JPS62222198A

JPS62222198A - 放射性廃液処理用カ−トリツジの製造法

Info

Publication number: JPS62222198A
Application number: JP61066318A
Authority: JP
Inventors: 昇遠藤; 豊菊地; 山蔦　紀一; 省二後藤
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1987-09-30
Also published as: EP0242569A3; EP0242569B1; EP0242569A2; US4822525A; DE3768130D1

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】「技術分野」本発明は、放射性廃液を廃棄処分するに際し、放射性廃
液を含浸させて加熱溶融し、ガラス固化させるのに使用
される放射性廃液処理用カートリ、ジの製造法に関する
。

「従来技術およびその問題点」原子力発電において使用された使用済み燃料を再処理工
場において再処理するに際し、ウラン、超ウラン元素お
よび核分裂生成物を含んだ硝酸を含む高レベル放射性廃
液が副生ずる。そこで、かかる放射性廃液を安全にかつ
効率的に廃棄する技術が望まれている。

従来、この放射性廃液を処理するには、放射性廃液を直
接または脱硝濃縮してスラリー状とし、ガラス原料と混
合して高温のガラス溶融炉に供給し、炉内で廃液中の液
体成分を蒸発させると共に放射性物質をガラス中に溶融
させて、この溶融ガラスをスチール製の容器に注入して
固化する技術が開発されてきている。

しかしながら、かかる従来技術においては、ガラス原料
としてビーズ状あるいは粉末状のものが使用されていた
ので、ガラス溶融炉内で廃液が激しく沸騰する際、多量
の放射性物質を含む粉塵が発生し、排ガスに同伴して流
出する。このため、排ガス処理系に相当厳重な粉塵処理
設備が必要であった。また、粉塵によって配管が閉塞さ
れる可能性があった。さらに、炉内のレンガが熱衝撃に
よって割れて１部脱落したりする危険性があった。

そこで、近年、ガラス原料としてガラス繊維を用いるこ
とが試みられている。ガラス繊維を用いた場合には、廃
液がガラス繊維間の隙間に含浸され、溶融中に発生する
粉塵はガラス繊維のフィルター効果によって捕捉され、
飛散することが防止される利点がある。

本発明者らは、この技術を実施化するため鋭意研究した
結果、ガラス繊維を部分的に融着し、ブロック状に成形
することにより、放射性廃液をガラス固化して処理する
のにより適した放射性廃液処理用カートリッジが得られ
ることを見出し、既に特許出願した（特願昭５９−１０
１９０２号参照）。

しかしながら、と記の放射性廃液処理用カートリッジに
おいては、ガラス繊維を焼結するようにしているため、
ガラス繊維の粉塵が発生し、この粉塵が堆積してカート
リッジ供給装置部で閉塞が生じやすいという問題点がみ
つかった。また、焼結条件によりカートリッジ強度がか
なり変化するため、安定した強度をもつカートリッジを
得にくいという問題点もあった。

「発明の目的」本発明の目的は、ガラス繊維を部分的に融着して成形し
た放射性廃液処理用カートリッジにおいて、ガラス繊維
の粉塵の発生を防止し、安定した強度が得られるように
した放射性廃液処理用カートリッジの製造法を提供する
ことにある。

「発明の構成」本発明は、ガラス繊維を型中に充填し、これを加熱処理
して部分的に融着させ、所定形状に成形する放射性廃液
処理用カートリー２ジの製造法において、前記ガラス繊
維または前記成形物に、ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウ
ム、ケイ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、有機シ
ラン、オイルエマルジョンより選ばれた一種または二種
以上を付与することを特徴とする。

このように、本発明では、ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチ
ウム、ケイ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、有機
シラン、オイルエマルジョンより選ばれた一種または二
種以上を付与することにより、これらの無機酸、無機塩
あるいは有機物質が接着効果や被膜形成効果を示し、そ
れによってカートリッジの圧縮強度および衝撃強度が増
強される。その結果、粉塵の発生量も減少し、粉塵によ
るトラブルを防止することができる。

本発明において、特にホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウム
、ケイ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛の無機酸ま
たは無機塩は、ガラス繊維中に含まれている成分である
ため、ガラスの最終組成を変化させることなく添加する
ことが可能である。

すなわち、ガラス繊維間の組成としては、例えば５ｉ０
２　　Ｂｏ、２ｗｔ％、　　Ｂ２Ｏ３１９，０ｗｔ％、
Ｌｉ２０４．Ｏｗｔ％、　Ｂａ０　４．Ｏｖｔ　　％、
　Ｃａ０４．０ｗｔ％、Ｚｎ０４．０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ
３４，８ｖｔ％のものが放射性物質をガラス固化するの
に特に適している。そして、この種のガラス繊維間の組
成は、その性質上、厳密に定める必要があり、他の成分
を添加した場合には、充分な処理効果が得られないこと
がある。そのような場合に、上記の無機酸または無機塩
を用いれば、ガラス繊維の組成を変えないように添加す
ることが可能である。なお、本発明のさらに好ましい態
様では、上記の無機酸あるいは無機塩の添加に際して、
添加した後の最終組成が目的とするガラス繊維の組成と
なるように調整することが好ましい。

なお、上記無機酸あるいは無機塩としては、ホウ酸ゲル
、ケイ酸ゲルなども使用できる。また、上記無機酸ある
いは無機塩の中でも、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）は、最も安
価であり、容易に入手できるので、特に好ましい。

ト記無機酸あるいは無機塩は、溶液状態や粉末状ＩＥで
ガラス繊維に添加すればよいが、好ましくは溶液状態で
添加する。これらの無機酸あるいは無機塩を溶液状態で
添加する場合、カラスｔａ雌を上記無機酸あるいは無機
塩の溶液に浸漬してもよく、ガラスｍ維に上記無機酸あ
るいは無機塩の溶液をスプレー塗布してもよい。また、
無機酸あるいは無機塩の溶液の含浸は、ガラスＭ＆雄の
繊維化工程で行なってもよく、カートリッジ成形後に行
なってもよく、両者を併用してもよい。粉塵の発生防止
の点からは、カートリッジ成形後に上記溶液を含浸させ
る方が効果がある。

一方、本発明では、上記の無機酸または無機塩の他に、
有機シラン、オイルエマルジョンを用いることができる
。有機シランとしては、例えばγ−フルキルアミノトリ
エトキシシランなどが使用でき、オイルエマルジョンと
しては、例えば鉱物油等を乳化させたものなどが使用で
きる。そして、繊維化工程中あるいはカートリッジ成形
後に、有機シラン、オイルエマルジョン等のカートリッ
ジ自体に湿潤性、滑り性を付与するような有機物を塗布
することにより、カートリッジから発生ずる粉１！１１
１ｔを著しく減少させることができる。

有機シラン、オイルエマルシコンの添加量は０．００１
〜１％程度が適当であるが、経済性、効果を考えると０
，０１〜０．１％が好ましい。

なお、本発明において使用するガラスｍ雄は、短繊維、
長繊維のいずれでもよいが、本発明の場合は特に短繊維
が適している。ガラス繊維の平均径としては、８〜１５
ｐが好ましい、平均径が８ル未満の場合には良好な吸水
性が得られなくなる。

また、平均径が１５ｐを超えると、紡糸工程における生
産性が悪くなり、かつ、ガラス繊維相互の融着箇所が少
なくなって形状が崩れやすくなる。

「発明の実施例」第１図に示すように、繊維化されたガラスｍ維１１は、
ベルトコンベア１２．１３上に堆積されて搬送される。

その過程で、ドブ漬は装置１４により、ガラス繊維１１
にホウ酸水溶液を含浸させる。このドブ漬は装置１４は
、供給管！４ａよりオーバーフローしたホウ酸水溶液を
ローラ１４ｂを介してガラス繊維１１に含浸させるよう
になっている。また、別の手段として、スプレー１５に
より、ガラス繊！ｒ＆１１にホウ酸水溶液を含浸させる
ようにしてもよい、この場合、ホウ酸水溶液の濃度は、
水の温度で変更可能であり、好ましくは１〜１０　ｗｔ
、％とする。なお、ホウ酸水溶液を含浸させた後、例え
ば２００℃で２分間程度加熱乾燥して水分を除去するこ
とが好ましい。

こうしてガラス繊維１１にホウ酸水溶液を含浸させた後
、第２図に示すように、所定量のガラス繊維Ｉ＋を丸め
て金型１６．１７内に充填する。ガラス繊維１１の密度
は、１７０〜２３０ｋｇ／ｍ’となるように調整するこ
とが好ましい。密度が１７０ｋｇ／ｒｎ’未満の場合に
は充分な圧縮強度が得られず、かつ、保水された放射性
廃液に対するガラス重量を適性に保ったとき、体積が大
きくなりすぎて大型の加熱溶融炉が必要となる。密度が
２３０ｋｇ／ｌｎ’を超えると、全体として割れやすく
なり、落下強度が充分に得られず、かつ、相対的にガラ
スｍ維の間隙が小さくなるので保水率が低下する。

このようにガラスｊｉｌｉｌｌを型１６．１７内に充填
した後、７１０±１５℃にて３５上５分間加熱処理し、
ガラス繊維１１を部分的に融着させる。加熱温度が６９
５°Ｃよりも低く、あるいは加熱時間が３０分よりも短
い場合には、ガラス繊維１の融着が充分になされず、成
形性が悪くなる。また、加熱温度が７２５℃よりも高く
、あるいは加熱時間が４０分よりも長い場合には、ガラ
ス繊維１が溶融して収縮し、保水性が悪くなり、割れや
すくなる。そして、この加熱処理の際に、ガラス繊維１
１に塗布されたホウ酸（Ｈ３８０３）がＢ２Ｏ３となり
、さらに８２０３が溶融してガラス繊維１１にコーティ
ングされ、接着効果ならびに被膜形成効果がもたらされ
る。なお、　Ｂ２Ｏ３はガラス繊維Ｉｆの成分であり、
最終的に得られるカートリッジの放射性廃液処理の性能
を低下させることはない。

この加熱処理の後、型１Ｂ、１７を放冷してガラス繊維
１１を取出すことにより、第３図に示すような力−トリ
ンジ１８を得ることができる。この実施例の場合、カー
トリッジ１８は球形をなしているが、直方体、円筒体あ
るいはこれらに準する形状でもよい。しかし、カートリ
ッジ１８を球形とした場合には、次のような利点がある
。すなわち、■投入するとき、ころがりやすくて摩擦抵
抗が充分小さいので安定した投入ができ、廃液処理の作
業の無人化が容易である、■投入設備の途中でつまりが
生じにくく、欠けたり、こわれたりしにくく、ダストの
発生も少なくなる、■均一につまるので、放射性廃液の
処理の際に、加熱溶融が均一にできる、などである。

本発明では、こうして得られたカートリッジ１８に、再
びホウ酸水溶液をスプレー等により含浸させ、３００℃
以上の温度で加熱乾燥することが好ましい。３００℃以
上の温度とすることによりホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）はＢ２
Ｏ３となる。これによって、特に粉塵の発生を効果的に
防止することができる。

北記のようにして得たカートリッジと、ホウ酸水溶液に
よる処理を行なわないで得たカートリッジとの性能を比
較した。この結果は、次のとおりであった・（ホウ酸処理）（無処理）圧縮強度（変形間）　　　　　２ｍｍ　　　　　５ｍｍ
〃　のバラツツキ　　　０．３ｍｍ　　　　０．８ｍｍ
粉Ｊ’Ｔｉ量　　　　　　　　　少ない　　　多い廃液
しみ込み性　　　　　０．Ｋ　　　　　Ｏ，にこのよう
に、ホウ酸処理をした本発明のカートリッジは、強度が
高くなり、粉塵の発生量が減少することがわかる。

なお、上記の実施例は、ホウ酸水溶液を用いた例である
が、ケイ酸、ホウ酸リチウム、ケイ酸リチウム、ホウ酸
亜鉛、ケイ酸亜鉛、有機シラン、オイルエマルジョンを
用いても同様な効果があることが判明した。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、ガラス繊維に、
ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウム、ケイ酸リチウム、ホ
ウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、有機シラン、オイルエマルジョ
ンより選ばれた一種または二種以上を付与することによ
り、これらの無機酸、無機塩あるいは有機物質が接着効
果や被膜形成効果を示し、それによってカートリッジの
圧縮強度および衝撃強度が増強される。その結果、粉塵
の発生量も減少し、粉塵によるトラブルを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明の詳細な説明するものであり、第１
図はガラス繊維にホウ酸水溶液を含浸させる工程を示す
斜視図、第２図はガラスＦａ雄を型に充填する工程を示
す斜視図、第３図は成形されたカートリッジを示す斜視
図である。図中、１１はガラス繊維、■４はドブ漬は装置、１５は
スプレー装置、１８．１７は型、１８は放射性廃液処理
用カートリッジである。特許出願人　　動力炉・核燃料開発事業団回　　　　旭
ファイバーグラス株式会社Ｊ′−１代理人　　　弁理士　松井　茂　゛。同　　　　弁理士　三浦邦夫１２１３　　第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス繊維を型中に充填し、これを加熱処理して
部分的に融着させ、所定形状に成形する放射性廃液処理
用カートリッジの製造法において、前記ガラス繊維また
は前記成形物に、ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウム、ケ
イ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、有機シラン、
オイルエマルジョンより選ばれた一種または二種以上を
付与することを特徴とする放射性廃液処理用カートリッ
ジの製造法。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記ガラス繊維
または前記成形物に、ホウ酸、ケイ酸、ホウ酸リチウム
、ケイ酸リチウム、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛の各水溶液
、有機シラン、オイルエマルジョンより選ばれた一種ま
たは二種以上を含浸させて乾燥する放射性廃液処理用カ
ートリッジの製造法。