JPS58182598A - Device and method for volume-decreasing and solidifying radioactive solid waste - Google Patents

Device and method for volume-decreasing and solidifying radioactive solid waste

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JPS58182598A
JPS58182598A JP6696982A JP6696982A JPS58182598A JP S58182598 A JPS58182598 A JP S58182598A JP 6696982 A JP6696982 A JP 6696982A JP 6696982 A JP6696982 A JP 6696982A JP S58182598 A JPS58182598 A JP S58182598A
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capsule
solid waste
oxidizing agent
metal capsule
metal
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北川 一男
山本 敬蔵
孝夫 山本
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトリチウムを含有する放射性固体廃棄物の熱間
静水用プレス(以下HIPと略称する)による減容固化
処理に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to volume reduction and solidification treatment of radioactive solid waste containing tritium by hot isostatic press (hereinafter abbreviated as HIP).

石油を始めとする化石燃料が早暁枯渇するとf想される
昨今、その代替エネルギー源としてのINN方力利用が
発達しつつあるが、原子力エネルギー産出の過程におい
て長い半減期を有する多くの放射性廃棄物を排出するた
め、かかる放射性廃棄物を安全に貯蔵する技術の確立は
環境汚染防止上性に重要視されている。例えば、動力燃
料用)東予炉内で新燃料の燃焼度を抑制、制御し、炉内
燃焼度全均一に保つバーナプルポイズンの使用済のもの
は、炉内で中性子の照射を受けてト1ノチウムを発生し
、あるいは、再処理工場の前処理上程カーら発生する剪
断溶解後の使用済燃料被覆管、燃料集合体の上下端末部
材、スペーサ、スジ1ノンク°等の金属廃棄物(以下)
・ルと称する)[) ’Jチウムを吸収して、高レベル
の放射性固体廃棄物となるばかりでなく、その材質、即
ちジルカロイの有する自然発火の危険性から特殊なノ・
ノド1ノンク°と貯蔵技術が強く要求される。
Nowadays, it is expected that fossil fuels such as oil will run out early, and the use of INN energy as an alternative energy source is being developed, but in the process of nuclear energy production, many radioactive wastes with long half-lives are generated. Therefore, the establishment of technology to safely store such radioactive waste is important for preventing environmental pollution. For example, used burner pull poison, which suppresses and controls the burnup of new fuel in the Toyo reactor (for power fuel) and maintains a uniform burnup throughout the reactor, is irradiated with neutrons in the reactor. Metal waste such as spent fuel cladding tubes after shear melting, upper and lower end members of fuel assemblies, spacers, streaks 1°, etc. that generate notium or are generated from cars in the pretreatment process of reprocessing plants (see below)
・Not only does it absorb J-thium and become a high-level radioactive solid waste, but it is also a special waste material due to the risk of spontaneous combustion of its material, namely Zircaloy.
Nod 1 nonk° and storage technology are strongly required.

従来、かかる放射性固体廃棄物は、その取扱いの困難さ
から、ドラム缶中に収納し、ステンレスライニングした
水槽中に沈めて貯蔵されて来た。
Conventionally, such radioactive solid waste has been stored in drums and submerged in stainless steel-lined water tanks due to the difficulty of handling.

しかしながら、この方法はハル等が約1.1に9/lと
いう低密度であるため貯蔵スペースが膨大なものとなり
、また万一の外乱に対して強固な結合体となっていない
等の問題点を有している。
However, this method requires a huge amount of storage space because the hull has a low density of about 1.1 to 9/l, and there are problems such as the structure is not strong enough to withstand external disturbances. have.

そこで、よりコンパクトで、かつ安定な貯蔵形態の検討
が各方面で進められ、例えば金属廃棄物の場合には加熱
炉中で一旦溶解して固化することにより緻密なブロック
体とする方法が提案されており、また可燃性廃棄物を焼
却して発生した放射性焼却灰の場合には、これをマイク
ロ>を溶融手段によって溶融固化する方法が提案されて
いる。
Therefore, more compact and stable storage formats are being investigated in various fields. For example, in the case of metal waste, a method has been proposed in which it is melted and solidified in a heating furnace to form a dense block. In addition, in the case of radioactive incineration ash generated by incinerating combustible waste, a method has been proposed in which this is melted and solidified using micro-melting means.

これらの方法は減容化という点ではいずれも一応の成功
を収めているが、溶解時の放射性ガス及び炉の耐火物の
放射能化など二次廃棄物の処理問題の発生という難があ
る。
All of these methods have achieved some success in terms of volume reduction, but they have the disadvantage of generating secondary waste disposal problems such as radioactive gas during melting and radioactivity of furnace refractories.

最近、上記の如き難点を補うものとして放射性固体廃棄
物を減容固化するためにH工Pを利用することが注目さ
れて来た。
Recently, attention has been paid to the use of H-P to reduce the volume and solidify radioactive solid waste as a way to compensate for the above-mentioned difficulties.

H工pH元来アルゴンガス等の不活性ガス又は耐熱グリ
ース、溶融ガラス等の耐熱性非田縮流体。
H engineering pH Originally inert gas such as argon gas or heat resistant non-condensing fluid such as heat resistant grease and molten glass.

BN粉末、パイロフェライト、タルク、酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム等の耐熱性粉粒体等を田力媒体と
して被処理体に高温下に三次元的静水田を加えて等方田
縮し、焼結、拡散接合、鋳造品の欠陥除去等を行なう方
法である。
A three-dimensional static paddy field is added to the object to be processed under high temperature using heat-resistant powder such as BN powder, pyroferrite, talc, zirconium oxide, magnesium oxide, etc. as a field force medium, and the process is isostatically contracted, sintered, and diffused. This is a method for joining, removing defects in cast products, etc.

本出願人もかかる技術動向に追随し、かねてHIF処理
を利用した放射性固体廃棄物の減容固化法について研究
を行ない、既にその幾つかについて提案して来た。例え
ば、ハル等を収納したカプセルが圧縮時に局部的に変形
して破損することを防止するためにカプセル空間内に金
属粉末やセラミックス粉末を充填したり、予めハル等を
機械的プレスにより予備圧縮体としておき、延展性に富
んだカプセルに収容してHIF処理に付すことを提案し
た。またそれらの方法においては特にハル等を構成する
ジルカロイの自然発火を防止するためにカプセル中にT
1またはZr等の酸素のゲッターを添加混入したり、あ
るいはカプセルを密封するに先立って脱気する等の配慮
が払われているが、発生するトリチウムガスの封じ込め
対策としてはカプセル材料としてトリチウムガスを透過
しにくい材料、例えばOu又はklを用いる程度のこと
が開示されているに過ぎない。ところがハル等をH工P
処理する場合、ハル等の融点温度の約60%程度の温度
迄昇温するためトリチウムが著しく活性化し、それをカ
プセル内に完全に封じ込め、確実に固定化することは従
来提案した方法では尚不充分であるばかりでなく、トリ
チウム以外の放射性核種の漏出を完全に防止することが
できず、二次廃棄物発生の危険が伴なう。
The present applicant has followed this technological trend and has been conducting research on volume reduction and solidification methods for radioactive solid waste using HIF treatment, and has already proposed some of them. For example, in order to prevent the capsule housing the hull etc. from being locally deformed and damaged during compression, metal powder or ceramic powder may be filled into the capsule space, or the hull etc. may be pre-compressed by mechanical pressing. We proposed that the material be placed in a highly ductile capsule and subjected to HIF treatment. In addition, in these methods, T is added to the capsule to prevent spontaneous combustion of Zircaloy, which constitutes the hull etc.
Considerations have been taken, such as adding an oxygen getter such as 1 or Zr, or degassing the capsule before sealing it. Only the use of less permeable materials, such as Ou or kl, is disclosed. However, Hull etc.
When processing, the temperature rises to about 60% of the melting point temperature of the hull, etc., so the tritium becomes significantly activated, and it is still difficult to completely confine it within the capsule and securely immobilize it using the previously proposed methods. Not only is this insufficient, but it also cannot completely prevent the leakage of radionuclides other than tritium, and there is a risk of secondary waste generation.

本発明は上述の問題点を解消するために鋭意研究の未完
成されたもので、その目的とするところは、長期間の安
全な貯蔵に適するように、トリチウム等の放射性核種を
一切漏出することなく、且つ著しく減容固定化された放
射性固体廃棄物のブロックを提供するにある。他の目的
はかかるブロックを成形するための放射性固体廃棄物減
容処理工程を通じてトリチウム等の放射性物質の糸外へ
の漏出を防止し、二次廃棄物の発生を防止することにあ
る。更に別の目的は、上記の目的を達成するために有効
に適用し得る装置を提供することである。その他の目的
は以下の記載から逐次明らかにされよう。
The present invention is the result of intensive research to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to completely release radionuclides such as tritium in order to make it suitable for long-term safe storage. The object of the present invention is to provide a block of radioactive solid waste which is immobilized and has a significantly reduced volume. Another purpose is to prevent the leakage of radioactive substances such as tritium to the outside of the thread through the radioactive solid waste volume reduction treatment process for forming such blocks, and to prevent the generation of secondary waste. Yet another objective is to provide a device that can be effectively applied to achieve the above objectives. Other purposes will become clear from the description below.

上記目的を達成するための本発明方法の特徴とするとこ
ろは、放射性固体廃棄物を圧縮ブレスにより圧縮して形
成された予備圧縮体を金属カプセルに収納して脱気密封
した後、HIP処理を施して緻密一体化する方法におい
て、前記金属カプセルを脱気密封するに先立って昇温処
理に対し、前記予備圧縮体から放出されるトリチウムガ
スを金属カプセル内に配置した酸化剤の作用により、必
要に応じて酸化触媒の扶けをかりて酸化して水に転換し
、しかる後、金属カプセルをその内部に水を閉じ込めた
状態で脱気密封することにある。又かかる本発明方法に
好適に適用するために発明された装置は、内面が銅又は
アルミニウム、外面がステンレス鋼となるように複合さ
れた複合金属板を以って形成された金属カプセルと該金
属カプセル内面に少くとも脱気管に通ずる導孔を覆って
添装された酸化剤または酸化触媒よりなる層と、脱気管
内に装填された水分吸着剤とよりなり、金属カプセルを
加熱するための加熱手段と、脱気管を冷却するための冷
却手段とを具えてなることを特徴とするものである。
The feature of the method of the present invention for achieving the above object is that a pre-compressed body formed by compressing radioactive solid waste with a compression press is housed in a metal capsule, degassed and sealed, and then subjected to HIP treatment. In this method, prior to degassing and sealing the metal capsule, the tritium gas released from the pre-compressed body is heated by the action of an oxidizing agent placed inside the metal capsule, and the necessary The process involves oxidizing and converting it to water with the help of an oxidation catalyst, and then degassing and sealing the metal capsule with the water trapped inside. In addition, an apparatus invented to suitably apply the method of the present invention includes a metal capsule formed of a composite metal plate whose inner surface is made of copper or aluminum and whose outer surface is made of stainless steel; A layer consisting of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst is added to the inner surface of the capsule to cover at least the conduit leading to the degassing pipe, and a moisture adsorbent is loaded into the degassing pipe, which is used to heat the metal capsule. and a cooling means for cooling the degassing pipe.

以下、本発明の態様を添付図面を参照しつつ詳述する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

本発明方法の基本的工程は次の通りである。The basic steps of the method of the present invention are as follows.

(])  酸化剤または酸化触媒の粉末あるいはペレッ
トをハル等の放射性固体廃棄物に実質的に均一に分散す
るよう混合する。
(]) Mixing the oxidizing agent or oxidizing catalyst powder or pellets into a radioactive solid waste such as a hull so as to be substantially uniformly dispersed therein.

(2)  上記混合物を圧縮プレスにより予備圧縮し、
酸化剤または酸化触媒が実質的に均一に分散含有された
予備圧縮体とする。
(2) Preliminarily compressing the above mixture using a compression press,
The pre-compressed body contains an oxidizing agent or an oxidizing catalyst substantially uniformly dispersed therein.

(3)  予備圧縮体を金属カプセルに収納する。(3) Storing the pre-compressed body in a metal capsule.

(4)脱気管を立設した蓋を溶接する。(4) Weld the lid with the degassing pipe installed upright.

(5)  金属カプセルを昇温する。(5) Raise the temperature of the metal capsule.

(6)脱気管より、金属カプセル内金脱気する。(6) Degas the metal inside the metal capsule through the degassing pipe.

(7)脱気管を密封する。(7) Seal the degassing tube.

(8)金属カプセルをHIP処理に付す。(8) Subject the metal capsule to HIP treatment.

第1図はかかる本発明方法の各工程を示す系統図であり
、先ず、適当な長さに切断されたハル等の放射性固体廃
棄物(1)を酸化剤又は酸化触媒の粉末又はペレット(
2)と実質的に均一に混合しながらプレス成形機(3)
に装填し、常温付近の温度で圧縮して予備圧縮体(4)
とする。酸化剤としては、酸化銅、酸化銀等、酸素を出
し易い金属酸化物、 Na2O2、PbO2等の金属過
酸化物の他、酸素酸塩類等も適用可能であるが、就中、
酸化銅、酸化銀が最適である。
FIG. 1 is a system diagram showing each step of the method of the present invention. First, radioactive solid waste (1) such as a hull cut into appropriate lengths is converted into powder or pellets of an oxidizing agent or oxidation catalyst (
2) while substantially uniformly mixing the press molding machine (3).
and compressed at a temperature around room temperature to form a pre-compressed body (4).
shall be. As the oxidizing agent, in addition to metal oxides that easily release oxygen such as copper oxide and silver oxide, metal peroxides such as Na2O2 and PbO2, oxyacid salts, etc. can also be used.
Copper oxide and silver oxide are most suitable.

かような酸化剤によらず、空気中の酸素を酸化剤とする
ときは、酸化触媒の扶けをかりて酸化反応を促進する必
要上、白金、パラジウム等の酸化融媒を分散混合する″
。かくして予備圧縮中には酸化剤又は酸化触媒が実質的
に均一に分散して含有されることとなる。このような予
備圧縮を行なう主な目的は、爾後のH工P装置への装入
時の見掛は密度を向上させるためであり、見掛は密度が
低い場合はH工P工程で緻密化を行なうときに金属カプ
セルの破損を起こす惧れがある。従ってこの破損を防止
するため予め圧縮して真密度の60%以上の密度を有す
る成形体としておくのである。
Regardless of such an oxidizing agent, when using oxygen in the air as the oxidizing agent, an oxidizing medium such as platinum or palladium is dispersed and mixed in order to promote the oxidizing reaction with the help of an oxidizing catalyst.
. Thus, the oxidizing agent or oxidizing catalyst is contained in a substantially uniformly dispersed state during precompression. The main purpose of such pre-compression is to improve the apparent density when charging into the H-P process.If the apparent density is low, it will be densified in the H-P process. There is a risk of damage to the metal capsule when doing so. Therefore, in order to prevent this damage, the molded product is compressed in advance to have a density of 60% or more of the true density.

また耐熱グリース、溶融ガラス等の非圧縮性流体又はB
N粉末、タルク、グデファイト、ノぐイロ7エライト、
二硫化モリブデン等の流動性粉粒体等を圧媒とし、機械
的プレスにより圧縮するHIP法の場合は、より低い密
度でも充分である。
In addition, heat-resistant grease, incompressible fluids such as molten glass, or B
N powder, talc, gdefite, Noguiro 7 Elite,
In the case of the HIP method, which uses a fluid powder such as molybdenum disulfide as a pressure medium and is compressed by a mechanical press, a lower density is sufficient.

次に上記圧縮プレスによりディスク状に成形された予備
圧縮体(4)は複数個、金属材料で作られた金属カプセ
ル(5)内に収納される。
Next, a plurality of pre-compressed bodies (4) formed into disk shapes by the compression press are housed in metal capsules (5) made of a metal material.

この場合、カプセルに使用する材質としては、Ou 、
 Atの単体もしくはステンレス鋼と組合わせた2重管
あるいはそれらをクラッドした合板等の複合板を用い、
複合板の場合はOu 、 At等がカプセル内面にステ
ンレス鋼が外面に配置されるように用いる。
In this case, the materials used for the capsule include Ou,
Using single At or double pipes combined with stainless steel, or composite boards such as plywood clad with these,
In the case of a composite plate, Ou, At, etc. are used such that stainless steel is placed on the inner surface of the capsule and stainless steel is placed on the outer surface.

かくすることによって、ノ1ル等に吸収されたトリチウ
ム(3H)が後の加熱処理時にカプセル外へ漏出するこ
とをできるだけ防止すると共に、jJD熱II寺の酸化
防止、長期貯蔵時の耐食に対して有効である。何故なら
ば、一般にOu 、 ALはトリチウムを透過し難い材
料とされており、またステンレス−はトリチウムの透過
は大であるが、酸化、腐食に耐性を示すからである。
By doing this, tritium (3H) absorbed in the nozzle, etc. is prevented as much as possible from leaking out of the capsule during the subsequent heat treatment, and it also prevents oxidation and corrosion resistance during long-term storage. It is valid. This is because Ou and AL are generally considered to be materials that are difficult for tritium to pass through, and stainless steel has a high permeation of tritium but is resistant to oxidation and corrosion.

次いで、予備圧縮体(4)が収納された金属カプセル(
5)に対重脱気管(6)を立設した蓋(7)を溶接する
が、溶接に際しては溶接時の熱がノ・ル等に吸収された
トリチウムを活性化しないように溶接個所はできるだけ
ハル等と離れた位置とすることが好ましい。また、金属
カプセルのノ1ンドリングを考慮して磁性ステンレス板
を蓋に溶接し、マグネ゛ントによる吊上げ、搬送等のノ
・ンドリングを容易ならしめることも好適な手段である
Next, a metal capsule (
5) Weld the lid (7) with the double degassing pipe (6) upright. When welding, weld the welded area as much as possible so that the heat during welding does not activate the tritium absorbed by the nozzles, etc. It is preferable to position it away from the hull etc. In addition, in consideration of handling of the metal capsule, it is also a suitable means to weld a magnetic stainless steel plate to the lid to facilitate handling such as lifting and transportation using a magnet.

かくして予備圧縮体(4)を内部に収納し脱気管(6)
を立設した蓋(7)を溶接した金属カプセル(5)は、
次いで昇温処理に付される。すなわち電熱等の加熱手段
(8)によって金属カプセル(5)を加熱し昇温すると
、酸化触媒を混合した予備圧縮体の場合には、加熱によ
り活性化されてハル等から放出されたトリチウムガスは
、触媒の作用によりカプセル内の空気中の酸素と反応し
て水に転換する。若し、トリチウムガスの量が多い場合
には、脱気管(6)から酸化に必要な空気を補給する。
In this way, the pre-compression body (4) is stored inside and the degassing pipe (6) is opened.
The metal capsule (5) is welded with a lid (7) that is erected.
Next, it is subjected to a temperature raising treatment. In other words, when the metal capsule (5) is heated and heated by a heating means (8) such as electric heating, in the case of a pre-compressed body mixed with an oxidation catalyst, tritium gas activated by heating and released from the hull etc. Under the action of a catalyst, it reacts with oxygen in the air inside the capsule and converts it into water. If the amount of tritium gas is large, the air necessary for oxidation is supplied from the degassing pipe (6).

また酸化剤を混合した予備圧縮体の場合には、同様に加
熱により発生したトリチウムガスは酸化剤と反応し、ト
リチウム水となる。この場合は脱気管(6)を真空装置
(9)に接続して脱気しながら行なうことができる。
Further, in the case of a pre-compressed body mixed with an oxidizing agent, tritium gas generated by heating similarly reacts with the oxidizing agent and becomes tritiated water. In this case, the degassing can be carried out while degassing by connecting the degassing pipe (6) to the vacuum device (9).

いずれの場合も金属カプセル(5)の内部が水の沸点以
上の温度に達しない程度に加熱することが肝要であり、
高温になると生成したトリチウム水は水蒸気となって脱
気管から排出され二次汚染の原因となる惧れがある。
In either case, it is important to heat the inside of the metal capsule (5) to a degree that does not reach a temperature above the boiling point of water.
When the temperature rises, the generated tritiated water becomes water vapor and is discharged from the degassing pipe, potentially causing secondary pollution.

上述の如くにして金属カプセル内のトリチウムガスを水
に転換後、脱気管(6)に接続した真空装置(9)を作
動して金属カプセル(5)内を脱気し、しかる後、脱気
管を圧接又は鍛圧00)シて密封する。このようにして
脱気密封された金属カプセルはその後のH工P処理時の
加熱時に内用上昇によるa属カプセルの破損の危険がな
く、ジルカロイの発火防止上も有効である。
After converting the tritium gas inside the metal capsule into water as described above, the vacuum device (9) connected to the degassing pipe (6) is operated to degas the inside of the metal capsule (5), and then the degassing pipe Press or press 00) and seal. The metal capsule degassed and sealed in this manner is free from the risk of damage to the genus A capsule due to internal rise during heating during the subsequent H-P treatment, and is also effective in preventing ignition of Zircaloy.

予備圧縮体(4)を収納し密封された金属カプセル(5
)には、次いでHIP処理が施される。H工P処理時に
は既述の如く固体廃棄物の融点温度の約60%の温度迄
の昇温、例えば材質がジルカロイのハル等の場合には約
900℃迄の昇温が必要である。この時にはカプセル内
のトリチウム水は水蒸気になるため、カプセル内に王カ
が発生することとなる。しかしながら、実際にはトリチ
ウム水は極めて微量であり、カプセルを破壊する程の■
カを発生するには至らない。
A sealed metal capsule (5) containing the pre-compressed body (4)
) is then subjected to HIP treatment. As mentioned above, during the H/P treatment, it is necessary to raise the temperature to approximately 60% of the melting point temperature of the solid waste, for example, in the case of a hull made of Zircaloy, it is necessary to raise the temperature to approximately 900°C. At this time, the tritium water inside the capsule turns into water vapor, so that king moss is generated inside the capsule. However, in reality, the amount of tritium water is extremely small, and is large enough to destroy the capsule.
It is not enough to generate mosquitoes.

例えば、H工P処理後のカプセルの寸法がφ3oo1.
.X6ooH■の場合について計算してみると次の通り
となる。
For example, the dimensions of the capsule after H-P treatment are φ3oo1.
.. Calculations for the case of X6ooH■ are as follows.

ハル重量=7X302X60X65X10−3= 27
5 Kg ハル中のトリチウム量=300 N1000μ 4 ※
=0.3〜1°X9 ※注: The Oommunity’s R& D 
Programmeon  Radioactive 
 Waste  Management  andSt
orageによる。
Hull weight = 7X302X60X65X10-3 = 27
5 Kg Amount of tritium in hull = 300 N1000μ 4 *
=0.3~1°X9 *Note: The Ommunity's R&D
Programmeon Radioactive
Waste Management andSt
By orage.

カプセル内トリチウム量= 8.25〜2’7501ト
リチウムガス容積=0.37  7.。、カプセル内ト
リチウムガス量=31〜102 Ncc31〜102 カプセル内トリチウム水量=  22400  ×18
=0.02〜0.08S’ 900℃におけるカプセル内ガス容積 273−1−900 −(31〜102 ) ×273+25= 122〜4
00cc (latm)=3−6〜12 cc (30
atm  )= 1〜3 cc (130atm  )
すなわちカプセル内のトリチウム水は僅かに1〜2滴に
過ぎず、900℃の加熱時には同時に・H工P処理のた
めに例えばl OOOatmにも及ぶ外圧が掛っている
からカプセルが破壊する懸念は全くない。又、HIP処
理後、処理体の温度が低下すると、カプセル内の水蒸気
は再び凝結して水となりカプセル内に残留する。
Amount of tritium in capsule = 8.25 to 2'7501 Volume of tritium gas = 0.37 7. . , Amount of tritium gas in the capsule = 31 ~ 102 Ncc31 ~ 102 Amount of tritium water in the capsule = 22400 × 18
=0.02~0.08S' Capsule internal gas volume at 900°C 273-1-900 -(31~102) x273+25=122~4
00cc (latm) = 3-6~12 cc (30
atm)=1~3cc (130atm)
In other words, there are only 1 to 2 drops of tritium water inside the capsule, and when heated to 900°C, an external pressure of, for example, 1 OOOatm is applied at the same time due to the H-P treatment, so there is no fear that the capsule will break. do not have. Furthermore, when the temperature of the treated body decreases after the HIP treatment, the water vapor within the capsule condenses again to become water and remains within the capsule.

H工P処理は従来公知のH工P装置を用い、固体廃棄物
が塑性変形を起す程度の温度まで加熱しつつ、不活性ガ
スを圧力媒体として30分以上高圧に保持する公知の方
法を採用し略々真密度に近い成形体に押し固め緻密化す
ることができる。
The H-P treatment uses a conventionally known H-P device, and employs a known method in which the solid waste is heated to a temperature that causes plastic deformation, and the solid waste is held at high pressure for 30 minutes or more using an inert gas as a pressure medium. It can be compacted and densified into a molded body with approximately true density.

一方、かかるHIP処理は不活性ガスのH工P装置への
導入、H工P装置からの排出の機構及び圧縮性ガスによ
る安全性からの見地と高圧ガス取締法の規制下における
設置、保守に関する取扱いの煩雑さ、更には昇温、昇王
時間に起因する処理サイクルタイムの長さと生産効率の
低さ等の問題があり、必ずしも最適の方法ということが
できない。そこで、最近では不活性ガスによらない圧媒
例えばBN粉末、グラファイト、パイロフェライト、タ
ルク、二硫化モリブデン、酸化ジルコニウム、酸化マグ
ネシウム粉末等の粉粒体又は溶融ガラス、耐熱グリース
等の非田縮性流体を用い、高圧シリンダと往復動可能な
ステムとからなる原綿装置内で前記媒体を介して、その
中に埋設された金属カプセルを圧縮する方法(以下これ
を準H工P処理と称する)が採用されている。本発明方
法においても準HIP処理は有利に適用することができ
、その工程を第1図について説明すると、密封金属カプ
セルは加熱工程に送られ電気炉等(11)で加熱される
On the other hand, such HIP processing concerns the introduction of inert gas into the H-P equipment, the mechanism for discharging it from the H-P equipment, the safety aspects of compressible gas, and the installation and maintenance under the High Pressure Gas Control Act. This method is not necessarily the best method because it is complicated to handle, has problems such as a long processing cycle time due to temperature rise and rise time, and low production efficiency. Therefore, recently, pressurized media that do not rely on inert gas, such as granular materials such as BN powder, graphite, pyroferrite, talc, molybdenum disulfide, zirconium oxide, and magnesium oxide powder, or non-curing materials such as molten glass and heat-resistant grease, have been developed. A method of compressing metal capsules embedded in a raw cotton device consisting of a high-pressure cylinder and a reciprocating stem using a fluid through the medium (hereinafter referred to as semi-H-processing). It has been adopted. The quasi-HIP treatment can also be advantageously applied in the method of the present invention, and the process will be explained with reference to FIG. 1. The sealed metal capsule is sent to a heating process and heated in an electric furnace or the like (11).

加熱は後続の準H工P処理に好適な温度に加熱するもの
であり、通常、準H工P処理時の圧媒の種頼により異な
り、BN粉末、タルク、ノぐイロ7エライト、酸化ジル
コニウム、酸化マグネシウム〜などでは2300℃以下
、溶融塩では塩の融点以上、耐熱グリースでは1250
℃以下の適宜な温度が選定される。
Heating is carried out to a temperature suitable for the subsequent semi-H-work P treatment, and usually varies depending on the type of pressure medium used during the semi-H-work P treatment. , below 2300℃ for magnesium oxide, etc., above the melting point of the salt for molten salt, and 1250℃ for heat-resistant grease.
An appropriate temperature below ℃ is selected.

加熱処理終了後、密封金属カプセル(+2)は準H工P
処理工程に送られ、所要の圧縮処理に付される。
After the heat treatment is completed, the sealed metal capsule (+2) is semi-H engineering P
It is sent to a processing step and subjected to the required compression process.

準H工P処理においては、高圧シリンダ03)と往復動
可能なステム0→からなる圧縮装置内に圧力媒体05)
を充填し、該圧媒中に前記加熱された密封カプセル(ロ
)を埋設してステム0萄を移動させることにより前記圧
媒を介して圧縮する。
In semi-H engineering P processing, a pressure medium 05) is placed in a compression device consisting of a high-pressure cylinder 03) and a reciprocating stem 0→.
The heated sealed capsule (b) is buried in the pressure medium, and the stem 0 is moved to compress it through the pressure medium.

ここで、本発明方法における準H工P処理において圧力
媒体が具備すべき条件としては次の諸点が挙げられる。
Here, the conditions that the pressure medium should satisfy in the semi-H-work P process in the method of the present invention include the following points.

(1)反覆使用が可能であること。(1) Can be used repeatedly.

即ち、カプセルを介して加圧するので本来は圧媒が汚染
することはないが、万が一カプセルが破損した場合、あ
るいはトリチウムの透過により圧媒の汚染することが考
えられる。従ってその場合、二次廃棄物として発生しな
いよう反覆使用が要求される。
That is, since pressure is applied through the capsule, the pressure medium will not be contaminated in the first place, but if the capsule is damaged or tritium permeates, the pressure medium may be contaminated. Therefore, in that case, repeated use is required to prevent generation of secondary waste.

(2)  断熱性があること。(2) It must have heat insulation properties.

カプセルの熱が高圧シリンダへ伝熱し、シリンダの強度
を低下させないよう、圧媒は断熱性を有することが好ま
しい。
The pressure medium preferably has heat insulating properties so that the heat of the capsule does not transfer to the high-pressure cylinder and reduce the strength of the cylinder.

(3)  潤滑性があること。(3) It must have lubricity.

シリンダ内のステムの進入に対応して移動する際、シリ
ンダの摩擦抵抗が小さいことが望ましい。
It is desirable that the cylinder has low frictional resistance when moving in response to the entry of the stem into the cylinder.

(4)  変形抵抗が小さいこと。(4) Low deformation resistance.

カプセルに等圧を与えるためには変形抵抗が小さいこと
が要求される。
In order to apply equal pressure to the capsule, low deformation resistance is required.

(5)焼結体にならないこと。(5) Do not become a sintered body.

焼結体になれば折角の等方圧縮性が阻害される。If it becomes a sintered body, its isotropic compressibility will be hindered.

(6)  熱により分解が起らないこと。(6) No decomposition occurs due to heat.

(7)  シリンダ内壁を傷付けないこと。(7) Do not damage the inner wall of the cylinder.

以上のような諸条件を満足するものとして、前記処理時
の温度と対応して、BN、グラファイト。
As a material satisfying the above conditions, BN and graphite are selected according to the temperature during the treatment.

パイロフェライト、タルク、二硫化モリブデン等の粉末
あるいはペレットが考えられる。そして処理温度が低い
場合には溶融塩の他、耐熱グリースは好ましい圧媒の1
つであるが、反覆使用による劣化の面で稍難がある。し
かし、耐熱グリースは流動性、離型性、コツト面から極
めて実用的である。
Possible materials include powders or pellets of pyroferrite, talc, molybdenum disulfide, etc. In addition to molten salt, heat-resistant grease is one of the preferred pressure media when the processing temperature is low.
However, it has some problems in terms of deterioration due to repeated use. However, heat-resistant grease is extremely practical due to its fluidity, mold releasability, and consistency.

これら圧媒の使用により密封カプセルに及ぼす圧力はガ
ス王と異なり、20,000気田位までは充分対応可能
であるが、圧縮装置の寿命を考慮すればl O,000
気王以下、通常はl、000〜10゜000気田の範囲
において実施される。
The pressure exerted on the sealed capsule due to the use of these pressure media is different from that of the gas king, and can sufficiently handle up to about 20,000 kita, but if the life of the compression device is taken into account, the pressure exerted on the sealed capsule is 1 O,000.
It is usually carried out in the range of 1,000 to 10°,000 ki.

この場合、準H工P処理時における高圧保持時間は昇王
後、一般的には比較的短かくてよく、従来のHIP処理
が30分以上要していたのに対し数分間、圧媒によって
は1分程IWで充分である。
In this case, the high pressure holding time during the semi-HIP treatment is generally relatively short after raising the pressure, and while conventional HIP treatment required more than 30 minutes, the pressure was maintained for several minutes using the pressure medium. IW for about 1 minute is sufficient.

以上のような各工程を経て、トリチウムを排出すること
なく、トリチウム水に転換して内部に閉じ込めた状態で
放射性固体廃棄物を一体に緻密fヒして減容し、且つ強
い結合力を有するブロック体に押し固めることができる
Through each of the above steps, the radioactive solid waste is densified and reduced in volume while the tritium is converted into tritium water and confined inside, and has a strong binding force. Can be compacted into blocks.

なお、前記高圧シリンダ(13)の内壁又は密封金属カ
プセル(ロ)の外周に断熱層を配設すれば、圧縮装置内
での密封カプセルの保持時間を延ばすことができるので
耐熱グリースの如き圧媒を使用した場合には好適である
Note that if a heat insulating layer is provided on the inner wall of the high pressure cylinder (13) or on the outer periphery of the sealed metal capsule (b), the retention time of the sealed capsule in the compression device can be extended, so that pressure media such as heat-resistant grease can be used. It is suitable when used.

又、前記各工程は本発明方法の基本的な処理工程である
が、本発明の範囲内で神々の改変を加えることができる
Further, each of the above steps is a basic processing step of the method of the present invention, but various modifications can be made within the scope of the present invention.

即ち、酸化剤又は酸化触媒を余萬カプセル内に配置する
手段として、予備圧縮体中に均一に分散混合する代わり
に、第2図に示す如く、金属カプセル(5)の内面に酸
化剤又は酸化触媒の焼結体からなる層06)を少なくと
も脱気管(6)に通ずる導孔θ7)を覆って添装するこ
とにより同等の効果を得ることができる。
That is, instead of dispersing and mixing the oxidizing agent or oxidizing catalyst uniformly in the pre-compressed body, the oxidizing agent or oxidizing catalyst is placed on the inner surface of the metal capsule (5) as shown in FIG. The same effect can be obtained by adding a layer 06) made of a sintered catalyst to cover at least the guide hole θ7) leading to the degassing pipe (6).

又、前記基本工程に示した方法および第2図に示した装
置による場合、予備圧縮体を収納した金属カプセルの昇
温時または脱気時に条件を誤ると微量のトリチウムガス
またはトリチウム水蒸気が排出される危険性が皆無とは
云えない。従って、それらの危険性を完全に解消するた
めの本発明の好ましい態様について以下に説明する。
Furthermore, when using the method shown in the basic process and the apparatus shown in Figure 2, if the conditions are incorrect when heating or degassing the metal capsule containing the pre-compressed body, trace amounts of tritium gas or tritium water vapor may be emitted. It cannot be said that there is no risk of Therefore, preferred embodiments of the present invention for completely eliminating these risks will be described below.

第3図は、かかる本発明方法の好ましい態様に用いられ
る装置の概要説明図であり、第2図に示した装置の脱気
管(6)の内部に、その先端の若干部分を残して水分吸
着剤(+8)が充填されている。該吸着剤08)は後の
加熱工程で発生する水分を捕捉する作用をなし、例えば
モレキュラーシーブスが好適に使用される。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used in a preferable embodiment of the method of the present invention, in which water is adsorbed inside the degassing tube (6) of the apparatus shown in FIG. Agent (+8) is filled. The adsorbent 08) functions to trap moisture generated in the subsequent heating step, and for example, molecular sieves are preferably used.

又、脱気管(6)の先端部分は鍛圧等により閉塞する場
合のために吸着剤を充填せずに残しておく。
In addition, the tip of the degassing pipe (6) is left unfilled with adsorbent in case it becomes blocked due to forging or the like.

史に脱気管(6)の周囲には例えば冷却コイル09)等
の冷却手段が設けられ、金属カプセル(5)の周囲には
例えば電熱(イ)等の加熱手段が設けられる。
A cooling means such as a cooling coil 09) is provided around the degassing pipe (6), and a heating means such as an electric heater (A) is provided around the metal capsule (5).

かような装置に予備圧縮体を収納し、電値(イ)に通電
して加熱すれば、予備圧縮体から放出されるトリチウム
ガス&′id化剤又は酸化触媒の層(16)の中へ導か
れて水に転換すると共に、高温により気化して水蒸気と
なる。水蒸気は更に脱気管(6)中へ導通され、冷却域
に達して凝結し、再び水となり、吸着剤(至))によっ
て捕捉される。その後、脱気−f (61に連結した真
空装置(9)によって金属カプセル(5)内を脱気し、
既述の如く密封する。
When a pre-compressed body is stored in such a device and heated by applying electricity to the electric value (a), tritium gas released from the pre-compressed body enters the layer (16) of the oxidation agent or oxidation catalyst. At the same time, it is converted to water and vaporized by high temperature to become water vapor. The water vapor is further conducted into the degassing tube (6), reaches the cooling zone, condenses, becomes water again and is captured by the adsorbent (6). After that, the inside of the metal capsule (5) is degassed by a vacuum device (9) connected to deaeration-f (61),
Seal as described above.

この装置によれば生成したトリチウム水が高温若しくは
減圧のために気化しても再凝結水又はミストとなって吸
着剤により完全に捕集されるので外部への漏出を防止す
ることかできる。
According to this device, even if the generated tritiated water is vaporized due to high temperature or reduced pressure, it becomes recondensed water or mist and is completely collected by the adsorbent, so that leakage to the outside can be prevented.

第4図は第3図の装置の改良型を示す概要説明図であり
、底部に金属カプセル(5)の内部空間Oに向かって開
口するキャリアガス導入管(22を設けたものである。
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing an improved version of the device shown in FIG. 3, in which a carrier gas introduction pipe (22) is provided at the bottom opening toward the internal space O of the metal capsule (5).

かかる装置においては、該キャリアガス導入管(22か
ら順次、金属カプセルの内部空間−9酸化剤又は酸化触
媒よりなる層(16)を経て脱気管(6)へ通ずるキャ
リアガス流路が形成される。
In such a device, a carrier gas flow path is formed that sequentially starts from the carrier gas inlet pipe (22), passes through the inner space of the metal capsule, passes through the layer (16) made of an oxidizing agent or oxidation catalyst, and then leads to the degassing pipe (6). .

層(16)が酸化剤である上記の装置に予備圧縮体を収
容し、加熱しつつヘリウム等の不活性ガスよりなるキャ
リアガスを送入して、発生するトリチウムガスを酸化剤
の層(16)へ導き、水に転換し、高熱のために気化し
たトリチウム水蒸気を更に脱気管(6)の冷却域に導い
て凝結せしめ、吸着剤(+8)で捕捉−する。
The pre-compressed body is housed in the above device in which the layer (16) is an oxidizing agent, and a carrier gas made of an inert gas such as helium is introduced while heating, and the generated tritium gas is transferred to the oxidizing agent layer (16). ), the tritium water vapor vaporized due to the high heat is further led to the cooling zone of the degassing pipe (6), condensed, and captured by the adsorbent (+8).

又、層06)が酸化触媒である場合は、キャリアガス導
入管(221力、ら空気を送入すれば、トリチウムガス
を完全に酸化するに充分な量の空気を供給することがで
きる。
In addition, when the layer 06) is an oxidation catalyst, by introducing air from the carrier gas introduction pipe (221), it is possible to supply a sufficient amount of air to completely oxidize the tritium gas.

かかる装置を用いれば、トリチウムガスは予備圧縮体中
に滞留することなく、次々に酸化剤又は酸化触媒と接触
して反応し、生成した水も効率良く吸着剤に捕集される
If such a device is used, tritium gas will not remain in the precompression body, but will contact and react with the oxidizing agent or oxidation catalyst one after another, and the generated water will also be efficiently captured by the adsorbent.

第5図及び第6図はそれぞれ第3図及び第4図の改良型
を示す概要説明図である。
FIGS. 5 and 6 are schematic explanatory diagrams showing improved versions of FIGS. 3 and 4, respectively.

第5図において、金属カプセル(5)の内径及び高さよ
りもそれぞれ小さい外径と高さとを有する倒立コツプ状
の銅製又はアルミニウム製内側カプセル(23)が金属
カプセル(5)内部に同心的に内装されており、かくし
て、金属カプセル(5)と内側カプセルのとの間には套
状部が形成されると共に、内側カプセルの下端部は底面
から離れた状態となるか、又は密着した場合には下端部
近傍に設けた透孔によってカプセルの内部空間りと前記
套状部との間の流通路が形成される。また套状部には、
酸化剤又は酸化触媒よりなる層が装填されている。この
装置によれば、内側カプセルにトリチウムガスを透過し
にくい銅又はアルミニウムを使用したので加熱によって
ハル等から放出されタトリチウムガスは套状部に装填さ
れた酸化剤又は酸化触媒層の全長を通過することKなり
、カプセル内のトリチウムガスを残留することなく、ト
リチウム水に完全に転換し、これを吸着するのでカプセ
ル外ヘトリチウムが漏出することがない。
In Fig. 5, an inverted cup-shaped copper or aluminum inner capsule (23) having an outer diameter and height smaller than the inner diameter and height of the metal capsule (5) is installed concentrically inside the metal capsule (5). Thus, a mantle-shaped part is formed between the metal capsule (5) and the inner capsule, and the lower end of the inner capsule is either separated from the bottom surface or when in close contact with the bottom surface. A through hole provided near the lower end forms a flow path between the interior space of the capsule and the mantle. Also, in the mantle,
A layer of oxidizing agent or oxidizing catalyst is loaded. According to this device, the inner capsule uses copper or aluminum that is difficult for tritium gas to pass through, so when heated, it is released from the hull, etc., and the tritium gas passes through the entire length of the oxidizer or oxidation catalyst layer loaded in the mantle. The tritium gas inside the capsule is completely converted to tritium water without remaining, and this is adsorbed, so that hetritium does not leak outside the capsule.

第6図は、第5図に示した装置に更にキャリアガス導入
管(22を脱気管中に挿入して設けたもので、その作用
は第4図の場合に準するが、効果は第5図の装置を用い
たものより格段に優れることに云う迄もない。
Fig. 6 shows a device shown in Fig. 5 in which a carrier gas introduction pipe (22) is further inserted into the degassing pipe, and its operation is similar to that shown in Fig. 4, but the effect is similar to that shown in Fig. 5. It goes without saying that this method is much superior to that using the apparatus shown in the figure.

以上詳述した本発明の効果は次の通りである。The effects of the present invention detailed above are as follows.

(1)  ハル等の減容処理(H工P処理または準H工
P処理)中にトリチウム(トリチウムガス又はトリチウ
ム水)がカプセルの外に漏出することがない0 (2)処理後のカプセル内にはトリチウム水の形態で残
留するので、カプセル壁からの透過による外部への漏出
がない。
(1) Tritium (tritium gas or tritium water) will not leak out of the capsule during the volume reduction treatment (H Engineering P treatment or semi-H Engineering P treatment) of hulls, etc. (2) Inside the capsule after treatment Since it remains in the form of tritiated water, there is no leakage to the outside due to permeation through the capsule wall.

(a))+Jチウム以外の核種も酸化剤、吸着剤の部分
で捕捉され、カプセル外へ漏出することがない。
(a)) Nuclides other than +J thium are also captured by the oxidizing agent and adsorbent, and do not leak out of the capsule.

すなわち、酸化剤、吸着剤は粉末あるいは粉末の焼結体
を使用するのでフィルター作用をなし、ダスト状放射性
核種は捕集される。また加熱によりヒユーム状になった
核種は冷却帯域で冷却されゲスト状になり、吸着剤で捕
集される。すなわち、二次廃棄物の発生が皆無である。
That is, since powder or a sintered body of powder is used as the oxidizing agent and adsorbent, it acts as a filter, and dusty radionuclides are collected. Furthermore, the nuclide that has become fume-like due to heating is cooled in the cooling zone, becomes guest-like, and is collected by an adsorbent. In other words, no secondary waste is generated.

(4) カプセル外でトリチウムを捕集処理する方式で
は捕集したトリチウムを貯蔵するためにチタン等への吸
収、トリチウム水に転換後セメントチ固める等の別途の
固定化処理が必要であり、ノ・ル等廃棄物処理体とは別
に処理体が生ずることとなる。
(4) In the method of collecting and processing tritium outside the capsule, separate immobilization processing is required to store the collected tritium, such as absorption into titanium, etc., and hardening with cement after conversion to tritium water. A waste treatment body will be generated separately from the waste treatment body.

本発明ではトリチウムを処理対象廃棄物と同一カプセル
内に閉じ込めた固化体となるので、処理固化体が最少個
数となる。
In the present invention, since tritium is sealed in the same capsule as the waste to be treated, the number of solidified bodies to be treated is minimized.

次に本発明方法の具体的な実施例を掲げる。Next, specific examples of the method of the present invention are listed.

起施例1 動力燃料用原子炉における使用済核燃料被覆管を剪断し
た廃棄物である、外径12 rtrm 、厚さ0.8m
 、 長G 30〜50簡のジルカロイ短尺管を、それ
に対し酸化銅粉末を均一に撒布混合しながら、メカニカ
ルプレスに装填し、3” ’/mの圧力で上網して直径
約80111111.厚さ約50ranの円板状に予備
成形した。この予備用縮体の見掛密度は3.2ζゴであ
り、トリチウム含量は約800μ0ルすなわち円板1個
当り0.601であった。このような予備圧縮体6個を
、次に内面に銅板をクラッドしたステンレス、スチール
製の内径85闘、高さ310醐のカプセル容器中に収納
し、脱気管を有する蓋を溶接した。しかる後、脱気管を
真空装置に接続し、約80℃迄カプセルを昇温しなから
該脱気管を通じてカプセル内部を10−1上ルまで真空
脱気し、その状態で脱気管を鍛接し、カプセルを密封し
た。
Example 1 Waste obtained by shearing spent nuclear fuel cladding in a power fuel reactor, outer diameter 12 rtrm, thickness 0.8 m
A short Zircaloy tube with a length of 30 to 50 g is loaded into a mechanical press while uniformly spreading and mixing copper oxide powder thereto, and is screened with a pressure of 3''/m to a diameter of approximately 80111111 mm and a thickness of approx. It was preformed into a disk shape of 50 ran.The apparent density of this preshrinkage material was 3.2ζg, and the tritium content was about 800 μl, or 0.601 per disc. The six compressed bodies were then housed in a capsule container made of stainless steel with an internal diameter of 85 mm and a height of 310 mm, the inner surface of which was clad with a copper plate, and a lid with a degassing pipe was welded. The capsule was connected to a vacuum device, the temperature of the capsule was raised to about 80° C., and the inside of the capsule was vacuum degassed to 10 −1 or more through the degassing tube. In this state, the degassing tube was forge welded and the capsule was sealed.

真空吸引中、真空装置へのトリチウムガスの排出は実質
的に検知されなかった。
During vacuum aspiration, virtually no tritium gas emissions into the vacuum apparatus were detected.

かくして形成した密封カプセル容器を通常のHIP装置
内に装入し、アルゴンガスを圧力媒体として900℃X
 1000 % X I Hr (昇温、昇EE後の維
持時間)の条件でH工P処理を行なった。その結果、密
封カプセル容器はHIP処理処理化較し、減嵩が顕著で
あるにも拘らず、カプセルの破損もなく、空隙のない強
固なブロック体であり、その密度は5.2騎であり理論
密度に近い値を示していた。
The thus-formed sealed capsule container was placed in a normal HIP device and heated at 900°C using argon gas as a pressure medium.
The H-P treatment was carried out under the conditions of 1000% X I Hr (temperature increase, maintenance time after EE). As a result, although the sealed capsule container had a significant volume reduction compared to the HIP treatment, the capsule did not break and was a solid block with no voids, and its density was 5.2 mm. It showed a value close to the theoretical density.

実施例2 酸化銅粉末を撒布混合しない外は前記実施例1と同様に
して円板状予備圧縮体を作った。このような予備圧縮体
3個を内径85 fi 、高さ155fiの第5図に示
した型式の金属カプセルに収納し、長さ75鰭の脱気管
を有する蓋を溶接した。金属カプセルの周壁および頂壁
においてアルミニウム製内側カプセルのとステンレス、
スチール製外側カプセルα5)との間に形成された套状
部には酸化銀粒子が充填されており、また、脱気管内部
にはその先端部分45mを残してモレキュラーシーブス
を充填した。脱気管を真空装置に接続した状態で脱気管
の周囲に冷却コイルを装着し、更に金属カプセル容器の
周囲に電熱装置を設けた。電熱装置に通電し、カプセル
容器を約500℃まで加熱すると同時に冷却コイルで脱
気管の部分を冷却しつつ、真空装置を作動して容器内部
を10”)ルまで真空脱気し、その状態で脱気管を鍛接
し、カプセルを密封した。真空脱気操作中、トリチウム
ガス及びトリチウム水蒸気の容器外漏出は実質的に検知
されなかった。
Example 2 A disc-shaped pre-compressed body was produced in the same manner as in Example 1 except that the copper oxide powder was not mixed by scattering. Three such pre-compressed bodies were housed in a metal capsule of the type shown in FIG. 5 having an inner diameter of 85 fi and a height of 155 fi, and a lid having a degassing tube with a length of 75 fins was welded to the capsule. aluminum inner capsule and stainless steel on the peripheral wall and top wall of the metal capsule,
The mantle-shaped part formed between the steel outer capsule α5) was filled with silver oxide particles, and the inside of the degassing tube was filled with molecular sieves, leaving a tip portion of 45 m. A cooling coil was installed around the deaeration tube while the deaeration tube was connected to a vacuum device, and an electric heating device was further provided around the metal capsule container. The electric heating device is energized to heat the capsule container to approximately 500°C. At the same time, the cooling coil cools the degassing tube part, and the vacuum device is activated to evacuate the inside of the container to a depth of 10". The degassing tube was forged and the capsule was sealed. During the vacuum degassing operation, virtually no leakage of tritium gas or tritium water vapor outside the container was detected.

かくして形成した密封カプセル容器を、高圧シリンダと
往復動可能なステムとからなる王縮装置内に充填された
耐熱グリース内に埋入し、史に、温度が1200℃とな
る迄加熱した後、この耐熱グリースを圧力媒体として5
,000%jX l rmの条件で帛HJp処理を施し
た。その結果、密封カプセル容器は準HIP処理前に比
較し、外観的に誠実が顕著で空隙のない#i固なブロッ
ク体であり、その密度は理論密度に達していた。また、
容器外への放射能の漏出は全く検知されなかった。
The sealed capsule container thus formed was embedded in heat-resistant grease filled in a compression device consisting of a high-pressure cylinder and a reciprocating stem, and heated until the temperature reached 1200°C. Using heat-resistant grease as a pressure medium 5
The fabric was subjected to HJp treatment under conditions of ,000% jX l rm. As a result, compared to before semi-HIP treatment, the sealed capsule container was a #i hard block body with remarkable integrity in appearance and no voids, and its density had reached the theoretical density. Also,
No leakage of radioactivity outside the container was detected.

実施例8 層(16)に白金およびパラジウム粒子の焼結板ヲ用い
た第4図に示した型式の金属カプセル容器中にlII記
実施例2で得られた千制王縮体を収納し、電熱装置ff
に通電しカプセル容器を500℃に加熱すると同時に、
冷却コイルで脱気管の部分を冷却しつつ、キャリアガス
導入管(2aよシカプセル内部へ空気を送入した。その
間脱気管からトリチウムまたハトリチウム水蒸気の排出
は検出されなかった。
Example 8 The 1000-pound compact obtained in Example 2 of II was housed in a metal capsule container of the type shown in FIG. 4 using a sintered plate of platinum and palladium particles as the layer (16), electric heating device ff
At the same time as heating the capsule container to 500℃ by applying electricity to
Air was introduced into the capsule through the carrier gas introduction tube (2a) while cooling the degassing tube part with a cooling coil. During this time, no tritium or tritium water vapor was detected from the degassing tube.

その後、キャリアガス導入管(221を鍛接し、脱気管
に真空装置を接続した上、真空装置を作動して容器内部
を10−¥ルまで真空脱気してカプセルを密封し、前記
実施例2と全く同様にして準H工P処理を行ない。安定
強固にして真密度に極めて近い密度を有するハルのブロ
ックを成形した。このブロックからの放射能の漏出は全
く検出されなかった。
Thereafter, the carrier gas introduction tube (221) was forged welded, a vacuum device was connected to the degassing tube, and the vacuum device was activated to vacuum evacuate the inside of the container to 10 - yen to seal the capsule. Semi-H engineering P treatment was carried out in exactly the same manner as described above. A stable and strong hull block having a density extremely close to the true density was molded. No leakage of radioactivity from this block was detected at all.

上述した本発明によって得られた緻密ブロック体の密度
は殆んど真密度か、又は真密度に近いものである。従っ
て、当初の放射性固体廃棄物は予備圧縮とHIP処理又
は準H工P処理とによって大幅にその嵩が減ぜられ、減
容固化されたブロック体としてドラム缶などの内部に難
なく納められ、あるいは納めることなくそのまま安定し
た貯蔵を行なうことができる。その結果、貯蔵空aMを
従来の貯蔵方式に比較し効率的に利用することが可能と
なり、放射能廃棄物を長期間安定に、かつ比較的狭いス
ペースで合理的に貯蔵し得る特長があり、しかも気密に
密封された容器内で塑性変形および拡散接合によって緻
密化が進むので、放射性ガスなどの二次廃棄物の生成の
心配もない。
The density of the dense block body obtained by the present invention described above is almost the true density or close to the true density. Therefore, the volume of the original radioactive solid waste is significantly reduced by pre-compression and HIP treatment or semi-HIP treatment, and it can be easily stored inside a drum can or the like as a volume-reduced and solidified block. It can be stored stably as is. As a result, the storage space aM can be used more efficiently than conventional storage methods, and radioactive waste can be stored stably for a long period of time and rationally in a relatively small space. Furthermore, since densification progresses through plastic deformation and diffusion bonding within an airtightly sealed container, there is no need to worry about the generation of secondary waste such as radioactive gas.

このように本発明は、原子力エネルギーの利用が増大さ
れる今後に必要な、放射能廃棄物の安全性の見地からも
頗る有用であり意義がある。
As described above, the present invention is extremely useful and significant from the viewpoint of the safety of radioactive waste, which will be necessary in the future as the use of nuclear energy increases.

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

第1図は本発明方法における工程を示す系統図、第2図
乃至第6図は本発明方法に用いられる金属カプセルのそ
れぞれ異なった態様を示す概要説明図である。 (])・・・・・・・放射性固体廃棄物。 (2)・・・・・酸化剤また&″i酸化触媒。 (3)・・・・・・・プレス成形体、 (4)・・・・
・・予備圧縮体。 (5)・・・・・・金属カプセル、(6)・・・・・・
・脱気管。 (7)・・・・・−蓋、(8)・・−・・・加熱手段。 (9)・・・・・・・真空装置、  (11)・・・・
・・・電気炉。 (12)・・・・・・密封金属カプセル。 ′θ3)・・・・・−高圧シリンダ、  04I・・・
・・・、ステム。 (15)・・・・・・−圧力媒体、06)・・・・・・
・焼結体の層。 (17)・・・・−・導孔、  (18)・・・・・−
1水分吸着剤。 (19)・・・・・・・冷却コイル、 (イ)・・・・
・・・電熱。 (2υ・・・・・・・内部空間、(22・・・・・・・
キャリアガス導入管。 @・・−・・・・内側カプセル。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 某Z目 竿30$4図
FIG. 1 is a system diagram showing the steps in the method of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are schematic diagrams showing different embodiments of the metal capsule used in the method of the present invention. (])・・・・・・Radioactive solid waste. (2)...Oxidizing agent or &''i oxidation catalyst. (3)...Press molded product, (4)...
...Pre-compressed body. (5)...Metal capsule, (6)...
・Deaeration pipe. (7)...-Lid, (8)...Heating means. (9)...Vacuum equipment, (11)...
···Electric furnace. (12)... Sealed metal capsule. 'θ3)...-High pressure cylinder, 04I...
..., stem. (15)...-Pressure medium, 06)...
- Layer of sintered body. (17)・・・・・Guiding hole, (18)・・・・・・−
1 Moisture adsorbent. (19)... Cooling coil, (a)...
...Electric heat. (2υ・・・・・・internal space, (22・・・・・・
Carrier gas introduction pipe. @・・・−・・・・Inner capsule. Patent applicant: Kobe Steel, Ltd. Certain Z-eye rod 30$4 diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■ 放射性固体廃棄物を圧縮プレスにより圧縮して形成
された予備圧縮体を金属カプセルに収納して脱気密封し
た後、熱間静水王プレス処理を施して緻密一体化する方
法において、前記金属カプセルを脱気密封するに先立っ
て昇温処理に付し、前記予備圧縮体から放出されるトリ
チウムガスを金4カプセル内に配置& Lだ酸化剤の作
用により、必斐に応じて酸化触媒の扶けをかりて酸化し
て水に転換し、しかる後金属カプセルをその内部に水を
閉じ込めた状態で脱気密封することを特徴とする放射性
固体廃棄物の減容固化方法。 2 金属カプセルか銅、アルミニウム若しくはこれらと
ステンレス鋼との複合材で形成されでいる特許請求の範
囲第1項記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 8、暖化が酸化鋼または酸化銀よりなる酸化剤の作用に
より行なわれる前記特許請求の範囲第1項または第2項
記載の放射性固体廃棄物の減容同化方法。 4、酸化が空気中の酸素を酸化剤とし、酸化触媒の作用
により行なわれる前記特許請求の範囲第1項または第2
項記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 5、酸化触媒が白金またはパラジウムの粉末あるいはベ
レットである特許請求の範囲第4項記載の放射ヰ固体廃
棄物の減容固化方法。 6、 酸化剤または酸化触媒を放射性固体廃棄物に均一
に分散混合した後、圧縮プレスにより圧縮して予備圧縮
体を形成することにより、該酸化剤または酸化触媒を金
属カプセル内に収納された予備圧縮体中に均一に分散し
た状態で配置する前記特許請求の範囲各項のいずれかに
記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 7、 予備圧縮体から放出されるトリチウムガスを金属
カプセル内において酸化剤または酸化触媒よりなる層の
中へ導き水に転換すると共に昇温により気化して生じた
水蒸気を更に冷却域に導いて凝結せしめ吸着剤によって
捕捉し、しかる後金属カプセルを脱気密封する前記特許
請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の放射性
固体廃棄物の減容固化方法。 8、 吸着剤がモレキュラーシーブスである特許請求の
範囲第7項記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 9、・ 金属カプセル内の予備圧縮体へキャリアガスを
送入してトリチウムガスを酸化剤の層へ導き、咀に水蒸
気を冷却域に導く特許請求の範囲第7項または第8項記
載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 10、  キャリアガスが不活性ガスである特許請求の
範囲第9項記載の放射性固体廃棄物の減容固化方法。 11、金属カプセル内の予備圧縮体へ空気を送入してト
リチウムガスを酸化触媒の層へ導き更に水蒸気を冷却域
に導く特許請求の範囲第7項または第8項記載の放射性
固体廃棄物の減容固化方法。 12、熱間静水圧プレス装置ならびに該装置に装入可能
で、内面が銅又はアルミニウム、外面がステンレス鋼と
なるように複合された複合金属板を以って形成された金
属カプセルからなり、該カプセルはその頂部に突設され
た脱気管と、該金属カプセル内面に少なくとも脱気管に
通ずる導孔を覆って添装された酸化剤又は酸化、触媒よ
りなる層と、脱気管内に装填された水分吸着剤を有し、
かつ金属カプセルを加熱するための加熱手段と、脱気管
を冷却するための冷却手段とを具えてなることを特徴と
する放射性固体廃棄物の減容固化方法に用いられる装置
。 18、金属カプセルの内径及び高さよりもそれぞれ小さ
い外径と高さとを有し、金属カプセル内部に同心的に且
つ下端部に流通路を形成して内設された倒立コツプ状の
銅製またはアルミニウム製内側カプセルを備え、酸化剤
又は酸化触媒よりなる層が金属カプセルと前記内側カプ
セルとの間に形成された套状部に装填されてなるfji
J記特許請求の範囲第12項記載の装置。 14、  金属カプセルの内部空間に向って開口するキ
ャリアガス導入管を備え、該キャリアガス導入管から順
次金属カプセル内部空間、酸化剤又は酸化触媒層を経て
脱気管へ通ずるキャリアガス流路を形成してなる前記特
許請求の範囲第12項又は第13項記載の装置。 15/酸化剤又は酸化触媒よりなる層が金属又は金属酸
化物の粉体又は粒体の焼結体である特許請求の範囲第1
2項乃至第14項のいずれかに記載の装置。 16、水分吸着剤がモレキュラーシーブスである前記特
許請求の範囲第12項乃至第15項のいずれかに記載の
装置。 17、  酸化剤が酸化銅又は酸化銀である前記特許請
求の範囲第12項乃至第16項のいずれかに記載の装置
。 18、  酸化触媒が白金又はパラジウムである前記特
許請求の範囲第12項乃至第16項のいずれかに記載の
装置。
[Claims] ■ A pre-compressed body formed by compressing radioactive solid waste using a compression press is housed in a metal capsule, degassed and sealed, and then subjected to hot isostatic press treatment to form a dense unit. In the method, the metal capsule is subjected to a heating treatment prior to being degassed and sealed, and the tritium gas released from the pre-compressed body is placed in the gold capsule and is inevitably oxidized by the action of an oxidizing agent. A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste, characterized by oxidizing it into water with the help of an oxidation catalyst, and then deaerating and sealing a metal capsule with water trapped inside it. . 2. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 1, wherein the metal capsule is made of copper, aluminum, or a composite material of these and stainless steel. 8. The method for volume reduction and assimilation of radioactive solid waste according to claim 1 or 2, wherein warming is performed by the action of an oxidizing agent made of oxidized steel or silver oxide. 4. The oxidation is carried out using oxygen in the air as an oxidizing agent and by the action of an oxidation catalyst.
Method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste as described in Section 1. 5. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 4, wherein the oxidation catalyst is platinum or palladium powder or pellets. 6. After uniformly dispersing and mixing the oxidizing agent or oxidizing catalyst into the radioactive solid waste, the oxidizing agent or oxidizing catalyst is compressed using a compression press to form a pre-compressed body, thereby making the oxidizing agent or oxidizing catalyst into a pre-compressed body housed in a metal capsule. A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to any one of the preceding claims, wherein the radioactive solid waste is arranged in a compressed body in a uniformly dispersed state. 7. Tritium gas released from the pre-compression body is guided into a layer made of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst in a metal capsule and converted into water, and the water vapor produced by vaporization due to temperature rise is further guided to a cooling area where it is condensed. 6. A method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid waste is captured by an adsorbent and then the metal capsule is degassed and sealed. 8. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 7, wherein the adsorbent is molecular sieves. 9. The radioactive material according to claim 7 or 8, in which a carrier gas is introduced into a pre-compressed body within a metal capsule to guide tritium gas to an oxidizing agent layer, and to introduce water vapor into a cooling region. Volume reduction and solidification method of solid waste. 10. The method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste according to claim 9, wherein the carrier gas is an inert gas. 11. Radioactive solid waste according to claim 7 or 8, in which air is fed into the pre-compressed body within the metal capsule to guide tritium gas to the oxidation catalyst layer and further lead water vapor to the cooling zone. Volume reduction solidification method. 12. A hot isostatic pressing device and a metal capsule that can be inserted into the device and is formed of a composite metal plate with an inner surface of copper or aluminum and an outer surface of stainless steel; The capsule includes a degassing pipe protruding from the top thereof, a layer of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst loaded on the inner surface of the metal capsule to cover at least the conduit leading to the degassing pipe, and a layer loaded in the degassing pipe. Has a moisture adsorbent,
An apparatus for use in a method for volume reduction and solidification of radioactive solid waste, characterized in that the apparatus comprises a heating means for heating a metal capsule and a cooling means for cooling a degassing tube. 18. An inverted cup made of copper or aluminum, which has an outer diameter and height smaller than the inner diameter and height of the metal capsule, and is installed inside the metal capsule concentrically and with a flow path formed at the lower end. An fji comprising an inner capsule, and a layer made of an oxidizing agent or an oxidation catalyst is loaded into a mantle-shaped part formed between a metal capsule and the inner capsule.
The device according to claim 12. 14. A carrier gas introduction pipe is provided that opens toward the interior space of the metal capsule, and a carrier gas flow path is formed that leads from the carrier gas introduction pipe sequentially through the interior space of the metal capsule, the oxidizing agent or the oxidation catalyst layer, and the degassing pipe. An apparatus according to claim 12 or 13, comprising: 15/Claim 1, wherein the layer consisting of an oxidizing agent or an oxidizing catalyst is a sintered body of powder or granules of a metal or metal oxide
The device according to any one of items 2 to 14. 16. The device according to any one of claims 12 to 15, wherein the moisture adsorbent is molecular sieves. 17. The device according to any one of claims 12 to 16, wherein the oxidizing agent is copper oxide or silver oxide. 18. The apparatus according to any one of claims 12 to 16, wherein the oxidation catalyst is platinum or palladium.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03113399A (en) * 1989-09-28 1991-05-14 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Compression processing of metallic radioactive waste
JP2019521856A (en) * 2016-07-08 2019-08-08 ラジェンドラ ペルサウド, Nuclear hot isostatic press

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03113399A (en) * 1989-09-28 1991-05-14 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Compression processing of metallic radioactive waste
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