JPS6247597A

JPS6247597A - 放射性廃棄物固化体作成方法

Info

Publication number: JPS6247597A
Application number: JP18724285A
Authority: JP
Inventors: 務馬場; 龍男泉田; 根本　恒夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1987-03-02
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0668555B2

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、水ガラス構造物及び水ガラスの固化処理方法
に係り、適性な硬化剤添加量と水分含量を押えることに
より、安定で所定の強度全有する固化体作製方法に関す
る。

〔発明の背景〕

原子力発電所から発生する放射性廃棄物を減容し固化す
ることは、発電所内施設の保管スペースを確保する上で
重量であるばかりでなく、最終処分法の一つである陸地
保管上不可欠な要因である。

放射性廃棄物を減容する方法の一つとして、ＢＷＲ。

発電所から発生する主袂な廃棄物である濃縮廃液（主成
分ＮａｚＳＯ４又はＮａｚ＆Ｏｙ）および使用済イオン
交換樹脂のスラリーヲ乾燥粉末化して放射性廃棄物体積
の大部分を占める水分全除去し、これ全固化する方法が
検討されている。どの方法によれば、廃液やスラＩＪ　
−ｆｆｉ直接固化する従来の方法に比べ約１／８に減容
できることが確認されている。

この放射性廃棄物の乾燥粉末全固化する固化材として代
表的なものは、■プラスチック、■アスファルト、■無
機材質である。

■のプラスチック固化については、固化材として熱硬化
性樹脂を用いるが、熱硬化性樹脂はその中にわずかでも
水分が混入すると固化材として所期の性能が発揮できな
い。即ち、固化時に水分が系内に持ち込まれると熱硬化
性樹脂中の硬化促進剤（ナフテン酸コバルト等）が分解
てれ、熱硬化性樹脂が硬化しなくなるため、熱硬化性樹
脂の一部が添加時の状態（液体）のまま存在することに
なる。放射性廃液の乾燥粉体は注意深く乾燥しても水分
を完全に除去できない場合がある。故にとぐ微量の水分
を含む放射性廃液の乾燥粉体と熱硬化性樹脂全混合して
固化すると、強度の高い固化体全得ることが不可能にな
る。このため乾燥された粉体は、中性子水分計などの含
水量測定機によって徹底し次水分の管理を必要とする。

■のアスファルト固化については、放射性廃棄物粉体と
アスファルトを混合しながら加熱によシ水分を除去した
後、固化するため前記の水分管理が不要となる。しかし
、アスファルトは熱可塑性でおるため、４Ｏ−５０Ｃで
流動化するという問題があシ、陸地保管・処分には不適
当である。

■の無機材による固化は、陸地保管および処分に対して
は、土壌および岩石との整合性が良い念め望ましい固化
材であり、糧々検討されている。

最も一般的なものは、セメントで固化するものであるが
、セメントは放射性廃棄物粉体と相互作用し易いため望
ましくない。例えば、ＢＷＲ発ｔＰＪＴからの濃縮廃液
の乾燥粉体である硫酸ナトリウム（Ｎａ２８０４）　ｋ
セメントで固化すると、セメント成分中のアルミン酸カ
ルシウム（３Ｃａ０−Ａ１ｚ０３）および水酸化カルシ
ウム（Ｃａ　（ＯＨ）２　）と乾燥粉体のＮａ２ＳＯ４
が反応し工、トリ、ンガイ、トを生成するため体積膨張
を起こし、固化体の健全性が保てない。

（セメント化学雑論、後藤、大間、ｐ５７゜）また、Ｐ
ＷＲ発電所からの濃縮廃液の乾燥粉体であるホウ酸ナト
リウム（Ｎ　ａ２Ｂ４０７）　ｋ固化する場合も、セメ
ント成分中のＣａ（ＯＨ）ｚとホウ酸ナトリウムが溶解
して生成するホウ酸イオン（ＢＯ３）とが（１）式の様
に反応して固化体が劣化するという問題がある。

３Ｃａ（ＯＨ）ｚ＋２ＢＯ；−−＋Ｃａ３（ＢＯ３）ｚ
＋６０Ｈ−（１）この様に、セメントでは放射性廃棄物
の健全な固化体作製が困難であるため、放射性廃棄物粉
体との相互作用が少ない水がラス（ケイ酸アルカリ水溶
液）による固化方法が提案されている。

水ガラス自体はケイ酸アルカリの粘稠な水浴液でろシ、
水分金波らすことによシ自硬化性があるというものの出
来た固化体は弱い。適当な硬化剤添加によシ速やかに硬
化する。硬化剤としては、無機接着剤としての使用を目
的として、酸化亜鉛（％開昭５０−１５１２２１号）、
珪沸化ソーダ（藤井、５堂、東工試報５６，２０５（１
９６１））等が提案されている１、これらの硬化剤は、
急速な固化を目的とした場合には有効であるが、放射性
廃棄物と混合して固化体を作製するには、作業性の点か
ら不向きである。放射性廃棄物の固化には、ゆるやかな
硬化作用を有するリン酸ケイ素（ＰｚＯｓ（ＳｉＯ２ン
）が有効である。しかし、この方法においては、固化体
の耐水性、強度全補完するためケイ酸バリウムを代表と
する種々の添加剤に加えるのが常であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、放射性廃液乾燥粉末体の固化材として
有効な水力ラス硬化体の最適な硬化条件、および硬化方
法を提供することにある。

〔発明のａ要〕

本発明の第１の特徴は、水ガラス構造物および水ガラス
硬化体の作製方法において、硬化させる際添加するリン
酸塩系硬化剤の添加量を、リン酸塩系硬化剤／水力ラス
のモル比で０．８〜１．２等量加え、固化することにあ
る。これはモル比をふつた実験により　１５０に９／ｃ
ｒＩｔ（海洋投棄の基準）以上の固化体性能を出すには
上記の範囲であれば充分であり、他の添加剤を加えるこ
となく性能が引き出せるという実験結果に基づいている
。

本発明の第２の特徴は、水ガラス構造物および水ガラス
硬化体の作製方法において、硬化させる前の混練時水ガ
ラスの水分濃度を水／水ガラス固′形成分の重量比が１
．９以下のものも用いることにある。これも第１の特徴
同様実験結果に基づいている。

〔発明の実施例〕

本発明の基本的原理を説明する。

実験で用いた水ガラス（ケイ酸アルカリ水溶液）はケイ
酸ナトリウム（８ｉ／Ｎａモル比１）であり実験により
硬化は次式に従って進行することがわがＳ　１　（ＯＨ
）ｓ　・ＯＮａ＋Ｈ２ＰＯ４・Ｓ　ｉ　０２　→Ｓ　ｌ
　（０Ｈ）３・Ｏ８ｉＯｚ＋ＮａＨ２ＰＯ１そこで添加
する硬化剤（リン酸ケイ素）の水ガ２スに対する添加モ
ル比をふって実験を行なっり昶来が第１図である。この
結果より海洋投棄の際卑準となる１　５０　Ｋｔｉ／ｃ
肩を満すにはモル比０．８〜１．２の間で硬化剤全添加
すれば良いという結果が導き出せる。続いて硬化主剤で
ある水ガラスの含水量について検討した実験結果が第２
図である。同栴に１５０にダ／ａｌ　ｆ満す為には、１
．９以下であれは充分であることがわかった。また作業
性の点、より健全な固化体を得るためには１．９〜１．
０の範囲が最適でろ９１．０以下では作業性が落ちる。

次に本発明の実施例全図面を引用して詳細に説明する。

第３図、第４図は本発明の実施例のプロセスを示す。第
３図から説明する。

放射性濃縮廃液タンク１から放射性濃縮廃液（例えばホ
ウ酸ノーダｌＱｗｔ％）２が乾燥粉末器３に供給さｔ１
放射性濃縮廃液が乾燥した粉末に変換される。乾燥粉末
は、ペレット製造器１０によってペレット１３に変換し
ても良いし、また、ペレット化せず粉末のｆま固化して
も良い。まず、ペレットにした場合の実施例を述べる。

ペレット製造器１０によって製造されたベレン）（２０
φ×１０ｇ）は、２００ｔの固化容器に充填される。

ペレットの寸法は任意で良いが、固化容器への収納率を
考慮すれは、外径５〜３０７の円柱形もしくは、球ある
いはアーモンド型が望ましい。固化容器１１に充填され
たベレットエ３は固化設備に６内の硬化剤であるリン酸
ケイ素ｆ’）ン酸ケイ素／水ガラスのモル比で１．０に
なるよう調整式れ、混練槽４で混練して作製する。モル
比１．０で混練した固化剤を使用して固化したペレット
固化体の強度は、１５０に９／ｃｒＩＫ以上であり、海
洋投棄の基準値１５０ｋｑ／−を充分満足するものであ
った。

次に乾燥粉末全ペレット化せず、粉体のまま均質に混練
固化する場合について述べる。乾燥粉末器３で粉末化さ
れた乾燥粉末は、混合槽４で固化材と共に混合混練され
る。その場合、廃棄物の減容性の観点からは乾燥粉末の
混合割合が大きいほど好ましいが、固化体の強度の点か
ら、乾燥粉末混合の割合は４０〜’；’ｏｗｔチが望ま
しい。本実施例においても乾燥粉末の割合いを５０ｗｔ
％とじて実験を行なつｆｃ。硬化剤添加率全リン酸ケイ
素／水ガラスのモル比で１．ｏｌ及び水ガラス水分含量
を水／水ガラス固形成分の重量比り、　ｓ　ｏ　金層い
て混練し混練物５となシ、バルブ１６を介して固化容器
１１に注入され、固化体１２−ｉ作製した。固化体強度
は、１５０に９／ｃ−以上金子した。

第４図は、水ガラスの合成プロセス金倉むシステムフコ
−図を示している。水ガラスは、水酸化ナトリウム（Ｎ
ａＯＨ）とケイ酸（）Ｉ２ｓｉ０３）から容易に合成さ
れる。タンク６内の水酸化ナトリウムとタンク６内のケ
イ酸は反応槽１８に供給され、温度５０〜９０Ｃの範囲
で約１時間攪拌し、水ガラス７を合成する。用いる水酸
化ナトリウムは新たに試薬として導入しても良く、また
原子力発電所から発出される放射性廃棄物全処理（具体
的には、硫酸ナトリウム全水酸化バリウムで不溶化処理
する。）した際に副生じて来る水酸化ナトリウムを田ｌ
へイま白Ｉ、１）７′７＋Ｉ稙　Δｄ謙７↓Ｊニー＾猷
７Ｎａモル比は、ＮａＯＨとＨｚＳｊＯ３と混合割合を
変化させることで容易に調整できる。本実験例では、ｓ
＋ハａモル比を１とした。また合成水ガラス中の水分を
調整するために、加熱器２１全用いる。次に水ガラス７
と１モル等量の硬化剤粉末８を廃棄物１９と共に同化容
器２ｏに充填し、攪拌羽根１５で均質になるまで混合攪
拌して固化体とした。硬化剤に関して本実験ではリン酸
塩単体を用いたが、廃棄物の種類や水ガラス含水量によ
っては、セメント等を混入させることも可能である。廃
棄物１９は、乾燥粉末でも、水溶液でも、あるいは固体
であってもか１わない。本実施例では、ＢＷＲ濃縮廃液
粉末、ＰＷＲ＠縮廃液粉末、イオン交換樹脂の乾燥粉末
について実施し、それぞれ全て強度１５０に９／ｃ１１
１以上の強度を有する固化体を作製で′負た・〔発明の効果〕本発明によれば、水ガラスの硬化条件の適切な決定が可
能となるため、コストの安い水ガラス、１１−／〜Ｐ片
　／　　５１１　４　１．−１□１□　１１　　・ノ馳
　Ｑ□・　ノ　崖６１　　　　ン　−／　　ｌ　−１」
＋、　　　ＩンＩｆ用いることにより、高強度の放射性
廃棄物固化体を作製できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の混合時のリン酸ケイ素と水
ガラスのモル比が強度に及ぼす影響を示す線図、第２図
は、水ガラス中の水分濃度が固化体強度に及ぼす影響を
示す線図、第３図は本実施例のシステム概略図、第４図
は、水ガラス合成を含む本実施例のシステム概略図であ
る。２・・・放射性濃縮廃液、３・・・乾燥粉末器、４・・
・混練槽、５・・・混練物、６・・・タンク、７・・・
水ガラス、９・・・固化材、１０・・・ペレット製造器
、１１・・・固化容器、１２・・・固化体、１３・・・
ペレット、１４・・・モータ、１５・・・攪拌羽根、１
６・・・パルプ、１８・・・反応ｌ′

Claims

【特許請求の範囲】

１、水ガラス固化体を作製する方法において、添加する
硬化剤の量を硬化剤／水ガラスモル比で０．８〜１．２
加えることを特徴とする水ガラス硬化体の作製方法。