JPS5821600A - Method of solidifying and volume-decreasing radioactive metal waste - Google Patents

Method of solidifying and volume-decreasing radioactive metal waste

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Publication number
JPS5821600A
JPS5821600A JP12089781A JP12089781A JPS5821600A JP S5821600 A JPS5821600 A JP S5821600A JP 12089781 A JP12089781 A JP 12089781A JP 12089781 A JP12089781 A JP 12089781A JP S5821600 A JPS5821600 A JP S5821600A
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JP
Japan
Prior art keywords
capsule
metal waste
volume reduction
solidification
radioactive metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP12089781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
北川 一男
隆男 藤川
陽一 井上
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5821600A publication Critical patent/JPS5821600A/en
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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】 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,スプリング等の高レベル放射性金属廃
棄物(以下へル等と称する)の減容安定化処理方法に関
するものである。
[Detailed description of the invention] Spent fuel cladding tube and upper and lower end members of a fuel assembly after shear melting. This invention relates to a volume reduction and stabilization treatment method for high-level radioactive metal waste such as spacers and springs (hereinafter referred to as hel etc.).

近時、石油を中心とするエネルギー不足に対応し、原子
力エネルギーが注目され開発されているが、原子力エネ
ルギーはそのエネルギー産出過程を排出する関係上、こ
の放射性廃棄物を安全に貯蔵する技術の確立はおよそ避
けることのできない重要な問題である。殊に前記ハル等
は放射能レベルカ高イタケでなく、その材質(ジルカロ
イ)の有する自然発火の危険性から特殊なハンドリング
と貯蔵技術が強く要求される。
In recent years, nuclear energy has been attracting attention and being developed in response to energy shortages centered on petroleum. However, since nuclear energy emits energy during the energy production process, it is important to establish technology to safely store this radioactive waste. is an important problem that cannot be avoided. In particular, the hulls and the like are not made of highly radioactive materials, and their material (Zircaloy) poses a risk of spontaneous combustion, so special handling and storage techniques are strongly required.

従来、かカーる放射性物質を含むへル等はその取扱いρ
困難さから現状再処理施設では、ドラム缶中に納められ
、ステンレスライニングした水槽中に沈めると云った方
法で貯蔵を図っていた。
Conventionally, the handling of health equipment containing radioactive materials was
Due to this difficulty, reprocessing facilities currently store waste by placing it in drums and submerging them in stainless steel-lined water tanks.

しかしながらこの方法はへル等が低密度(約1。However, this method has a low density (ca. 1).

I F7, )であるためコンパクトでなく、必要な貯
蔵空間が膨大なものとなること、また万一の外乱に対し
て安定な結合体となっていない等の問題点を有している
Since it is IF7, ), it is not compact, requires a huge amount of storage space, and has problems such as not being a stable combination against unexpected disturbances.

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ており、例えば金属廃棄物の場合に
は、これを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一部において提案されて
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、これをマイクロ波溶融手段によって溶融
固化する ゛方法が提案されている。これらの方法は減
容化という点ではいづれt一応の成功を納めているが、
溶解時の放射性ガス及び炉の耐火物の放射能化なで二次
廃棄物の処理問題について難があり、困難性を高′めて
いる。
Therefore, more compact and stable storage formats are being investigated in various fields.For example, in the case of metal waste, it is possible to create a dense block by melting and solidifying it in a heating furnace. In the case of radioactive incineration ash generated by incinerating combustible waste, a method has been proposed in which it is melted and solidified using microwave melting means. Although these methods have achieved some success in terms of volume reduction,
The problem of disposing of secondary waste due to the radioactive gas during melting and the radioactivity of refractories in the furnace is becoming more and more difficult.

最近、上記の如き難点をおぎなうものとして放射性廃棄
物を適当な材料と共に高温高圧下で圧縮して安全に密封
貯蔵する方法が開発され、そのための容器の製造が取り
沙汰されるに至り、熱間静を無機イオン交換膜を通して
予備処理してから固体にし、その後、緻密な固形に締め
固める方法と、一定期間保管されていた使用済燃料棒自
体を直接酸化アルミ製容器内に入れて密封し、高温高圧
をかけて締め固める方法があるが、現在のところ後者の
方法が優先的に研究されている。
Recently, a method has been developed to overcome the above-mentioned difficulties by compressing radioactive waste with appropriate materials under high temperature and pressure for safe, hermetically sealed storage. There is a method in which fuel rods are pretreated through an inorganic ion exchange membrane and then solidified, and then compacted into a dense solid.The other method is to directly place the spent fuel rods themselves, which have been stored for a certain period of time, into an aluminum oxide container, seal it, and heat it at high temperatures. There is a method of compacting by applying high pressure, but the latter method is currently being researched preferentially.

本出願人もかかる時代の趨勢に即応し、7l)ねてHI
・P処理を利用し、放射性廃棄物を減容固化する方法に
ついて種々の研究を行ない、既にその幾つかについては
提案した。例えば特願昭53−146987号などがそ
れであり、同号明細書によれば金属廃棄物を圧縮プレス
によりブロック状に圧縮形成した後、このブロックを容
器内に充填し、容器空間内に金属粉末あるいはセラミッ
クス粉末を充填することにより容器の局部的変形を防止
する方法を開示している。
The applicant also promptly responded to the trends of the times, and
・We have conducted various studies on methods to reduce the volume and solidify radioactive waste using P treatment, and have already proposed some of them. For example, Japanese Patent Application No. 53-146987 describes this, and according to the specification of the same issue, after metal waste is compressed into a block shape using a compression press, this block is filled into a container, and metal powder is poured into the container space. Alternatively, a method for preventing local deformation of a container by filling it with ceramic powder is disclosed.

しかしこの方法は、容器の破損防止には有効であるが廃
棄物ブロックの容器内充填率が低く、精々50〜60%
程度であるに拘らず金属粉末あるいはセラミックス粉末
を充填して充填率を高めるためH工P処理後の緻密体体
積の30%以上が非放射性物質で占められることになり
減容という観点では稍、不充分さを残している。
However, although this method is effective in preventing damage to the container, the filling rate of the waste block inside the container is low, at most 50 to 60%.
Regardless of the degree of filling, metal powder or ceramic powder is filled to increase the filling rate, so more than 30% of the volume of the dense body after H-P treatment is occupied by non-radioactive materials, which is difficult from the perspective of volume reduction. It leaves a feeling of inadequacy.

ところで、このようにH工Pを利用した放射性廃棄物の
減容固化手段が種々研究されているが、ここで利用され
るH工Plrl通常、アルゴンガス等の不活性ガスを圧
力媒体として被処理体に高温と同時に三次元的な静水圧
を加え、焼結、拡散接合鋳造品の欠陥除去等を行なう方
法である。
By the way, various methods of volume reduction and solidification of radioactive waste using H-P are being studied, but the H-Plr used here is usually treated using an inert gas such as argon gas as a pressure medium. This method applies high temperature and three-dimensional hydrostatic pressure to the body at the same time to remove defects in sintered and diffusion bonded cast products.

ところが、かかるH工Pはアルゴンガスの圧力容器内へ
の導入、容器からの排出の機構、圧縮性ガスによる安全
性と高圧ガス取締法の規制下による設置、保守に関する
取扱いの煩雑さ、更には昇温、昇圧時間に依存する処理
サイクルタイムの長さと生産効率の低さの問題があり、
必らずしも広く工業上の利用には適していない。
However, such H-engine P is complicated to deal with the introduction of argon gas into the pressure vessel, the mechanism for discharging it from the vessel, safety due to compressible gas, installation under the High Pressure Gas Control Law, and maintenance. There are problems with long processing cycle times and low production efficiency, which depend on temperature and pressure rise times.
It is not necessarily suitable for widespread industrial use.

近時、かかる観点からH工P処理法自体について考究が
加えられアルゴンガス等の不活性ガスによらない圧媒の
利用が採り上げられ、既に一部においてBN 粉末、パ
イロフィライト、タルク、r!1化ジルコニウム、酸化
マグネシウム、溶融塩などの粉粒体又は流動液体を圧力
媒体として使用する方法が提案されている。
Recently, from this point of view, research has been carried out on the H-P treatment method itself, and the use of pressure media that does not rely on inert gases such as argon gas has been considered, and in some cases, BN powder, pyrophyllite, talc, r! A method has been proposed in which a powder or a fluid liquid such as zirconium monide, magnesium oxide, or molten salt is used as a pressure medium.

この方法は圧縮装置に加熱装置を必要とせず、又簡便な
圧縮装置が使用可能であると共に、処理サイクルタイム
が著しく短縮できること、高圧ガス取締法の適用を受け
ないことなどの利点を有し、実−用・上、極めて有用な
ものであり、今後に注目さnるものである。
This method does not require a heating device in the compression device, allows the use of a simple compression device, has the advantages of significantly shortening the processing cycle time, and is not subject to the High Pressure Gas Control Law. It is extremely useful for practical purposes and deserves attention in the future.

本発明はかかる高圧不活性ガスを使用しないH工P処理
、換言すれば高粘性流体あるいは粉粒状固体の圧力媒体
を用いて加熱された被処理体を等方的に高圧縮する方法
(以下、従来のH工Pと区z′IJシ、便宜上、準H工
Pと略記する)を利用し、前記放射性金属廃棄物の減容
、固化を進めることを第1の目的とするものである。
The present invention is a method for isotropically highly compressing a heated object using a high-viscosity fluid or powdery solid pressure medium (hereinafter referred to as The first purpose of this project is to proceed with the volume reduction and solidification of the radioactive metal waste by utilizing the conventional H-work P and z'IJ-shi (abbreviated as semi-H-work P for convenience).

又、本発明は上記準H工P処理を進めるに当り、放射性
金属廃棄物の減容固化に好適な方法を提供することも他
の目的とするところである。
Another object of the present invention is to provide a method suitable for volume reduction and solidification of radioactive metal waste in proceeding with the above-mentioned semi-H-work P treatment.

しかして上記の如き目的を達成する本発明の特徴は特許
請求の範囲の記較に従って理解されるが、以下、更にそ
の具体的な実施態様を順次、詳述する0 先ず、本発明方法の基本的な工程は、予備圧縮→カプセ
ルへ充填→密封→加熱→準H工P処理の各工程よりなる
The features of the present invention that achieve the above-mentioned objects can be understood by comparing the claims, but specific embodiments thereof will be described in detail below. First, the basics of the method of the present invention will be explained in detail. The process consists of pre-compression → filling into capsules → sealing → heating → semi-H process P treatment.

第1図はかかる本発明による放射性廃棄物の減容固化方
法の各工程を示すものであり、先ず適当な寸法に切断さ
れた金属廃棄物(1)を前記予備圧縮として通常のプレ
ス成型機(2)を用いて常温附近の温度チ一旦プレス成
形を行なう。ここで一旦プレス成形を行なうのは、その
後における準H工P容器への装填時の見掛は密度が低い
場合には準HIP法を用いて緻密化を行なうとき、容器
の破損を起す恐れがある。そこでこの破損を防止するた
め予め圧縮して密度を高めておく。しがし従来の通常H
工Pの場合にに60%以上の密度を有する成形体として
おく必要があるが、これはガス圧の場合であって本発明
における準H1P法ではより低い密度でも十分である。
FIG. 1 shows each step of the method for volume reduction and solidification of radioactive waste according to the present invention. First, the metal waste (1) cut into appropriate dimensions is pre-compressed and put into a conventional press molding machine ( 2), press molding is performed once at a temperature around room temperature. The reason for performing press forming here is that if the apparent density is low when it is later loaded into a semi-HIP container, there is a risk of damage to the container when densification is performed using the semi-HIP method. be. Therefore, in order to prevent this damage, the material is compressed in advance to increase its density. Shigashi conventional normal H
In the case of H1P method, it is necessary to have a molded body having a density of 60% or more, but this is the case of gas pressure, and in the quasi-H1P method of the present invention, a lower density is sufficient.

次に上記予備圧縮によってディスク状に成形さnた前記
金属廃棄物のブロック(3)即ちハル成形体は複数個、
金属材料で作られたカプセル容器(4)内に充填される
Next, a plurality of blocks (3) of the metal waste, that is, hull molded bodies, are formed into disk shapes by the preliminary compression.
It is filled into a capsule container (4) made of 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せた2重管
あるいはこれらをクラッドした合板を使用する。これは
ハルに吸収されたトリチウム(’H)が後の加熱処理時
にカプセル外へ出ることを出来るだけ防止するためであ
る。一般に前記Ou 、 Atはトリチウムを透過し難
い材料とされている。
In this case, the materials used for the capsule include Ou,
A single At 2 tube, a double tube combined with stainless steel, or a plywood clad with these are used. This is to prevent as much as possible the tritium ('H) absorbed in the hull from coming out of the capsule during the subsequent heat treatment. Generally, the aforementioned Ou and At are considered to be materials that are difficult for tritium to pass through.

ステンレス鋼はトリチウムの透過は大きいが、後工程の
加熱時の酸化、準H工P処理後の処理体の長期貯蔵時の
耐食に対しては有効である。
Stainless steel has a large permeation of tritium, but is effective against oxidation during heating in the post-process and corrosion during long-term storage of treated bodies after semi-H/P treatment.

なお、装填に際しては前記ハル成形体を前述の如く複数
個積み重ねてカプセル(4)内に装填するのが合理的で
ある。
When loading, it is reasonable to stack a plurality of the hull molded bodies as described above and load them into the capsule (4).

次に前記ハル等成形体が充填されたカプセル(4)に対
し排気管(7)付蓋(6)を溶接するが、溶接に際して
は溶接時の熱がハル等に吸収されたトリチウム全活性化
しないよう溶接個所は出来るだけハル等力・ら離れた位
置とすることが好ましい。又カプセルのハンドリングを
考慮して磁性ステンレス板を蓋に溶接し、マグネットに
よる吊上、ハンドリングを容易ならしめておくことも好
適な手段である。
Next, the lid (6) with exhaust pipe (7) is welded to the capsule (4) filled with the molded body such as the hull, but during welding, the heat during welding completely activates the tritium absorbed by the hull etc. It is preferable to place the welding point as far away from the hull as possible to avoid this. In addition, considering the handling of the capsule, it is also a suitable means to weld a magnetic stainless steel plate to the lid to facilitate lifting and handling using a magnet.

かくしてカプセル(4)に前記ハル等成形体を装填し、
蓋(6)を溶接した後は、該カプセルを密封工程に送付
するが、この密封工程に関しては基本的に二つの方法が
ある。
In this way, the molded body such as the hull is loaded into the capsule (4),
After welding the lid (6), the capsule is sent to a sealing process, for which there are basically two methods.

その第1の方法は図の上段に示すように前記ハル等成形
体をカプセルに装填後、排気管(7)付蓋(6)を溶接
した後、排気管(7)を真空装置(8)に接続してカプ
セル内部を加熱排気後、排気管(7)を圧接し密封す、
る方法である。この方法は加熱時の内圧上昇によるカプ
セルの破損防止およびジルカロイの発火防止上ならびに
成形体表面に吸着した吸着ガスの効率的な取去に有効で
あり、処理体の品質向上にもつながる。なお排気された
ガスは公知のガス処理技術によって適宜処理される。
The first method is to load the molded body such as the hull into a capsule, weld the lid (6) with the exhaust pipe (7), and then connect the exhaust pipe (7) to the vacuum device (8) as shown in the upper part of the figure. After heating and exhausting the inside of the capsule, press the exhaust pipe (7) and seal it.
This is a method to This method is effective in preventing damage to the capsule due to an increase in internal pressure during heating and in preventing ignition of Zircaloy, as well as in efficiently removing adsorbed gas adsorbed on the surface of the molded article, and also leads to improved quality of the treated article. Note that the exhausted gas is appropriately treated using known gas treatment techniques.

第2の方法は図の下段に示すようにハル等成形体を装填
したカプセル容器をその内部に空気が残存する状態で、
そのまま蓋(6Fを溶接して密封する方法である。
In the second method, as shown in the lower part of the figure, a capsule container loaded with a molded body such as a hull is placed in a state where air remains inside the capsule container.
This method is to weld the lid (6F) and seal it.

この方法は前記第1の加熱真空脱気法と比較してガス状
の二次廃棄物が全く出す、かつ操作工程が簡略になると
いう大きなメリットを有する反面、爾後の準HIP時に
金属廃棄物表面が容器中に残存す・る空気によって酸化
及び窒化されるために金属小片境界面を通って拡散が抑
制されることになり、結合が弱くなる一面がある。この
場合には上述したハル等成形体と共に、Ti 、 Zr
 、 Cjr  粉末等の脱酸あるいは脱窒性ゲッター
金属粉末(5)を少量添加しておけば、大きな比表面積
を有するこれらの粉末材料が酸素及び窒素を吸収するた
めに金属廃棄物表面の酸化、窒化を抑制でき、結果とし
て結合力を高めるこ゛とができる。
This method has the great advantage of producing no gaseous secondary waste and simplifying the operation process compared to the first heating vacuum degassing method. Since the metal particles are oxidized and nitrided by the air remaining in the container, diffusion through the interface of the metal pieces is suppressed, which weakens the bond. In this case, along with the molded body such as the hull mentioned above, Ti, Zr
If a small amount of deoxidizing or denitrifying getter metal powder (5) such as Cjr powder is added, these powder materials having a large specific surface area absorb oxygen and nitrogen, thereby reducing the oxidation and denitrification of the surface of metal waste. Nitriding can be suppressed, and as a result, bonding strength can be increased.

なおハル等自体がジルカロイで本来ゲッターになり得る
ものであるが、表面が再処理時に酸化されているのでそ
の能力は小さく軽減されており、従って、別途前記ゲッ
ター全新たに入れるのが効果的である。
Note that the hull itself is Zircaloy and can act as a getter, but since its surface is oxidized during reprocessing, its ability is reduced to a small extent. Therefore, it is effective to separately insert the getter all over again. be.

次いで、上記側nかの方法を用いてカプセルを密封する
と、該カプセルは次に加熱工程に送られ電気炉等(9)
で加熱される。
The capsules are then sealed using the method described in part n above, and the capsules are then sent to a heating process such as an electric furnace (9).
is heated.

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処理時の圧媒の種類により必らず
しも一定しないがBN 粉末、タルク、パイロフィライ
ト、酸化ジルコニウム、酸化マグネジ炒ムなどでは23
oO℃以下、溶融塩では塩の融点以上、高温グリースで
は1250’c以下の適切な温度が選定される。
Heating is carried out to a temperature suitable for the subsequent semi-H-works P treatment, and usually varies depending on the type of pressure medium used during the semi-H-works P treatment, but it can be applied to BN powder, talc, pyrophyllite, 23 for zirconium oxide, magnesia oxide, etc.
An appropriate temperature is selected, which is below 0°C, above the melting point of the salt for molten salt, and below 1250'c for high temperature grease.

η為<シて加熱処理終了後、前記カプセルは最後に準H
IP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 capsule is finally semi-H.
It is sent to the IP processing step and subjected to necessary compression processing.

この準H工P処理は通常高圧シリンダQO1と往復動可
能なステムaυとからなる圧縮装置内に圧力媒体となる
べき耐熱高粘性流体あるいは粉状又はペレット状の固体
a2を充填し該圧媒中に前記加熱された密封カプセル(
A)を埋設してステム0υを移動させることにより前記
圧媒を介して圧縮する。
In this semi-H engineering P process, a compression device consisting of a high-pressure cylinder QO1 and a reciprocating stem aυ is usually filled with a heat-resistant high viscosity fluid or a powder or pellet solid a2 to serve as the pressure medium. The heated sealed capsule (
A) is buried and compressed via the pressure medium by moving the stem 0υ.

ここで本発明準HIP処理において圧力媒体が具備すべ
き条件としては次のような点が挙げられる。
Here, the conditions that the pressure medium should satisfy in the semi-HIP process of the present invention include the following points.

(1)繰り返し使用が可能であること、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−、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。
(1) It can be used repeatedly; in other words, the pressure medium is pressurized through the capsule, so there is no contamination of the pressure medium, but in the unlikely event that the capsule is damaged or the pressure medium is contaminated due to permeation of tritium. It is possible to do so.

従って2次廃棄物として発生しないよう繰り返し使用が
要求される。
Therefore, repeated use is required to avoid generation as secondary waste.

(2)  断熱性があること、 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會有することが好まし
い。
(2) It has heat insulation properties. It is preferable that the pressure medium has heat insulation 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、 シリンダ内のステムの進入に対応して移動する「シリン
ダとの摩擦抵抗が小さいことが望まれる。
(3) It is desirable to have lubricity and to have low frictional resistance with the cylinder, which moves in response to the entry of the stem into the cylinder.

(4)  変形抵抗が小さいこと、 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。
(4) Low deformation resistance: 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、焼結体になれば折角の等
方圧縮性が阻害される。
(5) It does not become a sintered body; if it becomes a sintered body, the isotropic compressibility will be hindered.

(6)  熱により分解が起らないこと、(7)  シ
リンダ内壁を傷っけないこと、上であり、かかる条件を
満足するものとして前記処理時の温度と対応してBN(
ボロンナイトライド)、グラファイト、パイロフィライ
ト、タルク。
(6) No decomposition occurs due to heat, and (7) No damage to the inner wall of the cylinder.If these conditions are satisfied, BN(
boron nitride), graphite, pyrophyllite, talc.

二硫化モリブデン等の粉末あるいはベレットが考えられ
る0そして処理温度が低い場合には溶融塩の外、高温グ
リースの使用が考えられ、好ましい圧媒の1つであるが
繰り返し使用による劣化の程度が稍難である。しかし、
高温グリースは流動性。
Powder or pellets such as molybdenum disulfide may be used.If the processing temperature is low, high-temperature grease may be used in addition to molten salt.Although this is one of the preferred pressure media, the degree of deterioration due to repeated use is considerable. It is difficult. but,
High temperature grease is fluid.

離型性、コスト面から極めて実用的である。It is extremely practical in terms of releasability and cost.

一方、前記高圧シリンダの形状は、カプセルの形状と相
関関係があり、カプセルにかける圧力の均一化の面で第
2図、第3図に図示する形状のものが通常、採用される
On the other hand, the shape of the high-pressure cylinder has a correlation with the shape of the capsule, and the shape shown in FIGS. 2 and 3 is usually adopted in order to equalize the pressure applied to the capsule.

即ち、第2図は密封金属カプセル(勾が円筒状の場合で
あり、高圧シリンダOO1はその内壁中央部に膨出する
部分(lOa)が設けられていてステムαυが上下から
移動し、かつその上限、下限を制御するようになってい
る。
That is, FIG. 2 shows a sealed metal capsule (in which the slope is cylindrical), and the high-pressure cylinder OO1 is provided with a bulging part (lOa) at the center of its inner wall, and the stem αυ moves from above and below. The upper and lower limits are controlled.

又、第3図は逆に高圧シリンダOQは円筒状内壁面とな
っていて内部に埋設された密封カプセル(A)の外形が
中太りの樽状体に形成されている0しかし、これら第2
図、第3図に限るものではなく、同効の装置の設計的改
変は容易に実施されよう。
In addition, Fig. 3 shows that, conversely, the high-pressure cylinder OQ has a cylindrical inner wall surface, and the sealed capsule (A) buried inside has a medium-thick barrel-shaped outer shape.
The present invention is not limited to those shown in FIGS. 3 and 3, and a design modification of the device having the same effect can be easily implemented.

そして、何れの場合においてtlこれら圧媒使用により
密封カプセルに及ぼす圧力はガス圧と異なり非圧縮性で
あるところから相当に大きくなり、20.000気圧位
までは充分、対応可能であるが圧縮装置の寿命を考慮す
ればユo、 o o o気圧以下通常、1000〜10
000気圧の範囲において実施される。
In any case, the pressure exerted on the sealed capsule due to the use of these pressure media becomes considerably large as it is incompressible unlike gas pressure, and although it is possible to handle up to 20,000 atmospheres, the pressure exerted on the sealed capsule is quite large. Considering the lifespan of 1000 to 10
It is carried out in the range of 000 atmospheres.

この場合、準HIP処理時における保持時間は昇圧後、
適当な時間でよいが一般的には比較的短かく、従来のH
IP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分程度で充分である。
In this case, the retention time during semi-HIP treatment is
It may take an appropriate amount of time, but it is generally relatively short, and conventional H
While the IP treatment required 30 minutes or more, several minutes, or about 1 minute depending on the pressure medium, is sufficient.

かくして以上のような各工程を経て金属廃棄物を一体に
緻密にし、か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。
Thus, through each of the above steps, the metal waste can be densified and compacted into a block with strong cohesive strength.

なお前記高圧シリンダQOIと密封カプセル(A)にお
いてシリンダの内壁又はカプセル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
とができるので高温グリースの如き圧媒を使用した場合
には好適である。
In addition, if a heat insulating layer is provided on the inner wall of the cylinder or the outer periphery of the capsule in the high-pressure cylinder QOI and the sealed capsule (A), the retention time of the sealed capsule in the compression device can be extended, so a pressure medium such as high-temperature grease can be used. It is suitable if

又、前記各工程は基本的な処理工程であるが前記排気工
程を省略するなど工程上の改変を行なうことも自由であ
り、更に予備圧縮時のプレスの汚染を防止するために予
めへル等をカプセルに封入し、その後、予備圧縮をする
ことも本発明に含まれる一方法である。
In addition, each of the above steps is a basic processing step, but the process may be modified at will, such as omitting the evacuation step.Furthermore, in order to prevent contamination of the press during pre-compression, heat treatment, etc. One method included in the present invention is to encapsulate and then pre-compress.

第4図はかかる予備圧縮の概要を示しハル等(H)がカ
プセル<4f内に充填され、蓋α51止された後、排気
密封されて予備圧縮用プレス機■により圧縮される態様
が示されている。
FIG. 4 shows an outline of such preliminary compression, and shows how Hull etc. (H) is filled into the capsule <4f, the lid α51 is closed, the exhaust is sealed, and the capsule is compressed by the preliminary compression press (■). ing.

図中、Q3はコンベア、 (14)は充填材、α61(
t9は溶接具、C1ηは密封用クランプ、081は磁性
ステンレス板。
In the figure, Q3 is a conveyor, (14) is a filler, α61 (
t9 is a welding tool, C1η is a sealing clamp, and 081 is a magnetic stainless steel plate.

(勾は密封カプセルを示す。(The gradient indicates a sealed capsule.

更に前記基本的な工程においては脱気密封と、加熱とを
分離して行なっているが、発火の危険性がないこと、吸
着ガスを除去できるなどの利点力島ら両者を同時にし加
熱、脱気、密封を行なうことも有利である。
Furthermore, in the basic process described above, degassing and sealing and heating are performed separately, but there are advantages such as there is no risk of ignition and the ability to remove adsorbed gas. It is also advantageous to carry out air-tight sealing.

カ・ようにして得られた緻密ブロック体の密度は殆ど真
密度か、又は真密度に近いものである。従って当初の放
射性廃棄物は第1.第2の両圧縮処理によって大巾にそ
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。
F. The density of the dense block body thus obtained is almost the true density or close to the true density. Therefore, the original radioactive waste was No. 1. The volume is greatly reduced by the second compression process, and the volume-reduced and solidified block can be easily stored inside a drum, canister, etc., or it can be stored stably as it is without being stored. .

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.

(実施例) 核燃料被覆管と実質的に同一である外径12mm厚さ0
.8 mm 、長さ30〜50IOIのジルカロイ短尺
’tをメカニカルプレスを用いて3.5t4の圧力で円
板状に成形した。そしてこの成形体を次に内径85閣の
軟鋼製カプセル容器中に7個装填し、排気管を有する蓋
を溶接した。その後、排気管を真空装置に接続し120
0℃まで加熱しながら該排気管を通じて容器内部をlO
トルまで真空脱気し、その状態で排気管を鍜接し、容器
を密封した。
(Example) External diameter 12 mm and thickness 0, which is substantially the same as a nuclear fuel cladding tube
.. A short piece of Zircaloy having a length of 8 mm and a length of 30 to 50 IOI was molded into a disk shape using a mechanical press at a pressure of 3.5 t4. Then, seven of these molded bodies were loaded into a capsule container made of mild steel with an inner diameter of 85 mm, and a lid having an exhaust pipe was welded to the capsule container. After that, connect the exhaust pipe to the vacuum device and
The inside of the container is heated to 0°C through the exhaust pipe.
The container was vacuum degassed to a level of 100 ml, and in that state, an exhaust pipe was connected and the container was sealed.

かくして形成した密封カプセル容器を第2図に示す圧縮
装置内に収納し耐熱グリースを圧力媒体として5000
YAxl亀の条件で準H工P処理を行なった。その結果
、密封容器は準H工P処理前に比較し、外観的に減嵩が
顕著で空隙のない強固なブロック体であり、その断面を
調べたところ密度は理論密度に達していた〇 以上のように本発明方法によれば、放射性金属廃棄物を
真密度で、かつ強い結合体を有するブロック体に押し固
めることができ、従って当初のこれら廃棄物の量を大巾
に減容して貯蔵することができる結果、貯蔵空間を従来
の貯蔵方式に叱較し効率的に利用することが可能となり
、廃棄物を長期間安定に、かつ比較的狭いスペースで合
゛理的に貯蔵することができる特長があり、しかも気密
に密封された容器内で塑性変形及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 thus formed sealed capsule container was placed in the compression device shown in FIG.
Semi-H engineering P processing was performed under YAxl turtle conditions. As a result, the sealed container was found to be a strong block with no voids, with a significant decrease in bulk compared to before the Semi-H Engineering P treatment, and when the cross section was examined, the density reached the theoretical density. According to the method of the present invention, radioactive metal waste can be compacted into blocks with true density and strong bonding, and therefore the initial volume of these wastes can be greatly reduced. As a result of being able to store waste, it becomes possible to use storage space more efficiently than conventional storage methods, and it is possible to store waste stably for a long period of time and rationally in a relatively small space. Moreover, since densification progresses through plastic deformation and diffusion bonding within an airtight container, there is no need to worry about the generation of secondary waste such as radioactive gas.

加えて本発明方法では前述の如く不活性ガス圧でなく高
粘性流体、粉粒状固体を圧媒に用いてH工P処理を行な
うものであるから高圧取締法の規制を受けることがなく
、事故時に受ける被害も小さく安全性が高いと共に設置
、保守等に関する取扱い、が簡便である利点を有し、更
に通常のプレス技術で十分対応できるため装置も簡単で
操作の容易性を有する外、ガスを使用するH工Pに比し
加圧に要する時間が極端に短かく処理時間の大巾な短縮
、これによるサイクルタ・イムの短縮により生産性の向
上、プロセスの経済性の増大をもたらししかも廃棄物の
融点の約%程度の温度下で緻密化できるため高温に上げ
る場合のトラブルもなく、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性廃棄物の安全性の見地から
も本発明方法は頗る有用な方法である。
In addition, as mentioned above, the method of the present invention uses high viscosity fluid and granular solid as the pressure medium instead of inert gas pressure to carry out the H-P treatment, so it is not subject to the regulations of the High Pressure Control Act and is less prone to accidents. It has the advantage of being highly safe with little damage and easy to handle in terms of installation, maintenance, etc. Furthermore, it can be easily handled with ordinary press technology, so the equipment is simple and easy to operate. Compared to the H-process P used, the time required for pressurization is extremely short, significantly shortening the processing time. This shortens the cycle time, improving productivity and increasing the economic efficiency of the process, while reducing waste. Because it can be densified at a temperature of approximately % of the melting point of This is a useful method.

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

第1図は本発明方法における工程を示す系統図、第2図
及び第3図は本発明方法の準H工P処理に使用する圧縮
装置の各側を示す概要図、第4図は本発明方法における
予備圧縮の他の実施態様を示す系統図である。 (1)・・・金属廃棄物、(2)(イ)・・・プレス成
型機。 (3)・・・ブロック、  (4) (4)’・・・カ
プセル。 (51・= ケy ター 、  (6) (6)’ Q
51 ・・・蓋。 (7)・・・排気管、 (8)・・・真空装置。 (9)・・・加熱炉、 αQ・・・高圧シリンダ。 (lOa)・・・膨出部、 αυ・・・ステム。 (1つ・・・圧媒、(H)・・・へル等。 (A)・・・密封カプセル。
FIG. 1 is a system diagram showing the steps in the method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing each side of the compression device used for the semi-H process P processing of the method of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the steps of the method of the present invention. FIG. 6 is a system diagram illustrating another embodiment of pre-compression in the method; (1)...Metal waste, (2)(a)...Press molding machine. (3)...Block, (4) (4)'...Capsule. (51.=key ter, (6) (6)' Q
51...Lid. (7)...Exhaust pipe, (8)...Vacuum device. (9)... Heating furnace, αQ... High pressure cylinder. (lOa)...Bulge, αυ...Stem. (One thing...Pressure medium, (H)...Hel etc. (A)...Sealed capsule.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 該金属廃棄物を圧縮プレスにより圧縮してブロック化し
た該ブロックの1以上をその内部に装填して含むカプセ
ルを形成し、該カプセル内を脱気し、ノ 又は脱気することなく密封し、該密封カプセルを所定温
度に加熱した後、該カプセルを流動性を有する耐熱性液
体若しくは粉粒状体の圧媒中に埋設し、しかる後、前記
圧媒に圧縮力を作用させることにより、前記金属廃棄物
をカプセルと共に圧縮して緻密一体化させることを特徴
とする放射性金属廃棄物の減容固化方法〇 ユ 金属カプセルが銅、アルミニウム若しくはこれらと
ステンレス鋼との、複合材で形成されている特許請求の
範囲第1項記載の放射性金属廃棄物の減容固化方法。 3 金属カプセル内にTi 、 Zr 、 Nb  な
どの酸素。 窒素及双性粉粒体を添加してなる特許請求の範囲第1項
又は第2項記載の放射性金属廃棄物の減容固化、方法。 q 圧媒がBN、グラファイト、パイロフィライト。 タルク、二硫化モリブデンから選ばれた粉粒体である特
許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の放射性金
属廃棄物の減容同化方法。 S 圧媒が高温耐熱グリースである特許請求の範囲第1
項、第2項又は第3項記載の放射性金属廃棄物の減容固
化方法〇 ム 圧媒が溶融塩である特許請求の範囲第1項。 第2項又は第3項記載の放射性金属廃棄物の減容固化方
法。 7 高圧シリンダと・ステムからなる圧縮装置内に圧媒
を充填し、該圧媒中に密封カプセルを埋設して圧縮処理
する特許請求の範囲第1〜6項の何れかに記載の放射性
金属廃棄物の減容固化方法。 g 金属カプセルが円筒状であり、高圧シリンダはその
内側路中央部に膨出部を有して構成されている特許請求
の範囲第7項記載の放射性金属廃棄物の減容固化方法。 2 高圧シリンダは円筒状であり、金属カプセルは中太
りの樽状体に形成されている特許請求の範囲第マ項記載
の放射性金属廃棄物の減容固化方法。 1α 放射性金属廃棄物のブロックを充填した金属カプ
セル内空間部に粉粒体を充填してなる特許請求の範囲第
1〜9項の何れかに記載の放射性金属廃棄物の減容固化
方法。 11、粉粒体がセラミックス粉末、金属粉末、可燃性放
射性廃棄物の焼却灰から選ばれた1種以上である特許請
求の範囲第10項記載の放射性金属廃棄物の減容固化方
法。
[Claims] The metal waste is compressed into blocks using a compression press to form a capsule containing one or more of the blocks, and the inside of the capsule is degassed. After heating the sealed capsule to a predetermined temperature, the capsule is embedded in a pressure medium of a flowable heat-resistant liquid or granular material, and then a compressive force is applied to the pressure medium. A method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste, characterized in that the metal waste is compressed and densely integrated with the capsule by A method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 1, which is formed by: 3 Oxygen such as Ti, Zr, Nb, etc. in the metal capsule. 3. A method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 1 or 2, which comprises adding nitrogen and zwitterionic powder or granules. q Pressure medium is BN, graphite, pyrophyllite. The method for volume reduction and assimilation of radioactive metal waste according to claim 1, 2 or 3, wherein the powder is selected from talc and molybdenum disulfide. S Claim 1 in which the pressure medium is high temperature heat resistant grease
The method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 1, 2 or 3. Claim 1, wherein the pressure medium is a molten salt. The method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to item 2 or 3. 7 Radioactive metal waste according to any one of claims 1 to 6, wherein a compression device consisting of a high-pressure cylinder and a stem is filled with a pressure medium, and a sealed capsule is buried in the pressure medium for compression treatment. A method for solidifying and reducing the volume of things. g. The method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 7, wherein the metal capsule is cylindrical and the high-pressure cylinder has a bulge in the center of its inner passage. 2. The method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 1, wherein the high-pressure cylinder is cylindrical and the metal capsule is formed into a medium-sized barrel-like body. 1α A method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to any one of claims 1 to 9, wherein the internal space of a metal capsule filled with blocks of radioactive metal waste is filled with powder. 11. The method for volume reduction and solidification of radioactive metal waste according to claim 10, wherein the granular material is one or more selected from ceramic powder, metal powder, and incineration ash of combustible radioactive waste.
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