JPS61132899A

JPS61132899A - 放射性断熱廃棄物の減容化方法

Info

Publication number: JPS61132899A
Application number: JP25521284A
Authority: JP
Inventors: 沼田　正毅; 昌隆佐野; 板谷　淳
Original assignee: Meisei Industrial Co Ltd
Current assignee: Meisei Industrial Co Ltd
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1986-06-20

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】本発明は放射性断熱廃棄物特に無機質断熱材の廃棄物の
減容化方法に関するものである。

本発明の目的は減容化のための手段が簡単であり、しか
もその効果が正確且つ顕著であり従来の固体廃棄物に比
較してその容積をほぼ１０分の１に減容することができ
る放射性断熱廃棄物の減容化方法を提供せんとするもの
である。

また、本発明の他の目的は容積を小さくすることができ
るのみならず減容後の比重を減容前の比重に比較して大
きくすることができ、減容後の廃棄物の投棄場所の選択
範囲を陸上のみならず海中にまで広げることのできる放
射性断熱廃棄物の減容化方法を提供しようとするもので
ある。

原子力発電施設或いはその他の原子力施設の増加に伴っ
て施設の定期点検や定期補修等の機会も飛躍的に増加し
ている。これら原子力施設の点検或いは機器の補修時に
は必然的に放射性廃棄物を発生させることとなりこれに
よって発生する放射性廃棄物特に放射性断熱廃棄物の量
も増加の一途をたどっている。一般に原子力施設から発
生する放射性廃棄物のうち気体廃棄物や液体廃棄物の場
合にはそれらを洗浄や濾過等の手段により或いは減容手
段等の化学的な方法によって処理されるが断熱材のよう
な固体廃棄物の場合にはその物品の性質により可燃物、
圧縮性物質、非圧縮性物質等に仕分けされた後タンク或
いはドラム罐等に詰めて原子力施設内の固体廃棄物貯蔵
所に保管するという方法が採用されている程度である、
特に無機質断熱材のうち繊維質以外のものは圧縮が極め
て困難であり減容化が行い難いためそのままの状態で廃
棄貯蔵を行っているというのが現状である。

また、前記した固体廃棄物のうち断熱廃棄物はその他の
放射性廃棄物に比較して嵩高であり（例えば鉄の４０〜
１００倍の嵩を有している）且つ無機質でありその比重
も水よりも軽いためにこれらをドラム罐等の廃棄物収納
容器に収容した後に海中投棄などを行うと浮力により海
底に安定して貯蔵することができないなどの問題が生じ
、廃棄貯蔵の場所が限定されることとなりその処理につ
いての適切な方法の開発は原子力施設でも最重要課題の
一つとなっている。

原子力施設特に原子力発電施設の場合その施設の寿命は
３０年乃至４０年といわれ、それ以後は廃炉となる。こ
のような廃炉の処理方法として現在検討されている方法
は、■密閉管理、■遮蔽隔離、■解体撤去、などがあげ
られているが土地の絶対面積の狭いわが国では土地の有
効利用の観点からも■の解体撤去の方法が有力視されて
いる。

原子炉形式および発電容量にもよるが一般に原子力発電
施設内の放射線管理区域内で使用される無機質断熱材の
量は１．５０Ｏｎｒ〜２．０００ｎ？にも達する。従っ
て廃炉時の解体撤去により発生する無機質断熱材の量は
他の機器類に先がけて同じ容積のものが廃棄物として出
される。この場合でも当然放射能で汚染された放射性断
熱廃棄物は安全確実に処理されることが要求されるもの
であるからそのための貯蔵管理には多大の場所が要求さ
れることとなる。

本発明はこれらの問題に対処しようとするものであり、
以下に記載する方法の完成により前記した目的を達成す
ることができたものである。

即ち、本発明は無機質断熱廃棄物に溶融助剤を混合した
ものを、溶融窯に投入し該溶融窯中において高温加熱を
行うことによって溶融しその全量を減容固化することを
特徴とする放射性断熱廃棄物の減容化方法である。

本発明にいう無機質断熱廃棄物とは、石綿保温材、ガラ
スウール保温材、ロックウール保温材、セラミックファ
イバー、珪酸カルシウム保温材、パーライト保温材、バ
ーミキュライト保温材、珪藻土などを意味し、またこれ
らの断熱材の副資材として使用される無機質断熱材とし
ては石綿、ガラスウール、ロックウール、セラミックフ
ァイバーの各糸条および織布、不織布、並びに薄板状物
質のそれぞれを含むばか多泡ガラ大、多泡コンクリート
、珪酸アルカリの発泡体、超微細多孔質保温材、塩基性
炭酸マグネシウム保温材等も含むものである。また本発
明において用いる溶融助剤とは、硼酸化合物、燐酸化合
物、鉛化合物、珪酸化合物、炭酸化合物などでありその
ほかに本発明の方法を実施する過程において生成した溶
融固化物（カレット）も含ましめることができる。前記
した溶融助剤はこれを詳細に説明すれば硼酸化合物としてはＢ２Ｏｚ（無水硼酸）Ｈ３ＢＯ３（硼酸）Ｎａ２Ｂ４０？”　１０Ｈ２Ｏ（硼砂）Ｎａ　２Ｂ４０
ｔ　・５Ｈ１Ｏ（脱水硼砂）ＰｂＢ、Ｏ，（硼酸鉛）ＣａＢ４０？　・６ＨｔＯ（硼酸カルシウム）Ｎ　ａ　
ｚｃ　ａ　ｚ　（Ｂ４０？）　ｘ　’　１８　Ｈ２Ｏ゛
（ボロナイトカルサイト）燐酸化合物としてはＰ２Ｏｓ（五酸化燐）ＨｓＰＯ４（燐酸）ＮａＨＰＯ４”　１２Ｈ２Ｏ（第二燐酸ナトリウム）Ｃ
ａｚ　（ＰＯ４）ｚ　　（第三燐酸カルシウム）鉛化合
物としてはＰｂＯ（酸化鉛）ＰＩ）３０４（鉛丹）珪酸化合物としては１ｆｔＮ　ａ　ｔｓ　ｉ　ｔＯｓ　（珪酸ナトリウム）Ｎａ、
ＳｉＯ，（〃　　〃　　）Ｎａ４Ｓｉ０４　（〃　　〃　　）ＫｚＳｉａＯ＋＋　　　（珪酸カリ）Ｋ２Ｓｉｚｏ、　（〃　〃　）ＫｚＳｉＯｚ　　　（’　　〃　）ＰｂｚＳｉＯ４（珪酸鉛）ＰｂＳ　ｉＯ３（〃　　）炭酸化合物としてはＮ　ａ　ｚＣＯｉ　（炭酸ナトリウム）ＫｚＣＯ＊（炭
酸カリウム）Ｌ　ｉ　ｚｃ　０３　（炭酸リチウム）などがそれぞれ
挙げられる。

また、減容の効果を一層効果的ならしめるためには溶融
助剤とともに溶融促進剤、清澄剤、酸化剤、還元剤など
の溶融助剤等を添加することが望ましい。前記した助長
剤としては溶融促進剤として３ａＣＯｉ（炭酸バリウム）清澄剤としてＮａＮ０３（硝酸ナトリウム）ＫＮＣｈ（硝酸カリウム）ＮａｚＳＯｎ（硫酸ナトリウム）Ｃ（炭素）酸化剤としてＮａＮ０３（硝酸ナトリウム）ＫＮＯ，（硝酸カリウム）還元剤としてＣ（炭素）ＳｎＯ（酸化第一錫）ＳｎＣ１，・２ＨｔＯ（塩化第一錫）をそれぞれ挙げることができる。硼酸化合物を始めとす
る前記した「溶融助剤」は断熱廃棄物の溶融時における
融点降下の働きを有しているのに対して炭酸バリウム等
の「溶融促進剤」は溶融時間の短縮を図るのに有効なも
のである。また溶融材の中に存在する残存気泡は固化物
の減容にとって好ましくないが前記した清澄剤を用いる
時はこの残存気泡の逸出させることができ且つ固化時の
比重を大きくし強度の増加を図るのに有効である。

断熱廃棄物中には若干の有機物質が混入することは避け
られないものであり、この有機物が溶融時にｐｂｏを還
元させ金属鉛を遊離させる働きをするが、酸化剤を配合
することによって溶融時に酸素を発生させて還元が行わ
れることを防止する効果を発揮させられる。また溶融窯
に黒鉛が使用されている場合或いは廃棄物中に硫酸ナト
リウムが混入されている場合には還元剤を添加すること
によって酸化を防止することができる。

以下に本発明の具体的な実施例を図面を参照して説明す
る。

減容化を行おうとする放射性断熱廃棄物１は計量器２に
よる計量を経た後ホッパー３から粉砕機４ａに投入され
て適度の粒度に粉砕された後ミキサー５に案内される、
なお、前記の減容化を行おうとする放射性断熱廃棄物が
繊維質断熱廃棄物である場合にはこの繊維質断熱廃棄物
をカッター等により予め５０ｆｌ長さ程度に切断してお
き、この切断後のものを前記計量器２から屑綿機４ｂに
投入し湿式屑綿を行った後ミキサー５に案内するもので
ある。図中４０は屑綿機４ｂの湿式屑綿を行わせるため
及びミキサー５に水を供給するための水タンクである。

６ａ、６ｂは溶融助剤の貯蔵ビン、７ａ、７ｂは添加剤
の貯蔵ビンであり減容化を行おうとする断熱廃棄物の材
質に応じてこれらの中からその種類及び量を適宜選択計
量したのち前記ミキサー５中の断熱廃棄物１に添加し湿
式混合を行う。ミキサー５によって溶融助剤及び必要に
応じて添加剤を混合された断熱廃棄物ｌはコンベアー８
ａによって溶融窯９に移送投入される、なお前記コンベ
アー８ａにはヒーター等の加熱乾燥装置８ｂを設けるこ
とによって湿式混合を行う際に付着した水分の除去を図
るようにすることが望ましい。なお、本実施例において
は粉砕機４ａは乾式粉砕の例を示したがこの場所におい
て湿式粉砕を行うことができることは勿論である。また
加熱乾燥装置８ｂに用いるヒーターとしては抵抗加熱、
マイクロ波加熱、電熱線加熱、遠赤外線加熱等を用いる
ことが考えられるがその他に溶融窯９からの排気ガスと
接触させて乾燥を図ることもできる。前記加熱乾燥装置
８ｂ部分を移送された粉砕後の断熱廃棄物ＩＧ正その移
送中に大部分の水分が取り除かれるが若干の水分が残る
ことは否定できない、但しこれらの残余水分は溶融窯９
の投入口９ｂから落下する間に高温ガスと輻射熱によっ
てほぼ完全な乾燥状態とすることができる。粉砕された
断熱廃棄物１の溶融窯９に対する投入は・　処理作業の
予定に合わせて連続的に若しくは間欠的に行われる。溶
融窯９内に投入された廃棄物はそれだけを単独で溶融す
る場合よりも溶融助剤を投入して溶融を行う場合の方が
融点を低くすることができる。前記した溶融窯９の加熱
方法としてはアークによる加熱、抵抗加熱、廃棄物自体
に通電しそこで発生するジュール熱を利用して行う加熱
、高周波加熱、油燃焼熱、ガス燃焼熱等の単独利用或い
はこれらの併用が可能であるが作業の煩雑さを避けられ
るという点から見れば電気加熱が最も良い方法と言える
であろう。溶融窯９中では溶融時に廃棄物１、溶融助剤
、添加剤中の分解物Ｈ，Ｏ１０□、ＣＯ２、ＳＯ□等が
発生し、これらの分解物が溶融前の乾燥物の粉とともに
溶融窯の投入口９ｂから一部排出されることがある、こ
の排出されたガスや粉はコンベアー８ａによって移送さ
れて来た水分を含んだ廃棄物と熱交換されて、廃棄物の
温度上昇と乾燥に寄与且つ排出されてきた粉体の一部は
ここで捕集される。なおここに排出されたガス等の気体
はダクト８Ｃを通って集塵機１０に吸引されるようにし
ている。溶融窯９は各種の材料を溶融させることから通
常のガラス窯と異なり耐熱性よりもむしろ耐食性が要求
される、従って電鋳耐大物や硼珪酸ガラス溶融に強い溶
融石英ブロックを使うことが必要である。溶融窯９中で
溶融された廃棄物は下端部に設けた排出ノズルから成形
型１１に注入された後冷却機構１２によって徐冷固化さ
せる。固化後の成形物は成形型１１から脱型し、タンク
またはドラム罐など公知の廃棄物貯蔵容器中に収納して
所定の貯蔵場所に保管する。なお、前記成形型１１の形
状は廃棄物貯蔵容器の形状に合致し余分な空間が発生し
ないような合理的形状を選択することが望ましい、また
成形型１１に溶融物を注入する場合溶融によってガラス
化した溶融物は成形型１１に付着して脱型が困難となる
場合があるので予め成形型１１の内面にバインダーで混
練したアルミナを薄（塗布しておくとこのような問題を
避けることができる。その他に成形型１１を黒鉛又は窒
化珪素によって形成すれば前記したアルミナの塗布等は
不要とすることができる。

実施例１珪酸カルシウム保温材　　　１１（ゾノライト結晶）最高使用温度　　１．０００℃ かさ比重　　　　　１００ｋｇ／ｒ＋？硼砂　　　　２
００ｇ（Ｎ　ａ　２０−２　Ｂｚ０３　・１０　ＨｔＯ）’炭
酸バリウム　　　　　１０ｇ硝酸ナトリウム　　　　１０ｇ上記の配合とした混合物を１．０００℃、３時間加熱を
行って得られた固化物は１００ＣＣに減容でき、その減
容比は１０分の１という飛躍的に小さいものとすること
ができた。また減容後の比重は１．３であった。

上記のように構成した本発明の効果を述べれば以下の通
りである。

（１）　　放射能によって汚染された断熱廃棄物は加熱
溶融によって減容するので、汚染物質を他に拡散させる
ことなく正確且つ簡単に減容することができる。

（２）断熱廃棄物を加熱溶融するに際して、硼酸化合物
その他の溶融助剤とともに溶融促進剤等の添加剤を添加
することによって融点降下の働きをさせることが可能と
なり溶融時間の短縮に伴う経済効果を存することができ
る。

（３）溶融物中に残存する気泡は固化物の減容にとって
好ましくないが、本発明では溶融添加物に清澄剤を添加
することによって気泡の逸失、除去効果を発揮させるこ
とが可能となり固化時の比重を太き（し、強度の増加を
図ることができる。

（４）断熱廃棄物中には若干の有機物質の混入は避ける
ことができないが酸化剤を添加することによってこれら
有機物質がＰｂＯを還元させることなく金属鉛を遊離さ
せることを防止することができる。

（５）溶融による減容固化物の大きさが溶融前に比較し
てほぼその１０分の１の大きさまで減容することができ
るので廃棄物の貯蔵容器は必然的に小さいもので済ます
ことができるようになり限定された貯蔵場所に多くの断
熱廃棄物を収容することができるようになる。

（６）減容固化前の断熱廃棄物の形状は不定型であり貯
蔵容器に効果的に充填することが出来なかったが、本発
明によれば減容固化をする際にその固化形状を貯蔵容器
に適合する形状とすることにより極めて無駄な空間が発
生することのない効果的な貯蔵を行うことができる。

（７）減容固化前の断熱廃棄物の比重は水よりも軽いも
のであったが減容固化後の物の比重は１．３以上と重く
することができるので海中投棄（海底での貯蔵）を可能
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施をするための装置を示す概略的チャー
ト図である。１・・放射性断熱廃棄物、２・・計量器、３・・ホッパ
ー、４ａ・・粉砕機、４ｂ・・屑綿機、４Ｃ・・水タン
ク、５・・ミキサー、６ａ、６ｂ・・溶融助剤の貯蔵ビ
ン、７ａ、７ｂ・・添加剤の貯蔵ビン、８ａ・・コンベ
アー、８ｂ・・加熱乾燥装置、８Ｃ・・ダクト、９・・
溶融窯、９ａ・・投入口、１０・・集塵機、１１・・成
形型、１２・・冷却機構。特　許　出　願　人　　明星工業株式会社、−１）１“ 代理人弁理士　梅　村　　明　ｌ泣（ほか２名）手　続　主甫　正　書（方式）昭和６０年　４月１７日特許庁長官　志　賀　　　学　殿放射性断熱廃棄物の減容化方法明星工業株式会社５、補正命令の日付　　昭和６０年　３月　６日６、補
正の対称　　（１）　　図面の簡単な説明の欄゛（２）
図面７、補正の内容　　別紙の通り（１）願書添付明細書第１９頁のチャート図である。」と言Ｔｆする。（２）回ＩＮイ徂訓■を別紙の通り訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無機質の放射性断熱廃棄物に溶融助剤を混合し、
必要に応じて溶融促進剤などの添加剤を添加した後溶融
窯中において高温加熱を施して減容固化を行うことを特
徴とする放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（２）無機質断熱廃棄物が石綿保温材、ガラスウール保
温材、ロックウール保温材、セラミックファイバー、珪
酸カルシウム保温材、パーライト保温材、バーミキュラ
イト保温材、珪藻土或いは多泡ガラス、多泡コンクリー
ト、珪酸アルカリの発泡体、超微細多孔質保温材、塩基
性炭酸マグネシウム保温材などの固体形状を有する物で
ある特許請求の範囲第１項記載の放射性断熱廃棄物の減
容化方法。
（３）無機質断熱廃棄物が石綿、ガラスウール、ロック
ウール、セラミックファイバーなどの糸条及び若しくは
織布、不織布、または板状物質である特許請求の範囲第
１項記載の放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（４）添加すべき溶融助剤が硼酸化合物、燐酸化合物、
鉛化合物、珪酸化合物、炭酸化合物、若しくは本発明の
実施過程で発生した溶融固化物のカレットのいずれか一
つ若しくはこれらの組合せである特許請求の範囲第１項
記載の放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（５）溶融助剤として添加すべき硼酸化合物が無水硼酸
（Ｂ＿２Ｏ＿３）硼酸（Ｈ＿３ＢＯ＿３）硼砂（Ｎａ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７・５Ｈ＿２Ｏ）脱水硼砂（
Ｎａ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７・５Ｈ＿２Ｏ）硼酸鉛（ＰｂＢ＿
２Ｏ＿４）硼酸カルシウム（ＣａＢ＿４Ｏ＿７・６Ｈ＿２Ｏ）ボロ
ナイトカルサイト（Ｎａ＿２Ｃａ＿２（Ｂ＿４Ｏ＿７）＿３・１８Ｈ＿２
Ｏのいずれか一つ若しくは複数を選択組合せることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、同第４項のいずれか一
つに記載された放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（６）溶融助剤として添加すべき燐酸化合物が五酸化燐
（Ｐ＿２Ｏ＿５）燐酸（Ｈ＿３ＰＯ＿４）第二燐酸ナトリウム（Ｎａ＿２ＨＰＯ＿４・１２Ｈ＿２Ｏ）第三燐酸カルシウム（Ｃａ＿３（ＰＯ＿４）＿２）のい
ずれか一つ若しくは複数を選択組合せることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項、同第４項のいずれか一つに記
載された放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（７）溶融助剤として添加すべき鉛化合物が酸化鉛（Ｐ
ｂＯ）鉛丹（Ｐｂ＿３Ｏ＿４）のいずれか一つ若しくは複数を選択組合せることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、同第４項のいずれか一つ
に記載された放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（８）溶融助剤として添加すべき珪酸化合物が珪酸（Ｓ
ｉＯ＿２）珪酸ナトリウム（Ｎａ＿２ＳｉＯ＿２Ｏ＿５）（Ｎａ＿２ＳｉＯ＿３）
（Ｎａ＿４ＳｉＯ＿４）珪酸カリ（Ｋ＿２Ｓｉ＿４Ｏ＿９）（Ｋ＿２Ｓｉ＿２Ｏ＿５）（Ｋ＿２ＳｉＯ＿３）珪酸鉛（Ｐｂ＿２ＳｉＯ＿４）（ＰｂＳｉＯ＿３）のいずれか一つ若しくは複数を選択組合せることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、同第４項のいずれか一つ
に記載された放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（９）溶融助剤として添加すべき炭酸化合物が炭酸ナト
リウム（Ｎａ＿２ＣＯ＿４）炭酸カリウム（Ｋ＿２ＣＯ＿４）炭酸リチウム（Ｌｉ＿２ＣＯ＿３）のいずれか一つ若しくは複数を組合せることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項、同第４項のいずれか一つに記
載された放射性断熱廃棄物の減容化方法。
（１０）溶融助剤とともに添加すべき添加剤が炭酸バリ
ウム等の溶融促進剤、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、
硫酸ナトリウム、炭素等の清澄剤、硝酸ナトリウム、硝
酸カリウム等の酸化剤、炭素、酸化第一錫、塩化第一錫
、黒鉛、亜鉛等の還元剤のいずれか一つ若しくはこれら
の複数を組合せである特許請求の範囲第１項記載の放射
性断熱廃棄物の減容化方法。