JPS6148120B2 - - Google Patents

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JPS6148120B2
JPS6148120B2 JP52142417A JP14241777A JPS6148120B2 JP S6148120 B2 JPS6148120 B2 JP S6148120B2 JP 52142417 A JP52142417 A JP 52142417A JP 14241777 A JP14241777 A JP 14241777A JP S6148120 B2 JPS6148120 B2 JP S6148120B2
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JP
Japan
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ion exchange
exchange resin
heat transfer
heated
transfer surface
Prior art date
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JP52142417A
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English (en)
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JPS5475000A (en
Inventor
Susumu Horiuchi
Mikio Hirano
Hideo Yusa
Koichi Chino
Tatsuo Hayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to US05/963,119 priority patent/US4290907A/en
Priority to SE7812186A priority patent/SE433272B/sv
Priority to DE2851231A priority patent/DE2851231C2/de
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Publication of JPS6148120B2 publication Critical patent/JPS6148120B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • B01D1/222In rotating vessels; vessels with movable parts
    • B01D1/223In rotating vessels; vessels with movable parts containing a rotor
    • B01D1/225In rotating vessels; vessels with movable parts containing a rotor with blades or scrapers
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/08Processing by evaporation; by distillation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は不溶性放射性廃棄物の処理方法に係
り、特に減容比が大きく、すべての最終処分法に
対応できる放射性廃棄物の処理方法に関する。
〔発明の背景〕
原子力発電所等の放射性物質取扱施設で発生す
る固体廃棄物のうちで特に、放射能レベルの高い
のは、イオン交換樹脂である。現在、放射性廃棄
物の最終処分法が未定のため、この固体廃棄物
は、スラリー状態で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では、タンク
壁の腐食等の問題で長期間貯蔵することは困難で
ある。このため、固体廃棄物をより安定な状態で
保存する研究が行なわれている。イオン交換樹脂
は可燃性のため、焼却して減容することが初期に
は試みられた。しかし樹脂は、その繊維中に大量
の水分を含むために、燃焼させることが難しい。
また、燃焼ガス中に含まれる放射性物質を除去す
るために、フイルターが必要でありこのフイルタ
ーの取換え頻度が高く2次廃棄物が発生する。し
たがつて固体廃棄物は放射性物質を放出しないよ
うにセメント、プラスチツク、アスフアルトのそ
れぞれで固化する方法が有効である。第1図にイ
オン交換樹脂をアスフアルトで固化する時のフロ
ーを示す。スラリー状態のイオン交換樹脂2とア
スフアルト3を遠心薄膜乾燥機1内に導入する。
イオン交換樹脂2は、遠心薄膜乾燥機1内を垂直
に落下する過程で、アスフアルト3より熱を受け
て水分が蒸発し乾燥する。遠心薄膜乾燥機1は、
外側より熱媒体(遠心薄膜乾燥機1の胴体の外周
を取囲むダクト内に供給される)で加熱され、内
部に存在するイオン交換樹脂2とアスフアルト3
の温度が高温に維持される。イオン交換樹脂2と
アスフアルト3の混合物は、遠心薄膜乾燥機1の
胴体の内面に沿つてその下端に到達するまでに混
合物に含まれている水分が蒸発し、スラリー状態
で遠心薄膜乾燥機1より連続的に排出される。こ
の高温のスラリーは、ドラム缶4に詰められ、空
冷したのちに貯蔵される。遠心薄膜乾燥機1内で
発生した蒸気は、凝縮器5で凝縮される。イオン
交換樹脂は、樹脂自体に30%近くの空隙を有して
いる。したがつて、スラリー状態で遠心薄膜乾燥
機1より排出されると、イオン交換樹脂はそのま
まの形を保つているので、ドラム缶に充填した時
に充分な減容比が得られない。ここでいう減容比
とは、遠心薄膜乾燥機に注入されるイオン交換樹
脂スラリーの重量濃度と、ドラム缶内のイオン交
換樹脂の重量濃度との比である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、イオン交換樹脂の減容比を高
めるために、イオン交換樹脂を乾燥処理して破砕
し微細化した粉体として取出すことにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、回転軸に取付けられた回転翼
と、該回転翼とともに回転軸が挿入される胴体
と、該胴体の外周に設けられた胴体を加熱する装
置を有する遠心薄膜乾燥機の前記胴体内に原子力
発電所から発生する使用済イオン交換樹脂を供給
し、前記イオン交換樹脂を前記加熱された胴体の
伝熱面を介して加熱し、かつ前記回転翼を回転さ
せて前記イオン交換樹脂の水分を除去すると共に
該加熱乾燥されたイオン交換樹脂を前記回転翼に
より前記伝熱面に押し付けて破砕し、原子力発電
所から発生する使用済イオン交換樹脂を微細粉体
化することにある。
〔発明の実施例〕
本発明は、イオン交換樹脂と水とのスラリーを
遠心薄膜乾燥機で乾燥させたところ、樹脂の大き
さに関係無く一定の粒径および粒径分布を有する
乾燥粉体が生成されるという実験的確認に基づい
たものである。実験結果を以下に説明する。伝熱
面積が0.3m2の遠心薄膜乾燥機に重量濃度5%
で、イオン交換樹脂を供給したところ、加熱蒸気
温度が160℃で、それぞれの遠心薄膜乾燥機への
供給流量が35Kg/hr以下で乾燥粉体が生成され
た。イオン交換樹脂の平均粒径は200μである
が、生成した乾燥粉体は平均粒径が約10μで、粒
径分布は2〜40μであつた。また、本実験におい
ては、加熱による分解生成物の発生が認められな
かつた。
上述したように、樹脂の粒径が微細化し、かつ
幅の広い粒径分布をもち、それが乾燥しているも
のであるため、造粒したペレツトは樹脂粒子を最
密充填できることによりその密度を格段に大きく
でき、またペレツトの強度も向上する。例えば、
平均粒径200μの粒状樹脂のままで造粒した場
合、ペレツト内に空隙が多くなり、このためスプ
リング・バツク効果が大きくなつてしまうから、
バインダーを添加しても所定強度(50Kg/個)の
ペレツトを得ることは難しく、比重も0.8g/cm3
下となつてしまう。一方、本発明方法による乾燥
破砕粉体は平均粒径が10μで、粒径分布は2〜40
μである。この本発明方法による粉体に10wt%
のバインダー(セルロース繊維)を添加すること
によつて、50Kg/個の強度を有するペレツトを造
粒することが可能である。
また、プラスチツク(不飽和ポリエステル樹脂
等)で固化処理する場合においても、イオン交換
樹脂が含水した状態では同伴水分がプラスチツク
の重合反応の制御を難しくすると共に、プラスチ
ツク固化体中に水若しくは水蒸気の気泡ができ、
硬化反応を妨げるため、硬化不良あるいは未硬化
の状態となる。本発明方法では、イオン交換樹脂
をプラスチツクで固化する際、該樹脂の含水率を
10〜15wt%以下まで乾燥させ、かつそれを平均
粒径10μ程度に微細粉体化できるので、固化体の
組織を緻密で均一な固化体とすることができる。
以下本発明の一実施例を図面をもつて説明す
る。原子炉一次冷却系の復水脱塩器(図示せず)
に用いられた使用済イオン交換樹脂は、いつたん
貯蔵タンク6に貯蔵される。供給ポンプ7で重量
濃度5%のイオン交換樹脂を遠心薄膜乾燥機1の
胴体内に供給する。遠心薄膜乾燥機1の胴体内に
は、回転軸が挿入され、この回転軸にブレード
(回転翼)11が、取付けられる。胴体内に供給
された使用済イオン交換樹脂のスラリーは、回転
軸の回転に伴う遠心力によつて胴体の内壁に付着
し、この内壁に沿つて下降する。回転するブレー
ド11によつて、イオン交換樹脂はラセン形を描
きながら、伝熱面10に沿つて落下する。伝熱面
10は、遠心薄膜乾燥機1の胴体の一部であり、
外周が蒸気ジヤケツト8で取囲れている部分であ
る。ボイラー9より供給される7気圧の蒸気を用
いて蒸気ジヤケツト8に導入して、伝熱面10を
外部より加熱する。イオン交換樹脂のスラリーは
伝熱面10を落下しながら乾燥され、ブレード1
1の回転によつて細かく砕かれて粉末となる。発
生した蒸気は凝縮器5で凝縮されて、再使用され
る。生成された乾燥粉体は、造粒機12でペレツ
トに造粒される。造粒されたペレツトの密度が
1.5g/cm3で、ペレツト間の空隙を考慮すると、
200のドラム缶1缶当り160Kgの使用済イオン交
換樹脂を詰めることができる。本実施例によれ
ば、イオン交換樹脂を粉体化したあと造粒するこ
とによつて、イオン交換樹脂内の空隙が無くなる
ので、アスフアルトとイオン交換樹脂を混合して
ドラム缶に充填する場合と比較して、30%ドラム
缶への充填量が増加する。
上記実施例のようにイオン交換樹脂を粉体にす
ることによつて、放射性廃棄物の最終処分法がア
スフアルト固化以外の方法(プラスチツク固化お
よびセメント固化)に決まつても、本実施例は容
易に対応できる。プラスチツク固化ならば、粉体
をペレツトに成型し、このペレツトを充填したド
ラム缶にプラスチツクを注入すればよい。また、
最終処分法がセメント固化に決定された場合に
は、遠心薄膜乾燥機1で生成されたイオン交換樹
脂の粉体をセメントと混合してドラム缶に注入す
る。
アスフアルト固化およびプラスチツク固化の場
合、イオン交換樹脂の粉体をペレツト化しない
で、粉体自身をアスフアルト又はプラスチツクと
混合して固化してもよい。イオン交換樹脂を微細
粉体化し乾燥することによつて従来例よりも大き
な減容比が得られ、また、緻密で、均一な物性有
し、かつ健全な固化体とすることができる。な
お、この均一固化法ではペレツトにするよりも減
容比は小さくなる。
上記において、イオン交換樹脂を遠心薄膜乾燥
機によつて乾燥及び微細粉体化する実施例を示し
た。しかし、乾燥破砕粉体化のプロセスは、伝熱
面と回転するブレード間で行なわれるのであるか
ら、回転するブレードが伝熱面と接触するロータ
リキルンを遠心薄膜乾燥機の代りに用いても良
い。しかし、伝熱面積は遠心薄膜乾燥機の方が有
効に用いられるので、同一量を処理する場合に
は、遠心薄膜乾燥機の方がコンパクトに装置を製
作できる。
なお、微細粉体化は回転するブレードがイオン
交換樹脂を伝熱面に押し付け破砕することで行な
われるのであるから、ブレードと伝熱面が非接触
形の遠心薄膜乾燥機の場合であつても、すきまが
処理するイオン交換樹脂の直径以下なら、荷重が
樹脂に伝えられる。また、すきまがイオン交換樹
脂の直径以上でも、伝熱面上にイオン交換樹脂が
付着固化して、イオン交換樹脂にブレードの加重
が作用する場合にも、粉体化は行なわれる。
〔発明の効果〕
本発明は以上述べたように、イオン交換樹脂を
乾燥処理して破砕し微細化した粉体として取出す
ようにしたので、イオン交換樹脂を含むスラリー
の減容比を大幅に高めることができる。したがつ
て、放射性廃棄物の量を著しく低減できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は使用済イオン交換樹脂の処理法を示し
た説明図、第2図は本発明の好適な一実施例であ
る使用済イオン交換樹脂の処理法を示した説明図
である。 1……遠心薄膜乾燥機、4……ドラム缶、10
……伝熱面、11……ブレード、12……造粒
機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転軸に取付けられた回転翼と、該回転翼と
    ともに回転軸が挿入される胴体と、該胴体の外周
    に設けられた胴体を加熱する装置を有する遠心薄
    膜乾燥機の前記胴体内に原子力発電所から発生す
    る使用済イオン交換樹脂を供給し、前記イオン交
    換樹脂を前記加熱された胴体の伝熱面を介して加
    熱し、かつ前記回転翼を回転させて前記イオン交
    換樹脂の水分を除去すると共に該加熱乾燥された
    イオン交換樹脂を前記回転翼により前記伝熱面に
    押し付けて破砕し、原子力発電所から発生する使
    用済イオン交換樹脂を微細粉体化することを特徴
    とする放射性廃棄物の処理方法。 2 回転軸に取付けられた回転翼と、該回転翼と
    ともに回転軸が挿入される胴体と、該胴体の外周
    に設けられた胴体を加熱する装置を有する遠心薄
    膜乾燥機の前記胴体内に原子力発電所から発生す
    る使用済イオン交換樹脂を供給し、前記イオン交
    換樹脂を前記加熱された胴体の伝熱面を介して加
    熱し、かつ前記回転翼を回転させて前記イオン交
    換樹脂の水分を除去すると共に該加熱乾燥された
    イオン交換樹脂を前記回転翼により前記伝熱面に
    押し付けて破砕し、原子力発電所から発生する使
    用済イオン交換樹脂を微細粉体化し、前記胴体か
    ら取り出された粉体をペレツトに成型することを
    特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
JP14241777A 1977-11-28 1977-11-28 Method of treating radioactive waste Granted JPS5475000A (en)

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JP14241777A JPS5475000A (en) 1977-11-28 1977-11-28 Method of treating radioactive waste
US05/963,119 US4290907A (en) 1977-11-28 1978-11-22 Process for treating radioactive waste
SE7812186A SE433272B (sv) 1977-11-28 1978-11-27 Forfarande for att behandla vattenhaltigt radioaktivt avfall
DE2851231A DE2851231C2 (de) 1977-11-28 1978-11-27 Verfahren zur Behandlung eines wäßrigen radioaktiven Abfalls

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