JPH11507124A - 放射性廃棄物を取り扱う方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 放射性の水性廃棄物（44）を脱水し、閉じ込める方法および装置において、廃棄物（44）を濾過容器（12）に導入し、最終的に廃棄可能な容器構造（12、48、50）で処理する。この容器構造は、脱水した廃棄物（44）を保持する濾過容器（12）と、この濾過容器（12）を収容する外側容器（50）とからなる。濾過容器は張り布を備えた底（13）を有する内側サック（12）であり、この張り布を通してほぼすべての脱水作業が実施される。脱水作業が完了した後、内側サック（12）を密封し、外側容器（50）内に入れ、最終的に処理する。きれいにする目的で、濾過水（17）を脱水作業中に廃棄物を通して再循環させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 放射性廃棄物を取り扱う方法および装置 発明の分野 本発明は、大まかに言って、原子力発電所からの放射性廃棄物、特に低放射性 レベル、中間放射性レベルの廃棄物の取り扱いおよび廃棄に関する。 一層詳しく言えば、本発明は、水性の低放射性レベルあるいは中間放射性レベ ルの廃棄物を脱水し、容器内に閉じ込める方法ならびにこの方法を実施する装置 に関する。 従来技術の説明 原子力発電所からの低レベル廃棄物は、特に、漏洩蒸気発生器の２次側の水相 を清掃したときに得られる汚染イオン交換物質の形で生じる。この清掃は、適当 量のイオン交換物質を、たとえば2000kg／ベッドで含むイオン交換ベッドと普通 呼ばれるもので実施されることがある。イオン交換物質を消費し、新鮮な物質と 交換するとき、使用済みの低レベル水性イオン交換物質は或る種の適当な方法で 処理しなければならない。この物質の放射性は、たとえば、25×10³Bq／kgのオ ーダーとなる可能性があり、この理由のために、この物質は地面にそのまま堆積 するわけにはいかない。 このような水性の低レベル・イオン交換物質を取り扱う従来の方法では、この 物質を1.7m³の外容積を有するコンクリート製あるいは薄板金製のチル鋳型に埋 め込んでいる。この目的のために、水性の低レベル・イオン交換物質を空のチル 鋳型内で撹拌しながらセメントと混ぜ合わせ、１m³のオーダーの体積を有する固 体マトリックスを形成する。それ故、イオン交換物質そのものは0.7m³しか処理 できない。最後に、コンクリート製の蓋をマトリックスを覆って鋳込み、チル鋳 型を密封する。完成したチル鋳型 は、最終的に或る適当な滞積区画室内に滞積する。 しかしながら、上述の封じ込め技術は多くの点で不便である。まず、この技術 はあまりにも費用がかかりすぎるのである。上記タイプのただ一基のコンクリー ト製チル鋳型を作る材料費は総計 SEK 10,000に達する可能性がある。次に、こ の技術は、チル鋳型を置こうとしている滞積区画室は容積上利用しにくい。チル 鋳型の全体積のうち少ない量が放射性廃棄物で占められているだけであり、残り の部分はコンクリート製シェル、コアのセメントならびに汚染イオン交換物質を 含むいわゆるボイド水からなる。したがって、この従来技術は費用有効性がある とは言えない。 従来技術の別の不便さは、イオン交換物質が、イオン交換機能を向上させるの に役立つ種々の化学添加物を含んでいることにより、好ましくないpH値を持ち、 これが埋め込み作業をますます複雑にするということである。 GB-A-2,216.034が、遠心作用によって水性放射性廃棄物を脱水するための廃棄 可能な容器構造を教示している。この容器構造は、円筒形の剛性内側容器を包含 し、この内側容器の頂部に蓋が一体に形成してあり、その円筒形周壁および底部 が透水性ではあるが、固形物質は透さないようになっている。そして、円筒形、 剛性の水密外側容器を包含し、この外側容器内にその内面との間に小さなギャッ プを残して内側容器を収容し、この外側容器を内側容器の頂部の蓋に対して密封 する。水性廃棄物は頂部の蓋にある開口を通して内側容器に供給し、同時に、容 器構造全体、すなわち、内側、外側の容器を容器構造垂直中心線まわりにフレー ム内で回転させる。その結果、水が、遠心作用によって、内側容器の濾過作用周 壁を通して半径方向に排出され、内側、外側の容器の間のギャップ内に導入され る。そこから、水は外側容器の上端にある側方開口を通ってさらに処理される。 遠心作業は、充填作業中にも、または充填作業が完了した後の或る時点（５〜10 分後）にも行われる。遠心作業が完了した後、容器構造のすべての開口を密封し てから遠心スタンドから外し、最終的に地下に処置する。 GB-A-2,216,034に教示された技術は、容器構造が非常に複雑であり、それ故に 高価であるという点ばかりでなく、遠心作用で除いた水の放射性が許容できない ほど高く、水をさらに処理しなければならないという点でも不利である。 さらに、US-A-4,058,479がGB-A-2,216,034の技術に類似した技術を開示してい る。しかしながら、この技術では、内側容器の濾過作用周壁を通して排出された 水が内側、外側容器間の保護層として残る。この従来技術によれば、廃棄物を内 側容器に入れる前に意図的に水を加える。 発明の概要 本発明の一般的な目的は、水性の低レベルまたは中間レベルの廃棄物をより費 用有効性を高く、合理的に脱水すると共に閉じ込めることを可能とすることにあ る。 したがって、本発明の特別な目的は、放射性廃棄物を最終的な処理のために容 器に格納するまでに放射性廃棄物からボイド水を安価にかつ効果的に脱水し、ボ イド水の保管を回避することのできる方法および装置を提供することにある。 本発明の別の特別な目的は、廃棄物の全閉じ込めコストを低減し、廃棄物を最 終的に処置する区画室の体積を効果的に利用するのを可能とする方法および装置 を提供することにある。 本発明の特別の目的は、最終的に処置すべき、容器構造を含む全廃棄物体積を 減らすことにある。 本発明の別の目的は、なんら複雑な容器構造を使用する必要のない方法 および装置を提供することにある。 本発明によれば、これらおよび他の目的は、請求の範囲に記載した種々の特徴 を有する方法および装置によって達成される。好ましい実施態様は請求の範囲の 従属項に定義する。 以下、本発明の一実施態様を添付図面を参照しながら詳しく説明する。 図面の簡単な説明 図面において、 第１図は、本発明による方法を実施するための装置の実施態様の概略図（スケ ールを合わせて描画していない）であり、 第２図は、張り布を備えた底部を有する内側サックを下から見た斜視図であり 、 第３図は、第２図に示すタイプの内側サックを充填後に置く吸引ボックスの部 分破断斜視図であり、 第４図は、第３図に示す構成の破断縦断面図であり、 第５図は、中に置いた廃棄物の脱水後に密封してプラスチック製サック内に入 れた内側サックと運搬用外側サックの部分破断斜視図である。 実施態様の説明 第１図を参照して、ここには、低レベルまたは中間レベルの廃棄物を脱水し、 閉じ込める本発明による装置の一実施態様が示してある。この廃棄物は、説明の 目的のために、ここでは上述したような使用済みのイオン交換物質からなるもの と仮定する。このイオン交換物質は、原子力発電所の蒸気発生器の２次側にある 水性相を清浄化するためのイオン交換フィルタから生じる可能性がある。このイ オン交換物質は、5,000〜300,000Bq／kgのオーダーにある放射能強さを持つ可能 性があり、直接廃棄するには限界 値を超えている。その結果、イオン交換物質は脱水し、容器に閉じ込め、その原 子核種の内容について試験してから好ましくは地中に廃棄する。 第１図に示す装置は、貯蔵タンク１０と、張り布底部１３を備えた大袋形内側 サック１２とを包含する。この内側サックは、４つの持ち上げ用アイ１４の助け によって、持ち上げヨーク１６から吊り下げられ、この持ち上げヨーク１６は移 動する（Ｐ１方向移動）トロリー１８から１７を介して吊り下げられている。内 側サック１２は、上方に開口した防錆収集容器２０内で垂直方向に調節できる（ Ｐ２方向）。この収集容器２０は下方排出口２１を有し、この下方排出口２１は 、弁２２、ポンプ２３および弁２６を介して緩衝タンク２８の導入口２７に接続 している。緩衝タンク２８の底部には排出口２９が設けてあり、この排出口は弁 ３０、ポンプ３２を介してスプリンクラ３４に接続してある。このスプリンクラ は、内側サック１２の開口の上方に配置してあり、多数の下向きの噴射ノズル３ ６を包含する。さらに、第１図は真空吸引ノズル３８を概略的に示してある。こ の真空吸引ノズルは、内側サック１２の張り布底１３の外面にあてがわれており 、真空ポンプ４０を介して緩衝タンク２８の第２導入口４１に接続している。ポ ンプ２４と弁２６の間に接続した弁４２は濾過水１７を収集容器２０から排出口 ４３に吸い出すことができる。参照符号４４はプロセスからこぼれた物質を阻止 することを意図した保持壁を示している。 内側サック１２ 第１図の装置の機能を説明するために、第１図に示す内側サック１２の好まし い実施態様を、以下、第２図を参照しながらより詳しく説明する。前述したよう に、内側サック１２は１m³のオーダーの体積を有する大袋タイプである。この実 施態様では、内側サック１２は90×90×115cmである。 内側サック１２の側部および頂部は、内側にポリエチレンを被覆したポリプロピ レン布で作ることができるが、内側サックの底１３は濾過に適したメッシュを有 する張り布で作る。実地試験では、張り布１３のメッシュは１２５μｍであった 。第２図に示すように、サック１２は、さらに、２つの交差する補強バンド１５ を備えており、これらの補強バンドは、張り布１３の外面に配置してあり、両端 をサック１２の側部に連結してある。さらに、サック１２は、その頂部に、それ 自体公知の４つの持ち上げ用アイ１４を備えている。 本発明によれば、内側サック１２の透水性は、大体において、頂部あるいは側 部よりも張り布底１３のところでかなり高くなっている。本発明の範囲は、側部 および頂部が張り布底１３に比べて非常に制限されているが或る程度の透水性を 有する代替案ならびに側部および頂部がほぼ完全に水密性である代替案も含んで いる。いずれにしても、脱水は張り布底１３を通して完璧にあるいは少なくとも ほとんど実施される。 実地試験 本発明による方法を、以下、第１図に示すタイプの装置の助けによって実施した 試験に関連してより詳しく説明する。 ステップ１：貯蔵タンク１０の充填 ポンプ装置（図示せず）の助けによって、貯蔵タンク１０に水性で粒状の低レ ベル・イオン交換物質を適当なレベル１１まで充填した。貯蔵タンク１０内のイ オン交換物質を、以下のステップに従ってバッチ式に脱水し、閉じ込めた。 ステップ２：内側サック１２の充填 第２図に示すタイプの空の内側サック１２をその持ち上げ用アイ１４の助けに よって持ち上げヨーク１６から吊り下げ、第１図に示すように収集 容器２０内に下ろした。貯蔵タンク１０内に沈めた水中スラッジ・ポンプ(図示 せず)によって、約１m³の水性イオン交換物質を貯蔵タンク１０から吊り下げた 内側サック１２内に圧送した。この試験では、サック１２は、最初、収集容器２ ０の底に乗せておき、次いで、張り布底１２の最終充填作業中に第１図に示すよ うに容器２０の底から或るレベルのところまで上昇させた。 ステップ３：排水および再循環 内側サック１２の充填中、ボイド水（参照符号17）が、重力の作用の下に、イ オン交換物質から張り布底１３を通して収集容器２０に引き出された。収集容器 ２０内の濾過水１７が適当なレベル（30〜40cm）より上昇したとき、過剰な水を ポンプ２４によって緩衝タンク２８に圧送した。 収集された濾過水１７はかなり汚れていた（目視観察）。したがって、前処理 なしにそのまま処理することはできなかった。張り布サック１２を満たすのには 約５分かかり、吸い出した水の体積は400リットルであった。 濾過水１７を徐々にきれいにするために、濾過水は弁２２、ポンプ２４、弁２ ６、緩衝タンク２８、弁３０、ポンプ３２、スプリンクラ３４を経由して再循環 させた。スプリンクラ３４によって、濾過水１７はサック１２内のイオン交換物 質上に均等に振りまかれ、このイオン交換物質を再度通過し、さらにきれいにさ れた。 再循環では、濾過水１７が充分にきれいになるまで（この実施態様では、濾過 水がきれいで無着色の外見を持つまで）約１０リットル／分の流量で約４０分か かった。測定値は、濾過水が高純度でほぼ放射能がないことを示した。そのため 、排出口４３で放出することができた。 ステップ４：ドリップ脱水および真空吸引 その後、サック１２をドリップ脱水の目的で吊り下げたままとした。約２時間 後、約３０リットルの余分な水が引き出されており、１３時間後、約８リットル の余分な水が引き出されていた。１５時間後、少量のボイド水がまだサック１２ の底に残っていた。水の引き出し速度を高めるために、ドリップ脱水の後に、可 動真空吸引装置３８を種々の場所で張り布底１３の外面にあてがい、サック１２ の底に残っているボイド水を強力に吸い出した。 ステップ５：プラスチック製外側サックへの最終パッケージング 脱水作業が完了した後、内側サック１２を第５図に示すように最終的に梱包し た。図において、廃棄物は参照符号４４で示す。まず、内側サック１２の頂部を 参照符号４６で概略的に示すように適当な要領で密封した。その際、サックを水 密性プラスチック・サック４８内に置き、このサック４８を内側サック１２とほ ぼ同じデザイン、寸法の運搬用外側サック５０内に置いた。しかしながら、外側 サック５０の底は、張り布底ではなくて、この外側サック５０の側部、頂部を作 っているのと同じかあるいは類似した材料で作ってあった。こうしてできた廃棄 可能な容器構造１２、４８、５０を地中に廃棄できる。全体積は１m³であり、重 量は約700kgであり、最大外寸法は約110×110×110cmであった。 吸引ボックスによる改造 第１図に示す装置をさらに発展させるために、可動真空吸引ノズル３８の代わ りに第３、４図に示すタイプの特殊な吸引ボックス５２を用いた。この吸引ボッ クス５２は収集容器２０の外側に配置した。それによって、ドリップ脱水と真空 吸引を収集容器２０から別々に行うことができた。これは、最初のサックを収集 容器２０内で再循環によって排水させると同時に次のサックを吸引ボックス５２ に隣接してドリップ脱水、真空吸引でき るという点で有利である。 吸引ボックス５２は、それがサック１２の底部１３全体にわたって同時に真空 吸引を生じさせるので、張り布底１３上でノズル３８を動かす必要がないという 利点を有する。 本発明のこの改造実施例では、内側サック１２は、脱水作業が完了した後に移 動トロリー１８によって収集容器２０から持ち上げ、吸引ボックス５２上方の位 置まで側方へ移動させてから下降させた。 吸引ボックス５２は、４つの傾斜する底部要素５４を包含し、これらの底部要 素は一緒になってサック１２のための上方支持面を形成し、中央に排出口５６を 形成している。この排出口５６は第１図の真空ポンプ４０に接続してあり、吸引 ボックスに集まったボイド水を緩衝タンク２８に移送した。しかしながら、吸引 ボックス５２に集まったボイド水は必ずしも緩衝タンク２８に移送する必要がな く、オプションとして別に処理してきれいにしてもよい。底部要素５４の間には 、全部で４つの水路５８が設けてあり、これらの水路は集まったボイド水を排出 口５６に導き、吸引ボックス５２の支持面にわたって負圧を分布させることがで きる。 当然、再循環、ドリップ脱水、真空吸引に必要な時間は上記実施例に与えられ た値から導き得る。 さらに、絶対必要というわけではないが、プラスチック製サック４８と外側サ ック５０を使用するのが好ましい。また、内側サック１２を埋め込むことも考え られるが、これはより高価な代案であり、興味は薄い。 内側サック１２に関して、張り布材料１３は必ずしもサック底全体を覆う必要 はないし、代わりに、サックの側部に或る程度広がるようにしてもよい。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水性の放射性廃棄物（44）を脱水し、そして閉じ込める方法であって、廃棄 物を濾過容器（12）に導き、そこで脱水し、そして、廃棄物を最終的に廃棄可能 な容器構造（12、48、50）で廃棄し、この容器構造が脱水した廃棄物（44）を保 持する濾過容器（12）とこの濾過容器（12）を閉じ込める外側容器（50）とから なる方法において、前記濾過容器が以下で内側サック（12）と呼ぶサック（12） であり、この内側サック（12）が底（13）を有し、この底（13）が張り布を備え ており、この底を通してほぼすべての脱水作業が実施され、脱水が完了した後、 内側サック（12）を密封し、外側容器（50）内に入れ、最終的に廃棄することを 特徴とする方法。 ２．請求項１記載の方法において、脱水作業から生じた濾過水（17）を内側サッ ク（12）内の廃棄物（44）を通して再循環（24、28、32）させて徐々にきれいに することを特徴とする方法。 ３．請求項２記載の方法において、濾過水（17）の再循環（24、28、32）を、内 側サック（12）の下方に配置した収集容器（20）から内側サック（12）の上方に 配置したスプリンクラ（34）へ濾過水（17）をポンプ輸送することによって行い 、内側サック（12）内の廃棄物（44）上に濾過水（17）を分布させることを特徴 とする方法。 ４．請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法において、内側サック（12）の張 り布底（13）の外面に負圧（38、40）を適用して脱水作業速度を高めることを特 徴とする方法。 ５．請求項４記載の方法において、脱水作業が、廃棄物（44）を保持する内側サ ック（12）を濾過水（17）を収集する収集容器（20）上方へ吊り下げる第１段階 と、内側サック（12）を収集容器（20）から分離したス テーション（52）へ移動させ、内側サック（12）をドリップ脱水させ、負圧を張 り布底の外面に適用する第２段階とからなることを特徴とする方法。 ６．請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法において、前記外側容器が、好ま しくは持ち上げ用アイを上端に備えた運搬用外側サック（50）であることを特徴 とする方法。 ７．請求項６記載の方法において、内側サック（12）を水密性サック（48）に密 封してから外側サック（50）内に入れることを特徴とする方法。 ８．放射性の水性廃棄物（44）を脱水し、そして閉じ込める装置であって、廃棄 物を廃棄可能な容器構造（12、48、50）内で脱水し、収容し、この容器構造が濾 過容器として設計した内側容器（12）とこの内側容器（12）を収容する外側容器 （50）とからなる装置において、内側容器が以下で内側サックと呼ぶサック（12 ）であり、この内側サック（12）が開放頂部と張り布を有する底（13）を有し、 この張り布を通してほぼすべての脱水作業が実施され、さらに、脱水作業から生 じた濾過水（17）を受け入れる収集容器（20）と、廃棄物（44）を保持する内側 サック（12）を収集容器（20）の上方に吊り下げる吊り下げ手段（16−18）とを 包含し、脱水作業が完了した後に内側サック（12）を外側容器（50）内に入れる ことによって廃棄可能な容器構造が完成することを特徴とする装置。 ９．請求８記載の装置において、内側サック（12）内の廃棄物（44）を通して、 収集容器（20）で受け取られた濾過水（17）を再循環させる手段（24、28、32） を備えていることを特徴とする装置。 10．請求８または９記載の装置において、内側サック（12）の張り布底（13）の 外面に負圧を付与して脱水作業速度を向上させる手段（40、38：40、52）を備え ていることを特徴とする装置。 11．請求項１０記載の装置において、負圧を付与する前記手段が、吸引ボックス （52）を包含し、この吸引ボックス（52）が収集容器（20）から分離しており、 内側サック（12）用の支持面（54）と、この支持面（54）に形成した少なくとも １つの開口（56）とを包含し、この開口（56）が負圧（40）と連通していること を特徴とする装置。 12．請求項８〜１１のいずれか１つに記載の装置において、外側容器がサック（ 50）であることを特徴とする装置。 13．請求項１２記載の装置において、外側サック（50）がその開口端に持ち上げ 用アイを備えていることを特徴とする装置。 14．請求項８〜１１のいずれか１つに記載の装置において、内側サック（12）が その開口端に持ち上げ用アイ（14）を備え、収集容器（20）に隣接して内側サッ ク（12）を吊り下げられるようになっていることを特徴とする装置。 15．請求項８〜１４のいずれか１つに記載の装置において、内側サック（12）が 底補強体（15）を備え、この底補強体（15）が張り布底（13）の外面に配置して あり、内側サック（12）の側部に連結していることを特徴とする装置。 16．請求項８〜１５のいずれか１つに記載の装置において、内側サック（12）が １m³のオーダーの体積を有することを特徴とする装置。