JPS62267700A - 放射性廃棄物の固化処理方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は核燃料再処理施設等の原子力施設で発生した中
レベルないし低レベルの放射性廃棄物の処理方法に係り
、特に充填率が高く、長期にわたる安定性、耐久性に優
れた固化体を容易に％ｈｓし得る放射性廃棄物の固化処
理方法に関する。

（従来の技術） 従来より核燃料再処理施設で発生する、例えば放射性濃
縮廃液やスラッジ等の放射性廃棄物の処理方法として、
濃縮廃液についてはアスファルト固化処理が行われ、ス
ラッジ類についてはそのまま貯蔵することが行なわれて
いる。

この固化法においては、放Ｑ」性廃液は濃縮乾燥され、
主として硝酸ナトリウムからなる粉体とされた後、この
放射性廃棄物が、アスファルトからなる固化材により固
化される。しかし、このような方法により固化処理され
て放射性廃棄物の固化体が得られたとしても現在のとこ
ろその多くは最終処分の方法が未だ確立されていない状
態にある。

一方、ＢＷＲ発電所から発生する放射性廃棄物について
は中間貯蔵体の状態で暫定貯蔵する方法も近年提案され
ている。

この方法は、放射性廃棄物を乾燥処理し大幅に減容した
後、これをペレット化処理して安定な中間貯蔵体を製造
し、原子力施設内の貯蔵タンクに一時貯蔵する方法であ
る。この方法によれば、乾燥処理後の粉体放射性廃棄物
に圧縮力が加えられペレット化されるので高い減容率が
得られる。

しかし核燃料再処理施設で発生する＋３７Ｃ５、Ｓｒで
は放射能の半減期が約３０年であり、このような方法で
放射能を減衰させることは事実上不可能であり、仮にで
きたとしても一定期間貯蔵されて放射能が減衰した後に
改めて安定な固化体パッケージとして一体に固化させる
必要がある。

また再処理施設からはこのような廃棄物以外に金属の切
断片やフィルター、パツキンと（、Ｎった雑固体廃棄物
が発生することが知られている。これらはその種類が非
常に多種にわたりかつ形状も不定でおるため現時点では
必要に応じて適当に切断され、貯蔵容器中に入れられて
いる。このような雑固体も安定な固化体パッケージとし
て一体に固化させる必要がある。

このような放射性廃棄物を固化体パッケージ化する方法
としては、従来より用いられている前述の固化材による
処理が考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前述したアスファルト固化法では固化材が有機
物であるため数百年あるいはそれ以上の長期にわたる安
定性という点で問題がある。また固化材としてセメント
を用いる方法も考えられるが、この場合多山の水が必要
なため固化処理の際にその水分により、特にペレット状
放射性廃棄物を固化する時に、ペレットの吸水、膨潤に
よるペレットおよび固化材の劣化が生じる可能性があり
、硬化に必要な水母を最小限度まで抑えたセメントを用
いた場合には、ペレットおよび固化材の劣化は防止する
ことが可能でおるが、固化材の粘性が大きくなり、その
ため緻密にペレットを充填することが難しくなるという
問題がある。

また形成された放射性廃棄物の固化体は、最終的な処分
時においても固化体中の放射性物質を環境中に放出させ
ないことが必要であるが、固化体硬化時に必要な組以上
の水分が固化体中に存在していると、この余分な水分は
固化体形成中に乾燥などにより蒸発し、固化体が微視的
にはポーラス状になってしまう可能性がある。この結果
、固化体の安定性、耐久性を著しく低下ざぜることにな
る。

以上の理由により安定な固化体パッケージを製造するた
めには、固化材は添加水母が可能な限り少量であり、か
つ低粘性であることが必要とされる。しかし含水量が少
なく、かつ低粘性であるという相反する二つの条件を同
時に満足さける固化材を製造することは非常に困難であ
った。

本発明はかかる従来の放射性廃棄物の固化処理方法の欠
点を解消しようとするものであり、放射性廃棄物、特に
減容性に浸れたペレット状放射性廃棄物中間貯蔵体を、
耐熱性に優れ、かつ長期間にわたる貯蔵に対し化学的に
も機械的にも安定な固化体パッケージとして一体に固化
させる方法を提供しようとするものでおる。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の放射性廃棄物の固化処理方法は、原子力施設で
発生した放射性廃棄物を、（イ）水硬性無機化合物の結
合材と、（ロ）骨材と、（ハ）無機質流動化材と、（ニ
）分散剤とを混合した水硬性固化材によって一体に固化
させることを特徴とする。

本発明にあける処理対象の放射性廃棄物は、粉体、ペレ
ット、雑固体、スラッジ、あるいはこれらの混合物のう
ちのいずれでもよい。

本発明に使用する（イ）成分の水硬性無機質化合物とし
ては、カルシウムシリケートとカルシウムアルミネート
を主成分とした水硬性セメント等が用いられる。

また（ハ）成分の無機質流動化材としては、粒径１０μ
ｍ以下の無機質酸化物が使用可能であり、例えばアルミ
ナ質微粉、シリカ貿微粉、あるいはこれらの混合物等が
例示される。

（ニ）成分の分散剤としては、縮合リン酸塩、ポリカル
ボン酸型高分子界面活性剤、珪酸アルカリ、あるいはこ
れらの混合物が使用可能である。

例えばピロリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、テト
ラポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルト
ラポリリン酸ソーダ、フミン酸ソーダ、炭酸ソーダ、珪
酸ソーダ、フェン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、有機リン酸
塩、β−ナフタリンスルホン酸ホルマリ＞高縮合物ナト
リウム塩等が例示される。

（作　用） 本発明において固化材に分散剤と無機質流動化材を、加
えることによって、粒度が調整された無機質分散剤の粒
子１個１個が分散され、結合材中の１０μｍ以下の微細
粒子も分散されて結合材と骨材の間に人込み、これらの
粒子間の滑りを向上させる。その結果、固化材を構成す
る粒子は添加水の中に均一に分散し、動き易い状態とな
る。従って固化材充填時に固化材が処理対象の廃棄物の
表面を流れ易く、容易に固化体パッケージの容器中を隙
間なく充填することが可能であり、緻密な固化体パッケ
ージを形成することができる。

そして従来の固化材では硬化に必要な水以外に混線時に
結合材や骨材を均一に混合するために、また適度の流動
性を与えるために、多量の水を添加しなければならなか
ったが、本発明における固化材では無機質流動化材と分
散剤により流動性が与えられるため、添加水量は結合材
の硬化に必要な最小限のけですむ。従って固化体中には
結晶中に取込まれた結晶水以外の水分はほとんど存在し
なくなるため、緻密で安定な固化体を得ることが可能で
ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１〜５ 第１表に示す組成で、ポルトランドセメントと骨材およ
び無機質流動化材とを均一に混合し、添加水と分散剤を
加え、これらを混練し、５種類のスラリー状固化材を得
た。第１表の数値は重量部で示しである。混練は２０〜
２５℃の雰囲気で行ない、固化体と混練液を混合後約１
〜５分間機械混練を行なった。

また比較例として、無機質流動化材または分散剤を加え
ずに、第１表に示す組成で同様にして４種類の固化材を
得た。

上述した固化材の各々について流動性を評！ｉ［ｔｉＬ
だ。その結果を第１表に示す。

この結果から、無機質流動化材と分散剤とを用いた固化
材の方が、これらを用いなかった固化材に比べ著しく流
動性が向上することが分る。しかも従来の固化材に比べ
著しく低粘性であり、かつ含水量は少但でおる。

（以下余白） 第１表 ＊１：β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物ナ
トリウム塩水溶液表中の数値は重岱部を示す。

次に固化材の充填性およびペレット成分の溶出の程度を
調べるために、実施例３．４および比較例３．４の固化
材を用いて、核燃料再処理施設から発生する放射性廃液
のペレットを模擬した物質を充填固化したところ、第２
表に示すとおりであった。

（以下余白） この結果から、無機質流動化材と分散剤とを用いた固化
材においては、低粘性で流動性か大ぎいので、ペレット
間の空隙を十分に充填できることかわかる。しかも固化
体中の水分は硬化に必要な最小限の母なのでペレットの
吸湿による溶出や膨潤は生じなかった。そして固化体中
の自由水が著しく少ないため、乾燥による自由水蒸発後
のペレット成分からの溶出や水中にｃｌ’＞ける）育出
は全く見られなかった。

次に雑固体廃棄物充填口りの充填性を調べるために、実
施例３および比較例３の固化材を使って、核燃料再処理
／ＩＩ設から発生する雑固体廃棄物を模擬した物質を充
填固化した。また実施例３の固（上材中、分散剤をポリ
カルボン酸型高分子界面活性剤に代えた固化材（実施例
３′とする。）を用いて同様にして上記の模擬雑固体廃
棄物を充填固化した。その結果は第３表に示すとおりて
めった。

ただし表中の○は「充填状態良好」、△は「充填状態が
良好ではない」、×は「充填状態が悪い」を示ず。

第３表 この結果かられかるように、通常のセメントを用いた固
化材ではゴムパツキンや耐火レンガといった比較的単純
な形状のものでも小空隙への充填は不可能であり、金属
の切断片といった複雑なものでは充填はできなかったが
、実施例の固化材では、どのうよな形状の雑固体でも隙
間なく充填固化することが可能である。

従来のセメント固化法において用いていた固化材は、多
山の水分を含むため形成した固化体中に結晶中に取込ま
れる結晶水と、自由水が存在し、特にペレット状放射性
廃棄物を固化体化する場合に、この自由水にペレットが
侵され、ペレットが比較的耐水性に欠けるために溶解あ
るいは心潤を起こし、一部破壊されるという難点がめっ
た。しかし実施例に示したように、固化体に無機質流動
化材と分散剤を加えることによって固化体に加える添加
水の量を必要最小限に抑えることができるので、形成さ
れた固化体中に自由水はほとんど存在しない。そのため
ペレット状放射性廃棄物を固化体化する場合にペレット
の吸水による膨潤や溶解、固化材の劣化が生じることが
なく、固化体形成時の水の蒸発によって固化体がポーラ
ス状になることもなく安定な固化体が得られる。また、
分散剤と無機質流動化材を固化材に加えることにより、
流動性の大きい固化材が１がられ、それよって隙間のな
い緻密な固化体を形成することができる。

この結果放射性物質を完全に固化体中に封じ込めること
ができ、長期にわたって化学的にも機械的にも安定な固
化体パッケージを容易に形成することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の放射性廃棄物の固化辺理方
法においては、含水量が少なく、かつ低粘性の水硬性固
化材によって放射性廃棄物を固化することにより、放射
性廃棄物を高い充填率で、長期にわたって化学的にも機
械的にも安定な固化体パッケージを容易に形成すること
ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）原子力施設で発生した放射性廃棄物を、 （イ）水硬性無機化合物の結合材と、 （ロ）骨材と、 （ハ）無機質流動化材と、 （ニ）分散剤と を混合した水硬性固化材によって一体に固化させること
   を特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法（２）放射性
   廃棄物が、粉体、ペレット、雑固体スラッジから選ばれ
   た１種または２種以上からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 （３）水硬性無機質化合物が、カルシウムシリケートお
   よびカルシウムアルミネートを主成分とする水硬性セメ
   ントであることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。 （４）無機質流動化材が、粒径１０μｍ以下の、アルミ
   ナ質微粉、シリカ質微粉等の無機質酸化物のうちから選
   ばれた１種または２種以上からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の
   放射性廃棄物の固化処理方法。 （５）分散剤が、縮合リン酸塩、珪酸アルカリ、ポリカ
   ルボン酸型高分子界面活性剤およびβ−ナフタリンスル
   ホン酸ホルマリン高縮合物ナトリウム塩から選ばれた１
   種または２種以上からなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の放射性廃
   棄物の固化処理方法。