JPS5858499A

JPS5858499A - 放射性廃液の処理方法

Info

Publication number: JPS5858499A
Application number: JP15768081A
Authority: JP
Inventors: 菊池　恂; 清美船橋; 文夫河村; 敏夫高木; 直人植竹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1983-04-07
Also published as: JPH0252839B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、放射性廃液の処理方法、特に、使用済燃料の
再処理工場から排出される放射性廃液等のいわゆる高レ
ベル廃液を固化処理する放射性廃液の処理方法に関する
ものである。

使用済燃料の再処理工場からは、セシウム（ＧＳ）、ス
トロンチウム（Ｓｒ）等の長半減期を有する核分裂生成
物（以下、　Ｆ、　Ｐ、　　（Ｆｉｓｓｉｏｎ　ｐｒｏ
ｄｕｃｔ）と称する）を多量に含んでいるいわゆる高レ
ベル廃液が発生する。これらのＦ、Ｐ、は数十年の長い
半減期を有しているので、その安全な貯蔵、保管、処分
のためには、これらＦ、Ｐ、の大幅な減容と、安定な固
定化が不可欠である。これらの要求に対して、現在一般
に行われている高レベル廃液の固化処理方法は、ガラス
固化法である。第１図は、ガラス固化法の概要を示すも
ので、１は廃液２を保持する廃液タンク、３は仮焼用ロ
ータリーキルン、４は仮焼用ロータリーキルン３の加熱
装置、５は生成された仮焼体、６はガラス素材７を保持
するガラス素材タンク、８は溶融炉（メルター）、９は
溶融炉８を加熱する加熱装置、１゜はガラス素材７を溶
融した溶融体、１１は最終固化体を示している。そして
、廃液タンク１中の廃液２は、仮焼用ロータリーキルン
３で高温仮焼処理され、Ｆ、Ｐ、の酸化物等にした後、
ガラス素材７の粉末と混合し、溶融炉８で溶極混合され
た後、放冷され、ガラス固化体として最終固化１体１１
が形成される。従って、Ｆ、Ｐ、は酸化物としてガラス
マトリックス内に封入された形となる。

しかし、この方法では、まず廃液を高温で仮焼処理する
だめ、廃液の飛散、Ｃ５等の低那点Ｆ。

Ｐ、の揮発等のような、システム上のハンドリング、オ
フガス処理の問題がある。さらに、生成した固化体の物
性に関しては、Ｆ、Ｐ。はマトリックス材と化学的に結
合しているわけではないので、水に接した時等には放射
能が浸出しやすいという欠点があり、また、一旦仮焼し
て粒状にしたＦ。

Ｐ。をガラス素材と混線溶融するため均質性に乏しくな
る欠点がある。

本発明は、簡単な方法で、固化体物性に優れた高レベル
廃液同化体を作成することができる放射性廃液の処理方
法を提供することを目的とし、長半減期を有する核分裂
生成物を含んでいる放射性廃液に、固化剤としてのケイ
酸アルカリ溶液と、硬化剤°、と、核分裂生成物の固定
化剤とを添加して固化させる工程、および、との工程で
形成された固化体を加熱してガラス質物質を形成！させ
る工程を有することを第１の特徴とし、長半減期を有す
る核分裂生成物を含んでいる放射性廃液に、固化剤とし
てのケイ酸アルカリ溶液と、硬化剤と、核分裂生成物の
固定化剤とを添加して固化させる工程、および、この工
程で形成された固化体を高温高圧処理して岩石状物質を
形成させる工程を有することを第２の特徴とするもので
ある。

第２図は、本発明の基本プロセスの系統図で、２１．２
２，２３，２４で、それぞれ、高レベル廃液、ケイ酸ア
ルカリ溶液（通常水ガラスが用いられる。以下水ガラス
と称する）、硬化剤Ｆ、Ｐ。

固定化剤を、２５，２６．２７で、それぞれ、室温固化
工程、加熱工程、最終固化体を表している。

そして、本発明は基礎実験によって見出した次の２点に
基づいてなされたものである。その一つは、廃液と水ガ
ラスとを混合することによって室温固化が可能である点
であシ、他の一つは、廃液と水ガラスとを混合したもの
にＦ、Ｐ、固定化剤を混合することにより、Ｆ、Ｐ。の
飛散、浸出率を低減できる点である。なお、Ｆ、Ｐ、固
記化剤には、ＣＢ、Ｓ−ｒ等の核分裂生成物と化合物を
形成するか、まだは、これらを吸着する化合物が用鵡ら
れる。

すなわち、水ガラス２２と硬化剤２３との混合物に高レ
ベル廃液２１を混合し放置する。この際、チタン（Ｔｉ
）化合物等よシなるＣ５あるいはＳ「等のＦ、Ｐ、固定
化剤２４も混合する。これらの混合物は室温放置のまま
固化が可能となる（室温固化工程２５）。従って、廃液
の高温仮焼による廃液飛散の問題を解決することができ
るとともに、ナタ液−液混合であるため物質性がより向上する。次に、室
温固化工程２５で得られた固化体を加熱処理する（加熱
工程２６）ことによシ、余剰に含まれている水分、窒素
酸化物（ＮＯ，）等を除去するとともに、同化体をガラ
ス質に成熟させ最終同化体２７が得られる。この際、す
でにＦ、Ｐ、固定化剤２４が同化体に添加しであるため
、この加熱工程２６により、Ｆ、Ｐ、がＦ、Ｐ、固定化
剤と化合物を形成して、従来法の問題点であったＦ。

Ｐ。の揮発および生成固化体からのＦ、Ｐ、の浸出は格
段に低減されることになる。

以下、実施例について説明する。

第３図は、一実施例を説明するだめの説明図で、第２図
と同一部分には同一符号を付してあシ、２８は高レベル
廃液２１、水ガラス２２、硬化剤２３、Ｆ、Ｐ、固定化
剤２４の混合用のタンク、２９は混合液、３０は混合液
２９の攪拌装置、３１は混合の終った液を充填固化させ
る容器（キャニスタ）、で、３１ａで混合液２９の充填
された状態、３１ｂで加熱工程の状態における容器を示
しである。３２はフィルター３３を有する排気管、３４
は加熱装置を示している。

この実施例・では、再処理プラントから排出される高レ
ベル廃液の標準と考えられる硝［（ＨＮＯ，）濃度２ｍ
ｏｌｅ／ｌ、放射能濃度約８０６Ｃ１／ｌ、そのうちＦ
、Ｐ、がｓ　ｏ　ｏ　ｃ　ｉｉｔを占める廃液を処理対
象した。まず、高レベル廃液２１を混合用のタンク２８
に導入しこれに水ガラス２２に硬化剤２３を混合したも
のが導入される。前者はＮａ２Ｏ・ｎ５ｉＯ□・Ｘ）Ｉ
２０の形で、後者はＮ　ａｊ４　ｐ　Ｃ３で代表される
。水ガラス２２と高レベル廃液２１との混合比は、生成
同化体の物性崩壊熱による廃熱等を考慮すると、最終固
化体として、Ｆ、Ｐ。

等の酸化物と水ガラス中のガラス成分との比が１／１０
程度となる場合が望ましい。これを液の混合比に直すと
、高レベル廃液および水ガラス成分にもよるが、約１／
２〜１１５程度となる。さらにこの混合液にＦ、Ｐ。固
定化剤を混合するが、ここでは−例としてＣ５固定化剤
としてフェロシアン化鋼、Ｓｒｈ定化剤として塩化チタ
ンをＦ。

Ｐ。固定化剤２４のタンクよシ導入し、混合液２９を作
成し攪拌装置３０で十分攪拌する。この際のＦ、Ｐ、固
定化剤の添加量は浸出、揮発を抑制できる量とする。混
合液２９は容器３１ａに一定量導入されたまま放置され
る。この間に以下のような硬化反応が起こり、２〜５日
間で充分な強度を有する同化体が形成される。

Ｎａ２０−、ｎ５ｉＯ□　・ＸＨ２Ｏ＋ＮａＰＯ３−＋
ｎ　Ｓ　ｉ０２　＋ＸＨ２Ｏ＋Ｎ８３ＰＯ３−・・−（
１）この容器３１ｂ中の同化体はさらに１電気加熱炉の
ような加熱装置３４により約１２００″Ｃで６ｈｒ加熱
され、（１）式の反応によって生成する水分、リンＩＩ
Ｉ　（Ｎ”ａＰＯ３）　　あるいは廃液中のＮＯ工、水
分が除去される。さらに、水ガラス固化体は溶融されて
ガラス質となり、冷却後ガラス固化体となる。

一方、この加熱過程で先に添加したＦ、Ｐ、固定化剤と
、Ｃ５，Ｓｒが反応して、不溶性、不揮発性化合物を形
成する。

第４図は実施例の効果として、Ｆ、Ｐ。固定化を剤添加の効果を示すもので、固化体在１２００ｔＺ’で
６ｈｒ加熱した時のＳｒおよびＣ８の揮発量、生成面構
化体を水中に３０日間放置した時の浸出量をＦ、Ｐ、固
定化剤添加量を変化させて測定した結果を示すものであ
る。そして、第４図（ａ）では、横軸にＴｌＣ４，添加
量（Ｔｉ　　ｍｏｌｅ／Ｓｒ　ｍｏｌｅ）、縦軸には、
Ｓｒ揮発量比およびＳｒ浸出量比が示してあり、第４図
（ｂ）では、横軸にＣＩ２［：　Ｆ　ｅ（ＣＮ）ａ　］
添加量（フエｏシアンｍｏｌｅ／Ｃｓ　ｍｏｌｅ）、縦
軸にはＣ５揮発量比、およびＣ８浸出量比が示しである
。Ｓｒの場合には、もともと不揮発性で１あるため、そ
れ程効果がないが、揮発性の大きいＣ８に対してはｍｏ
ｌｅ比で２．５程度添加することにより、揮発量を１／
１０程度に低減できることがわかる。一方浸出量の抑制
効果に対しては、４〜５ｍｏｌｅ比で１／１０低減の効
果があることがわかる。

また、固化体の均質性に対しては、水ガラス固化が液−
液混合系であるため、従来のＦ、Ｐ、酸化物を用いる固
−液混合系で見られるような比重差による沈降等の問題
は解決できることがわかった。

以上のように、この実施例によれば、従来技術の問題点
でめった処理過程でのＦ、Ｐ。の揮発。

飛散、固化体からの浸出量、固化体の均質性を゛改良す
ることができた。

上述の実施例では、Ｓｒ固定用のＦ、Ｐ、固定化剤とし
て、ＴｉＣｔ、を用いたが、常温で液状の有機チタン、
無機チタン化合物、および同じく有機ジルコニウム、無
機ジルコニウム化合物でも同様の効果を得ることができ
る。第１表１．は、これらの化合物を用いた実験結果を
示すものである。さらに、これらのチタンおよびジルコ
ニウム化合物第　　　　１　　　表を加水分解して得られるＴ　１（ＯＨ）、　、　ｚｒ　
（ＯＨ）。

のような含水チタン酸化物でも同様な効果を奏するが、
これらは固型物であるため、微粉末として、混合の際に
は攪拌をよくして均一性を保つ必要がある。

また、上述の実施例では、Ｃ８固定用のＦ、Ｐ。

固定化剤として、フェロシアン化銅を用いたが、フェロ
シアン化ニッケル等の他の全１ｓ４ノフーｒ−ロ／アン
化化合物でも同様の効果を奏するが、実験結果は、銅化
合物の場合は他金属化合物よシ約２０％添加量が少なく
てもよいことを示している。この他に、微粉状ゼオライ
トおよびそれにフェロシアン化金属化合物を添加したも
のでも同様の効果を奏するが、均一性の点でやや難点が
ある。

また、上述の実施例では、固化剤として一般の水ガラス
を用いたが、ゲル状シリカ、コロイド状シリカを用いて
もよく、同様の効果を得ることができる。さらに、これ
にホウ酸等のホウ素化合物、アルミナ、亜鉛等の添加物
を加えてもよく、このうち、ホウ素を添加した場合には
、融点を低下させる効果があり、操作性が容易になる。

また、上述の実施例では、溶融を約１２００ｃで実施し
九が、高温高圧処理（ホットプレス）することによシ、
いわゆる岩石状固化が可能となり、よシ安定な物質を生
成することができる。

実施例の放射性廃液の処理方法は、液−液混合した後常
温固化が可能なので、従来の仮焼プロセスにおいて問題
であった廃液の飛散を解決することができるとともに、
固−液混合系に比較して固化体の均質性が向上できる。

さらには、Ｆ、Ｐ・固定化剤を添加することにより、Ｆ
、Ｐ、の揮発あるいは固化体からの浸出性を低減できる
。

以上の如く、この発明は、固化体物性に優れた高レベル
廃液固化体を作成することができる放射性廃液の処理方
法を提供可能とするもので、産業上の効果の犬なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射性廃液の処理方法の概略を示す説明
図、第２図は本発明の放射性廃液の処理方法の基本的な
プロセスを示す系統図、第３図は同じく一実施例の概略
を示す説明図、第４図（ａ）および（ｂ）は同じくその
効果を示す特性線図である。２１・・・高レベル廃液、２２・・・水ガラス、２３・
・・硬化剤、２４・・・Ｆ、Ｐ、固定化剤、２７・・・
最終固化体、２８・・・（高レベル廃液、水ガラス、硬
イヒ剤、Ｆ、Ｐ、固定化剤の）混合用のタンク、３０・
・・攪拌装置、３１・・・容器（キャニスタ）、３４・
・・加熱第１　図１１′仁第２　図第３図３４（し）

Claims

【特許請求の範囲】 ■、長半減期を有する核分裂生成物を含んでいる放射性
廃液に、固化剤としてのケイ酸アルカリ溶液と、硬化剤
と、前記核分裂生成物の固定化剤とを添加して固化させ
る工程、および、該工程で形成された固化体を加熱して
ガラス質物質を形成させる工程を有することを特徴とす
る放射性廃液の処理方法。２、　前記硬化剤が、無機リン酸化合物である特許請求
の範囲第１項記鮫の放射性廃液の処理方法。−３、前記
固定化剤が、チタンまたはジルコニウムの化合物、およ
び、フタロシアニン金属化合物である特許請求の範囲第
１項記載の放射性廃液の処理方法。４、　前記チタンまたはジルコニウムの化合物が、有機
金属化合物、塩化物、硫酸塩等の液状化ｃ物、または、
これらの化合物を加水分解して得られる含チタンまたは
ジルコニウム化合物である特許請求の範囲第３項記載の
放射性廃棄物の処理方法。５、前記フタロシアニン金員化合物が、銅フタロシアニ
ン化合物である特許請求の範囲第３項記載の放射性廃棄
物の処理方法。６、長半減期を有する核分裂生成物を含んでいる放射性
廃液に、固化剤としてのケイ酸アルカリ溶液と、硬化剤
と、前記核分裂生成物の固定化剤とを添加して固化させ
る工程、および、該工程で形成された固化体を高温高圧
処理して岩石状物質を形成させる工程を有することを特
徴とする放射性廃液の処理方法。