JPS6045840B2 - 放射性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は粒状イオン交換樹脂の粉体をペレットに成形
する放射性廃棄物の処理方法に関するものである。

発明の背景 原子力発電所等の放射性物質取扱い設備で発生する種
々の放射性廃棄物は、その特性に応じて各放射性廃棄物
毎に分けて処理しまたは貯蔵している。

例えば、沸騰水型原子炉発電プラントにおいては、硫酸
ナトリウムを主成分とする再生廃液は、遠心薄膜乾燥機
により蒸発乾燥されて粉体にされドラム缶内にセメント
固化される。また、放射能レベルの高い使用済の粒状イ
オン交換樹脂および使用済のフィルタ助剤はそれぞれ別
々にスラリー状態のまま、原子力発電所内のタンクに貯
蔵されている。スラリー状態のまま粒状イオン交換樹脂
やフィルタ助剤を貯蔵した場合、タンク壁が腐食される
危険性がある。また、原子力発電所の運転時間が経過す
るに伴ないそれらの廃棄物は増えるから、タンク内に使
用済の粒状イオン交換樹脂やフィルタ助剤を蓄積するだ
けでは大きな貯蔵タンクを必要とし、このためこれらの
放射性固体廃棄物はドラム缶内に充填されセメントにて
固化することが行なわれている。この処理方法では、ド
ラム缶内に多量の放射性固体廃棄物を充填することはで
きず、放射性固体廃棄物の固化体が多量に発生すること
になる。

固化体の発生量を減少させるために、使用済の粒状イオ
ン交換樹脂を再生廃液と同様に遠心薄膜乾燥機にて粉体
にし、この粉体をペレットにすることが考えられている
。しかし、粒状イオン交換樹脂を粉体にし、これを圧縮
しただけではペレットを作ることができないことが実験
により明らかになつた。発明の目的本発明の目的は、放
射性物質取扱設備から発生する粒状イオン交換樹脂を粉
体にし、この粉体を、３７Ｔ１．の高さからコンクリー
ト床面に落しても破損しないだけの高い強度を有するペ
レットに成．形することのてきる放射性廃棄物の処理方
法を得ることにある。

本発明の他の目的は、放射性廃棄物の処埋設備を単純化
することのできる放射性廃棄物の処理方法を得ることに
ある。

発明の概要 本発明の第１の特徴は、放射性物質取扱設備から発生す
る粒状イオン交換樹脂のスラリーを乾燥粉体化し、得ら
れたイオン交換樹脂の粉体にセルロースの粉体を混合し
て、この混合粉体中のイオ″ン交換樹脂の量を７鍾量％
以下とした後、圧縮成型してペレットにする放射性廃棄
物の処理方法にある。

本発明の第２の特徴は、放射性物質取扱設備から発生す
る粒状イオン交換樹脂のスラリーとセルロースとを混合
し、この混合スラリー中の粒状イオン交換樹脂の量を、
該粒状イオン交換樹脂とセルロースとの合計量に対し、
７鍾量％以下とした後、この混合スラリーを乾燥粉体化
し、得られた混合粉体を圧縮成型してペレットにする放
射性廃棄物の処理方法にある。

粒状イオン交換樹脂の粉体は弾性体のため、圧縮成形し
てもすぐもとの形に戻り、このためペレ″ツトにするこ
とが困難であることが実験により明らかになつた。

また、発明者らは、この粒状イオン交換樹脂の粉体にフ
ィルタ助剤であるセルロースの粉体を混合して圧縮成形
すると強度の高いペレットが得られることも発見した。
セルロースは繊維状物質でありまた塑性体であるため、
樹脂の粉体とセルロースの粉体を混合すると、樹脂にセ
ルロースがからまりあい、セルロースが樹脂のバインダ
ーとして働き、強度の高いペレットを成形できることが
わかつた。特に、粒状イオン交換樹脂粉体とセルロース
の粉体を混合して、この混合粉体中のイオン交換樹脂の
量が７８重量％以下とし、ペレットに成形すれば、３ｍ
の高さからコンクリート床面に落としても破損しないだ
けの高い強度を有するペレットが得られることも発見し
た。発明の実施例以下、本発明の具体的実施例を沸騰水
型原子力発電プラントを例にとり説明する。

沸騰水型原子力発電プラントの復水器と、原子炉圧力容
器を連絡する給水配管には、粒状イオン交換樹脂が充填
される復水脱塩器および粉末状イオン交換樹脂がプレコ
ートされたろ過体を内蔵するフィルタ脱塩器が設けられ
る。

給水は、これらの脱塩器によつて浄化される。沸騰水型
原子力発電プラントから発生する床ドレンおよび機器ド
レンは、床ドレン収集タンクおよび機器ドレン収集タン
クに収容され、粒状イオン交換樹脂が充填された脱塩器
およびセルロースを主成分とするフィルタ助剤を多孔性
円筒にプレコートしたろ過体を内蔵するろ過器を通して
浄化される。粒状イオン交換樹脂の粒径は０．２〜０．
５ｗｎを有している。粒状イオン交換樹脂およびフィル
タ助剤の性能が低下し使用限界（寿命）になつた時は、
粒状イオン交換樹脂およびフィルタ助剤は、遠心薄膜乾
燥機内に供給されて粉体化される。第１図に基づいて本
発明の好適な一実施例を以下説明する。

沸騰水型原子力発電プラントにて使用されている粒状イ
オン交換樹脂２およびセルロース５は、スラリ状態でタ
ンク１および４内に収容される。これらの使用済の粒状
イオン交換樹脂２およびセルロース５は、バルブ３３お
よび３４を開いて混合タンク３内に３：１の割合で導入
され、攪拌機６によつて均一に攪拌、混合される。混合
液７がポンプ８を駆動することによつて配管９を通り遠
心薄膜乾燥機１０内に供給される。配管９内を通る混合
液７内の固形分の量は、５重量％以下にする。固形分の
量が多くなると、混合液７の輸送が困難になる。使用済
の粒状イオン交換樹脂２およびセルロース５には、Ｆｅ
２Ｏ３のクラッドが少量付着しているので、それぞれの
混合前に、クラッドを分離する必要がある。クラッドに
は、放射能レベルの高いＣＯ−５０およびＭｎ−５４等
が付着しているため、クラッドを同伴して混合液７が、
遠心薄膜乾燥機１０内に供給されると、遠−心薄膜乾燥
機１０内の放射能レベルが増大する。これは、遠心薄膜
乾燥機１０の保守点検を非常に困難にする要因である。
ここで、遠心薄膜乾燥機１０の構造を、第２図に基づい
て詳細に説明する。

遠心薄膜乾燥機１０は、胴体１１内に回転翼１２が取付
けられる回転軸１４を設けたものである。回転軸１４は
、上部軸受１７と下部軸受１８によつて支持される。胴
体１１の上部に、蒸気出口２０および処理液入口１９が
設けられる。胴体１１の下部には、粉体取出口２２が設
けられる下部コーン２１が設けられる。胴体１１内の上
部に、ミストセパレータ２７および分配器２６が配置さ
れ、蒸気室２５が形成される。ジャケット２３が胴体１
１の周囲に取付けられ、ジャケット１１には熱媒体入口
２４および熱媒体出口２５が設けられる。回転翼１２は
、回転軸１４にサポートアーム１５で固定されるサポー
トリング（図示せず）に、ピン（図示せず）を介して回
転可能に取付けられる。混合液７（以後単に処理液とい
う）は、処理液入口２０より胴体１１内に供給され、分
配器（デイストリビユータ）２６により円周方向に均一
に分配され、重力により胴体１１の内面を流下していく
。流下した処理液は、回転軸１４を回転させることによ
つて回転翼１２の作用により胴体１１の内面に遠心力に
よつて押付けられる。熱媒体入口２４から胴体１１とジ
ャケット２３との間に形成される環状空間に、１６５℃
の蒸気が供給される。蒸気は、熱媒体出口２５から流出
する。ジャケット２３で取囲まれる胴体１１の壁面は、
加熱される。この壁面が、伝熱面１３である。伝熱面１
３に沿つて処理液が流下するに伴ない水分がが蒸発する
。この蒸気は、蒸気室２５を経て蒸気出口２０より流出
する。処理液内の使用済の粒状イオン交換樹脂およびセ
ルロースは、回転翼１２の回転によつて粉体化される。
種々の放射性廃棄物の混合粉体１６は、粉体取出口２２
より遠心薄膜乾燥機１０から取出される。各放射性物質
の粉体化は、伝熱面１３と回転翼１２との間で行なわれ
る。生成された混合粉体１６は、ペレット成型装置３０
に送られる。

ペレット成型装置３０によつて、混合粉体１６は、ペレ
ット３１に成形される。ペレット３１は特開昭５２−８
５７０鰻公報に示すように、ドラム缶３２内に配置され
る金網製の容器（図示せず）に充填される。アスファル
ト注入装置（図示せず）が、ペレット３１の充填された
ドラム缶３２内にアスファルトを注入する。アスファル
トが固化した後、ドラム缶３２の上部を密封し、放射性
廃棄物の固化体が形成される。本実施例によれば、セル
ロースの粉体を粒状イオン交換樹脂の粉体に混入するの
で、粒状イオン交換樹脂の粉体を容易に強度の高いペレ
ットにすることができる。種類の異なる粒状イオン交換
樹脂とセルロースとを単一の処埋設備、すなわち、遠心
薄膜乾燥機１０内で粉体化できるので、放射性廃棄物の
処埋設備が著しく単純化でき、各々の放射性廃棄物の処
理が簡単になる。また沸騰水型原子力発電プラントから
発生する放射性廃棄物を粉体化してペレットに成型する
ので、減容比が著しく大きくなる。これは、沸騰水型原
子力発電プラントから発生する放射性廃棄物の量を、著
しく減少させることになる。粒状イオン交換樹脂の粉体
とセルロースを粉体ノとの混合割合をいろいろ変えてペ
レットを成型したところ、粒状イオン交換樹脂の粉体の
量をペレット３１の重量の９踵量％より大きくした場合
には、ペレット３１を成型することが不可能であつた。

粒状イオン交換樹脂の粉体をペレットにする場合は、そ
の粉体量を９鍾量％以下にする必要がある。ペレット３
１は、ペレット成型装置３０からドラム缶３２内に落下
させるので、この落下によつても破損しないだけの強度
が要求される。

ドラム缶３２の底部からペレット成型装置３０のペレッ
ト放出口までの高さが約２ｍあり、安全率を見込んで３
ｍの高さからペレット３１を落下させ、その破損状態を
調べた。第３図にその結果を示す。第３図は、粒状イオ
ン交換樹脂の粉体とセルロースの粉体との割合を変えた
ペレットを種々作成し、３ＴｒＬ，の高さからコンクリ
ート床面に落下させた時の実験結果である。第３図の斜
線で示す領域Ａはペレットが破損した領域である。ペレ
ット３１内に含まれる粒状イオン交換樹脂粉体の量が７
８重量％以下の場合、ペレット３１はまつたく破損しな
かつた。粒状イオン交換樹脂の含有量が７鍾量％より大
きなペレット３１は破損し始め、その含有量が増加する
とペレット３１の破損率が急激に上昇する。これらのこ
とから、ペレット３１をペレット成型装置３０からドラ
ム缶３２内に落下させても破損しないだけのペレット強
度を得るためには、粒状イオン交換樹脂粉体の含有量を
セルロースに対し７踵量％以下にすればよい。

したがつて、本実施例では、粒状イオン交換樹脂とセル
ロースとの混合スラリー（混合液７）中の粒状イオン交
換樹脂の量を、該粒状イオン交換樹脂とセルロースとの
合計量に対し、７鍾量％以下とした後、この混合スラリ
ーを乾燥粉体化し、得られた混合体をペレットに圧縮成
型している。

第１図に示す実施例では、粒状イオン交換樹脂とセルロ
ースとを混合状態で遠心薄膜乾燥機１０に供給して同時
に粉体化することによつて、イオン交換樹脂の粉体とセ
ルロースの粉体を混合する本発明の最適な実施例を示し
たが、粒状イオン交換樹脂とセルロースをそれぞれ別々
に粉体にし、それぞれの粉体を個々のホッパ内に別々に
貯蔵して、その後、それぞれのホッパ内の粒状イオン交
換樹脂の粉体とセルロースの粉体を混合タンク内に導入
して混合し、この混合粉体中のイオン交換樹脂の量を７
鍾量％以下とした後、該混合粉体をペレット成型装置３
０に供給してペレット３１を圧縮成型するようにしても
よい。この場合には粒状イオン交換樹脂およびセルロー
スを粉体化する遠心薄膜乾燥機は、それぞれの物質に専
用に一台ずつ配置しても、あるいは一台の遠心薄膜乾燥
機を共用してもよい。後者の場合は、粒状イオン交換樹
脂とセルロースが、同時に、遠心薄膜乾燥機内に供給さ
れないように切換え制御を行なう必要がある。本実施例
においても第１図に示す実施例と同様な効果が得られる
。しかし、第１図の実施例にくらべて、廃棄物処理装置
が複雑になる。第４図に本発明の他の実施例を示す。第
１図に示す実施例と同一構成は同一符号で示す。本実施
例では、ペレット成型装置３０で作製されたペレット３
１が防水処理装置３５内に供給される。防水処理装置３
５内には防水剤３６が充填されている。防水処理装置３
５によつて、ペレット３１の表面が防水剤３６で被われ
る。防水剤３６で表面が被われたペレット３１は前記実
施例と同様にドラム缶３２内に充填される。その後、ド
ラム缶３２内にアスファルトが注入され、ドラム缶３２
の上部が密封される。ペレット成型装置３０で成型され
たペレット３１の表面に防水剤を吹きつけて、ペレット
３１の表面に防水剤被膜を形成してもよい。本実施例に
よれば、第１図の実施例の効果を達成できると同時に、
ペレット３１が空気中の水分を吸収して崩壊することを
防止できる。ペレット３１内の粉体間の結合力を増進さ
せるために、混合液７内または遠心薄膜乾燥機から得ら
れた粉体中にバインダを添加してもよい。これによつて
も、ペレット３１が空気中の水分を吸収して崩壊する可
能性を減少させることができる。以上述べた実施例によ
れば、セルロースとして、放射性物質取扱設備から発生
する使用済のフィルタ助剤を使用しているので、特別な
バインダーを加える必要がなく、その分廃棄物量は少な
くなるという効果もある。本発明は、加圧水型原子炉発
電プラント、重水炉発電プラントおよび核燃料再処埋設
備から発生する放射性廃棄物の処理にも適用できる。

発明の効果 本願の第１の発明によれば、粒状イオン交換樹脂のスラ
リーを乾燥粉体化して得られた粉体に、セルロースの粉
体を混合して、この混合粉体中のイオン交換樹脂の量を
７鍾量％以下とした後、圧縮成型してペレットにするよ
うに構成しているから、粒状イオン交換樹脂の粉体を、
３７Ｔ！．の高さからコンクリート床面に落しても破損
しないだけの高い強度を有するペレットにすることがで
きるという効果がある。

すなわち、粒状イオン交換樹脂の粉体は弾性体のため、
圧縮成形してもすぐもとの形に戻り、このためペレット
にすることが困難であつたが、本発明では粒状イオン交
換樹脂の粉体にセルロースの粉体を混合して圧縮成形す
るようにしているため、繊維状物質でかつ塑性体である
セルロースが樹脂にからまり、圧縮成形時のセルロース
の塑性変形により、セルロースが樹脂のバインダーとし
て働き、強度の高いペレットが得られるからである。そ
して、セルロースとの混合粉体中の粒状イオン交換樹脂
粉体の量を７鍾量％以下とすることにより、第３図に示
すように３７ｎ，の高さからコンクリート床面に落して
もそのペレットの全部が破損しない、すなわちペレット
破損率が０％の高い強度を有するペレットを得ることが
できるという効果が得られる。このように、本発明によ
れば、粒状イオン交換樹脂の粉体をペレットにすること
ができるから、放射性物質取扱設備の放射性廃棄物量を
著しく低減することができる。また、本願の第２の発明
では、粒状イオン交換樹脂のスラリーとセルロースとを
混合し、この混５合スラリー中の粒状イオン交換樹脂の
量を、該粒状イオン交換樹脂とセルロースとの合計量に
対し、７踵量％以下とした後、この混合スラリーを乾燥
粉体化し、得られた混合粉体を圧縮成型してペレットに
しているので、この発明でも前記混合粉体中のイオン交
換樹脂の量は７鍾量％以下となり、したがつて前記第１
の発明と同様の効果が得られる。しかも、この第２の発
明によれば、粒状イオン交換樹脂とセルロースとの混合
スラリーを乾燥粉体化するので、粒状イオン交換樹脂と
セルロースとを同時に単一の処埋設備で処理でき、しか
も乾燥機からの粉体はイオン交換樹脂とセルロースとの
混合粉体であるから、そのままペレット成型装置でペレ
ットにすることができ、したがつて放射性廃棄物の処埋
設備を著しく単純化することができるという効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例を適用する放射性廃棄
物処埋設備の系統図、第２図は第１図の設備に用いられ
る遠心薄膜乾燥機の縦断面図、第３図はペレット内の粒
状イオン交換樹脂の粉体の含有量とペレットの破損率と
の関係を示す特性図、第４図は本発明の他の実施例を適
用する放射性処埋設備の系統図である。 ４・・・・・・タンク、３・・・・・・混合タンク、１
０・・・・・・遠心薄膜乾燥機、１１・・・・・・胴体
、１２・・・・・・回転翼、１３・・・・・・伝熱面、
１４・・・・・・回転軸、３０・・・・・・ペレット成
型装置、３１・・・・・ペレット、３２・・・・・・ド
ラム缶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性物質取扱設備から発生する粒状イオン交換樹
   脂のスラリーを乾燥粉体化し、得られたイオン交換樹脂
   の粉体にセルロースの粉体を混合して、この混合粉体中
   のイオン交換樹脂の量を７８重量％以下とした後、圧縮
   成型してペレットにすることを特徴とする放射性廃棄物
   の処理方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、セルロースの粉体
   は、放射性物質取扱設備から発生する使用済のフィルタ
   助剤のスラリーを乾燥粉体化したものであることを特徴
   とする放射性廃棄物の処理方法。 ３ 放射性物質取扱設備から発生する粒状イオン交換樹
   脂のスラリーとセルロースとを混合し、この混合スラリ
   ー中の粒状イオン交換樹脂の量を、該粒状イオン交換樹
   脂とセルロースとの合計量に対し、７８重量％以下とし
   た後、この混合スラリーを乾燥粉体化し、得られた混合
   粉体を圧縮成型してペレットにすることを特徴とする放
   射性廃棄物の処理方法。 ４ 特許請求の範囲第３項において、セルロースは放射
   性物質取扱設備から発生する使用剤のフィルタ助剤であ
   ることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。