JPS617498A - 放射性廃棄物の固化方法 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は放射性廃棄物を運搬用または保管用容器へ固化
する方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 放射性廃棄物の処理方法の一つとして該廃棄物を固化剤
と共に容器内へ固化する方法が行なわれている。その場
合、高放射能濃度廃棄物（以下「高レベル廃棄物」とい
う）と低放射能濃度廃棄物、（以下「低レベル廃棄物」
という）とを別々の容器に固化しており、したがって容
器に固化された固化体は表面線量率がそれぞれ大きく異
なっていた。このため作業被曝に対する管理や貯蔵施設
に保管する際の施設漏洩放射線の管理が煩給であった。

また高レベル廃棄物の場合には、運搬上の基準から固化
媒質で十分に希釈して固化しなければならず、そのため
多くの固化媒質を要し、したがって大量の固化体を生じ
た０ ［発明の目的］ 本発明は放射性廃棄物の固化方法において、同化体の表
面線量率を均一化し、しかも高レベル廃棄物の固化収容
率を上げることな目的とするものである。

［発明の概要コ 本発明は放射性廃棄物を容器内に固化する方法において
、高レベル廃棄物を容器内の中央部（二面化し、低レベ
ル廃棄物を高レベル廃棄物の周囲部に固化することによ
って、高レベル廃棄物の強い放射線をその外側をとり囲
む低レベル廃棄物層で遮へいし、基準値以下の同化体表
面線量率で従来より高濃度の放射性廃棄物の収容を可能
にしたものである。

［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明により固化した同化体の斜視図である。

ドラム缶１の中央部に高レベル廃棄物に固化媒質を混合
して固化した固化体３ａがあり、その周囲に低レベル廃
棄物に固化媒質を混合して固化した固化体２がある。中
央部の高レベル廃棄物固化体３ａけ小型金属容器に収容
されたものと収容されていないものがある。該廃棄物の
放射能濃度が高い場合は小型金属容器に収容する工程を
選択し、そうでない場合は同化形成して鋳型から中味の
固化物のみをとり出す工程を選択して高レベル廃棄物固
化体３ａを得る。

第２図は高レベル廃棄物同化体が小型金属容器に収容さ
れたままドラム缶容器中に固化された例の固化体の縦断
面図である。ドラム缶容器１内の中央部に同化媒質を混
合して固化された高レベル廃棄物混合物４が小型金属容
器３（以下「内容器３」という）内に収容されて次に示
す最初の固化方法の工程上必要な敷板５の上に置かれて
おり、同化媒質を混合して固化された低レベル廃棄物混
合物２が周辺部にある。

このような二重構造をもった固化体を形成する工程を次
に第３図および第４図により説明する。

第３図に示す方法は高レベル廃棄物同化層と低レベル廃
棄物固化層とを同時に形成する方法であり、（ａ）で示
すようにまずドラム缶容器ｌに一定の高さまで低レベル
廃棄物と固化媒質との混合物２（以下「低レベル廃棄物
混合物２」という）をノズル７より入れ、次に（ｂ）に
示す敷板５に固定した高レベル廃棄物層用の内容器３を
マジックハンドＭを用いてドラム缶１内に水平に設置す
る。次に（Ｃ）に示すように低レベル廃棄物混合物２を
その専用ノズル７から内容器３の外側に、高レベル廃棄
物と固化媒質との混合物４（以下「高レベル廃棄物混合
物４」という）をその専用ノズル８から内容器３の内側
に同時に注入する。このように同時に注入することによ
り内容器３の内外表面の圧力を同程度に保って内容器３
の変形を防ぐ。このためノズル８の周りにノズル７を２
〜３本配置し、ノズル７の流量の和がノズル８の流量に
等しくなるように注入速度を調節する。低レベル廃棄物
混合物２は内容器３の高さまで注入し、高レベル廃棄物
混合物４は内容器３の高さよりごくわずか低くなるよう
に注入し、混合物４が外側・層に洩れないようにする。

次に混合物４が適当に乾燥したところで（ｄ）に示すよ
うに内容器３の内蓋６を設置する。次に（ｅ）に示すよ
うにドラム缶１の残りの領域に低レベル廃棄物混合物２
を注入し、最後にドラム缶容器１の蓋をして固化工程を
完了する。

第４図に示す方法は、あらかじめ高レベル廃棄物の固化
体を形成した後これをドラム缶内に入れ、ドラム缶容器
内でそ６周囲に低レベル廃棄物層を形成する方法である
。高レベル廃棄物固化体はその同化容器ごと入れる方法
と、中味の固化物のみを入れる方法とあるが、第４図に
示すのは前者である。中央部に固化する高レベル廃棄物
が金属容器による遮へいを必要としない放射能濃度であ
る場合の固化工程は、第４図で内容器３と高レベル廃棄
物混合物４を高レベル廃棄物同化体３ａでおきかえたも
のに和尚する。第４図（ａ）で示すようにまずドラム缶
１内にノズル７から低レベル廃棄物混合物２を注入し、
該混合物２が十分に乾燥した後、別に内容器３内で高レ
ベル廃棄物混合物４を固化したものを（ｂ）および（Ｃ
）に示すようにマジックハンドＭで混合物２の中央に置
き、次に（ｄ）に示すように高レベル廃棄物固化体４を
収容した内容器３の周囲に一様に低レベル廃棄物混合物
２をノズル７から注入する。このとき高レベル廃棄物固
化体がドラム缶容器１の中央から動かないことが必要で
あり、このためノズル７を内容器３の周囲に回転させて
注入するか、または同じ流速のノズル７を２〜３本用意
して各方向から注入するが、または該嵩レベル廃棄物固
化体をマジックハンドで固定しつつ低レベル廃棄物混合
物２をノズル７より流入する。この方法では敷板は不要
である。

次に上記第４図で説明した工程により形成した廃棄物同
化体について本発明の詳細な説明する。

第５−１図〜第６−２図は低レベル廃棄物層の放射能゛
濃度（以下「外容器放射能濃度」という）と、表面線′
Ｎ車の基準で許容される高レベル廃棄物層の放射能濃度
（−以下「内容器許容放射能濃度」という）との関係お
よびそのときドラム缶全体で収容できる総放射能量との
関係を示すものである。

ここで固化はＪＩＳＺ１６００ドラム缶を用いたコンク
リート同化によるものであり、計算は２次元点核積分放
射線計算コード５ＰＡＮによる。この計算では低レベル
廃棄物層の厚さはドラム缶軸方向および径方向ともに一
定であるという条件で行なった。

図中各濃度は、外容器および内容器の双方に同一の放射
能濃度のものを収容したときに表面線量率の基準から許
容される最大の放射能濃度を基準濃度１．０としてこの
基準濃度に対する相対値（比）で表わＬ７ており、総放
射能容量は内容器をなくしてドラム缶全体に基準濃度で
廃棄物を収容したときの基準放射能容量１．０に対する
相対値（比）で表わしている。なお表面線量率の基準は
ドラム缶表面で最大２００ｍ　ｒｅＦｎ／ｈ　、表面か
ら１ｍ離れた地点で最大１０　ｒｎ　ｒｅｍ／ｈである
。（Ａ型輸送物に関する技術基準による。） 第５−１および５−２図は低レベル廃棄物層の厚さく以
下「外客器収容厚」という）を１５５＋とした場゛合、
低レベル廃棄物層の放射能濃度（外容器放射能濃度）を
変化させたとき、表面線量率の基準で許容される内容器
内の高レベル廃棄物の放射能濃度（内容器許容放射能濃
度）と、そのときドラム缶全体で収容できる総放射能容
量のそれぞれの変化を表わしたものである。

第５−１図および第５−２図から明らかなように、外容
器に収容する混合物の放射能濃度を基準濃度から捗、ち
１電・・・署。。と減少させると、内容器内に許容され
る放射能濃度は増加してより高濃度の廃棄物が収容でき
るようになり、それにともなってドラム缶容器全体で収
容される総放射能量も増加する。例えば外容器放射能濃
度を基準濃度のＪｏにすると、内容器許容放射能濃度は
約２６倍になり、総放射能容量は約３．５倍になる。

第６−１図および６−２図は上記と同様にして外容器混
合物を２０−とじた場合の結果である。この場合Ｆｉ遮
へい層の厚さが増したための内容器に許容される放射能
濃度はさらに高くなっており、例えば外容器放射能濃度
を基準濃度の電０にすると、内容器許容放射能濃度は約
１００倍になり、総放射能容量は４．２倍になる。また
外側放射能濃度を基準濃度の暑。。にすると、内容器許
容濃度は約１１５倍、総放射能容量は約４．６倍になる
。

このように外容器放射能濃度を減少させると、総放射能
容量は増加し、やがて飽和するが、この状態は次の関係
で示される。

内容器混合物の体積を■１．濃度倍率なＫｌ。

外容器混合物の体積をｖ２．濃度倍率なに１１　＋外容
器全体積な　　　ｖｏ。

表面最大線量率２００ｍ　ｒｅｍ／ｈの時の、内外両層
の放射能濃度が同一の場合の内容器層から外容器表面へ
の寄与線量率をＲ１，外容器層から外容器表面への寄与
線量率をＲｓ。

とする。（ドラム缶容器の場合は体積が大きくないので
、表面から１ｍの地点での線量率基準１０ｍｒｅｍ／ｈ
を考えなくともよい。） いま、内外両層の放射能濃度が同一の場合とそれらを相
違させた場合の各総放射能容量をそれぞれＡ、Ａ’とす
ると、基準平均放射能濃度りのとき、Ａ＝　（ｖ１＋Ｖ
Ｂ）Ｌ＝ＶｏＬ Ａ’＝　（ＫＩＶｌ＋に２ＶＢ）　Ｌ となる。

ＫＩＲｌ　＋ＫＢＲ＠≦２００であるから、表面線量率
が最大値をとるときしたがって となる。

濃度の減少に対し次第に飽和し、また内容器混合物の外
容器表面への寄与線量率の減少が内容器混合物の体積の
減少を上まわる範囲でこの飽和値ｌ上げることができる
。

第７−１図および第７−２図は上記の関係を示すもので
、外容器収容厚と内容器最大許容放射能濃度との関係お
よび総放射能容量との関係をそれぞれ示している。いず
れも外容器放射能濃度を基準濃度の電。０にしたときの
例である。これら両図から明らかなように、外容器収容
厚を厚くしていくと、より高濃度（基準濃度の４〜１１
５倍）の廃棄物を内容器に収容でき、全体として２．３
〜４．６倍の高い効率で廃棄物を同化収容できることが
わかる０ このように外容器収容厚を厚くしていくと、当然内容器
の容積は外容器の容積よりも小さくなるが（上記第７−
１〜７−２図の例では、外容器収容厚５．　Ｎｏ、　１
５．２０ａ＋＝の各々について、外容器容積に対する内
容器容積の比は各々１．４０．０．４４．０．１５゜０
、０４１である。）、原子力発電施設で排出される廃棄
物は低レベルのものが高レベルのものより相対的に多量
であるため、不都合を生じない。

なお、本実施例の計算条件はすべて内容器を厚さ０．５
倒の鉄製、放射性廃棄物混合物の比重をコンクリート程
度としている。内容器の厚さを薄くすれば遮へい性能が
落ちるため、内容器許容放射能濃度、総放射容量は低く
なる。逆に放射性廃棄物に金属のような比重の大きなも
のが含まれる場合には、自己遮へい、内部減衰が大きく
なるので、内容器許容放射能濃度、ｒＩｇ放射能容量を
増すことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は放射性廃棄物を容器内心
二面化するに際し、中央部に高レベル廃棄物を固化し、
その周囲に低レベル廃棄物を固化する゛という二重構造
をとることによって、従来よりも高濃度の放射性廃棄物
を収容することができ、かつ容器全体の総放射能容量も
上けることができる。したがって、放射能濃度を低下さ
せるに必要な固化媒質を減少させ、それにともなって同
化体総量も減少させることができる。

また従来高レベル廃棄物と低レベル廃棄物とを別々に固
化していたので同化体により表面線量率がまちまちであ
り、管理上程々の問題があったが、本発明によれば表面
線量率を均一化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第、１図は本発明により作成した同化体の一例を示す斜
視図、第２図は本発明により作成した固化体の他の例を
示す縦断面図、第３図は本発明の一工程例を示す図、第
４図は本発明の別の工程例を示す図、第５−１図および
第６−１図は外容器放射能濃度変化に対する内容器許容
放射能濃度の変化を示すグラフ、第５−２図および第６
−２図は外容器放射能濃度変化に対する総放射能容量の
変化を示すグラフ、第７−１図および第７−２図はそれ
ぞれ外容器収容厚に対する内容器許容放射濃度の変化お
よび総放射能容量の変化を示すグラフである。 １・・・ドラム缶容器 ２・・・低レベル廃棄物混合物 ３ａ・・・高レベル廃棄物固化体　３・・・内容器４・
・・高レベル廃棄物混合物　　５・・・敷板６・・・内
容器蓋　　　Ｍ・・・マジックハンド代理人　弁理士　
猪　股　祥　晃（ほか１名）タ］−レテ誓〕−ｔｌ鵠ノ
□Ｎ−Ｌ＊　　　　（ＪｆｌＪｔａ）第７−１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性廃棄物を容器内に固化する方法において、
   高放射能濃度廃棄物を容器内の中央部に固化し、該高放
   射能濃度廃棄物の周囲に低放射能濃度廃棄物を固化する
   ことを特徴とする放射性廃棄物の固化方法。
2. （２）高放射能濃度廃棄物のうち比較的高濃度のものは
   、容器内の中央部において金属容器内に固化する特許請
   求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の固化方法。