JPS59500685A - 放射性廃棄物のセラミツクス化 - Google Patents

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】 放射性廃棄物のセラミックス化 技　術　分　野 この発明は放射性廃棄物をセラミックスに転化する方法に関する。

背　景　技　術 核エネルギー生産に際して生ずる放射性廃棄溶液の処理は、この廃棄物を、最終 的に処理するだめの安全な形態に転化することを目ざして・いる。この点に関し て、気安全ｌということは最終形態における物品の溶解性が低いこと、機械的強 度が大きいこと、同時に放射安定性に優れることを意味している。

低活性及び中油性のプラント廃棄物を固形化するために採用される最も普通の方 法は、コンクリートやビチューメン中に取り込む方法である。コンクリートに単 に取り込む方法は安価ではあるが、固形化物から放射性核種が浸出する程度が高 いのが欠点である。ビチューメン化した品物の溶解性はこれより低いが、この方 法は燃焼の危険を伴うので、もつと困難な方法である。使用済み燃料の再処理工 場から発生する高活性廃廃物の固形化に実用せられている唯一の方法は、ホウケ イ酸ガラス中に該廃棄物をガラス化してしまうことである。しかしながら実験に よれば、チタン酸塩、ジルコニウム酸塩及びニオブ酸塩をベースとしたセラミッ クス転化体から成るセラミック性の最終廃棄物は安定性においてガラス体よりも 優れ、このために研究分野において話題となっている。

技　術　的　課　題 チタン酸塩、特にチタン酸ナトリウムは最終処理用セラミックス体の製造におい て最も重要な基本的材料である。放射活性を有する廃棄物はイオン交換もしくは 機械的混合手段によってとの■焼形態中に取り込まれる。最も優れたセラミック 性最終廃棄体はＥＩＹＮＲＯＯ（高活性原子炉廃棄物の５ｙｎｒｏｃ中への取り 込み方法：　Ａ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ａｐｐｒａｉｓａｌ、Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　５ ｃｈｏｏｌ　ｏｆ　ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅＳ、　Ａｕ５ｔｒａｌｉａ　Ｎａ ｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、出版番号１９７５．　１９８１　）であ る。このものは主成分としてＴｉＯ２（６０％　）及びＺｒＯ２（１０％　）か ら成る３種の鉱物から成っている。これらの鉱物は天然に存在する鉱物に類似し たもので溶解性が極端に低く耐放射性が著しく良好であることが分っている。

これまでに研究せられてきたセラミックス化の方法の欠点は繁雑でコスト高にな ることである。再処理が不向きな高価な原材料を使い、かつ高価な圧縮装置を使 う必要があった。

発　明　の　開　示 この発明の目的は従来の技術の欠点を改善することにある。さらに詳しくはこの 発明の目的は簡単で経済的な方法であって、安価で容易に入手できる材料、例え ば普通のセラミックス工業で用いているような原材料で間に合うような方法の提 供にある。この発明の方法は低活性及び高活性の廃棄物に対して適用できる。

この発明のその他の目的と利点とは以下の発明の開示を判読することにより明瞭 になりうる。

この発明の目的は主として次の工程から成ることを特徴とする方法を行なうこと によって達成される。

（ａ）放射性廃棄物溶液中の廃棄物を無機性イオン交換体によって捕捉し、 （ｂ）　廃棄物を捕足しだこの無機性イオン交換体をセラミックス化物質と混合 し、次いで （Ｃ）　セラミックス化物質と混合されたこの廃棄物を最終的な廃棄物体とする だめに焼成する。

この発明の方法によれば数多くの注目すべき利益が得られる。この発明は低活性 及び高活性の両方の廃棄物処理に適当であって、セラミックス工業で用いる普通 の原材料と簡便な方法を用いて無機性イオン交晩体をセラミックス化する方法を 提供している。煉瓦やタイルの原材料は安価であって容易に、かついつでも入手 ができる。タイルの製造技術は単純であり、その烟焼温度も比較的低いので、焼 成中にある種の放射性物質が蒸散するおそれがない。／６−ミキユル石やリン灰 石のような合成添加物や天然添加物をタイル中に加えることができるので、これ らによってタイル中のある種の物質の安定性を改善することができる。焼成に際 しても繁雑な圧縮装置が必要なく、このことは著しい原価低減と工程の単純化が 達成されることを意する。

チタン酸塩を含むタレイタイルは焼成中に溶化するので溶解性が著しく減少する 。このために中活性廃棄物を取り込んだタイルはそれ以上金属製の容器に収納す る必要がない。コンクリートやビチューメンに取り込んだ物に比べて、この発明 の方法によるとその容積が著しく小さくなり、結果的にはガラス化した物と同程 度までその容積を低減することができる。

この発明の実施態様を添付の図面に示したが、これらは最も重要な態様だけを示 すものであって、この発明はこれらのみに限定せられるものではない。

１図はこの発明の方法を示すプロセスチャートであってパッチ方式を採用した場 合のものである。

２図はこの発明の方法を示すプロセスチャートであって廃棄物がイオン交換カラ ム中に取り込まれる場合を示す。

この発明の方法によれば、溶液状の形態の放射性廃棄物はチタン酸塩、ニオブ酸 塩、又は二酸化ジルコニウムの如き無機性イオン交換体に結着せしめられる。

ａＳ　の如きある種の放射性核種をタイル中に取り込むだめのよい結着方法では 、タイル中にパーミキュル石、濁沸石もしくはリン灰石のような合成又は天然の 添加物を加えることである。バッチ方式を採用の場合には、このイオン交換体は 乾燥して粉砕する必要はなく、平衡化後にタイルクレイを直接この廃棄物・イオ ン交換体混合物中に添加して該混合物中の水分含有量を約ｎ〜２７％にする。イ オン交換体のタイルクレイに対する２ 容積比は／９〜／８である。

セラミックス化に用いて有用な材料には赤粘土、カオリン、モンモリロン石、長 石、イライト及び石英が包含される。

タイルクレイを混合したら、該混合物を注意深くかくはんして焼成できる状態に する。次いで型の中でタイル形に成形する。ここでこのタイルは圧搾されて多孔 性が減少する。−晩乾燥させる。次いで約１５０°Ｃで少なくとも４時間乾燥し 、−晩冷却する。

タイルの■焼は次の如く行なう。キルンを１時間当り約ｉｏｏ°Ｃの速度で１０ ２０〜１０６０°Ｃに加熱する。タイルをこの最高温度で４〜ｌＯ時間保つ。焼 成後、キルン中で冷却する。

このタイルキルンは揮発性物質を捕捉するだめに薄い不活性のタイルで内張すし てもよい。これらの内張り用タイルは廃棄物タイルの処分が進行するのに応じて 刻々と新品で置換する。このタイルの■焼は連続式でも行なえるが、この際には セラミックス工業で得られた経験が応用できる。

最終処理の見地から最も重要なタイルの必要性能は、タイルからの廃棄核種の溶 解性である。蒸発器での廃棄濃縮物にて負荷されたチタン酸ナトリウム又はｚｒ ０２／赤粘土タイルからのＳｒ、Ｃ！ａ　及びＣＯの浸出速度は順次に低下して １０−６〜１Ｏ−７ｔ／ｃｒｎ２×ｄである。高活性廃棄物にて負荷されたチタ ン酸ナトリウム／赤粘土タイルからのＳｒの溶解性はこれより１オーダ高い。タ イルに対して・ぐ−ミキュル石（２％）を添加するとある程度の溶解性の低下が みられる。これから明らかなように浸出速度は最高品質のホウケイ酸ガラスと同 じオーダである。

タイルの溶解特性は表面をガラス化するか、又はタイルクレイから成るタイル表 面上の不活性層を■焼するかのいずれかで改良しうる。タイルクレイにチタン酸 塩を添加するだけでもタイルのガラス化の原因になる。またチタン酸塩／赤粘土 タイルは赤粘土だけのタイルよりも多孔性が低い。最終的に処分せられる場合に 、それ以上の余分な容器を必要としない程度の溶解国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　放射性廃棄物をセラミックスに転化する方法であって次の工程： （ａ）放射性廃棄物溶液からの該廃棄物を無機性イオン交換体と結合せしめ、 （ｂ）　廃棄物にて負荷された該イオン交換体をセラミックス化材料と混合し、 次いで （Ｃ）　セラミックス化材料と混合した該廃棄物を■焼して最終的廃棄物品とす る から成ることを特徴とする方法。 ２、　イオン交換体としてチタン酸塩、ニオブ酸塩、ジルコニウム酸塩又は二酸 化ジルコニウムを使用することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ろ、　セラミックス化材料として赤粘土、カオリ／、モンモリロン石、長石、イ ライト又は石英又はこれらの混合物が用いられることを特徴とする請求の範囲第 １項もしくは第２項に記載の方法。 ４、　タイル中の放射性核種の結合を改善するために、バーミキュル石、濁沸石 又はリン灰石のような添加物を添加することを特徴とする請求の範囲第１項、第 ２項及び第３項のいずれか一つに記載の方法。 ５、■焼に好適な状態の塊にするだめに水を添加し、該塊をタイルに成形するこ とを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項及び第４項のいずれか一つに 記載の方法。 ６、該タイルを乾燥するために一昼夜、放置することを特徴とする請求の範囲第 ５項に一記載の方法。 Ｚ　該タイルを温度約１５０°Ｃで少なくとも４時間乾燥することを特徴とする 請求の範囲第６項に記載の方法。 ８、　キルン中で該タイルを温度約１０２０°〜１０６０°Ｃにて約４〜１０時 間、■焼することを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第 ５項、第６項及び第７項のいずれか一つに記載の方法。 ２　キルンの温度を１時間肖り約１００°Ｃの速度で加熱することを特徴とする 請求の範囲第８項に記載の方法。 １０、該タイルをキルン中で、キルンの冷却速度で冷却せしめることを特徴とす る請求の範囲第８項又は第９項に記載の方法。