JPS60122398A - 放射性廃棄物の固化方法 - Google Patents

放射性廃棄物の固化方法

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JPS60122398A
JPS60122398A JP22980283A JP22980283A JPS60122398A JP S60122398 A JPS60122398 A JP S60122398A JP 22980283 A JP22980283 A JP 22980283A JP 22980283 A JP22980283 A JP 22980283A JP S60122398 A JPS60122398 A JP S60122398A
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JP
Japan
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water
radioactive waste
ion exchange
pellets
waste
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Pending
Application number
JP22980283A
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English (en)
Inventor
耕一 千野
深沢 哲夫
根本 恒夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子力発電所等から発生する放射性廃棄物の処
理方法に係9、特にベレット状放射性廃棄物に好適な固
化方法に関する。
〔発明の背景〕
原子力発電所等の運転に伴い種々の放射性廃棄物が発生
するが、これらの放射性廃棄物を減容し、更に、ドラム
缶等の同化容器に安定に固化することは、施設内の保管
スペースを確保する点で重要であるのみならず、安全上
の点や、将来の最終処分法の一つである陸地保管及び陸
地処分上、不可欠な要素である。
例えば、放射性廃棄物を減容する方法の一つとして、沸
騰水型原子力発電所から発生する主要な廃棄物である再
生廃液(主成分、硫酸ナトリウム)や、廃イオン交換樹
脂スラリーを遠心薄膜乾燥機等の乾燥機で乾燥粉末化し
た後、ブリケラティング機等の造粒機を用いてペレット
化することで、廃棄物量を大巾に減容することが試みら
れている。
この方法によれば、廃液やスラリーを直接セメントによ
り固化する方法(所謂セメント固化法)に比べ約1/8
に減容できることが確認されている。
しかしながら、このように大幅に減容できる方法におい
ても、セメント等の水硬性の充填剤では安定な同化体を
形成できないという問題がある。これはセメントが水と
混合して用いられるため、ベレットめ乾燥粉末に水が吸
収され、ベレットの膨潤、溶解現象が生ずるためである
。このため、水を使用しなくてよい充填剤、例えばアス
ファルト。
プラスチック等を用いて、固化する方法が試みられてい
た。しかしながら、これらの固化方法では、高温での操
作が必要であったり、充填剤そのものが極めて高価であ
る等の多くの欠点があった。
このようなことから、ベレット状放射性廃棄物に対して
操作性が良く、安価で、且つ長期保管時の安定性に優れ
た充填剤(同化剤)による同化方法が要望されている。
そこで、本発明者等は、従来から水ガラスとして知られ
ているケイ酸アルカリ溶液にょる固化法を提案したが、
先願発明においては以下に述べる方法において固化を行
なっている。即ち、ケイ酸アルカリ溶液に含まれる水分
や硬化反応の際生成する反応生成水によるベレットの膨
潤、溶解を防止スるため、ポルトランドセメント等の吸
水剤を同時に添加することにより、良好なベレット状放
射性廃棄物の固化体を得る方法である。第1図はこの固
化体を得る方法を示した概略説明図でsb、H2O・m
5iOz・XH2Oの形で表わされるケイ酸ナトリウム
溶液(水分量40〜80重量%)1に、MOm/2・n
p2o5の形で表わされる無機質リン酸化合物粉末2を
硬化剤として加え、ポルトランドセメント3を吸水剤と
して同時に添加し、混合機4により混合したものを、ド
ラム缶5内に設けられたかと6内に充填された放射性廃
棄物ベレット7間の空隙に流入させることによシ、良好
な固体化を行ない得ることを明らかにした。
しかしながら、この方法においても、液状のケイ酸アル
カリ溶液と粉末状の硬化剤及び吸水剤を混合する必要が
あること、粉末と液体を均一に混合するには比較的煩雑
な操作が必要となること、また、ある程度以上の水分、
通常40重量係以上の水分が存在しないと流動性が極め
て悪くなりドラム缶内へ流入させることが困難となって
固化できなくなり、ベレットの膨潤、溶解を防止するに
は吸水剤が必要であること等の難点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は減容性及び経済性に優れた放射性廃棄物
の固化方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、放射性廃棄物のベレットを固化する方法にお
いて、ベレット間の空隙をケイ酸アルカリおよびセメン
ト等の水硬化性物質で充填する時に、この中に放射性廃
棄物である使用済樹脂および濾過助剤を添加することに
より、上記目的を達成する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を、BWR,原子力発電所を例
にとって、第2図に従って説明する。炉水中の不純物イ
オンを吸着、除却するイオン交換樹脂は、希硫酸および
NaOH水溶液によって再生されるが、約1年で性能が
劣化するため、廃棄されて使用済樹脂貯蔵タンク8に保
管される。一方、再生に用いられた希硫酸とNaOH水
溶液は混合されて中性のNa2so4水溶液にした後、
濃度20W1チまで濃縮してから、濃縮廃液貯蔵タンク
9に保管される。この濃縮廃液は、遠心薄膜乾燥機10
によシ含水率Iwt%以下まで乾燥された後、ブリケラ
ティングマシン11で30X20X10mnのアーモン
ド型ベレットに圧縮成型される。このアーモンド型ベレ
ットは200tのドラム缶12内に設けた内カゴ13に
充填する。内カゴ13を設けたのは、最外層にあるベレ
ットとドラム缶内面との間に、1crIT以上間隙を設
けたことによシ、固形化材でベレットをドラム缶内に固
化した時、ベレットが直接外気と接触するのを防止でき
るために、固化体の耐久性を大幅に向上できる。
このベレット詰めドラム固化体に、ケイ酸アルカリ溶液
と硬化剤を使用済イオン交換樹脂とともに注入して固化
体を作成する。以下、本発明のポイントである使用済イ
オン交換樹脂を添加した効果を説明する。ドラム缶内に
充填されているベレットの主成分はN a 2 S O
4であるが、これは水分を吸収すると、下記の式により
4.2倍もベレット体積を膨張させて、固化体を破損さ
せる。
NazSOn +10H20nNazSO410H20
ケイ酸アルカリ溶液の成分は、8i0zが36Wt饅、
N a 20が16wt%、残シがH2Oで46Wt−
6である。このケイ酸アルカリ溶液のHsOは、Na 
20と固く結びついているため、Na25O番に吸水さ
れることは無い。ところが、1wt%添加された硬化剤
(Na2HPO4)の作用により水ガラスの結晶化が始
まり、S i02とNa、Qが固化すると、それまで、
Na2Oに結合していたH2Oの活性度が増加して、そ
の一部がNa2SO4ベレットに吸収されるようになる
。したがって、この活性度が太きくなったH2OをNa
280.ベレットに吸収される前に除去する必要がある
。イオン交換樹脂は多孔質であり、その体積は液中の電
解質濃度によって第3図のように変化することが知られ
ている。すなわち、水の活性度が増大するほどイオン交
換樹脂の体積は増加して、多孔質のイオン交換樹脂内に
吸着される水分は多くなる。この膨張はほぼ瞬時に行な
われるので、イオン交換樹脂が存在すると、活性化した
H 20はNa2SO4と反応する前に、イオン交換樹
脂に吸着されることになる。
以下処理プロセスを説明する。200tのドラム缶内に
250KgのNa2SO4ペレットを内カゴ内に充填す
る。ペレットの密度は2.3g/crn”なので、残シ
の空間は約90tになる。この空間に以下の手順で混合
した水ガラスと使用済イオン交換樹脂を充填させる。1
)使用済樹脂貯蔵タンク8から、濃度10wt%にした
樹脂スラリーを混合タンク7に輸送する。この時、濃度
を10wt%に調整するのは、輸送中の配管内での閉塞
を防止するためである。2)パルプ14を開けて、フィ
ルタ15上にある樹脂間隙の水は、使用済樹脂貯蔵タン
ク8に戻される。この時、第3図から分るように樹脂の
含水率は約5Qwt%で、したがって混合タンク7内に
は、20Kfの使用済樹脂と20に7の水が存在する。
3)ここに、58に4のケイ酸ナトリウムと30Kfの
水を添加し、かくはん翼10を回転させる。高濃度の水
ガラスが生成されるため、樹脂は収縮し、内部の水は外
部に浸出する。この結果、20Kfの樹脂中には2Kg
の水だけが残り、樹脂間隙には58縁のケイ酸ナトリウ
ムと水が48階存在する。4)更に、硬化剤である11
’4のNa2NPO*を添加して、混合するっ5)混合
終了後、反応が進まないうちに、パルプ16を開けて水
ガラスを、重力でドラム缶のペレット間隙に注入する。
5)水ガラスは硬化過程で、固く結合していた水の一部
を放出するとともに、密度増加により体積が収縮する。
6)一方、樹脂は活性が増大した水を吸収するとともに
、体積が増加して、全体の体積を一定に保つ。以上、本
実施例により、ケイ酸アルカリ中に使用済樹脂を添加す
ることにより、Na2SO4ベレットの膨潤を防止でき
るとともに、同化体内に充填できる廃棄物量を増加でき
る。
第4図に本発明の変形例を示す。実施例との違う点は次
の2点である。1)ペレットの代シに乾燥粉末を充填す
る。2)使用済イオン交換樹脂の代シにセルロース繊維
であるフィルタ助剤を添加することである。ベレットの
代りに乾燥粉末で充填することは、ドラム缶内への廃棄
物充填量が250縁から210Kfに低下するという短
所と、造粒機を削除できるという長所がある。また、イ
オン交換樹脂の代シにフィルタ助剤を用いること、フィ
ルタ助剤は吸水量は少ないという短所がある反面で、セ
ルロース繊維は同化体の強度を増加させるバインダとし
ての作用がある。
操作手順は以下の通シである。遠心薄膜乾燥機(9) 10から生成された210Kgの乾燥したNazSO4
粉末に、含水率20wt%の使用済フィルタ助剤を25
Kgとケイ酸ナトリウム58Kg、水45Kgを添加す
る。混合タンク17内のかくはん翼18を回転させると
、浸透圧の違いによりフィルタ助剤中の大部分の水はケ
イ酸ナトリウムに移行する。
そして、硬化剤のNa2HPO4を1Kg添加してから
、パルプ19を開け、200tのドラム缶20に充填す
る。ケイ酸す) IJウム水溶液の硬化反応に伴って活
性化した水は、フィルタ助剤に4Kfまで吸着される分
だけ、Na2SO4粉末の膨潤量は低下する。また、フ
ィルタ助剤は直径15μm1長さ150μmのセルロー
ス繊維で、相互にからみ合うとともに、ケイ酸ナトリウ
ムと結合するため、固化体の強度を増加させる。本変形
例によれば、使用済のフィルタ助剤をケイ酸ナトリウム
に添加することで、固化体の強度を増加させる効果があ
る。
実施例および変形例においては、BWR原子力発電所か
ら発生するN82SO4廃液を対象にしたが、(10) 本発明はPWR原子力発電所から発生するNa2B4O
7廃液や、使用済燃料の再処理工場から発生するN a
 No 3廃液にも適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、放射性廃棄物の固化に用いられるケイ
酸アルカリ中に、使用済イオン交換樹脂やフィルタ助剤
を添加することにより、ケイ酸アルカリの硬化過程で発
生する余剰水を吸収するとともに、ドラム缶内への放射
性廃棄物充填量を増加できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のケイ酸アルカリを用いた放射性廃棄物
同化のフローシート、第2図は本発明をペレット化した
放射性廃棄物へ適用する時のフローシート、第3図は液
中のNaOH濃度と、イオン交換樹脂の含水率の関係図
、第4図は本発明を乾燥粉末化した放射性廃棄物のフロ
ーシートである。 12.20・・・ドラム缶、17・・・混合タンク。 代理人 弁理士 高橋明夫 111) 第 1 図 第2 口 茅 3 固 Na−OH(wt ′/−ジ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、乾燥粉末化あるいはペレット化された放射性廃棄物
    を水硬化性の無機物で容器内に固化する場合に放射性廃
    棄物と無機物を接触させる前にこの水硬化性の無機物に
    放射性廃棄物である使用済イオン交換樹脂やフィルタ助
    剤を添加混合することを特徴とする放射性廃棄物の同化
    方法。
JP22980283A 1983-12-07 1983-12-07 放射性廃棄物の固化方法 Pending JPS60122398A (ja)

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JP (1) JPS60122398A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623698A (ja) * 1985-06-29 1987-01-09 株式会社東芝 放射性廃棄物の固化処理方法
US7445591B2 (en) 2001-12-21 2008-11-04 British Nuclear Fuels Plc Treatment of waste products

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623698A (ja) * 1985-06-29 1987-01-09 株式会社東芝 放射性廃棄物の固化処理方法
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