JPS6315200A

JPS6315200A - 放射性ほう酸廃液のりん酸塩ガラス化処理法

Info

Publication number: JPS6315200A
Application number: JP15795586A
Authority: JP
Inventors: 羽田　晃治
Original assignee: Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-01-22

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】〔産業上の利用分野〕本発明は加圧水型原子炉（以下ＰＷＲと称す）をはじめ
とする原子力施設で発生する放射性ほう酸廃液を安定固
化体化する放射性ほう酸廃液のりん酸塩ガラス化処理法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＰＷＲ発電所等で発生する放射性ほう酸廃液は蒸
発濃縮された後、アスファルト固化処理装置に送られ、
ここでアスファルトと混合されながらさらに高２Ｍ（１
２０℃以下）で残存水分が蒸発除去され、最終的にはア
スファルトに混独された形の固化体に転換されドラム缶
詰されて貯蔵されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記アスファルト固化法は、アスファルトの本
質に起因する欠点として次のような問題があり、近い将
来に想定されている最終（永久）貯蔵・処分法（たとえ
ば海中投棄、地中貯蔵、投棄など）には適合しない。

■　アスファルト固化体は＋（Ａや光（放射線）で分解
しガスを発生する。

■　アスファルト固化体は可燃性で酸化される。

■　アスファルト固化体は＠誠的強度に劣り、熱可塑性
である。

■　アスファルト固化体は充分な密度がない。

■　アスファルト固化体は減容性に劣る。

例えばＰＷＲ標準ユニットプラント（１２００Ｍｆｆｅ
Ｘ２基）からは年間１５０トンの１２％放射性はう酸濃
縮廃液が発生し、これからアスファルト固化体は２００
Ｉドラム缶で２００本分のものとなる。

このような背景があるため最終処分法に適合し、かつよ
りすぐれた減容化が得られる無機固化体へ転換処理する
方法の開発・研究が進められている。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たものである。

〔問題点を解決するための手段〕前述のような現状・問題点に対処するための放射性はう
酸廃液処理法としては基本的に次のような特徴を有する
ことが必要である。

■　はう酸ａ縮廃液から残存水分を奪い、さらに脱結晶
水反応（２Ｈ，Ｂ　Ｏ３−Ｂ２０．＋　３８２０　）を
進めろプロセスは放射性物質飛散の可能性の小さいもの
であること（放射線管理）。

■　そのプロセスは比較的単純で、かつ必要動力等の面
からみて運転経費が少ないこと（運転保守性・経済性）
。

■　はう酸をそのマトリックス内に取り込み、化学的・
物理的に安定な固化体が得られろこと（廃棄物基準適合
性）。

■　固化体の安定性を損なわない範囲でなるべく多くの
ほう酸を固体内に取り込むこと（減容性）本発明はこのような考え方に基づいてなされたものであ
る。すなわち、はう酸濃縮廃液にりん酸とアルカリ金属
もしくはりん酸のアルカリ金属塩を第１図のガラスの組
成範囲図のＢｚ　Ｏ３：　　２０　ｍ　。

１％、４０ｍｏｊ％を示すラインとＸＯ：　２０１１Ｉ
ｏ１％を示すラインで囲まれる斜線の領域の組成になる
よう添加して原料を調整し、高温まで液相状態を、推持
できる溶融塩とし、そこで放射性物質飛散がほとんど起
こらない穏やかな縮合−脱水反応を進行させる。但し、
第１図においてＸはアルカリ金属を表し、Ｘ２０はＬ　
Ｌ２０　ｐ　Ｎａ２０、Ｘ２０の１種または２種以上の
組合せにおけろ合計のモル数を表す。こうして反応の進
行と共に融液の高粘性化が進み、最後に水分の全く含ま
ないりん酸ほう素化合物からなる仮焼体（粉末）ができ
ろ。

さらに、こうして得られた仮焼体を６００℃以上に加熱
することにより均質なりん酸塩ガラスができる。こうし
てできるりん酸塩ガラスとはもので、はう酸含有率が大
きく、シかも化学的・物理的に安定な性質を有する。

〔作　用〕

はう酸濃縮廃液にりん酸のアルカリ金属塩を加えること
により、高温まて液相状態を持続する溶融塩となり、そ
の液相状態を持続させながら残存水分の蒸発−縮合脱水
反応を進めると、高分子化（融液の高粘性化）し最終的
にりん酸ほう素化合物からなる粉末仮焼体となり、でき
た仮焼体は電気炉等により比較的低温で安定で均質なり
ん酸塩ガラスとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明において、アルカリ金属塩とは、アルカリ金属の
炭酸塩であろＬ　１２　ＣＯ，３ｐ　Ｎを０３．　Ｋ、
ＣＯ。

等、アルカリ金属の硝酸塩であろＬ　ｉ　Ｎ　Ｏａ　ｐ
　Ｎ　ａＮ　”Ｊ　ｐ　Ｋ　Ｎ　Ｏａ等、アルカリ金属
の硫酸塩であろＬＩ２Ｓ　Ｏ，、Ｈａ、Ｓ　Ｏ，、Ｋ２
Ｓ　０％等であり、りん酸のアルカリ金属塩とは、アル
カリ金属の第１りん酸塩であるＬｉ　Ｈ４Ｆ　Ｏ，、Ｎ
ａＨ２Ｐ　Ｏ，、Ｋ　Ｈ４Ｆ　Ｏ，＄、アルカリ金属の
第２りん酸塩であるＬｉ２ＨＰ　Ｏ！　、　Ｎａ２ＨＰ
　Ｑ、　、　Ｋ２ｔｒ　ｐ　Ｏ＋等である。

第１図の斜線の範囲は下記の点を勘案して決定した。

■　溶融−ガラス化温度がなるべく低いこと。

■　はう酸成分をなるべく多く含有できるように第１図
で８２０．に近づく方向にする。

■　化学的に安定になるようにＸ２，０，１′２％、Ｂ
２への頂点からなるべく遠い範囲にする。特にＸ２０頂
点に近いと極端に耐水性が悪くなる。

以下の実施例は総て上記斜線の成分となるよう原料を調
整した。

実施例１・りん酸第１ナトリウムを用いＢ／Ｐ＝１７１
（原子比）の場合。

’Ｃｊ４ｍはう酸水（１２ｗｔ％ａｓＨ，Ｂ　Ｏｙ）　
　１　ｋｇに３０３ｇのりん酸第１ナトリウＡ　（Ｎａ
　ＨユＰ　０％　・２　Ｈ２Ｏ）を加え試料とする。こ
のりん酸第１ナトリウムの量は脱水・仮焼終了後の仮焼
体組成においてＢ／Ｐの原子比が１７１になるようにき
められた。

この試料を適当な容器に入れ、攪拌・混合しながらゆっ
くりと加熱し、８０〜１００℃で試料中に含まれる結晶
水以外の余剰水分を蒸発・除去する。こうして試料はか
なり粘性の高い均質な溶融塩となる。

試料の攪拌を続けながら、さらに１００℃から２００℃
へと徐々に加熱昇温する。試料ば液相状態を持続しっつ
縮合・脱水反応を繰り返し水アメ状の高粘性状態を経て
ついには粉末化する。

最後に３００〜４００℃に加熱し完全な仮焼体（粒状）
とする。こうして約２６５ｇの仮焼体が得られこれは二
種の化合物（Ｈａ２Ｂ　Ｐ　Ｏ，Ｂ　Ｐ　Ｇ、）からな
っており、その反応を化学反応式で示すと、２　馬Ｂ　
Ｏ３＋２　Ｎａ　Ｈ４Ｆ　Ｏ，−＊　Ｎａ、Ｂ　Ｐ　Ｏ
，十Ｂ　Ｐ　Ｏ，＋４　０゜Ｏとなる。

こうしてできた仮焼体を磁性ルツボに入れ、電気炉で７
００℃に加熱・溶融し、ガラス固化体をを基本単位とす
るリノし酸塩ガラスであり、密度（よ約２．３であった
。こうしてもとの濃縮はう酸水の容積に比べ約１７９に
減容化することができた。

実施例２　・りん酸第１す）　ＩＪウムを用いＢ／Ｐ＝
１／２　（原子比）の場合。

実施例１と同様に濃縮はう酸水（１２ｗｔ％ａｓＨ，Ｂ
　Ｏ，）　　１　ｋｇに６０６ｇのりん酸第１ナトリウ
ム（ＮａＨ，Ｐ　Ｏ，−２Ｈ，Ｏ）を加丸試料とする。

この試料を実施例１と全く同じ操作により灼４５０ｇの
ガラス固化体を得た。ガラスの密度は約２．２であり、
もとの′ａ縮はう酸水に比較して約１７５に減容化でき
た。

実施例３　りん酸第１ナトリウムを用いＢ／Ｐ＝２７１
　　（原子比）の場合。

実施例１及び２と同様にａＷｉはう酸水（１２ｗｔ％ａ
　ｓＨａ　Ｂ　０３）　　１ｋｇに１５２ｇのりん酸第
１ナトリウム（Ｎａ　Ｈ４Ｆ　Ｏｐ　・２　Ｈ，１０）
を加え試料とする。

この試料を実施例１及び２と全く同じ操作により約１６
７ｇのガラス固化体を得た。ガラスの密度は約２．３倍
でありもとの濃縮はう酸水に比較して約１７１０に減容
化できた。

実施例４　りん酸第１ナトリウムを代えてりん酸と炭酸
ナトリウムを用いた場合。

濃縮はう酸水（１２ｗｔ％ａｓＨ，Ｂ　０３）　　１　
ｋｇに２８０６の炭酸ナトリウム（ＮａＣＯ３−１０％
Ｏ）及び１９０ｇのりん酸（ＨＪＰ　Ｏ＋）を加え試料
とする。この炭酸ナトウリム及びりん酸の量は次の反応
によりりん酸第１ナトリウムを生成する化学量論比に基
づいて決めた。

（ＮａｚＣｏ、・１０　Ｈ２Ｏ）　＋２８．Ｐ　Ｏ，＝
２　　（Ｎ　ａ　Ｈ２Ｐ　０％　・２　　Ｆ＋２０　）
　　十Ｃ０２＋７　　Ｈｚ　Ｏこの試料を実施例１と全
く同様の操作により最終的に約２６５ｇのりん酸塩ガラ
ス固化体を得た。

得られた固化体の特徴は実施例１で得られたものと同じ
であった。

実施例５　・りん酸第１すトリウムに代又てりん酸第１
カリウムを用いた場合。

濃縮はう酸水（１２ｗｔ％ａｓＨＪＢ　０３）　　１　
ｋｇに２７０ｇのりん酸第１カリウム（Ｋ　Ｈ４Ｆ　０
％）を加え試料とした。この試料を実施例１と全く同様
の操作により約２７０ｇのりん酸塩ガラス固化体を得た
。

得られた固化体の特徴は実施例１で得られたものと類似
したものであった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した本発明の放射性はう酸廃液のりん酸
塩ガラス化処理法によれば、下記の如き効果を奏する。

■　液相状態を持続しながら縮合−脱水反応が進むため
放射性ヒユーム・ダスト等の発生がきわめて少ない。

■　操作が連続的に行え、またプロセスが単純である。

■　りん酸塩は価隋が低順であり、またこれを用いれば
比較的低温で仮焼、ガラス化ができろため経済性にすぐ
れている。

■　得られるガラス固化体は高強度・高密度（２、２〜
２　、３　ｇ　／ｃｍ）で化学的安定性にもすぐれてい
る。

■　得られるガラス固化体はほう酸含有率が太きく　　
（１５〜３０　ｗｔＸ　ａｓ　Ｂ、ｏ、）、　Ｍ容性に
優れている。

そのため、アスファルト固化体化法にくらべて発生する
年間ドラム缶量は約５０％以上の低減化が可能である。

（ＰＷＲ標準ユニットプラント１２００　Ｍ　Ｗ　ｅ　
Ｘ　２基で発生する１５０トンの１２％はう酸濃縮廃液
から本方法によるガラス固化体として２００１ドラム缶
で約１００本分ができる）

【図面の簡単な説明】

第１図はりん酸塩のガラスの組成範囲を示す組成図であ
る。第７図ＸｚＯＢｚＯヨ

Claims

【特許請求の範囲】原子力施設で発生する放射性ほう酸廃液を濃縮したほう
酸濃縮廃液に、処理対象とするほう酸量に対応したりん
酸とアルカリ金属もしくはりん酸のアルカリ金属塩を第
１図に示すガラスの組成範囲図〔図中Ｘはアルカリ金属
を表し、Ｘ＿２ＯはＬｉ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ
の１種または２種以上の組合せにおけるモル数を表す〕
のＢ＿２Ｏ＿３：２０ｍｏｌ％、４０ｍｏｌ％、を示す
ラインとＸ＿２Ｏ：２０ｍｏｌ％、４０ｍｏｌ％を示す
ラインで囲まれる領域の組成になるように添加し、これ
を混練−加熱することにより、脱水と脱結晶水を図り、
りん酸ほう素化合物を主体とする仮焼体とし、該仮焼体
を６００℃以上に加熱することにより、りん酸塩ガラス
を生成せしめることを特徴とする放射性ほう酸廃液のり
ん酸塩ガラス化処理法。