JPS5885200A - Method of decomposing metal material waste - Google Patents

Method of decomposing metal material waste

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JPS5885200A
JPS5885200A JP18219881A JP18219881A JPS5885200A JP S5885200 A JPS5885200 A JP S5885200A JP 18219881 A JP18219881 A JP 18219881A JP 18219881 A JP18219881 A JP 18219881A JP S5885200 A JPS5885200 A JP S5885200A
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JP
Japan
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metal material
metal
waste
melting point
decomposing
Prior art date
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Application number
JP18219881A
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Japanese (ja)
Inventor
岡田 孝継
正明 菊池
誠之 嶋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 本発明は例えば使用停止された原子カプラントの放射性
をもつ金属材料、特に原子炉格納容器内の放射性を有す
る容器1機器、及び配管等の金属材料廃棄物を分解処理
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for decomposing and treating waste metal materials such as, for example, radioactive metal materials from a discontinued atomic couplant, particularly radioactive container equipment in a reactor containment vessel, and piping. Regarding.

現在の原子力発・−プラントは、その構成材料の設計寿
命後、即ち、その使用停止後、プラント除染恢も強い放
射性を帯びた装置、とくに原子炉内nI造物、原子炉圧
力容器9機器及び配管等の廃棄物を簡便な方法で分解処
理するこ七が必要に彦る。
Current nuclear power plants require decontamination of highly radioactive equipment, especially structures inside the reactor, reactor pressure vessel 9 equipment, and There is a need for a simple method to decompose waste such as pipes.

また今後、原子力エネルギー依存の比は増大の畑面をた
どることになり、使用停止後の廃棄物の収納はできるだ
けコンパクトにすることが重要な課題となる。
In addition, in the future, the ratio of dependence on nuclear energy will continue to increase, and it will be important to make the storage of waste after its use as compact as possible.

従来、使用を停止した原子カプラントの廃炉技術におい
て、原子炉圧力容器1機器、配管等の処理方法として、
プラント除染後にアーク切断法、ウオタージェット切断
などの方法を施行することが考えられてきた。前者にお
いては切断に必要な大熱源としてのガス又は電力が多量
に必要とされること、切断の際に多量の気体の2次廃棄
物が発生し、その処理が必要である。後者においては、
大量の液体2次廃棄物が発生すること、大電力が必要な
ことがあげられる。さらに両者に共通することは、解体
した廃棄物のブロックをある程度以下にはできないので
、減容化するためには)(JP処理などが必要になる0
また、原子カプラントにはステンレス鋼、炭素鋼、低合
金鋼等の材料特性の異なった材料が使用されており、従
来技術では解体処理に制約をうけることがある。
Conventionally, in the decommissioning technology for nuclear couplants that have ceased to be used, as a treatment method for reactor pressure vessel 1 equipment, piping, etc.
It has been considered to implement methods such as arc cutting and water jet cutting after plant decontamination. In the former case, a large amount of gas or electric power is required as a large heat source for cutting, and a large amount of gaseous secondary waste is generated during cutting, which needs to be disposed of. In the latter,
These include the generation of large amounts of liquid secondary waste and the need for large amounts of electricity. Furthermore, what is common to both is that the blocks of dismantled waste cannot be reduced to a certain level, so in order to reduce the volume, (JP treatment etc.) is required.
Furthermore, the atomic couplant uses materials with different material properties such as stainless steel, carbon steel, and low-alloy steel, and conventional techniques may be subject to limitations in disassembly processing.

ことにより脆化をひきおこす金属の性質を応用したもの
で、例えば特に停止し几原千カプラントの放射性をもつ
金禰材料、特に原子炉格納容器内の放射性をもつ原子炉
圧力容器1機器、配管の簡便かつ安全な金輌材料廃棄物
の分解処理方法を提供するものである。
This is an application of the properties of metals that cause embrittlement, such as the radioactive Kinne materials at the Chikahara Plant, which has been shut down, and especially the radioactive reactor pressure vessel equipment and piping inside the reactor containment vessel. The present invention provides a simple and safe method for decomposing metal material waste.

本発明は廃棄しようとする金属材料の破壊しようとする
部分に固体金網と低融点金属との間に共晶を形成させ、
この部分に力を加えて所望の大きさに破壊することを特
徴とする金網材料廃棄物の分解処理方法である〇 一般に、Cd 、 Ga 、 Zn等の低融点金属はそ
れらの溶融温度以上の温度で他の多結晶金属材料に貼付
ま九は吻布後拡散が十分性なえる温度で加熱すればそれ
らの材料内部、特に粒界に容易に拡散し、それらの材料
の粒界脆化を促進させ、強度を著しく低ドさせ、低応力
で粒界割れをひき′おこさせる。
The present invention forms a eutectic between a solid wire mesh and a low melting point metal in the part of the metal material to be disposed of that is to be destroyed,
This is a method for decomposing wire mesh material waste, which is characterized by applying force to this part to break it into a desired size. In general, low melting point metals such as Cd, Ga, and Zn are heated at a temperature higher than their melting temperature. If it is attached to other polycrystalline metal materials, it will easily diffuse into the interior of those materials, especially to the grain boundaries, if heated at a temperature that does not allow sufficient diffusion, promoting grain boundary embrittlement of those materials. , significantly lowers strength and causes intergranular cracking at low stress levels.

また、との結果最小のブロックとして1結晶@度に分離
波−がDJ能である。
Moreover, as a result of this, DJ performance is achieved by separating waves into one crystal @ degree as the smallest block.

上述の液体金属による脆化現象は、固体金属と液体金属
の間に共晶を形成しfすいものほど顕著である。し九が
って最初に温度を上昇させてしまえば共晶形成しつつ、
液体金属が粒界拡散するため、拡散処理中の温度は液体
純金属の融点より低くてすむ〇 脆化現象を第1図に示す。第1図Aにおいて多くの結晶
粒lから構成される結晶粒界2を本つ金属材料3の表面
に液体状の低融点金属4を塗布すれば第1図BK示した
ように低融点金@4は金−材料3と共晶組成の液体5を
なし、181図Cで示しえようKその共晶組成の液体5
が粒界2へ拡散する。拡散が金属材料3の板厚を貫くま
での時間経過後においてはこの金属材料3は結晶粒界2
において事実上の粒界分離をひきおこす。このような状
11になつ九金属材料3にわずかな引張力を与えること
Kよ)、第1図りで示したように金属材料3はほぼ結晶
粒オーダーでの破壊が可能となる。
The above-mentioned embrittlement phenomenon caused by liquid metal is more pronounced when a eutectic is formed between the solid metal and the liquid metal. However, if the temperature is increased first, eutectic formation will occur,
Because the liquid metal diffuses at grain boundaries, the temperature during the diffusion process can be lower than the melting point of the liquid pure metal. Figure 1 shows the embrittlement phenomenon. If a liquid low melting point metal 4 is applied to the surface of a metal material 3 having grain boundaries 2 made up of many crystal grains 1 in FIG. 1A, a low melting point metal @ as shown in FIG. 4 forms a liquid 5 with a eutectic composition with the gold material 3, which can be shown in Figure 181C.
diffuses to grain boundary 2. After the time has elapsed for the diffusion to penetrate through the thickness of the metal material 3, the metal material 3 reaches the grain boundary 2.
This causes de facto grain boundary separation. By applying a slight tensile force to the metal material 3 in this state 11), the metal material 3 can be broken almost on the order of crystal grains, as shown in the first diagram.

たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金に対しガ
リウム(Ga)を加熱して(約31’0) −&少を塗
布すれば、20°0機度でも、十分拡散し、わずかな時
間で、結晶粒オーダーで粒子化されることが実験的に確
認されている。
For example, if gallium (Ga) is heated and applied to aluminum or aluminum alloy (approx. It has been experimentally confirmed that

ここに問題となっている放射性を有する金属材料は以と
の手順により微細に分解でき、気体透過性のない材料で
形成されるI#!口部6を有する容器中に微細に分−し
た上記材料を隙間なくち密に装填することができ、廃棄
物として最小容量に抑えることが可能となる。
The radioactive metal material in question here can be decomposed into fine particles by the following procedure, and is made of a material that is not gas permeable. The finely divided material can be tightly loaded into the container having the opening 6 without any gaps, and the volume of waste can be kept to a minimum.

脆化をひきおこす金属材料と低融点金属の組合せの一例
として鉄鋼材料とインジウム(In)、リチウム(Li
)、カドミウムrcd) 、亜鉛(Zn)及びテルル(
Te)との組合せがある。またアルミニウム合金と水銀
(Hg)、ガリウム(Ga)、ナトリウム(Na)、イ
ンジウA (In)、錫(an) 、亜鉛(Zn)との
組合せがアルミニウム合金の脆化をもたらす。またチタ
ン合金とカドミウム(C’d)はチタン合掟の脆化を奄
たらす0さらにマグネシウム合金とナトリウム(Na)
、亜鉛(Zn)との組合せはマグネシウム合金に脆化を
もたらす。”なお、これらの構造用材料である鉄鋼、ア
ルくニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金等に引
張応力が作用した状爬では、低融点金属が材料内部へ拡
散することを促進し、本発明の効果を増進するものであ
る。
Examples of combinations of metal materials and low melting point metals that cause embrittlement include steel materials, indium (In), and lithium (Li).
), cadmium (rcd), zinc (Zn) and tellurium (
There is a combination with Te). Further, the combination of aluminum alloy with mercury (Hg), gallium (Ga), sodium (Na), indium (In), tin (an), and zinc (Zn) causes embrittlement of the aluminum alloy. In addition, titanium alloys and cadmium (C'd) cause the embrittlement of titanium alloys. Furthermore, magnesium alloys and sodium (Na)
, in combination with zinc (Zn) causes embrittlement in magnesium alloys. ``In addition, when tensile stress is applied to these structural materials such as steel, aluminium alloy, titanium alloy, magnesium alloy, etc., the diffusion of low melting point metals into the material is promoted, and the present invention It enhances the effect.

本発明の効果を十分発揮するために、まず低融点金属が
液体になる際、脆化をひきおこす金属材料とのぬれ性を
良くすることが必要である。これは゛よごれ、酸化物等
をのぞくための化学的9機械的処理を行なえばよく、た
とえばグラインダー9ロ工により新生面を現出せしめる
ことも効果がある。
In order to fully exhibit the effects of the present invention, it is first necessary to improve the wettability of the low melting point metal with the metal material that causes embrittlement when it becomes a liquid. This can be done by chemical or mechanical treatment to remove dirt, oxides, etc. For example, it is also effective to expose the new surface using a grinder.

を九、低融点金属を液体化して物理的に強く塗布し、ぬ
れを促進することができる。前述の塗布方法に−加えて
、液体金属を格納容器、圧力容器等の容器内で気化し、
化学的1機械的処理した材料表面に蒸着させることによ
る塗布することにより複雑な形状のものにも塗布するこ
とができる0厚い部材などで、厚さ方向全体にわたシ液
体金属の拡散が困難なものにつ諭ても粒界拡散により、
きわめて鋭い切欠を付与することになシ、機械的に崩壊
させることがよりd易にな樽。
Nine, it is possible to liquefy a low melting point metal and physically apply it strongly to promote wetting. In addition to the above-mentioned application method, the liquid metal is vaporized in a container such as a containment vessel or a pressure vessel,
Chemical 1 Application by vapor deposition on the surface of a mechanically treated material. Can be applied to objects with complex shapes. However, due to grain boundary diffusion,
A barrel that is easier to collapse mechanically by providing extremely sharp notches.

第2図は不発明を格納4′6内の放射性をもつ鉄鋼配管
に適用した場合の一実施例について示したものである0
図A中鉄鋼配管6の一部に低融点金l117を幅δにわ
たり塗布し、それを加熱器8で加熱する。例えば低融点
金属としてガリウムGa を用いるとガリウムGaは3
1″0が融点であるので、常温で十分鉄鋼配管6の板厚
方向に拡散するが図中に示す0口熱器8を用いれば拡散
の効果はさらに促進されろう 鉄鋼配・g全板厚にわたり低融屯金属7が十分に拡散し
た後、第2図Bに示したように引張力σを加えると鉄鋼
配管は分断片9および分断片10と低融点金属7が表面
を覆った鉄鋼配管6を構成する結晶粒オーダーの破片の
集合部に解体される。
Figure 2 shows an example in which the invention is applied to radioactive steel piping inside a containment chamber 4'6.
Low melting point gold l117 is applied over a width δ to a part of the steel pipe 6 in FIG. A, and heated by the heater 8. For example, when gallium Ga is used as a low melting point metal, gallium Ga is 3
Since 1"0 is the melting point, it will sufficiently diffuse in the thickness direction of the steel piping 6 at room temperature, but if you use the 0-mouth heater 8 shown in the figure, the diffusion effect will be further promoted. After the low melting point metal 7 has sufficiently diffused over the period of time, when a tensile force σ is applied as shown in FIG. It is dismantled into a collection of fragments on the order of crystal grains, which constitute 6.

以上のように解体作業を行なう場合は、破分断材のFに
、薄い貧槁材料1紙、又はテフロンシートなどのプラス
チック7−トを敷き、破片の集合11の飛散を功止し、
−か所に集中して収集することは除染面積を最小に貿め
る効果を増す。さらに鉄鋼配管60分断片9および分断
片1oをより小さいブロックにするには上述の手順を繰
シ返せばよいO 第3図は以上のようにして分断解体され九放射性をもつ
鉄鋼配管60分断片9および分断片I J、また低融点
金117が表面を覆った鉄鋼配管6を構成する結晶粒オ
ーダーの破片の集合11を気体透過性のない保存容器1
2内に収納する一実施例をは他のプラスチックによシラ
イニングしてあれば保存の状態はさらに良好である。鉄
鋼配管の分断片9および10、さらに結晶粒オーダーの
破片の集合11を隙間なく収納した状態を示したもので
ある一図中12は前に示し九保存容器、13は保存容器
内プラスチックライニングである。保存容器の形状は任
意でよいが、のちの保存場所の隙間を最小限にするため
には立方体、直方体、正六角柱であればなお、保存7容
器の収納上好もしいものとなる。
When carrying out demolition work as described above, place a thin sheet of poor material 1 paper or a plastic sheet such as a Teflon sheet on the broken material F to effectively prevent the collection of fragments 11 from scattering.
- Concentrating collection in one place increases the effect of minimizing the area to be decontaminated. Further, in order to make the 60-minute steel pipe fragment 9 and the steel pipe fragment 1o into smaller blocks, the above-mentioned procedure can be repeated. Figure 3 shows a 60-minute steel pipe fragment that has been divided and dismantled as described above and has radioactivity. 9 and fragments IJ, and a collection 11 of crystal grain-sized fragments constituting the steel pipe 6 whose surface is covered with low melting point gold 117 are stored in a storage container 1 that is not gas permeable.
If the embodiment housed in 2 is lined with another plastic, the state of preservation will be even better. This figure shows a state in which divided pieces 9 and 10 of steel piping and a collection of crystal grain-sized pieces 11 are stored without any gaps. In the figure, 12 is the storage container shown earlier, and 13 is the plastic lining inside the storage container. be. The shape of the storage container may be arbitrary, but in order to minimize the gap in the storage location later, a cube, rectangular parallelepiped, or regular hexagonal prism is preferable for storing the storage container.

第2図及び第3図に示す方法は本発明の1実施例であり
、被解体材、又は保存容器の形状に応じて、被解体材の
分断片及び結晶粒オーダーの破片の組み合せを適宜選択
してすき間なく保存容器に収納することは当然ながら本
発明の特許請求範囲に含まれる。
The method shown in FIGS. 2 and 3 is an embodiment of the present invention, and the combination of fragments of the material to be dismantled and fragments in the order of crystal grains is appropriately selected depending on the shape of the material to be dismantled or the storage container. Naturally, it is within the scope of the present invention to store them in a storage container without any gaps.

以上のように本発明によれば、金属材料を分解するため
に多大なエネルギーを必要とせず、低融点金属を融点ま
で90熱するためのガス又は電力を少量だけ使用するこ
とですみ、2次廃棄物としての瞼も従来のものより無視
できるだけの量であり、簡便かつ安全に分解、解体およ
び保管することができる。
As described above, according to the present invention, a large amount of energy is not required to decompose a metal material, and only a small amount of gas or electricity is required to heat a low melting point metal to its melting point. The amount of eyelids as waste is negligible compared to conventional ones, and it can be easily and safely disassembled, disassembled, and stored.

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

第1図(A)から(D)は本発明に係る金属材料廃棄物
の分解処理方法を説明するための粒界拡散機構を示す金
属材料断面図、182図(A)から(B)は本発明によ
る金属材料廃棄物の分解処理方法を説明するための概略
図、第3図は本発明に使用する保存容器を示す斜伐図で
ある。 l・・・金属材料結晶粒 2 ・結晶粒界3−・・−金
楓材料    4・・・低融点金楓8..加熱器   
  9,10. i楓材料の分断片11・・・破片の集
合   12 保存容器13・・プラスチックライニン
182 (A) to (D) are cross-sectional views of metal materials showing the grain boundary diffusion mechanism for explaining the decomposition treatment method for metal material waste according to the present invention, and FIGS. 182 (A) to (B) are A schematic diagram for explaining the decomposition treatment method for metal material waste according to the invention, and FIG. 3 is a perspective view showing a storage container used in the invention. l... Metal material crystal grain 2 - Grain boundary 3 - - Gold maple material 4... Low melting point Gold maple 8. .. Heater
9,10. i Fragments of maple material 11...Collection of fragments 12 Storage container 13...Plastic lining

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)廃棄しようとする金属材料の破壊しようとする部
−分・に共晶を形成させたのち、この部分に力を加えて
所望の大きさに破壊することを特徴と“rる金属材料廃
棄物の分解処理方法。
(1) A metal material that is characterized by forming a eutectic in the part of the metal material that is to be discarded and then applying force to this part to destroy it to a desired size. Waste decomposition treatment method.
(2)廃棄しようとする金属材料の破壊しようとする部
分に固体金属と低融点金属の液体金輌との間に共晶を形
成させ、この部分に力を加えて所要の大きさに破壊しよ
うとすることを特徴とする特許請求の範囲−第1項記載
の金属材料廃棄物の分解処理方法。
(2) Form a eutectic between the solid metal and the low-melting point metal liquid metal in the part of the metal material to be destroyed, and apply force to this part to destroy it to the required size. Claim 1: A method for decomposing metal material waste as set forth in claim 1.
(3)金属材料の破壊しようとする部分に低融点金属を
固体薄膜又は溶融状態にして全面又は任意の大きさの格
子状に貼付又は塗布後にこれを加熱して金属材料内に拡
散浸透させることによって共晶を形成させることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の金属材料廃棄物の分
解処理方法。
(3) Applying or applying a low melting point metal as a solid thin film or in a molten state to the part of the metal material to be destroyed, either on the entire surface or in the form of a grid of any size, and then heating it to diffuse and penetrate into the metal material. 3. A method for decomposing metal material waste according to claim 2, characterized in that a eutectic is formed by:
(4)破壊しようとする部分に金嬌重−駿体を衝突させ
る又は大東などの爆発物によって力を加えることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の金属材料廃棄物の分
解処理方法。
(4) A method for decomposing metal material waste as set forth in claim 2, characterized in that the portion to be destroyed is subjected to force by colliding a Kingyoju-Shuntai or by using an explosive such as Daito. .
(5)廃棄しようとする金属材料の破壊しようとする部
分に共晶を形成させたのら、この部分に力を加えて所望
の大傘さに破壊し、この破壊したものをテフロンシート
又はプラスチックシートのライニングを施した保存容器
内に収容することを特徴とする金−材料廃棄物の分解処
理方法。
(5) After forming a eutectic in the part of the metal material to be disposed of, apply force to this part to break it into the desired large umbrella, and then use the Teflon sheet or plastic 1. A method for decomposing gold-material waste, comprising storing it in a storage container lined with a sheet.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194395A (en) * 1985-02-25 1986-08-28 日本核燃料開発株式会社 Method of breaking spent nuclear fuel element

Cited By (2)

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