排出性を大幅に向上できる。従
来のモルタル計量槽１３は、円錐型でかつ中央部分に排
出口が有るため、撹拌しても排出口に向かって押し込む
効果は得られていなかったが、この点を克服することが
できる。

【００４８】さらに本実施形態では、混合機８で混合し
たモルタルをモルタル計量槽１３に排出する際に、排出
口９の排出弁２３が開くと同時に時間計測機２４が作動
し、モルタル計量槽１３に供給されたモルタルが液位計
２５で規定値に達した時点で時間計測が停止する構造と
するようになっている。

【００４９】これにより、混合されたモルタルが混合機
８からモルタル計量槽１３に規定量供給される時間を計
測する。この計測時間から、時間計測機２４と予めこの
時間とモルタル流動性との相関をインプットした流動性
判別器２６により混合モルタルの流動性を瞬時に判別す
る。

【００５０】従来では混合終了後に人手でサンプリング
してモルタルの流動性を測定していたが、本実施形態に
よれば、無人で瞬時に流動性を判別できるため、時間の
効率化およびコストダウンの効果が得られる。なお、モ
ルタルの流動性については、土木学会に規格されたプレ
パックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法
に用いられるΡロートを用いた流下時間を適用する。ま
た、流動性判別器２６には一般的なデータロガーが適用
可能であり、モルタル計量槽１３への移送時間が目標値
から外れた場合は、廃棄物へのモルタル充填性および廃
棄体への物性に影響することが懸念されるため、固化容
器１４へのモルタル充填を中止することができる。な
お、モルタルの充填を中止した場合は、モルタル計量槽
１３内での固着を防ぐため空の容器にモルタルを排出す
るが、モルタル計量槽１３からの排出ラインを分岐して
混合機８に再度戻るようにしても良い。これによって、
モルタルの流動性を再調整して使用することが可能とな
る。

【００５１】第３実施形態（請求項９、１０、１１〜１
３対応） 本発明の第３実施形態による放射性廃棄物の固化処理装
置の一例を図５（Ａ）に示す。なお、基本的な構成は図
１と略同様である。

【００５２】本実施形態では、混合したモルタルを排出
した混合機８とモルタル計量槽１３ならびにモルタルが
通過した配管などは水や洗浄廃液の上澄み水２８等によ
り洗浄され、この洗浄廃液２７は洗浄水受槽１８に受け
入れられ、ここで静置して上澄み水２８とスラッジ２９
に分離される。上澄み水２８は、オーバーフローするこ
とで上澄み水受槽１９に移送される。

【００５３】また本実施形態では、上記洗浄水受槽１８
とスラッジ回収容器３０が一体となっている。これによ
り、洗浄水受槽１８に受け入れられた洗浄廃液２７が静
置する事でスラッジ２９が沈降し、回収操作をすること
なくスラッジ２９を回収容器３０に回収することができ
る。

【００５４】また、洗浄水受槽１８とスラッジ回収容器
３０は取付けと取り外しが自在な構造となっている。こ
のため、前記スラッジ回収容器３０にスラッジ２９が充
満したら洗浄水受槽１８下部に仕切りをしてスラッジ回
収容器３０を分離し、新たなスラッジ回収容器３０を取
り付けてある。

【００５５】さらに、分離したスラッジ２９が充満した
スラッジ回収容器３０について、スラッジを乾燥した後
に固化容器１４に収納し、混合したセメントペーストも
しくはモルタルで固化容器１４内を充填して固型化する
ようにしてある。回収したスラッジ２９を乾燥するの
は、回収したスラッジ２９自体は沈降して固形化する
が、水分が非常に多く、その水分の割合も一定しないた
めである。また、固化容器１４に納めた後に固形化する
のは、このようなスラッジ２９はセメントの水和反応が
かなり進んでいるために強度が殆どなく、そのままでは
廃棄体として適さないためである。

【００５６】さらに、本実施形態の放射性廃棄物の固化
処理装置では、洗浄廃液２７を受け入れる場合は固化容
器移送機１６により洗浄水受槽１８を混合したモルタル
の充填位置に移し、また固化容器に１４に混合モルタル
を充填して放射性廃棄物を固形化する際は固化容器１４
をモルタル充填位置に設置する。これによって、モルタ
ル計量槽１３からの排出ラインを分岐する必要がなくな
り、洗浄が必要となるラインを最低限まで短くすること
ができる。

【００５７】ここで、図５（Ｂ）に示した従来例を説明
し、本実施形態の効果を明かとする。従来では、図５
（Ｂ）に示すように、混合機８やモルタル計量槽１３を
洗浄する際は、モルタルの排出ラインを固化容器１４か
ら洗浄水受槽１８に切り替えてから実施していた。これ
に対し、本実施形態では、固化容器移送機１６により固
化容器１４と洗浄水受槽１８の位置を任意に変更できる
ため、モルタルおよび洗浄廃水の排出ラインを切り替え
る必要がなくなり、排出ラインの洗浄を簡易にすること
ができる。

【００５８】また、従来では、洗浄水受槽１８に沈降し
たスラッジ２９を人手で回収し、これを処分するために
混合機８によりセメントと再混合して固化体とし、処分
していたのに対し、本実施形態では、スラッジ２９をス
ラッジ回収容器３０に直接受けるため、回収作業の手間
や機器が不要である。また、スラッジを乾燥することで
スラッジ２９の性状が一定し、モルタルを充填するだけ
で処分が可能となる。

【００５９】さらに、本実施形態では、モルタルは再混
合する必要がなく、通常の運転時に余分となったモルタ
ルを充填することで対応できることから、スラッジ２９
とモルタルを混合するための機器が不要となり、かつ、
２次的な洗浄廃液が発生しない効果が得られる。

【００６０】また、前述したスラッジ回収容器３０に回
収したスラッジ２９を乾燥する場合には、スラッジ回収
容器３０を加熱保持することで乾燥時間を短縮すること
ができる。この一例を図６に示す。

【００６１】図６に示すように、スラッジ２９を回収し
たスラッジ回収容器３０を加熱容器３１に収納する。こ
の加熱容器３１には加熱制御器３２で加熱温度が制御さ
れたヒーター３３がスラッジ回収容器３０を巻くように
設置されており、その回りを保温材３４が覆った構造と
なっている。加熱されて蒸発したスラッジ２９中の水分
は、凝縮器３５で気液分離され、凝縮水として洗浄廃液
２７の上澄み水受槽１９に回収される。なお、加熱装置
としては、通常のドラムヒーターやボイラーからの蒸気
供給による装置等が適用可能である。

【００６２】第４実施形態（請求項１０対応） 本発明の第４実施形態による放射性廃棄物の固化処理装
置の一例として、前記洗浄水受槽にスラッジ回収容器を
接続しない場合についての構成例を図７に示す。基本的
な構成は図１および図５と略同様である。

【００６３】本実施形態では、上記洗浄水受槽１８の底
部を傾斜し、堆積したスラッジ２９を撹拌するスラッジ
撹拌機を洗浄水受槽の底部に設置し、この傾斜角度に合
わせてスラッジ撹拌機の撹拌翼３８を傾斜させた構造と
してある。

【００６４】混合したモルタルは、モルタル計量槽１３
で計量した後、固化容器１４に充填して放射性廃棄物の
固定化に供する。一方、モルタル充填後の混合機８やモ
ルタル計量槽１３ならびにモルタルが通過した配管など
は水により洗浄して、この洗浄廃液２７は洗浄水受槽１
８に受け入れ、ここで静置して上澄み水２８とスラッジ
２９に分離する。上澄み水２８は、オーバーフローする
ことで上澄み水受槽１９に移送される。この上澄み水２
８は、上澄み水ポンプ３６により汲み上げて、混練水も
しくは洗浄水として再利用する。また、洗浄水受槽１８
に沈降したスラッジ２９は、スラッジポンプ３７により
汲み上げて、スラッジ回収容器３０に回収して処分す
る。

【００６５】従来のように洗浄水受槽にそのまま回収し
たのでは、槽内で固着して硬化するため、人手で回収す
る事が必要であった。また、人手では全てのスラッジを
回収しきれない問題があった。これに対し、本実施形態
によれば、沈降したスラッジ２９が洗浄水受槽１８底部
の傾斜により徐々に底部へ動かされることにより完全に
は固着せず、かつ、傾斜角度に合わせたスラッジ撹拌翼
を起動することでスラッジを分散させることができる。
これにより、堆積したスラッジ２９を固着させることな
く、さらに均一に回収することができる。

【００６６】また、洗浄水受槽１８底部の傾斜側に排出
口を設けて直接スラッジ回収容器３０にスラッジ２９を
回収することで、スラッジ回収ラインを必要とせず、効
率良くスラッジを回収することができる。

【００６７】第５実施形態（請求項１４対応） 本発明の第５実施形態による放射性廃棄物の固化処理装
置の一例を図８に示す。基本的な構成は図１と略同様で
ある。

【００６８】本実施形態では、混合機８で混合されたモ
ルタルは、モルタル計量槽１３で計量した後、本計量槽
下部に設置された固化容器１４に充填し、放射性廃棄物
を固定化するようにしている。このモルタル計量槽排出
口２２からモルタルを自重で排出する際、モルタル計量
槽１３に設置した重量計２０で重量変化を測定し、モル
タル流量制御装置３９により単位時間あたりの重量変化
からモルタルの固化容器１４への充填流量を求める。

【００６９】さらに、モルタル流量制御装置３９とモル
タル計量槽排出弁４０を連動させ、任意のモルタル充填
流量に調整する。

【００７０】これにより、従来とは異なり、モルタル充
填用のポンプを必要とせずにモルタルを自重で任意の流
量で充填できるため、モルタル充填ポンプのメンテナン
スが不要となり、コスト低減が図れるようになる。

【００７１】第６実施形態（請求項１５〜１７対応） 本発明の第６実施形態による放射性廃棄物の固化処理装
置の一例を図９に示す。基本的な構成は図１と同様であ
る、本実施形態では、混合機やモルタル計量槽を洗浄せ
ずに繰り返し使用する際についてのものである。

【００７２】従来の装置では、混合機やモルタル計量槽
を洗浄せずに繰り返し使用すると、排出弁に付着した固
型化材料等が排出弁の弁体と弁座の間に咬み込み、これ
によって排出弁が閉まっても隙間ができ、投入した固型
化材料が洩れてしまう問題があった。

【００７３】これに対し、本実施形態では、底部が排出
口に向かって下り傾斜している混合機８により、固型化
材料と混練水等とが混合されたモルタルを、エアーシリ
ンダー４１により排出弁２３の弁体４２を開けて排出す
る。この後、再び排出弁２３を閉めて混合機８を洗浄せ
ずに、固型化材料と混練水を連続的に混合する。この
際、弁体４２を高速で回転させて弁体４２への付着物を
除去してから、排出弁２３を閉じる。

【００７４】そして、排出弁２３が閉じると同時に弁座
４３に取り付けられた内面が中空のゴム状パッキン４４
に空気圧調整器４５から空気を供給し、排出弁２３閉止
時のシール性を高める。なお、本図ではゴム状パッキン
４４を膨張させるのに空気が用いられているが、油圧に
よって行うことも可能である。この際は、図９の空気圧
調整器４５が油圧調整器に置き変わる。これによって、
弁座４３に固型化材料等が付着していても排出弁２３か
らの漏洩を起こさずに、連続的に混合が可能となる。

【００７５】なお、弁体４２がエアーシリンダー４１で
閉じられているときの圧力は５〜６kg／cm² である。こ
のため、ゴム状パッキン４４内に供給する空気もしくは
油の圧力はこれ以下である必要があり、かつ、４〜５kg
／cm² が望ましい。

【００７６】なお、本実施形態では混合機８を用いた場
合について説明したが、混合機８を前述したモルタル計
量槽１３もしくは洗浄水受槽１８に置き換えた場合で
も、同様に排出弁のシール性向上効果が得られる。

【００７７】固型化材料もしくは混合する廃棄物中に粒
径が数mm以上の大きいものが含まれる場合には、上記の
装置でも排出弁に付着した際のシール性を完全には満足
できない可能性がある。その場合は、混合機等の排出弁
を図１０に示す構造にすることで改善できる。

【００７８】図１０は、混合機を対象としたものである
が、モルタル計量槽や洗浄水受槽を対象としてもよい。
概要は、混合機８の排出口９からの配管内に内面が中空
となっているゴム状の弁体４６を設ける。このゴム状弁
体４６は、空気圧調整機４５により内面の空気圧が調整
できるようになっており、これによって膨張および収縮
する構造になっている。

【００７９】即ち、このゴム状弁体４６が膨張、収縮す
ることによって、排出口９の開閉を行うことを特徴とす
る。このゴム状弁体４６は弾性体であり、排出口９付近
に比較的大きな数mm程度の付着物が残っていても回りを
覆って完全に密着するため、シール性を失わずに排出口
２３を閉めることができる。

【００８０】なお、排出口９閉止時にゴム状弁体４６に
供給する空気の圧力は、通常の弁体４２閉止時の５〜６
kg／cm² と同等で良い。また、本実施形態ではゴム状弁
体４６の膨張、収縮に空気圧を用いているが、油圧によ
っても行うことが可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明に係る放
射性廃棄物の固化処理装置によれば、セメント系固型化
材料と混練水もしくはセメント系固型化材料と混練水お
よび放射性廃棄物を良好に混合でき、かつその混合機お
よびモルタル計量槽さらには洗浄水受槽からの排出性と
洗浄性を大幅に向上することができる。また、混合した
モルタルの流動性を瞬時に判別できる機能と、固化容器
への充填流量をポンプを用いずに制御できる機能を有
し、さらに、混合機等を洗浄せずに繰り返し使用できる
機能と、洗浄スラッジを回収することなく容器に収納で
きる機能を有することにより、従来人的作業が中心であ
った項目を、機械的に実施できることが可能となり、作
業の効率化とコスト低減に大幅に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第１
実施形態を示す系統図。

【図２】本発明の第１実施形態における混合機を示す概
略図。

【図３】本発明の第１実施形態における混合機蓋を示す
概略図。

【図４】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第２
実施形態を示す系統図。

【図５】（Ａ）は本発明に係る放射性廃棄物固化処理装
置の第３実施形態を示し、（Ｂ）は比較のために示した
従来例を表す系統図。

【図６】本発明の第３実施形態におけるスラッジ回収容
器加熱装置を示す概略図。

【図７】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第４
実施形態を示す系統図。

【図８】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第５
実施形態を示す系統図。

【図９】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第６
実施形態を示す系統図。

【図１０】本発明に係る放射性廃棄物固化処理装置の第
６実施形態におけるゴム状弁体を示す概略図。

【符号の説明】

１ セメント貯留槽 ２ 骨材貯留槽 ３ 混和剤貯留槽 ４ 混練水 ４ａ 混練水の供給手段 ５ セメント・骨材計量槽 ６ 混和剤計量槽 ７ 混練水計量槽 ８ 混合機 ９ 混合機排出口 １０ 混合槽 １１ 混合機撹拌翼 １２ 混合機蓋 １３ モルタル計量槽 １４ 固化容器 １５ 振動機 １６ 固化容器移送機 １７ 養生室 １８ 洗浄水受槽 １９ 上澄み水受槽 ２０ 重量計 ２１ モルタル計量槽撹拌翼 ２２ モル夕ル計量槽排出口 ２３ 混合機排出弁 ２４ 時間計測機 ２５ 液位計 ２６ 流動性判別機 ２７ 洗浄廃液 ２８ 上澄み水 ２９ スラッジ ３０ スラッジ回収容器 ３１ 加熱容器 ３２ 加熱制御機 ３３ ヒーター ３４ 保温材 ３５ 凝縮器 ３６ 上澄み水ポンプ ３７ スラッジポンプ ３８ スラッジ撹拌翼 ３９ モルタル流量制御装置 ４０ モルタル計量槽排出弁 ４１ エアーシリンダー ４２ 弁体 ４３ 弁座 ４４ ゴム状パッキン ４５ 空気圧調整機 ４６ ゴム状弁体 ４６ ゴム状弁体（膨張時） ４７ ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 繁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 石井 友晴 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメント系固型化材で放射性廃棄物を固
   化処理する放射性廃棄物の固化処理装置において、固型
   化材料と混練水との混合、もしくは固型化材料と混練水
   と放射性廃棄物との混合を行う混合機を備え、この混合
   機の胴体を円筒形状とするとともに、この混合機の底部
   の端に１個所の混合物排出口を設け、この排出口が下向
   きとなるように前記混合機を傾斜させて設置したことを
   特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理
   装置において、混合機を傾斜させることに代え、混合機
   の胴体を鉛直に設置するとともに、底部が傾斜して排出
   口が下向きとなる形状とし、その傾斜角度に合わせて撹
   拌翼の軸を傾斜させた構成としたことを特徴とする放射
   性廃棄物の固化処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の放射性廃棄物の
   固化処理装置において、混合機の蓋が頂点を下向きとし
   た円錐形であることを特徴とする放射性廃棄物の固化処
   理装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の放射性廃棄物の
   固化処理装置において、混合機の蓋が水平面から傾斜し
   た平面であることを特徴とする放射性廃棄物の固化処理
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載の放射性廃棄物の
   固化処理装置において、混合機が高速剪断ブレード型も
   しくはパン型の混合機であることを特徴とする放射性廃
   棄物の固化処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載の放射性廃棄物の
   固化処理装置において、計量槽の底部を排出口に向けて
   傾斜させ、その傾斜角度に合わせて撹拌翼の軸を傾斜さ
   せた構造を特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
7. 【請求項７】 請求項１または２記載の放射性廃棄物の
   固化処理装置において、混合機で混合したセメントペー
   ス卜もしくはモルタルが混合機から排出してから計量槽
   に規定量入るまでの時間を測定する機能を設けたことを
   特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
8. 【請求項８】 請求項１，２または７記載の放射性廃棄
   物の固化処理装置において、混合機で混合したセメント
   ペーストもしくはモルタルが混合機から排出してから計
   量槽に規定量入るまでの時間を測定し、予め求めてある
   セメントペーストもしくはモルタルのＰロート流下時間
   との相関により、混合機で混合したセメントペーストも
   しくはモルタルの流動性を確認する構成としたことを特
   徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１，２または８記載の放射性廃棄
   物の固化処理装置において、混合機および計量槽を洗浄
   した洗浄廃液を洗浄水受槽に受入れ、洗浄廃液中のスラ
   ッジ成分を洗浄水受槽の底部に接続したスラッジ回収容
   器に沈降濃縮する構成としたことを特徴とする放射性廃
   棄物の固化処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項１，２または８記載の放射性廃
    棄物の固化処理装置において、洗浄水受槽にスラッジ回
    収容器を接続することに代え、洗浄水受槽の底部を傾斜
    させ、堆積したスラッジを撹拌するスラッジ撹拌機を洗
    浄水受槽の底部に設置し、底部の傾斜角度に合わせてス
    ラッジ撹拌機の撹拌翼の軸を傾斜させる構成としたこと
    を特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項１，２または８記載の放射性廃
    棄物の固化処理装置において、スラッジ回収容器にスラ
    ッジが充満した場合、スラッジ回収容器を洗浄水受槽か
    ら分離し、スラッジが乾燥した後にスラッジ回収容器を
    固化容器内に納め、固化処理装置で混合したセメントペ
    ーストもしくはモルタルで固化容器内を充填して固形化
    する構成としたことを特徴とする放射性廃棄物の固化処
    理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１，２または８記載の放射性廃
    棄物の固化処理装置において、スラッジ回収容器に充満
    したスラッジを乾燥する場合に、スラッジ回収容器を加
    熱保温することで乾燥時間を短縮する構成としたことを
    特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
13. 【請求項１３】 請求項１，２または８記載の放射性廃
    棄物の固化処理装置において、洗浄水受槽に洗浄廃液を
    受入れる場合に、洗浄水受槽を固化容器充填位置に設置
    し、洗浄廃液受入後は洗浄水受槽を移動し、セメントペ
    ーストもしくはモルタルを充填する固化容器を充填位置
    に設置したことを特徴とする放射性廃棄物の固化処理装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１，２または８記載の放射性廃
    棄物の固化処理装置において、固化容器にセメントペー
    ストもしくはモルタルを充填する際に、計量槽下部に固
    化容器を設置して、計量槽からセメントペーストもしく
    はモルタルを自重で排出し、計量槽の単位時間当たりの
    重量変化を測定することにより充填速度を算出し、この
    算出結果により計量槽の出口に設置された排出弁の開度
    を調整することで任意の充填速度を設定する構成とした
    ことを特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
15. 【請求項１５】 請求項１，２，６または１０記載の放
    射性廃棄物の固化処理装置において、混合機もしくはモ
    ルタル計量槽もしくは洗浄水受槽のいずれかもしくは全
    ての排出弁について、弁体と弁座の噛み合わせ部分の弁
    座側に中空のゴム状パッキンを設け、かつ、この中空の
    ゴム状パッキンが空気圧ないし油圧で膨らむ構成とした
    ことを特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
16. 【請求項１６】 請求項１，２，６または１０記載の放
    射性廃棄物の固化処理装置において、放射性廃棄物の固
    化処理装置において、混合機もしくはモルタル計量槽も
    しくは洗浄水受槽のいずれかもしくは全ての排出弁につ
    いて、その弁体が高速で回転する構成としたことを特徴
    とする放射比廃棄物の固化処理装置。
17. 【請求項１７】 請求項１，２，６または１０記載の放
    射性廃棄物の固化処理装置において、放射性廃棄物の固
    化処理装置において、混合機もしくはモルタル計量槽も
    しくは洗浄水受槽のいずれかもしくは全ての排出口につ
    いて、その排出口出口側の配管内に中空のゴム状弁体を
    設け、かつ、このゴム状弁体が空気圧ないし油圧で膨張
    収縮する構成としたことを特徴とする放射性廃棄物の固
    化処理装置。
18. 【請求項１８】 請求項１または２記載の放射性廃棄物
    の固化処理装置において、前記放射性廃棄物が放射性物
    質取扱い施設から発生する不燃性雑固体廃棄物であるこ
    とを特徴とする放射性廃棄物の固化処理装置。
19. 【請求項１９】 請求項１または２記載の放射性廃棄物
    の固化処理装置において、放射性廃棄物が放射性物質取
    扱い施設から発生する廃液もしくは使用済イオン交換樹
    脂もしくはこれらの乾燥粉体もしくはこれらのペレット
    状廃棄物であることを特徴とする放射性廃棄物の固化処
    理装置。
20. 【請求項２０】 請求項１または２記載の放射性廃棄物
    の固化処理装置において、放射性廃棄物が放射性物質取
    扱い施設から発生する放射性可燃物の焼却灰もしくは焼
    却灰のペレット状廃棄物であることを特徴とする放射性
    廃棄物の固化処理装置。