JPS61256298A

JPS61256298A - 放射性固体廃棄物の無機固化装置

Info

Publication number: JPS61256298A
Application number: JP9779385A
Authority: JP
Inventors: 一郎村田; 涼三吉川; 滋雨宮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-11-13

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、放射性固体廃棄物の固化処理に係り、特に無
機化された固体廃棄物の固化処理に好適な装置に関する
。

〔発明の背景〕

原子力発電所内で発生する放射性固体廃棄物は。

特開昭４９−７２６０００等に記載のように、紙・木材
・布・ビニルシート等の可何性雑固体廃棄物については
焼却炉により高温焼却後、炭素を中心とした焼却灰とす
る。また、イオン交換樹脂については、特願昭５８−２
３２４７８に記載のように熱分解して残渣とする例等が
ある。しかし、固化する段階においては、注入される固
化材ペーストの混合比、注入法についての配慮はされて
いなかった。

即ち、固化材及び硬化開始剤を注入する過程において均
質な固化体を得るため、従来は下記の方法があった。

第７図に示されるように、固化材ホッパ１から、固化材
を固化材計量ホッパ２により一定量計量し、また、硬化
開始剤（この場合添加水）を添加水計量タンク３により
計量し、同時にこれらを、混練器タンク４で、混合後、
混練する。さらにこれを、固化対象放射性廃棄物の充填
された、固化容器６に注入し、撹拌器５で、未硬化固化
体を撹拌し、均質混合物とした後、一定期間放置し固化
体とする。（特願昭５６−８０９７２　、特願昭５８−
３５９２３　＞第８図に示されるように、固化対象放射
性廃棄物を、ホッパ７より混練器３へ移送する。その後
、固化材計量ホッパより固化材を計量し、また硬化開始
剤計量タンクより硬化開始剤を各々、混練器に投入し、
混線器内で撹拌混合後、硬化開始前に固化容器５に注入
する。その後一定期間固化容器を養生し、均質固化材を
生成しむる。

第９図に示されるように、まず固化対象廃棄物と、固化
材を、混合器７より、均質になるまで混合する。その後
均質となった混合物を固化容器６に充填する。そして、
硬化開始剤を、計量後固化容器に注入し、固化反応の開
始させ、均質な固化体とする。

以上の実施例による最大の問題は、均質な固化体を生成
するために、放射性物質を混合した物質を撹拌する必要
があることである。放射性物質を混練器内、あるいは撹
拌器を用いて直接混練した場合、その際に用いた機器を
洗浄し、その放射性物質を更に回収するシステムを必要
とする。また放射性物質混練時の飛散を考慮し、固化系
にペントブロワを設置することで、放射性物質の系外飛
散を防止する必要があることである。

しかし５Ｍ子力発電所１プラント自体に発生する固体廃
棄物の焼却灰発生量は年間、２００Ωドラム缶に３０〜
４０本程度であり、これをペレット化して１／２程度減
容しても、それによるドラム缶発生本数の低減効果は小
さい。むしろ、陸地貯蔵を考慮し、安定貯蔵を図るため
、焼却灰そのまま固化をする方が、経済的にメリットが
多い。

従来の方法の様には、焼却灰に固化剤を注入し、圧力を
加えつつ固化する方法等、減容に重点をおいた処理方法
が提案されている。これは、将来、ドラム缶の海洋投棄
を考慮し１強固な固化体を作成する事を目標としていた
。陸地貯蔵を考えた場合、固化体強度、浸出性を海洋投
棄の場合程、考慮せずども取扱性、経済性を加味し、余
分な過程を経ないシステムでも、十分対応可能である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、原子力発電所から発生する放射性固体
廃棄物の焼却灰、及び使用済樹脂の熱分解後残渣を、安
定な固化体とする簡素なシステムを提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は、焼却、又は熱分解の過程で、無機化し、高減
容処理した放射性固体廃棄物の焼却灰。

残渣、スラグ等を、長期間安定に保存する目的で無機固
化材ペーストを注入する際に、固化材と硬化開始材の混
合比の調整により、固化材ペーストの粘性及び浸透性の
変化することを利用した装置である。

〔発明の実施例〕

本発明に用いる固化材は、硬化開始剤の場合により固化
を開始するが、固化開始まである程度の時間を必要とし
、また、固化材と硬化開始剤が。

固化物質に対し、十分な浸出性を確保できる程度の粘度
を有する。以下本発明においては、水を硬化開始剤とす
る無機質の特殊水ガラスを固化剤の例とする。

実施例１まず実施例として、紙布ポリビニル等の可燃性雑固体焼
却灰を対象とした例を示す。

第１図は本発明の概略構成図を示す。まず焼却設備１１
により、原子力発電所内より発生する可燃性雑固体１２
を焼却処理する。焼却設備自体はこの特許の範囲外とし
て詳述を避ける。焼却によって生成された焼却灰は、ド
ラム缶１３に充填される。このドラム缶１３は固化容器
となるので、ポリマー含浸コンクリート（Ｐ　Ｉ　Ｃ）
等の薄肉無機素材製容器等が望ましいが、本発明はそれ
に限定されない。焼却灰の充填された固化容器１３は、
搬送装置１４．１５により、固化剤注入部まで運ばれる
。焼却灰と固化剤注入部の期間は特に限定されるもので
ない。すなわち連続的に行っても、一時的な貯蔵期間を
経て行っても固化の操作には関係しない。

固化材は固化材ホッパー１６により貯蔵され、−回の固
化に必要な量を、固化材計量ホッパー１７により計量す
る。一方硬化開始剤も、硬化開始剤計量ホッパー１８に
より必要量計量する。この容量は固化注入後の浸出性を
考慮し、制御する。

固化材及び硬化開始剤は混練器１９により、均質に混合
された後、焼却灰の充填された固化容器１３に注入され
る。固化容器内では、固化材が焼却灰に浸出した後硬化
を開始し、固化体が生成される。

次の本発明の固化材注入の際の実施例を述べる６固化材
と硬化開始材（本発明では水を用いるため以下添加水と
する）の混合比によってその浸出度、硬化時間は変わっ
てくる。焼却灰にこれら固化材と添加水を注入する場合
、初期に、浸出率の低い状態の固化材を注入すると、固
化材が固化容器内部の焼却灰まで浸出しないうちに固化
が開始され、それによって固化剤の注入が阻害される。

それを防止する上で、固化材及び添加水の量は。

固化材投入時の焼却灰量によって制御され、注入初期に
おいては、浸出率の大きい、固化材の密度の薄い状態で
注入を開始し、その後添加水の量を変えながら、浸出率
を低くし、最後の状態では浸出率が低いが、固化速度の
速い密度の濃い状態で固化材を加え、固化を完了する。

固化の対象である可燃性雑固体の焼却灰は、焼却炉炉底
灰とセラミックフィルタ灰に分けられる。

その見かけ比重は、それぞれ０．３９ｇ／ａｍ’、０．
７０ｇ／ａｍ３である。さらにその真比重は、２．０〜
２．０ｇ／ａｍ３程度である。すなわち焼却灰は、その
粒子大きさによる表面張力が弱ければ、その真比重より
密度の小さい液体内では沈む。

一方雑固体焼却灰は、その雑固体構成（表１参照）より
、完全燃焼での炭素状に加え、数＋１３程度のスラグを
混成して発生する。

スラグは、見かけ比重は０．１〜０．３ｇ／ｃｍ’程度
である。

また、セメントガラス固化材は、鮭大密度１．８ｇ／ａ
ｍ’　から、添加水１．Ｏｇ／ａ１１３の状態まで。

その固化材に水を加えたペーストの密度は変化させるこ
とができる６焼却灰の真比重は２．０〜２．２ｇ／ａａ
’程度であるので、自然な状態では灰はセメガラペーー
ストを加えた場合浮く場合は少なく、更に粘性を考慮す
ると、沈降する事もなく、表１　原子力発電所内放射性
雑固体廃棄物構成焼却灰を内包する形で、固化体が形成
することが可能となる。

焼却灰に更にみかけ密度の少ないスラグが混在する場合
は、固化材ペーストの比重は、１．０〜１．８ｇ／■３
で調整すれば、固化材の浸透性を利用し、多孔質の状態
となっているスラグを固化材で内包する事ができる。

以上、焼却灰を固化する段階において固化材ペースト濃
度調整により、焼却灰を内包す、る固化体を生成するこ
とができる。

実施例２次に、使用済イオン交換樹脂の熱分解残渣を対象とする
場合について述べる。第２図に、このシステムを示す。

使用済樹脂は、反応容器２１に投入された後、２２の電
気誘導コイルにより、一定時間一定温度で、加熱される
。使用済樹脂は１反応容器の中で熱分解され、無機化さ
れた残渣となる。この使用済樹脂残漬についても、固化
材と水を混合比を変え調整した固化材ペーストを、使用
済残漬の投入されたドラム缶１３′に注入する。

実施例３本発明の要点は、固化材ペーストの注入操作のみで、固
化体を生成することにあるが、安定な固化体を生成する
為、下記の設備を付加する。第３図にその実施例を示す
。固化材ペーストは、浸透率の低い値に調整する。実施
例１，２と同様に混線器１９によって、混合された固化
材ペーストを廃棄物充填ドラム１３に注入する。固化対
象物２５に対し、固化材ペーストの混合比を、６０％程
度とすると、このペーストの比重は１．１　程度となり
、固体廃棄物の平均比重２０より小さいため、ドラム缶
の上部において固化する。（第４図参照）　　。

第１段階とし、この固化反応が終った段階で。

ドラム缶の上下を、反転装Ｗ２４により、上下を逆にす
る。そして上方向より固化材を注入する。

第４図（ａ）の状態では、ドラム缶底の固体廃棄物は、
固化材ペーストが侵透せず、完全な固化体となるが、第
４図（ｂ）の様にドラム缶上下を固化材で固めれば、ド
ラム缶の真中では、完全な固化体とならなくとも、まわ
りの固化材で充分強固な固化体を作成することができる
。セメントガラスの組成比は表２の通りである。

表２　セメントガラス組成舛　１２．７％は水和水ガラス用の水和水７．３％は粉
体セメントガラス用の水和水実施例４固化材ペーストの具体的な注入方法について述べる。第
５図に注入装置の見取図を示す。２９は、焼却灰ホッパ
で、ここより１３のドラム缶に注入される。３２は回転
注入装置である。固化材計量ポッパ１７、硬化開始材計
量ホッパ１８により成分調整され、１９の混線タンクに
より混線後、ドラム缶に注入される。この時固化材注入
をドラム缶に一様に注入するため、３２の回転注入装置
を、回転させながら、注入口より固化材ペーストをドラ
ム缶に注入する。この回転数は１回転モータ３ｏ及び回
転センサ３１により、固化材ペースト投入口開閉弁と連
動するとともに、対象廃棄物の性状により調整を可能と
している。これによりドラム缶壁面付近より流れ落ちる
固化材ペーストで固化対象廃棄物をドラム内部に押し込
み、壁面での強度を固化材により補強する。回転注入部
の回転数は、通常の固化材ペーストの粘度で、１回転１
５分程度とする。注入速度は１０Ｑ／分程度とし、５〜
６回転で注入が完了する。

第１０図にこの回転注入装置の断面図及び下面図を示す
。３４は回転注入部、３３は腔部である。

３１の電動機により、３４の方を回転させる。

３４の一部である３５のノズルが、ドラム缶上を、第６
図の下面図のごとく回転して、回転しながら、固化材ペ
ーストがドラム缶内に一様となる様に注入する。

３６の混線器用撹拌モータは、３１の注入ノズル回転用
モータと連動させて動かす。または、同じモータを共用
する。３６のモータにより混練器された固化材ペースト
は、３７のスラリー弁の開放とともに、容器３４に流れ
る。弁３７が開になると、３１のモータがＯＮとなり、
３５の回転を始める。固化材ペーストがなくなると、３
６のモータはＯＦＦとなり、これに連続して３７は閉に
、３１はＯＦＦとなる。また、３１の電動機により、３
３．３４の部分を昇降させる機能を有する。

３５のノズル高さ位置を、ドラム缶内固化材ペースト充
填量に応じて、上下する。すなわち固化材ペーストを充
填するに従い、注入口３５は上に移動し、固化材注入を
完了する。

実施例５本発明で使用する固化材ペーストの混合比につして述べ
る。（ここで述べる基本的な固化付混合比は、特開昭５
８−１５１３５６での実施例３−２に基づいた値である
。）セメント組成（粉末ケイ酸ソーダ（組成Ｓｉｎ。

＝５０．５％、Ｎａ、０＝３４．３％）＝１００ｇ、ホ
ウ酸ソーダＮａ、Ｂａ、Ｏ，・５Ｈ，Ｏ＝１０ｇ。

ポリリン酸ケイ素（Ｓ　ｉＯ，／Ｐ２０．）モル比２．
０　３０ｇ、ケイフッ化アルカリ６０ｇ、無定形ケイ酸
バリウム：２８ｇ、ケイ酸カルシウム：Ｌｏｇ、混水量
２５％）において、物性値は、混水量２３％で、フロー
値４６　ｃｍ　／　ＬＩｌｉｎ〔発明の効果〕本発明によれば下記の効果が得られる。

１）放射性固体廃棄物を、焼却、または熱分解により、
無機化された残渣、灰等を、固化する過程において、直
接、撹拌等により、直接放射性の高い残渣、灰等に触れ
る機器を設けることなく、固化体を生成することができ
る。このため、洗浄等の過程により、放射性廃棄物を別
途処理する設備を必要としない。

２）ＩＩ化材と添加水の成分を変え、固化対象物に対す
る浸透性を調整できるため、固化対象物の性状、無機化
物の形態にかかわりなく、固化体を生成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示す構成フローシ
ート図、第３図は、本発明の実施例、３を示す１機能説
明図、第４図は固化体形状を示す概念図、第５図は、本
発明の実施例４を示す見取図、第６図は第Ｓ図の固化材
ホッパの機構を示す、断面図及び下面図、第７図、第８
図及び第９図は、従来の固化方法の概念を示したフロー
シート図である。１・・・固化材ホッパ、２・・・固化材計量ホッパ、３
・・硬化開始剤計量ホッパ、４・・・混練器、５・・・
固化容器、６・・・撹拌機器、７・・・放射性物質ホッ
パ、８・・・固化容器搬送コンベア、１１・・・焼却装
置、１２・・・可燃性雑固体、１３・・・固化容器、１
４・・・固化容器搬送コンベア、１５・・・固化容器充
填用搬送コンベア、１６・・・固化材ホッパ、１７・・
・固化材計量ホッパ、１８・・・硬化開始剤計重ホッパ
、１９・・・固化材ホッパ、２０・・・固化材、硬化開
始剤混合比調整装置、２１・・・使用済樹脂熱分解反応
容器、２２・・・誘導コイル、２３・・・使用済樹脂、
２４・・・ドラム缶反転器、２５・・・未固化固体廃棄
物、２６・・・既固化体、２７・・・既固化体、２９・
・・焼却灰ホッパ、３０・・・回転モータ、３１・・・
回転センサ、３２・・・回転注入器、３３・・・注入部
腔部、３４・・・注入部回転部、３５・・・注入ノズル
、３６・・・回転モータ、３７・・・バルブ。

Claims

【特許請求の範囲】１、原子力発電所内に発生する放射性固体廃棄物を無機
化処理し得られた残渣、灰に、固化材と硬化開始材を、
混合比を変える装置と、混合された固化材ペーストを注
入する装置を設けたことを特徴とする放射性固体廃棄物
の無機固化装置。２、特許請求の範囲第１項記載の放射性固体廃棄物の無
機固化装置において、固化材ペーストを注入する装置と
して、注入口となるノズルと、ノズルと一体化した回転
部と、その回転機構を設けたことを特徴とする放射性固
体廃棄物の無機固化装置。