JPS63187196A - 放射性廃棄物の固化処理方法 - Google Patents

放射性廃棄物の固化処理方法

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JPS63187196A
JPS63187196A JP1829387A JP1829387A JPS63187196A JP S63187196 A JPS63187196 A JP S63187196A JP 1829387 A JP1829387 A JP 1829387A JP 1829387 A JP1829387 A JP 1829387A JP S63187196 A JPS63187196 A JP S63187196A
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尚実 豊原
大野 千左人
正和 太田
和昭 松尾
杉野 太加夫
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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、放射能取り扱い施設から発生する廃棄物の固
化処理方法に関し、ざらに詳しくは、中間貯蔵方式に適
した固化処理方法に関する。
(従来の技術) 原子力施設や核燃料再処理施設から発生する濃縮廃液や
スラッジ類は、その処分基準がまだ確立していないので
、これが確立するまでの期間、安定な中間貯蔵体の状態
で製電的に貯蔵する中間貯蔵方式がとられている。従来
、このような中間貯蔵方法に関する技術としては、放射
性廃棄物と適当なペレタイヂーによりペレット化する方
法が開発されている。これは、押し出し成形造粒機や圧
縮成形造粒機により、廃棄物の粉体に単位面積あたり数
百kg〜数tonの圧力をかけて粉体を凝集成形する方
法である。
この方法の利点としては、従来より行われているセメン
1〜固化法やアスファルト同化方法に比べて減容性が高
いこと、他の中間貯蔵方式として考えられている廃液貯
蔵や粉体貯蔵に比べて腐食や飛散による汚染の心配が少
ないことなどが挙げられる。
(発明が解決しようとする問題点) 放射性廃棄物をペレット化する上記方法は、簡単なプロ
セスで廃棄物をペレット化できる利点を有するが、廃棄
物中にバインダーを入れていないため、生成ペレットに
一定の物性を与えるためには非常に高い圧力をかける必
要があった。例えば、核燃料再処理ti設から発生ずる
廃液の主成分は硝酸ナトリウムであるが、これを一定の
ペレットに成形するためには約500kgf/cm2以
上の圧力が必要であり、廃棄物中にシリカ等成形性を悪
くする不純物が入っている場合には約1 ton/Cm
2近くも必要となる。そのため装置が非常に大形化する
ばかりでなく、ペレットの取り出しが困難になる等の問
題があった。
また上記方法ではペレットの機械的強度はその粉体を構
成する物質の物性に大きく左右され、バインダーが入っ
ていないためにペレットの縁が割れてyj塵等が発生す
るという問題がおった。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明者らは上記問題点を解決すべく研究を重ねた結果
、放射性廃棄物の乾燥粉体に無機質結合剤とこの結合剤
の硬化を促進させるための硬化促進剤さらに生成物の耐
水性を向上させるための耐水性向上剤を混合してプレス
成形することにより、機械的強度が高く粉塵発生量が少
ないペレットを生成することができることを見出したが
、さらに無機質結合剤としてシリカゾルあるいはリチウ
ムシリケートあるいはこれらの混合物を用いることによ
り特に機械的強度の高いペレットが得られることを見出
し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、放射性廃棄物にシリカゾル。
リチウムシリケートまたはこれらの混合物からなる無機
質結合剤を添加し、必要に応じてさらに前記無機質結合
剤に対する硬化促進剤および/または耐水性向上剤を混
合し、得られた混合物をペレット状に加圧成形すること
により硬化させることを特徴とする放射性廃棄物固化処
理方法に関する。
放射性廃棄物としては、沸騰水型原子炉発電所から発生
する硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液の乾燥粉体
、加圧型原子炉発電所から発生するホウ酸す1〜リウム
を主成分とする8′i!液の乾燥粉体、おるいは核燃料
再処理工場から発生する硝酸ナトリウムを主成分とする
濃縮廃液の乾燥粉体等である。
上記無機質結合剤の使用mは、放射性廃棄物に対して2
〜25重四%が適当である。これより少ないと結合効果
が低くなり、一方これより多いと減容性が悪くなる。
上記硬化促進剤としては、メタケイ酸アルミン酸マグネ
シウム、トリポリリン酸二水素アルミニウム、無機質リ
ン酸化合物、電融マグネシア、焼結マグネシア、タルク
、フライアッシュ、アルミナセメント、石綿、 N11
4 F 、 A℃(ON)3 、 Hg、0 。
ug(o旧2 、 CaO、Ca(OH)2等種々挙げ
られるが、これらのうち特にトリポリリン酸二水素アル
ミニウムに代表されるようなリン酸アルミニウム、カル
シウムアルミネート 主成分とする水硬性セメント、おるいはこれらの併用が
好ましい。これらの添加量は0.1〜15重足%が好ま
しい。
また耐水性向上剤としては、例えばケイ酸マグネシウム
、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム等を挙げることが
できる。これらの添加量は0.5〜15重d%が好まし
い。
本発明において加圧成形によりペレッ[〜を生成するに
は、約150kgf/cm2以上の加圧が必要である。
これ以下では混合物内の結合剤が適当に密着しないため
に成形不良を起すことがある。成形圧の上限は主にその
装置によりきまるが、ペレットのラミネーション(ペレ
ット割れ)から4tbCm2以下が望ましい。
生成ペレットは加圧成形直後でも十分な強度が得られる
が、成形後時間とともに強度を徐々に上げていく。しか
しながら、成形後直ぐにペレットの最終強度を出したい
場合は、室温以上の温度で乾燥処理すると効果的で、あ
る。この加熱乾燥温度は室温以上で100℃以下が適当
である。
(作 用) 本発明において用いられるシリカゾルあるいはリチウム
シリケートはいずれもシラノール基をもつコロイド状の
シリカを主成分とするものであり、脱水反応により縮合
して高分子多量体を作り硬化する性質がおる。硬化生成
物は無規則網目構造を有し、放射性廃棄物粉体を網目構
造中に封じ込めることができる。またこれら硬化体はい
わゆるゲル状物質でその表面積が非常に大きく、廃棄物
粉体を吸着する傾向があり、このためさらに生成物が安
定化される。
前記結合剤の脱水縮合反応をスムースに行なわせるため
に、硬化促進剤を添加すると効果的である。硬化促進剤
としては前記した各種硬化促進剤が用いられるが、これ
らの硬化促進剤は前記結合剤のシラノール基に作用して
脱水反応を促進させ、無規則網目構造を作らせる。硬化
促進剤としてセメントを使用した場合には、脱水反応に
より生成した水がセメントに吸収され、水和反応により
結晶水となり固定化されるので、ざらに効果的である。
また・、耐水性向上剤を用いた場合には生成ペレットの
物性値安定化が促進される。耐水性向上剤として用いら
れるケイ酸マグネシウムは通称タルクとして知られ、シ
リカゾルやリチウムシリケートの増粘、ゲル化凝集を進
めてざらに多量体化させ、網目構造を強化させる作用が
ある。またメタケイ酸アルミン酸マグネシウムは非常に
大きい表面積を有すポーラスな物質で、吸着能力が非常
に高いので、生成ペレットの溶出性をおさえ、ざらに潮
解防止にも効果がある。
本発明ではこのようなバインダーが添加されて加圧成形
されるので、従来より低い成形圧で、強固な、長期耐久
性のあるペレットが成形される。
(実施例) 以下、この発明を実施例により具体的に説明する。
火族叢ユ 放射性廃棄物の代表例として硝酸ナトリウムを主成分と
する模擬の再処理廃棄物粉体を選んで本発明の固化方法
を実施した。
上記廃棄物粉体、結合剤、硬化促進剤、耐水性向上剤を
各々第1表に示す重量割合で混合し、300k(7f/
Cm2の圧力にてペレッ1〜に成形した。生成した各ペ
レットについて、外観、圧縮強度、落下破損率および潮
解性を調べた。このうち落下破損率は、約2mの高さか
ら鉄板上にペレットを自然落下させ、その破損率を重量
減少率の大小で表わし、潮解性は、温度20℃、湿度7
8% (相対湿度〉の恒温槽にペレットを保持してその
外観および重1変化から耐潮解性の程度を判断したもの
である。
第1表から明らかなように、本発明により固化したペレ
ットは廃棄物粉体のみを圧縮成形して得たペレット(参
考)より非常に良好である。
(以下章でヨp X鳳皿l 実施例1−4.1−6.1−9で示された組成の混合物
を、プレスの成形圧を変えてベレット化した。その結果
を第2表に示す。これより本ペレットでは成形圧力15
0kgf/cm2以上が適当であることがわかる。また
4ton/cm 2以上ではラミネーションが発生する
ことがわかる。
第  2  表 廃棄物として硫酸ナトリウム、また亜硝駿ナトリウム、
炭酸ナトリウムを主成分とする模擬廃棄物粉体を用い、
第3表に示す各種バインダーを混合して300kgf/
c+n2で加圧成形してベレット化した。その結果は第
3表に示すとおりである。どのの廃棄物も良好にベレッ
ト化されることがわかる。
第  3  表 廃棄物として1−3を選び、成形圧300k(Jf/C
m2にてベレットを作成した。このベレッ1〜を室温5
0℃、 80℃、100°C,140・℃(7)?fi
jlKテ乾燥さU、その強度変化を調べた。図に示すよ
うに、100℃以上の乾燥はそれ以上の乾燥処理に比べ
て差が無いことがわかる。また室温放置した場合より乾
燥させた方が短時間の硬化には有利であることがわかる
[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処理
方法によれば、長期にわたって化学的にも機械的にも安
定な放射性廃棄物ベレットを容易に形成することができ
る。
しかも、本発明により作成される放射性廃棄物のベレッ
トは耐水性にも優れているため、これを最終処理体とし
て水硬性無機充填材で固化体パッケージにより固定化し
ても、無機充填材中の水分と相互作用を起こさず、化学
的に安定な同化体パッケージを形成することができる。
また、本発明により処理された放射性廃棄物ペレットを
そのままの状態で貯蔵・保管する場合にも耐水性に優れ
ているため、貯蔵エリアの湿度制御が緩和でき、その空
調設備の負担軽減により、経済性に優れた貯蔵・保管を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明により成形固化したペレットの種々の屹燥
湿度にあける圧縮強度と時間との関係を示すグラフであ
る。 (8733)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ばか 
1名)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放射性廃棄物にシリカゾル、リチウムシリケート
    またはこれらの混合物からなる無機質結合剤を添加し、
    必要に応じてさらに前記無機質混合剤に対する硬化促進
    剤および/または耐水性向上剤を混合し、得られた混合
    物をペレット状に加圧成形することにより硬化させるこ
    とを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
  2. (2)硬化を室温で、または室温以上100℃以下で乾
    燥させて行なう特許請求の範囲第1項記載の放射性廃棄
    物の固化処理方法。
  3. (3)放射性廃棄物は原子力発電所から発生する硫酸ナ
    トリウムを主成分とした廃液または核燃料再処理施設か
    ら発生する硝酸ナトリウムを主成分とした含硝酸塩廃液
    を乾燥して得られる粉体であ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。
  4. (4)硬化促進剤はリン酸アルミニウム、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
    水硬性セメントあるいはこれらの混合物であることを特
    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。
  5. (5)リン酸アルミニウムがトリポリン酸二水素アルミ
    ニウムである特許請求の範囲第4項記載の放射性廃棄物
    の固化処理方法。
  6. (6)耐水性向上剤はケイ酸マグネシウム、メタケイ酸
    アルミン酸マグネシウム、シリカ超微粉および炭酸リチ
    ウムから選ばれる少くとも1種からなる特許請求の範囲
    第1項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996002918A3 (en) * 1994-07-15 1996-03-14 Terra Environmental Cold processes for preparing glass through the use of a crystalline silicate matrix
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