JPS61148396A - Method of solidifying and treating radioactive cesium - Google Patents

Method of solidifying and treating radioactive cesium

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JPS61148396A
JPS61148396A JP27120584A JP27120584A JPS61148396A JP S61148396 A JPS61148396 A JP S61148396A JP 27120584 A JP27120584 A JP 27120584A JP 27120584 A JP27120584 A JP 27120584A JP S61148396 A JPS61148396 A JP S61148396A
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cesium
zirconium phosphate
crystalline
zirconium
ammonium
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克彦 伊藤
高田 幸人
國部 恭一郎
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co 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。
(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】 Llよ立置ユ遣1 本発明は、放射性廃棄物としてのセシウム及びセシウム
化合物の処理方法に関し、更に詳しくは、結晶質リン酸
ジルコニウムを用いて、放射性セシウム及びセシウム化
合物(以下、単にセシウムという)を固定化する処理方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for treating cesium and cesium compounds as radioactive waste. The present invention relates to a processing method for fixing cesium (hereinafter simply referred to as cesium).

来の技術 びその問題点 原子力発電などにより発生する使用済核燃料を再処理し
た排出物には、長い半減期を有する核分裂生成物が含ま
れている。このような高レベル放射性廃棄物は、半永久
的に生活圏から隔離することが必要であり、各種の固定
化処理方法が検討されている。
Current technology and its problems Emissions from reprocessing spent nuclear fuel generated from nuclear power generation, etc., contain fission products that have long half-lives. It is necessary to semi-permanently isolate such high-level radioactive waste from living areas, and various immobilization treatment methods are being considered.

特に、高レベル放射性廃棄物としてのセシウムは長い半
減期を有するアルカリ金属であることから、長い年月の
貯蔵、保管、隔離などの期間中に固定化体から浸出する
危険性があり、薬品、熱等に対して安定な固定化体とす
ることが要望されている。
In particular, since cesium, which is a high-level radioactive waste, is an alkali metal with a long half-life, there is a risk that it will leach from the immobilized body during long periods of storage, storage, isolation, etc. There is a demand for an immobilized body that is stable against heat and the like.

従来、高レベル放射性セシウムを固定化する方法として
は次のような方法が知られている。
Conventionally, the following methods are known as methods for immobilizing high-level radioactive cesium.

(イ)ホウケイ酸ガラス又はリン酸ガラスにより固定化
する方法。
(a) A method of immobilization with borosilicate glass or phosphate glass.

(ロ)ゼオライトによりセシウムを吸着し、これを高温
加熱してボルサイト鉱物相に変換させて固定化する方法
(b) A method in which cesium is adsorbed by zeolite and then heated to high temperatures to convert it into a volcite mineral phase and fix it.

(ハ)ホーラーダイト型チタン酸セシウムとして、焼結
固定化する方法。
(c) A method of sintering and fixing as holerdite-type cesium titanate.

しかしながら、上記した方法では、固定化する際に10
00℃以上の高温で熱処理することが必要であり、熱処
理中にセシウムの一部が揮発し、ルツボ等の容器類が浸
蝕されるという問題がある。
However, in the above method, 10
It is necessary to perform heat treatment at a high temperature of 00° C. or higher, and there is a problem in that part of the cesium evaporates during the heat treatment, corroding containers such as crucibles.

また、固定化体は、崩壊熱の蓄積により構造変化しく例
えばガラスの結晶化)、耐熱性、耐久性等に劣るものと
なり、特に塩類、酸、アルカリ等の薬品に侵されやすく
、セシウムの耐浸出性は満足すべきものではない。
In addition, the immobilized body changes its structure due to the accumulation of decay heat (for example, crystallization of glass), and becomes inferior in heat resistance and durability, and is particularly susceptible to attack by chemicals such as salts, acids, and alkalis, and is resistant to cesium. The leachability is not satisfactory.

一般式Zr (HPO4)2 ・nH2Oで表わされ、
酸化物換算のモル比としてZr0a  :P2O5−1
:1で表わされる二次元層状構造を有する結晶質リン酸
ジルコニウムは、イオン交換体として公知であり、特に
アルカリ金属イオンを選択吸着して、高収率で混合液か
ら交換分離する性質を有することが知られている。しか
し、該結晶質リン酸ジルコニウムは、酸性溶液と接触す
ることにより、吸着物であるセシウム等を溶離するため
、セシウムを半永久的に固定化処理するための固定化剤
としては使用し難い。
Represented by the general formula Zr (HPO4)2 ・nH2O,
Zr0a:P2O5-1 as molar ratio in oxide terms
: Crystalline zirconium phosphate having a two-dimensional layered structure represented by 1 is known as an ion exchanger, and has the property of selectively adsorbing alkali metal ions and separating them by exchange from a mixed liquid in high yield. It has been known. However, since the crystalline zirconium phosphate elutes adsorbed substances such as cesium when it comes into contact with an acidic solution, it is difficult to use it as a fixing agent for semi-permanently fixing cesium.

マタ、化学式NaZr5+  (POa )aで表わさ
れ、酸化物換算のモル比としてZrO2:P2O5−4
:3であるNa型三次元網状構造を有する結晶質リン酸
ジルコニウムも公知であり、該結晶質リン酸ジルコニウ
ムのセシウムイオンについてのイオン交換性の報告がな
されている(R。
It is represented by the chemical formula NaZr5+ (POa)a, and the molar ratio in terms of oxide is ZrO2:P2O5-4.
:3 Crystalline zirconium phosphate having an Na-type three-dimensional network structure is also known, and the ion exchange properties of the crystalline zirconium phosphate for cesium ions have been reported (R.

Roy、  E、R,Vance   and  J、
^Iamo、  Hat、Res、Bull、。
Roy, E.R., Vance and J.
^Iamo, Hat, Res, Bull.

17 585 1982)。しかしながら、このような
結晶質リン酸ジルコニウムは、Na型からC8型への交
換比率が低く、また交換した場合に生成するNa化合物
が容器、器材等の腐食を引きおこし、更には、セシウム
の固体化体中にNa化合物が混入し固体化体の安定性を
阻害するという問題がある。また、Na型からO8型へ
の交換は、反応が比較的容易な部分でおきることから、
セシウムにより交換された部分は、反応性の高い部分で
あり、セシウムが浸出しやすいという問題もある。
17 585 1982). However, such crystalline zirconium phosphate has a low exchange rate from Na type to C8 type, and the Na compound produced when exchanged causes corrosion of containers, equipment, etc., and furthermore, the solid cesium There is a problem in that Na compounds are mixed into the solidified product and inhibit the stability of the solidified product. In addition, since the exchange from Na type to O8 type occurs in a relatively easy reaction area,
The part replaced by cesium is a highly reactive part, and there is also the problem that cesium is easily leached out.

問題点を解 するための手段 本発明者は、従来技術の上記の如き問題点に鑑みて、放
射性廃棄物としてのセシウムを長期間安定に固定化する
ための方法を見出すべく、種々実験及び研究を重ねた結
果、三次元網状構造を有する特定の結晶質リン酸ジルコ
ニウムを固定化剤とし、固定化剤とセシウムとの混合物
を加熱することにより、セシウムを固定化することがで
きること、及びセシウムを固定化した結晶質リン酸ジル
コニウムは、長期間安定であり、耐熱性及び耐薬品性に
も優れたものであることを見出した。
Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present inventor conducted various experiments and research in order to find a method for stably fixing cesium as radioactive waste for a long period of time. As a result of repeated studies, it was found that cesium can be immobilized by using a specific crystalline zirconium phosphate having a three-dimensional network structure as an immobilizing agent and heating a mixture of the immobilizing agent and cesium. It has been found that fixed crystalline zirconium phosphate is stable for a long period of time and has excellent heat resistance and chemical resistance.

即ち、本発明は、 (i ) (a)一般式 %式% 〔但し、RはNHム又はアミンカチオンを示し、O≦n
≦1.0≦m≦2である〕 で表わされ、 (b)分析的計算による酸化物として式4式% により表わされる結晶質リン酸ジルコニウムと(11)
放射性セシウム及び/又はセシウム化合物とを、 −1以下となるように混合し、 (iV)400〜1250℃で熱処理することを特徴と
する放射性セシウムの固定化処理方法に係る。
That is, the present invention provides the following: (i) (a) General formula % formula % [However, R represents NH or an amine cation, and O≦n
≦1.0≦m≦2] and (b) crystalline zirconium phosphate, which is represented by formula 4 as an oxide according to analytical calculations and (11)
The present invention relates to a method for immobilizing radioactive cesium, which comprises mixing radioactive cesium and/or a cesium compound so that the temperature becomes -1 or less, and heat-treating the mixture at (iV) 400 to 1250°C.

本発明においてセシウムの固定化剤として使用する結晶
質リン酸ジルコニウムは、本発明者が合成し、既に、特
許出願したものである(特願昭59−95275号)。
The crystalline zirconium phosphate used as a cesium immobilizing agent in the present invention was synthesized by the present inventor and has already been patented (Japanese Patent Application No. 59-95275).

以下、該結晶質リン酸ジルコニウムについて説明する。The crystalline zirconium phosphate will be explained below.

本発明で使用する結晶質リン酸ジルコニウムは、一般式 %式% (但し、RはNHa又はアミンカチオンを示し、0≦n
≦1.0≦m≦2である〕 で表わされ、分析的計算による酸化物として式4式% により表わされるものである。
The crystalline zirconium phosphate used in the present invention has the general formula % (where R represents NHa or an amine cation, and 0≦n
≦1.0≦m≦2], and as an oxide based on analytical calculations, it is expressed by the formula 4 formula %.

本願発明で使用する結晶質リン酸ジルコニウムは、例え
ば、次の様な方法により製造される。先ずジルコニウム
化合物水溶液にカルボン酸化合物水溶液を加えるか、或
いはカルボン酸化合物水溶液にジルコニウム化合物水溶
液を加えた混合溶液に、リン酸化合物又はその水溶液を
加える。ジルコニウム化合物水溶液にリン酸化合物を加
えた後、カルボン酸化合物水溶液を加える場合には、非
晶質リン酸ジルコニウムが生成し易く、結晶化度の低い
製品となる。アンモニウム化合物及び/又はアミン化合
物の添加時期は、混合液調製中の如何なる時点であって
も良く、添加時期の相違による効果上の差異は認められ
ない。各原料の混合に際しては、撹拌を行なうことが望
ましく、特にリン酸化合物を添加する際には、部分的に
リン酸濃度が高くなる状態が持続しない様に撹拌を行な
う。
The crystalline zirconium phosphate used in the present invention is produced, for example, by the following method. First, a carboxylic acid compound aqueous solution is added to a zirconium compound aqueous solution, or a phosphoric acid compound or its aqueous solution is added to a mixed solution obtained by adding a zirconium compound aqueous solution to a carboxylic acid compound aqueous solution. If a carboxylic acid compound aqueous solution is added after a phosphoric acid compound is added to a zirconium compound aqueous solution, amorphous zirconium phosphate is likely to be produced, resulting in a product with a low degree of crystallinity. The ammonium compound and/or the amine compound may be added at any time during the preparation of the liquid mixture, and no difference in effectiveness is observed depending on the timing of addition. When mixing each raw material, it is desirable to stir the mixture, and especially when adding a phosphoric acid compound, stirring is carried out so that the phosphoric acid concentration does not remain partially high.

混合液中ではジルコニウム化合物(Zrとして)、カル
ボン酸化合物(0204として)及びリン酸化合物(P
 Otとして)の割合が、第1図に示すモル比三角成分
図において、A (28,3,69)、B(63,6,
31)、C(44,43,13)及びD (1,97,
2)の各点を結ぶ直線で囲まれた領域内におさまり、且
つzr1モル当りアンモニウム化合物及び/又はアミン
化合物0.2〜100モル程度となる様に、各原料を混
合する。
In the mixed solution, a zirconium compound (as Zr), a carboxylic acid compound (as 0204), and a phosphoric acid compound (P
In the molar ratio triangular component diagram shown in FIG.
31), C (44, 43, 13) and D (1,97,
2) Each raw material is mixed so that it falls within the area surrounded by the straight line connecting each point, and the amount of ammonium compound and/or amine compound is approximately 0.2 to 100 moles per mole of Zr.

反応混合液中の各原料の組成比が上記領域外となる場合
には、結晶化速度が遅い、収率が低い、非晶質生成物を
混有する、未反応原料が残存する、所望外の結晶形を含
む結晶質となる等の問題点の−又は二層上が生ずる。各
原料を均一に溶解又は分散させた混合液の形態は、透明
溶液又は未溶解の過剰原料を含むスラリー状であっても
良い。反応混合液の濃度は1,7rが0.01〜25%
、より好ましくは0.1〜10%となる濃度とするのが
良い。zrが0.01%未満の稀薄溶液では、経済的に
極めて不利であり、一方Zrが25%を上回る場合には
、カルボン酸塩、リン酸塩等が結晶として析出するので
、生成物たる結晶質リン酸ジルコニウムの濾過及び水洗
が困難となる。上記の如き反応混合液は、pH10以下
で、好ましくはpH0,5〜7で反応に供される。反応
液のDHが7〜10では、含水率の高い結晶質リン酸ジ
ルコニウムが生成する傾向があり、更にpHが10を上
回る場合には、結晶化度の低い結晶質リン酸ジルコニウ
ムが生成される傾向が大となる。
If the composition ratio of each raw material in the reaction mixture is outside the above range, the crystallization rate is slow, the yield is low, amorphous products are mixed, unreacted raw materials remain, or undesired results may occur. Problems such as becoming a crystalline substance containing a crystalline form or two layers occur. The mixed liquid in which each raw material is uniformly dissolved or dispersed may be in the form of a transparent solution or a slurry containing undissolved excess raw materials. The concentration of the reaction mixture is 1,7r from 0.01 to 25%.
The concentration is preferably 0.1 to 10%. A dilute solution with a Zr content of less than 0.01% is economically disadvantageous, while a Zr content of more than 25% precipitates carboxylates, phosphates, etc. It becomes difficult to filter and wash the quality zirconium phosphate with water. The reaction mixture as described above is subjected to the reaction at a pH of 10 or less, preferably at a pH of 0.5 to 7. When the DH of the reaction solution is 7 to 10, crystalline zirconium phosphate with a high water content tends to be produced, and when the pH exceeds 10, crystalline zirconium phosphate with a low degree of crystallinity is produced. The trend becomes larger.

反応混合液のpHm整剤8しては、塩酸、硫酸、硝酸等
の鉱酸;水酸化アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等
のアンモニウム及びアルカリ金属の水酸化物及び炭酸塩
等が例示される。反応温度(本発明においては、原料各
成分の反応及び熟成による結晶質リン酸ジルコニウムの
晶出反応を一括して反応という)は、50℃以上とする
とが好ましい。反応温度が50℃未満では、目的生成物
の晶出に長時間を要するので経済的に不利である。反応
温度の上限は、特に制限されないが、経済性の観点から
は200℃程度である。反応時間は、原料の種類(即ち
原料の反応性)、原料の配合比、反応混合液の濃度、温
度及びpH,反応生成物の所望の結晶化度等により大巾
に変り得るが、通常30分乃至20日程度である。
pH adjustment agent 8 for the reaction mixture includes mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid; ammonium hydroxide, ammonium hydrogen carbonate,
Examples include ammonium and alkali metal hydroxides and carbonates such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium carbonate. The reaction temperature (in the present invention, the reaction of raw material components and the crystallization reaction of crystalline zirconium phosphate by aging are collectively referred to as reaction) is preferably 50° C. or higher. If the reaction temperature is less than 50°C, it will take a long time to crystallize the desired product, which is economically disadvantageous. The upper limit of the reaction temperature is not particularly limited, but is approximately 200° C. from the economic point of view. The reaction time can vary widely depending on the type of raw materials (that is, the reactivity of the raw materials), the blending ratio of the raw materials, the concentration of the reaction mixture, the temperature and pH, the desired degree of crystallinity of the reaction product, etc., but is usually 30 It takes about 20 minutes to 20 days.

結晶質リン酸ジルコニウムの製造において使用するジル
コニウム化合物としては、水溶性又は駿により水可溶性
となる化合物が挙げられ、オキシ塩化ジルコニウム、ビ
0オキシ塩化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、臭化
ジルコニウム等のハロゲン化ジルコニウム、硫酸ジルコ
ニウム、塩基性硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等
の鉱酸のジルコニウム塩、酢酸ジルコニル、ギ酸ジルコ
ニル等の有機酸のジルコニウム塩、炭酸ジルコニウムア
ンモニウム、硫酸ジルコニウムナトリウム、酢酸ジルコ
ニウムアンモニウム、シュウ酸ジルコニウムナトリウム
、クエン酸ジルコニウムアンモニウム等のジルコニウム
錯塩が例示される。これ等化合物のうちでは、オキシ塩
化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等がより好ましい。
Examples of zirconium compounds used in the production of crystalline zirconium phosphate include compounds that are water-soluble or become water-soluble due to oxidation; Zirconium, zirconium sulfate, basic zirconium sulfate, zirconium salts of mineral acids such as zirconium nitrate, zirconium salts of organic acids such as zirconyl acetate and zirconyl formate, ammonium zirconium carbonate, sodium zirconium sulfate, ammonium zirconium acetate, sodium zirconium oxalate, Examples include zirconium complex salts such as zirconium ammonium citrate. Among these compounds, zirconium oxychloride, zirconium sulfate, etc. are more preferred.

カルボン酸化合物としては、水溶性又は酸により水可溶
性となる一COOHを2個以上有する脂肪族ポリカルボ
ン酸及びその塩が挙げられる。具体的には、シュウ酸、
シュウ酸ナトリウム、シュウ酸水素ナトリウム、シュウ
酸アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウム、シュウ酸
リチウム、マレイン酸、マロン酸、コハク酸及びこれ等
の塩類等の脂肪族二塩基酸とその塩類:クエン酸、クエ
ン酸アンモニウム、酒石酸、リンゴ酸等の脂肪族オキシ
酸及びそれ等の塩類等が例示される。これ等のうちでは
、シュウ酸並びにそのナトリウム塩及びアンモニウム塩
がより好ましい。
Examples of the carboxylic acid compound include aliphatic polycarboxylic acids having two or more 1-COOH groups that are water-soluble or become water-soluble with an acid, and salts thereof. Specifically, oxalic acid,
Aliphatic dibasic acids and their salts such as sodium oxalate, sodium hydrogen oxalate, ammonium oxalate, ammonium hydrogen oxalate, lithium oxalate, maleic acid, malonic acid, succinic acid and their salts: citric acid, citric acid Examples include aliphatic oxyacids such as ammonium acid, tartaric acid, and malic acid, and salts thereof. Among these, oxalic acid and its sodium and ammonium salts are more preferred.

リン酸化合物としては、水溶性又は酸により水可溶性と
なる化合物が挙げられる。具体的には、リン酸、第一リ
ン酸ナトリウム、第ニリン酸アンモニウム、第三リン酸
ナトリウム等のオルトリン酸のアルカリ金属塩及びアン
モニウム塩:メタリン謄、ピロリン酸等の少なくとも1
個のP−0−P結合を有する縮合リン酸のアルカリ金属
塩及びアンモニウム塩等が例示される。これ等のうちで
も、リン酸及びオルトリン酸のアンモニウム塩がより好
ましい。
Examples of the phosphoric acid compound include compounds that are water-soluble or become water-soluble with an acid. Specifically, at least one of the alkali metal salts and ammonium salts of orthophosphoric acid such as phosphoric acid, monobasic sodium phosphate, dibasic ammonium phosphate, and tribasic sodium phosphate: methaline, pyrophosphoric acid, etc.
Examples include alkali metal salts and ammonium salts of condensed phosphoric acid having P-0-P bonds. Among these, ammonium salts of phosphoric acid and orthophosphoric acid are more preferred.

アンモニウム化合物及びアミン化合物としては、水溶性
又は酸により水可溶性となる化合物が挙げられる。アン
モニウム化合物としては、塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等
の無機アンモニウム化合物;水酸化テトラプロピルアン
モニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機ア
ンモニウム化合物等が例示される。前述のジルコニウム
化合物、カルボン酸化合物及びリン酸化合物の少なくと
も1種がアンモニウム含有化合物である場合には、これ
等をアンモニウムイオン源としても同時に使用すること
が出来る。アミン化合物としては、モノエターへルアミ
ン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、ジ(
N−ブチル)アミン、トリエチルアミン、トリプロピル
アミン、ピリジン、N、N−ジメチルエタノールアミン
等が例示される。これ等のうちでも、リン酸アンモニウ
ム、アンモニア水、塩化アンモニウム及びシュウ酸アン
モニウムがより好ましい。
Examples of ammonium compounds and amine compounds include compounds that are water-soluble or become water-soluble with acid. Examples of ammonium compounds include inorganic ammonium compounds such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium nitrate, and ammonium hydrogen carbonate; and organic ammonium compounds such as tetrapropylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. When at least one of the above-mentioned zirconium compound, carboxylic acid compound, and phosphoric acid compound is an ammonium-containing compound, these can be simultaneously used as an ammonium ion source. Amine compounds include monoethanolamine, jetanolamine, triethanolamine, di(
Examples include N-butyl)amine, triethylamine, tripropylamine, pyridine, and N,N-dimethylethanolamine. Among these, ammonium phosphate, aqueous ammonia, ammonium chloride and ammonium oxalate are more preferred.

生成した結晶質リン酸ジルコニウムHn R1−nZr
2(PO4)3−mH20(但し、n1R及びmは前記
に同じ)は、濾過、デカンテーション、遠心分離等の公
知の手段によって、液相から分離され、洗浄された後、
常法に従って脱水、乾燥され、更に必要に応じ1080
’C以下で加熱処理される。乾燥方法としては、加熱乾
燥、風乾、或いは五酸化リン、塩化カルシウム、シリカ
ゲル等の乾燥剤による吸着水の除去等がある。加熱処理
を1080℃を上回る温度で行なう場合には、所望の結
晶形が変形してビロリン酸ジルコニウム(ZrF20y
 )等に変換される。
Produced crystalline zirconium phosphate Hn R1-nZr
2(PO4)3-mH20 (where n1R and m are the same as above) is separated from the liquid phase by known means such as filtration, decantation, centrifugation, etc., and then washed.
Dehydrated and dried according to conventional methods, and further dried at 1080° C. if necessary.
Heat treated at temperatures below 'C. Drying methods include heat drying, air drying, or removal of adsorbed water using a desiccant such as phosphorus pentoxide, calcium chloride, or silica gel. If the heat treatment is carried out at a temperature higher than 1080°C, the desired crystal form will be deformed and zirconium birophosphate (ZrF20y
) etc.

このようにして得られる結晶質リン酸ジルコニウムは、
化学的、熱的に安定な三次元網状構造を有しており、ア
ンモニウムイオン、水素イオン、分子径の小さいH20
分子等を部分的に網目構造のミクロな細孔中に含むゼオ
ライト状トンネル構造を備えているものと推考される。
The crystalline zirconium phosphate obtained in this way is
It has a chemically and thermally stable three-dimensional network structure, and contains ammonium ions, hydrogen ions, and H20 with a small molecular diameter.
It is thought to have a zeolite-like tunnel structure that partially contains molecules, etc. in microscopic pores with a network structure.

固定化すべきセシウムは、該細孔中に取り込まれると考
えられ、外部環境に直接影響されることが少なくなり、
このため外部に浸出し難くなる。
It is thought that the cesium to be fixed is taken into the pores, and is less directly affected by the external environment.
This makes it difficult for it to leak outside.

本発明では、結晶質リン酸ジルコニウムの形状は限定さ
れず、粉末、粒状などのどのような形状のものでもセシ
ウムを吸着し、固定化することができる。従って使用方
法に応じて、取扱い上好ましい形状のものを使用すれば
よい。また、加圧やバインダー添加などにより任意の形
状に成形してもよく、焼成して用いることもできる。
In the present invention, the shape of crystalline zirconium phosphate is not limited, and cesium can be adsorbed and immobilized in any shape such as powder or granules. Therefore, a shape suitable for handling may be used depending on the method of use. Further, it may be formed into an arbitrary shape by applying pressure or adding a binder, or it may be used after being fired.

本発明では、放射性廃棄物としてのセシウムの状態は限
定されず、粉末状、溶液状などどのような形状のもので
も、安定に固定化される。
In the present invention, the state of cesium as radioactive waste is not limited, and any form such as powder or solution can be stably immobilized.

本発明方法により、セシウムを固定化するには、先ず、
セシウムが固体状の場合には、固定化剤としての結晶質
リン酸ジルコニウムとセシウムとを混合して、均質な混
合物とし、セシウムが溶液状の場合には、固定化剤と溶
液状のセシウムとを混合し、蒸発乾固して均質な混合物
とする。セシウムが溶液状であって、溶液中に酸を含む
場合、例えば遊離の硝酸を多量に含む硝酸セシウム溶液
を使用する場合にも、リン酸ジルコニウムは、酸による
変質、変化を起こさず、また、蒸発乾固に際しても酸を
中和、除去等する必要がなく、公知の方法で蒸発乾固す
ることにより、均質な固形混合物が得られる。
To immobilize cesium by the method of the present invention, first,
When cesium is in solid form, crystalline zirconium phosphate and cesium as a fixing agent are mixed to form a homogeneous mixture; when cesium is in solution, the fixing agent and cesium in solution are mixed together. and evaporate to dryness to obtain a homogeneous mixture. When cesium is in the form of a solution and contains an acid, for example, when using a cesium nitrate solution containing a large amount of free nitric acid, zirconium phosphate does not undergo deterioration or change due to the acid. There is no need to neutralize or remove the acid during evaporation to dryness, and a homogeneous solid mixture can be obtained by evaporation to dryness using a known method.

本発明では、リン酸ジルコニウムとセシウムとの使用量
の割合は、モル比で換算して、以下とし、好ましくは、
0.9以下とする。
In the present invention, the ratio of the amounts of zirconium phosphate and cesium used is as follows in terms of molar ratio, and preferably:
It shall be 0.9 or less.

この比率が1を上回る場合には、固定化体からセシウム
が浸出するので好ましくない。
If this ratio exceeds 1, cesium will leach out from the immobilized body, which is not preferable.

次いで、リン酸ジルコニウムとセシウムとからなる混合
物を400〜1250℃、好ましくは550〜11oO
℃で熱処理する。熱処理温度が400℃を下回るときに
は、セシウムの固定化量が低下し、充分安定な固定化体
が得られず、特に耐薬品性が不充分となる。また125
0℃を上回る温度は、セシウムの固定化のために不必要
であるため、エネルギー的に不利であり、更に処理容器
も高耐熱性のものに限定されるので好ましくない。熱処
理時間は、熱処理温度に依存するので限定されないが、
一般に高温で熱処理を行なう場合には、短時間でよく、
低温で熱処理を行なう場合には、長時間を要する。
Next, a mixture of zirconium phosphate and cesium is heated at 400 to 1250°C, preferably 550 to 11oO
Heat treat at ℃. When the heat treatment temperature is lower than 400° C., the amount of cesium immobilized decreases, a sufficiently stable immobilized body cannot be obtained, and especially the chemical resistance becomes insufficient. Also 125
Temperatures higher than 0° C. are not necessary for fixing cesium, and therefore are disadvantageous in terms of energy, and furthermore, the processing vessel is limited to one with high heat resistance, which is not preferable. The heat treatment time is not limited as it depends on the heat treatment temperature, but
Generally, when heat treatment is performed at high temperatures, a short time is sufficient;
Heat treatment at low temperatures requires a long time.

本発明では、セシウムとリン酸ジルコニウムとからなる
混合物を加熱することにより結晶質リン酸ジルコニウム
セシウム HCs   Zr  (PO4)3 (0≦n〈1)n
   1−n   2 が生成する。例えば、上記式においてn−Qの場合には
、硝酸セシウムの固定化は下記の反応式に従うものと考
えられる。
In the present invention, by heating a mixture consisting of cesium and zirconium phosphate, crystalline zirconium cesium phosphate HCs Zr (PO4)3 (0≦n<1)n
1-n 2 is generated. For example, in the case of n-Q in the above formula, it is thought that the immobilization of cesium nitrate follows the reaction formula below.

Hzra  (POA )3 +C3NO3−C8Zr
a  (POa )3+HNOs本発明において熱処理
により得られるセシウムの固定化体である結晶質リン酸
ジルコニウムセシウム(以下、固定化体という)は、安
定な結晶物質であり、塩類、酸、アルカリ等に対する耐
薬品性、耐゛水性、耐熱性等に優れたものである。また
この固定化反応においては、固定化体の安定性を阻害す
るような副生成物は生じない。更に、この固定化反応に
おいてはセシウムは揮発しないので熱処理に使用する加
熱容器などの設備が侵食されることがなく、特殊な材質
の設備等を必要としない。
Hzra (POA)3 +C3NO3-C8Zr
a (POa )3+HNOs Crystalline zirconium cesium phosphate (hereinafter referred to as the immobilized substance), which is the immobilized form of cesium obtained by heat treatment in the present invention, is a stable crystalline substance and has resistance to salts, acids, alkalis, etc. It has excellent chemical resistance, water resistance, heat resistance, etc. Further, in this immobilization reaction, no by-products that would inhibit the stability of the immobilized product are produced. Furthermore, since cesium does not volatilize in this fixation reaction, equipment such as a heating container used for heat treatment is not eroded, and equipment made of special materials is not required.

本発明では、固定化体の容積を減少させるために固定化
体を加圧成形してもよく、また、ホットプレスで結晶質
リン酸ジルコニウムとセシウムとの混合物の加熱と成形
を同時に行なうこともできる。マタ、セオライト、Tl
O2,5I02、Zr0z等の酸化物、ガラス類、加熱
により安定物となる金属類や塩類等を混合物に加えて加
熱焼結固定化してもよい。
In the present invention, the immobilized body may be pressure-molded in order to reduce the volume of the immobilized body, and the mixture of crystalline zirconium phosphate and cesium may be heated and molded simultaneously using a hot press. can. mata, theolite, tl
Oxides such as O2, 5I02, and Zr0z, glasses, metals and salts that become stable when heated may be added to the mixture and fixed by heating and sintering.

1豆立蓋1 本発明方法により以下の如く優れた効果が奏される。1 bean standing lid 1 The method of the present invention provides the following excellent effects.

■ 結晶質リン酸ジルコニウムがセシウムを固定化する
反応においてセシウムの揮発がなく、設備等が侵されな
い。
■ There is no volatilization of cesium in the reaction in which crystalline zirconium phosphate fixes cesium, and equipment etc. are not affected.

■ 固定化反応時に固定化体の安定性を阻害するような
副生成物が生じない。
■ No by-products are generated during the immobilization reaction that would inhibit the stability of the immobilized body.

■ 固定化体は、熱に安定であり、熱処理によりその結
晶相は更に安定となる。
(2) The immobilized body is stable to heat, and its crystalline phase becomes even more stable by heat treatment.

■ 固定化体は、耐水性に優れ、高温水に対してもセシ
ウムの浸出がない。
■ The immobilized body has excellent water resistance and does not leach cesium even when exposed to high temperature water.

■ 高温高濃度の塩類と接触した場合にも固定化体の結
晶相は変化しない。
■ The crystalline phase of the immobilized product does not change even when it comes into contact with high temperature and high concentration salts.

■ 強酸、例えば王水によっても固定化体の結晶相は変
化しない。
■ The crystalline phase of the immobilized product does not change even with strong acids, such as aqua regia.

■ 高温のアルカリ水溶液との接触によっても固定化体
の結晶相は変化しない。
■ The crystalline phase of the immobilized product does not change even when it comes into contact with a high-temperature alkaline aqueous solution.

■ 高温酸性ガス、例えば硫酸ガスとの接触によっても
固定化体の結晶相は変化しない。
■ The crystal phase of the immobilized body does not change even when it comes into contact with high-temperature acidic gas, such as sulfuric acid gas.

本発明方法により得られる固定化体は、三次元構造の強
固な結合を有し、上記の如く優れた耐熱  □性、耐薬
品性を備えるものであり、放射性物質から発生する熱、
放射線等により結晶状態が変化することなく、放射性廃
棄物としてのセシウムを長期間安定に保持することがで
きる。
The immobilized body obtained by the method of the present invention has a strong bond with a three-dimensional structure, and has excellent heat resistance and chemical resistance as described above.
Cesium as radioactive waste can be stably retained for a long period of time without its crystalline state changing due to radiation or the like.

JLI 以下に実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。な
お、実施例では、放射性セシウム化合物の代りに、ボル
サイト鉱石から抽出し、精製して得た天然セシウム化合
物を使用した。放射性セシウム化合物と天然セシウム化
合物は化学的性質が同じであるので放射性セシウムを使
用した場合にも実施例と同様の結果が得られるものと考
えられる。
JLI The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. In the examples, instead of the radioactive cesium compound, a natural cesium compound extracted from volcite ore and purified was used. Since radioactive cesium compounds and natural cesium compounds have the same chemical properties, it is thought that the same results as in the examples can be obtained even when radioactive cesium is used.

実施例1 塩化アンモニウム44.60、シュウ酸2水和物116
.lJ、zr02換算で55.8gに相当するオキシ塩
化ジルコニウム、リン酸−ナトリウム2水和物58.O
にJを順次水に加えて得た混合溶液3000Gをアンモ
ニア水でpl−13,8にl1114し、90℃の恒温
室中に3日間保持した。得られた反応生成物を枦遇し、
水洗した後、脱水結晶質を650℃で3時間熱処理し、
放冷後、水中に投入して、水中分散させ2日間水中放置
した。
Example 1 Ammonium chloride 44.60, oxalic acid dihydrate 116
.. Zirconium oxychloride, sodium phosphate dihydrate, equivalent to 55.8 g in terms of lJ, zr02 58. O
A mixed solution (3000G) obtained by sequentially adding J to water was diluted with aqueous ammonia to pl-13,8 and kept in a thermostatic chamber at 90°C for 3 days. Treating the obtained reaction product,
After washing with water, the dehydrated crystalline material was heat treated at 650°C for 3 hours,
After cooling, it was poured into water, dispersed in water, and left in water for 2 days.

次いで、この分散液を吸引枦遇し、室内で2日間風乾し
て、白色粉末63.3Gを得た。この生成物は、分析の
結果、ZrO249,7%、P20543.0%、及び
8207.3%を含有しており酸化物のモル比で表わし
て4ZrOa・3P205 ・4H20の生成物組成を
示した。
This dispersion was then suctioned and air-dried indoors for 2 days to obtain 63.3G of white powder. This product was analyzed to contain 49.7% ZrO2, 3.0% P205, and 8207.3%, giving a product composition of 4ZrOa.3P205.4H20 expressed in molar ratio of oxides.

また、この生成物のX線回折法によるピーク位置及び強
度を第2図に示す。また、熱天秤−示差熱分析の結果は
第3図に示す通りである。この白色粉末は、X線回折、
熱天秤−示差熱分析、化学分析の結果から結晶質リン酸
ジルコニウムH2r2(POa ) s ・1 、58
20テアルコとが確gされた。
Furthermore, the peak position and intensity of this product measured by X-ray diffraction are shown in FIG. Further, the results of thermobalance-differential thermal analysis are as shown in FIG. This white powder can be analyzed by X-ray diffraction,
From the results of thermobalance-differential thermal analysis and chemical analysis, crystalline zirconium phosphate H2r2 (POa) s ・1, 58
It was confirmed that 20 tealcos.

このようにして得たH2r2 (POa )3  ・1
.5H2055,OQに5重厘%(:、sNO3水溶液
238.C1を加え〔結晶質リン酸ジルコニウム:硝酸
セシウム−1:0.55(モル比)〕、よく分分散会し
た後、蒸発皿で蒸発乾固した。
H2r2 (POa)3 ・1 obtained in this way
.. Add 238.C1 of sNO3 aqueous solution to 5H2055, OQ [crystalline zirconium phosphate:cesium nitrate - 1:0.55 (molar ratio)], and after thorough dispersion, evaporate in an evaporating dish. It was dried and solidified.

この乾固物を磁製ルツボに入れ、700℃に調整した電
気炉中で4時間熱処理して白色粉末60gを得た。得ら
れた白色粉末は、熱処理前の粉末状態と外観の変化はな
く、またルツボ容器も変化が認められなかった。熱処理
後の白色粉末について以下の方法でセシウムの浸出試験
を行なった。
This dried product was placed in a porcelain crucible and heat-treated for 4 hours in an electric furnace adjusted to 700°C to obtain 60 g of white powder. The obtained white powder had no change in appearance from the powder state before heat treatment, and no change was observed in the crucible container. A cesium leaching test was conducted on the white powder after heat treatment using the following method.

(イ)純水中でのセシウムの浸出試験 試料5.OQをioo*の蒸留水中に浸漬し、マグネッ
ト式ホツテイングスターラーを用いて還流しながら加熱
撹拌を7時間行ない、次いで加熱をやめて17時間静置
し、これを7回繰返し行なったときのセシウムの浸出量
を原子吸光光度法により測定した。
(a) Cesium leaching test sample in pure water 5. OQ was immersed in IOO* distilled water, heated and stirred for 7 hours while refluxing using a magnetic hotspot stirrer, then stopped heating and left to stand for 17 hours, and this was repeated 7 times. The amount of leaching was measured by atomic absorption spectrometry.

(ロ)各種薬品溶液中でのセシウムの浸出試験(イ)の
浸出試験で用いた純水の代りに、N/10   NaO
H,N/10   HCl3.5%NaCQ及び飽和C
a (OH)2の各水溶液を使用し、各々(イ)と同様
にしてセシウムの浸出量を測定した。
(b) Cesium leaching test in various chemical solutions Instead of the pure water used in the leaching test in (a), N/10 NaO
H,N/10 HCl3.5%NaCQ and saturated C
Using each aqueous solution of (OH)2, the amount of cesium leached was measured in the same manner as in (a).

(ハ)王水中でのセシウムの浸出試験 試料5.0gを100−の王水(製塩酸二lI硝酸−3
:1)に浸漬し、交温で7時間撹拌し、17時間静置す
ることを7回繰返し行なった後、セシウムの浸出量を原
子吸光光度法により測定した。
(c) Leaching test sample of cesium in aqua regia
:1), stirred for 7 hours at an exchange temperature, and allowed to stand for 17 hours, which was repeated 7 times, and the amount of cesium leached was measured by atomic absorption spectrophotometry.

(ニ)粉末薬剤との反応性 試料5.0gにNHt H80t 、Na2COs及び
H3803の各粉末薬剤を別個に各々3.OQ加え、乳
バチ中で均一に混合後、電気炉中でNHa +soLを
加えたものは550℃、その他は450℃で6時間熱処
理を行なった。次いで冷却後、各熱処理物を各々100
−の蒸留水中に浸漬し、18時間加熱還流を行ない、セ
シウムの浸 ・出量を原子吸光光度法により測定した。
(d) Reactivity with powdered drugs Each powdered drug of NHt H80t, Na2COs, and H3803 was separately added to 5.0 g of the sample for 3. After adding OQ and uniformly mixing in a mortar, heat treatment was performed in an electric furnace at 550°C for those to which NHa +soL had been added, and at 450°C for the others for 6 hours. After cooling, each heat-treated product was heated to 100%
- and heated under reflux for 18 hours, and the amount of cesium leached and released was measured by atomic absorption spectrophotometry.

上記(イ)〜(ニ)のセシウム浸出試験を行なった結果
、すべての場合にセシウムの浸出は認められなかった。
As a result of conducting the cesium leaching tests described in (a) to (d) above, no cesium leaching was observed in all cases.

従って、セシウムを固定化した結晶質リン酸ジルコニウ
ムは、耐水性、耐薬品性に優れていることが明らかであ
る。
Therefore, it is clear that crystalline zirconium phosphate with immobilized cesium has excellent water resistance and chemical resistance.

実施例2 実施例1と同様にして得た結晶質リン酸ジルコニウムH
2r2  (Pot )3 ・1.5H205、Oaに
5.0%C5NO3水溶液を加え、リン酸ジルコニウム
1モルに対して硝酸セシウムが0.3.0.6.0.8
及び160モルとなる各混合液を調製した。各々の混合
液を110℃で蒸発乾固した後、粉砕して均一混合物と
し、電気炉中で700℃3時間熱処理した。各々の試料
について実施例1の(ロ)の浸出試験と同様にしてN/
10 8C12を用いてセシウムの浸出試験を行なった
。結果を第4図に示す。尚、第4図に於いて縦軸は、1
日当りのセシウムの浸出量を示す。
Example 2 Crystalline zirconium phosphate H obtained in the same manner as Example 1
2r2 (Pot)3 ・1.5H205, 5.0% C5NO3 aqueous solution is added to Oa, and cesium nitrate is 0.3.0.6.0.8 per mole of zirconium phosphate.
and 160 mol of each mixed solution was prepared. After each liquid mixture was evaporated to dryness at 110°C, it was pulverized to obtain a homogeneous mixture, and the mixture was heat-treated at 700°C for 3 hours in an electric furnace. For each sample, N/
A cesium leaching test was conducted using 108C12. The results are shown in Figure 4. In addition, in Fig. 4, the vertical axis is 1
Shows the amount of cesium leached per day.

第4図からリン酸ジルコニウム1モルに対してセシウム
0.6モル以下では、はとんどセシウムの浸出がないこ
とが明らかである。またセシウムが1モルの場合にも浸
出量は、1.2X10’g/C■”−dayという低い
値であった。
From FIG. 4, it is clear that when the amount of cesium is less than 0.6 mole per mole of zirconium phosphate, there is almost no leaching of cesium. Further, even when cesium was 1 mole, the amount of leaching was as low as 1.2×10'g/C■''-day.

実施例3 実施例2と同様にしTH7r2 (Pot )s ・1
 、5H201、Oモ)Itニ対し 1: CS N 
O5O13,0,6,0,9,1,2及び1.5モルの
多量を加えた混合液を調製し、蒸発乾固した後、電気炉
中で680℃で5時間熱処理を行ない、各熱処理物につ
いてX線回折分析を行なった。第5図にX線回折図形を
示す。第5図に於いて、0印はリン酸ジルコニウムセシ
ウムの回折ピーク、Δ印はリン酸ジルコニウム回折ピー
ク、X印は可溶性セシウムの回折ピークである。
Example 3 Same as Example 2 and TH7r2 (Pot)s ・1
, 5H201, Omo) For It 1: CS N
A mixed solution containing large amounts of O5O13, 0, 6, 0, 9, 1, 2, and 1.5 moles was prepared, evaporated to dryness, and then heat treated at 680°C for 5 hours in an electric furnace. The material was subjected to X-ray diffraction analysis. Figure 5 shows the X-ray diffraction pattern. In FIG. 5, the 0 mark is the diffraction peak of zirconium cesium phosphate, the Δ mark is the zirconium phosphate diffraction peak, and the X mark is the diffraction peak of soluble cesium.

第5図からCsNOsの添加量がHZ r 2(POi
)3 ・1.5H201モルに対して0.9モル以下で
はリン酸ジルコニウムセシウムの結晶が生成するだけで
あるが、1.2モル以上では可溶性のセシウムが生成す
ることがわかる。
From Figure 5, the amount of CsNOs added is HZ r 2 (POi
)3 ・1.5H It can be seen that if the amount is less than 0.9 mole per mole of 20H, only crystals of cesium zirconium phosphate will be produced, but if it is more than 1.2 mole, soluble cesium will be produced.

実施例4 実施例1と同様にして、結晶析出、水洗、脱水して得た
混合物を電気炉中で650℃、5時間熱処理した。得ら
れた物質は、X線回折、組成分析の結果から結晶質リン
酸ジルコニウムH2r2(POA )3であることが確
認された。この結晶質リン酸ジルコニウム59.8aに
5重量%CsN0a水溶液298.(lを加え(結晶質
リン酸ジルコニウム:硝酸セシウム−1:0.6(モル
比))、蒸発乾固し、乾固物を約10gずつ分取して電
気炉中で600℃、700℃、800℃、1000℃及
び1200℃の各温度で5時間熱処理した。
Example 4 In the same manner as in Example 1, a mixture obtained by crystallization, washing with water, and dehydration was heat-treated at 650° C. for 5 hours in an electric furnace. The obtained substance was confirmed to be crystalline zirconium phosphate H2r2(POA)3 from the results of X-ray diffraction and compositional analysis. This crystalline zirconium phosphate 59.8a was added with a 5% by weight CsN0a aqueous solution 298. (crystalline zirconium phosphate:cesium nitrate - 1:0.6 (molar ratio)), evaporated to dryness, and separated the dried product into approximately 10g portions in an electric furnace at 600°C and 700°C. , 800°C, 1000°C and 1200°C for 5 hours.

熱処理物のX線回折図を第6図に示す。第6図に於いて
、CはCsNOsの回折ピーク、ΔはH2r2 (Po
t )a f)回折ピーク、Oはリン酸ジルコニウムセ
シウムの回折ピーク、PはH2r2 (Pot )aの
高温生成物であるピロリン酸塩の回折ピークである。
The X-ray diffraction pattern of the heat-treated product is shown in FIG. In Figure 6, C is the diffraction peak of CsNOs, Δ is H2r2 (Po
t)a f) Diffraction peaks, O is the diffraction peak of cesium zirconium phosphate, P is the diffraction peak of pyrophosphate, a high temperature product of H2r2(Pot)a.

この熱処理物について実施例1の(ロ)の浸出試験と同
様にしてN/10  HCQを用いてセシウムの浸出試
験を行なった。結果を第7図に示す。
This heat-treated product was subjected to a cesium leaching test using N/10 HCQ in the same manner as the leaching test in Example 1 (b). The results are shown in FIG.

第7図から700℃以上の加熱温度のものは、セシウム
の浸出がないことが明らかである。また加熱温度が60
0℃の場合のセシウムの浸出層も9、5X 10−’o
/cm2− day ト非常ニ少ナイilであった。
It is clear from FIG. 7 that no cesium leaches out when the heating temperature is 700° C. or higher. Also, the heating temperature is 60
The cesium leaching layer at 0°C is also 9,5X 10-'o
/cm2-day was very small.

また、第6図から1200℃において過剰分のHZ r
 2  (P Ot ) 3が高温生成物であるピロリ
ン酸塩に変化していることがわかるが、第7図の浸出試
験結果から、加熱温度が1200℃の場合にもセシウム
の浸出がないことがわかり、リン酸ジルコニウムセシウ
ムの安定性は阻害されていないことが明らかである。
Also, from Figure 6, at 1200°C, the excess HZ r
It can be seen that 2 (P Ot ) 3 has changed to pyrophosphate, which is a high temperature product, but the leaching test results in Figure 7 show that there is no cesium leaching even when the heating temperature is 1200°C. It is clear that the stability of zirconium cesium phosphate is not inhibited.

実施例5 次に示す各種の方法によりリン酸ジルコニウムを調製し
た。
Example 5 Zirconium phosphate was prepared by various methods shown below.

(a)オキシ塩化ジルコニウム結晶Zr0Ca、・8H
20114,5Qに水を加えて溶解し、液量を7009
とした後、これにシュウ酸結晶H2C20番・2820
 62.7gを含む水溶液1000gを撹拌しつつ加え
た。次いで、この混合物にリン酸水素アンモニウム NHムH2Po443.8Qを含む水溶液350gを撹
拌しつつ添加した後、3規定アンモニア水を加えて、混
合物のpHを4.5に調整した。この混合物を大気圧下
、96℃の恒温室中に5日間保持して脱水した後、ケー
キ状の生成物を乾燥型中で105℃、20時間処理して
58.40の白色粉末を得た。この白色粉末は、組成分
析、X線回折、熱天秤−示差熱分析の結果から結晶質リ
ン酸ジルコニウム NHa Zr2 (Pot )s であるこJニーがわ
かった。
(a) Zirconium oxychloride crystal Zr0Ca, 8H
Add water to 20114, 5Q to dissolve it and make the liquid volume 7009
After that, add oxalic acid crystal H2C No. 20/2820 to this.
1000 g of an aqueous solution containing 62.7 g was added with stirring. Next, 350 g of an aqueous solution containing ammonium hydrogen phosphate NH 443.8Q was added to this mixture with stirring, and then 3N aqueous ammonia was added to adjust the pH of the mixture to 4.5. The mixture was dehydrated by keeping it in a thermostatic chamber at 96°C under atmospheric pressure for 5 days, and then the cake-like product was treated in a dry mold at 105°C for 20 hours to obtain a white powder of 58.40. . This white powder was found to be crystalline zirconium phosphate NHa Zr2 (Pot)s from the results of compositional analysis, X-ray diffraction, and thermobalance-differential thermal analysis.

(b) (a)により得たNH4Zrt  (POa 
)sを電気炉中で580℃、24時間熱処理した。得ら
れた物質は、(a)と同様にして解析した結果、結晶質
リン酸ジルコニウム H2r2 (Poム)3であることが確認された。
(b) NH4Zrt (POa) obtained in (a)
)s was heat treated in an electric furnace at 580°C for 24 hours. The obtained substance was analyzed in the same manner as in (a) and was confirmed to be crystalline zirconium phosphate H2r2 (Pom)3.

(C) (a) ニより得たNHa Zrt  (PO
A )3を電気炉中で730℃、10時間熱処理した。
(C) (a) NHa Zrt (PO
A) 3 was heat treated in an electric furnace at 730°C for 10 hours.

得られた物質は、(a)と同様にして解析した結果、(
b)のものとは、xsi+回折ピークの強度が若干具な
る結晶質リン酸ジルコニウム H2r2 (Pot )aであることがわかった。
The obtained substance was analyzed in the same manner as in (a), and as a result, (
The material b) was found to be crystalline zirconium phosphate H2r2 (Pot)a with a slightly different xsi+ diffraction peak intensity.

(d) (a)により得たNH42r2 (Pot )
3を電気炉中で770℃、1時間熱処理をした。得られ
た物質は、(a)と同様にして解析した結果(b)及び
(C) fJものとはX線回折ピークの強度が若干具な
る結晶質リン酸ジルコニウムH2r2 (Pot )a
であることがわかった。
(d) NH42r2 (Pot) obtained by (a)
3 was heat-treated at 770° C. for 1 hour in an electric furnace. The obtained substance was analyzed in the same manner as in (a), and the results (b) and (C) showed that the fJ substance was crystalline zirconium phosphate H2r2 (Pot)a with a slightly different X-ray diffraction peak intensity.
It turned out to be.

(e) (a)により得たNHA Zr2 (Pot 
)sを電気炉中で540℃、1時間熱処理をした。得ら
れた物質は、(a)と同様にして解析した結果、NHa
 Zr2(POa )3と H7r2 (Pot )3の混合物であることがわかっ
た。
(e) NHA Zr2 (Pot
)s was heat-treated at 540° C. for 1 hour in an electric furnace. The obtained substance was analyzed in the same manner as in (a), and as a result, NHa
It was found to be a mixture of Zr2(POa)3 and H7r2(Pot)3.

(f)オキシ塩化ジルコニウム結晶Zr0cI22 ・
8H2019,6Qに水を加えて溶解し、液量を200
gとした後、これにシュウ酸塩結晶HaCzOt ・2
H2012,6Qを含む水溶液300gを撹拌しつつ加
えた。次いでこの混合物にリン酸水素アンモニウム(9
8%NHA H2Pot )12.6gを含む水溶液1
00gを撹拌しつつ添加した後3M定アンモニア水を加
えて、混合物のpHを3.5に調整した。この混合物を
大気圧下96%の恒温室中に3日間保持した後、濾過水
洗して得たケーキ状の生成物を32℃湿度40%の恒温
恒湿空中で乾燥して白色粉末15.2oを得た。この白
色粉末は、組成分析、熱天秤−示差熱分析、X線回折の
結果からNHt Zr2 (Pot )aであり、不純
物としてアンモニウムを含有したγ型リン酸ジルコニウ
ム(一般式、 7 8  NHa   Zr (PO4)2n    
2−n ・mH2O,O≦n≦2)を含んでいることがわかった
(f) Zirconium oxychloride crystal Zr0cI22 ・
Add water to 8H2019, 6Q to dissolve it, and reduce the liquid volume to 200
g, and then add oxalate crystal HaCzOt ・2
300 g of an aqueous solution containing H2012,6Q was added with stirring. This mixture was then added with ammonium hydrogen phosphate (9
Aqueous solution 1 containing 12.6 g of 8% NHA H2Pot
After adding 00 g with stirring, 3M constant ammonia water was added to adjust the pH of the mixture to 3.5. This mixture was kept in a thermostatic chamber at 96% atmospheric pressure for 3 days, filtered and washed with water, and the cake-like product obtained was dried in a constant temperature and humidity atmosphere at 32°C and 40% humidity to produce a white powder of 15.2 oz. I got it. This white powder was found to be NHt Zr2 (Pot)a from the results of compositional analysis, thermobalance-differential thermal analysis, and X-ray diffraction, and was γ-type zirconium phosphate (general formula, 7 8 NHa Zr (Pot)a) containing ammonium as an impurity. PO4)2n
2-n·mH2O, O≦n≦2).

(0)オキシ塩化ジルコニウム結晶22.6Q1シュウ
酸結晶8.1g及びリン酸水素アンモニウム(85,4
%NH482PO直)7.4aを原料とし、(r)と同
様にしてケーキ状の生成物を得た。このケーキ状の生成
物を乾燥型中で105℃、24時間熱処理して白色塊状
物144gを得た。組成分析、熱天秤−示差熱分析、X
線回折の結果からこの白色塊状物は、NHA Zr2 
 (POz )3であり、不純物として含水率が高く結
晶性の悪いジルコニウム化合物を含むことがわかった。
(0) Zirconium oxychloride crystal 22.6Q1 oxalic acid crystal 8.1g and ammonium hydrogen phosphate (85,4
Using %NH482PO direct) 7.4a as a raw material, a cake-like product was obtained in the same manner as in (r). This cake-like product was heat-treated in a dry mold at 105° C. for 24 hours to obtain 144 g of a white lump. Composition analysis, thermobalance - differential thermal analysis, X
According to the results of line diffraction, this white lump is NHA Zr2
(POz)3, and it was found that it contained a zirconium compound with high water content and poor crystallinity as an impurity.

(a)〜(g)の方法により得た各種の結晶質リン酸ジ
ルコニウム又は不純物を含む結晶質リン酸ジルコニウム
5.0にl(但し、(L)により得たものは50Q)の
各々に、5.0重量%C8NO3水溶液21.60を加
え(セシウム/結晶質リン酸ジルコニウムはすべて0.
9以下となる)、よく分散させた後、蒸発乾固し、乾固
物を電気炉中で750℃、3時間熱処理してセシウムの
固定化を行なった。
Each of various crystalline zirconium phosphates obtained by the methods of (a) to (g) or crystalline zirconium phosphate containing impurities 5.0 to 1 (however, the one obtained by (L) is 50Q), Add 21.60% of a 5.0% by weight C8NO3 aqueous solution (all cesium/crystalline zirconium phosphates are 0.0%).
After being well dispersed, the mixture was evaporated to dryness, and the dried product was heat-treated in an electric furnace at 750° C. for 3 hours to fix cesium.

次いで、熱処理物を100−の蒸留水中に浸漬し、実施
例1の(イ)と同様にしてセシウムの浸出試験を行ない
、原子吸光光度法によってセシウムの浸出量を測定した
ところ、すべての試料において、セシウムの浸出は認め
られなかった。
Next, the heat-treated product was immersed in 100-g distilled water, and a cesium leaching test was conducted in the same manner as in Example 1 (a), and the amount of cesium leached was measured by atomic absorption spectrophotometry. , no leaching of cesium was observed.

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

第1図は、本発明で使用する結晶質リン酸ジルコニウム
製造のためのジルコニウム化合物(Zrとして)、カル
ボン酸化合物(C20ムとじて)及びリン酸化合物(P
Oムとして)の配合範囲を示すモル比三角成分図である
。第2図は実施例1において合成した結晶質リン酸ジル
コニウムのX線回折によるピーク位置及び強度を示すグ
ラフ、第3図は実施例1において合成した結晶質リン酸
ジルコニウムの熱天秤−示差熱分析図、第4図は、実施
例2のセシウム浸出試験結果を表わすグラフ、第5図は
、実施例3のX線回折図、第6図は、実施例4のX線回
折図、第7図は、実施例4のセシウム浸出試験結果を表
わすグラフである。 (以 上) 第1図 Zr(tiL%) 第4図
Figure 1 shows a zirconium compound (as Zr), a carboxylic acid compound (as C20), and a phosphoric acid compound (as P) for producing crystalline zirconium phosphate used in the present invention.
FIG. Fig. 2 is a graph showing the peak position and intensity of the crystalline zirconium phosphate synthesized in Example 1 by X-ray diffraction, and Fig. 3 is a thermobalance-differential thermal analysis of the crystalline zirconium phosphate synthesized in Example 1. 4 is a graph showing the cesium leaching test results of Example 2, FIG. 5 is an X-ray diffraction diagram of Example 3, FIG. 6 is an X-ray diffraction diagram of Example 4, and FIG. is a graph showing the cesium leaching test results of Example 4. (That's all) Figure 1 Zr (tiL%) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 [1](i)(a)一般式 H_nR_1_−_nZr_2(PO_4)_3・mH
_2O(但し、RはNH_4又はアミンカチオンを示し
、0≦n≦1、0≦m≦2である) で表わされ、 (b)分析的計算による酸化物として式 4ZrO_2・3P_2O_5 により表わされる結晶質リン酸ジルコニウムと (ii)放射性セシウム及び/又はセシウム化合物とを
、 (iii) セシウム/結晶質リン酸ジルコニウム(モル比)=1以
下となるように混合し、 (iv)400〜1250℃で熱処理することを特徴と
する放射性セシウムの固定化処理方法。
[Claims] [1] (i) (a) General formula H_nR_1_-_nZr_2(PO_4)_3·mH
_2O (wherein R represents NH_4 or an amine cation, 0≦n≦1, 0≦m≦2); (b) a crystal represented by the formula 4ZrO_2.3P_2O_5 as an oxide according to analytical calculations; Mix crystalline zirconium phosphate and (ii) radioactive cesium and/or cesium compound so that (iii) cesium/crystalline zirconium phosphate (molar ratio) = 1 or less, (iv) at 400 to 1250°C. A method for immobilizing radioactive cesium, which is characterized by heat treatment.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012223254A (en) * 2011-04-15 2012-11-15 Shinshu Univ Radioactive material-blocking mask
JP2013113762A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Kanto Kanzai:Kk Treatment method for enclosing soil, sludge or the like contaminated by high concentration radioactive substance
JP2014032110A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Dowa Eco-System Co Ltd Pretreatment method for removing cesium from soil and method for removing cesium

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