JPS6345598A - 放射性廃棄物の処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物の処理技術に係り、特に濃縮廃液
、中でも加圧木型原子力（ＰＷＲ）発電所より発生する
ホウ酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液を均質な粉体
にするに好適な放射性廃棄物の処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来沸騰水型原子力（ＢＷＲ）発電所で発生する放射性
物質を含む廃液（硫酸ナトリウムを主成分とする）は、
特開昭５４−２９８７８号、特開昭６１−２８８９７号
等に示されているように、遠心薄膜乾燥機によって乾燥
粉体化し、大巾な減容を図っている。

これらの遠心薄膜乾燥機における被処理液の加熱は、一
般的に遠心薄膜乾燥機の胴体の外部を覆うジャケット内
に、原子力発電所の所内ボイラから過熱蒸気（約１７０
’Ｃ）導入することにより行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、ＰＷＲ発電所から発生するホウ酸ナトリ
ウムを主成分とする濃縮廃液を遠心薄膜乾燥機により乾
燥粉体化することを試みた。その結果、ホウ酸ナトリウ
ムを主成分とする廃液は乾燥粉体化の際に発泡現象が生
じ、均質な粉体を得られないことが判明した０発泡現像
が生じた不均質な粉体は、後のペレット化がうまくいか
ず、また均質な放射性廃棄物固化体を得ることが出来な
い。

本発明の目的は、ホウ酸ナトリウムを主成分とする廃液
を遠心薄膜乾燥機を用いて乾燥粉体化する際に生ずる発
泡現象を抑制し、均質な粉体を生成することにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的は、遠心薄膜乾燥機を用いて乾粉体化する場合
、ホウ酸ナトリウムを主として結晶質の粉体とすること
により達成される。

結晶質の粉体とするには、結晶水が脱水する際にアモル
ファス状態を呈する温度範囲外で加熱。

乾燥粉体化処理する。ホウ酸ナトリウムを主成分とする
廃液を遠心薄膜乾燥機により乾燥粉体化する場合には、
伝熱面の温度を１５０”Ｃより低く保持することにより
発泡現像を抑制することができる。

〔作用〕

ホウ酸ナトリウムは結晶水を１０水塩、５水塩。

４水塩、２水塩、１水塩ととることが可能である。

この内、無水液と１０水塩、５水塩、４水塩は結晶であ
るが、２水塩と１水塩はアモルファス状態に成ることが
知られている。また、結晶水は、熱すればある定まった
温度で段階的に脱水が起るが、このアモルファス状態を
呈する２水塩、１水塩の存在する温度範囲は１４０℃〜
２５０℃である。

一方、本発明者らの基礎実験によれば、粉体がほぼアモ
ルファス化する１５０℃近辺から急激に発泡現象するこ
とが判明した。

従って、ホウ酸ナトリウムを主成分とする廃液を粉体化
する場合には、結晶質の粉体とすることにより発泡現象
は抑制され、均質な粉体を得られることになる。また、
結晶質の粉体とするには、上述の理由より、１５０℃よ
り低い温度で加熱乾燥すれば良いことが分る０発泡現象
がない粉体が得られることにより、均質な粉体が得られ
、ベレット化、固化材による固化等の作業が容易になる
。

〔実施例〕

本発明の原理を第４図〜第９図により説明する。

本発明で扱う放射性廃棄物の主成分であるホウ酸ナトリ
ウム（ＮａｚＢａ０７）の物性は温度に依存する。

このことについて第４図を用いて解説する。

１１１ａｚＢａ０７は無水塩から１０水塩の状態まで６
種類の状態をとる。１０水塩からは、７０〜１３０℃の
範囲内で５水塩、４水塩に変わる。続いて１４０〜２５
０℃の広範囲内で２水塩、１水塩のアモルファス状態に
なり、３５０℃以上で無水塩として存在する。基礎実験
より粉体化温度を１５０℃以上に昇温させると発泡現象
が生じ、粉体がかご状に膨張することが観察された（第
６図、第７図参照）、そこでアモルファス化と発泡現像
に相関があることを推定した。更に裏付けるために同じ
粉体化温度で発泡現象の見られないＢＷＲ濃縮廃液の主
成分である硫流ナトリウム物性の温度依頼性について検
討した。第５図に硫酸ナトリウム（ＮａｚＳＯａ）の物
性について図示しである。　ＮａｚＳＯａは１０水塩よ
り３２〜３５℃の範囲で、無水の結晶になり以後１７０
〜１８０’Ｃで斜方晶系、４５０℃以上で六方晶系を取
るがＮａｚＢ４０７の場合のようにアモルファス状態を
経ることが無い、このことがＮａｘＳＯ４が粉体化する
際発泡しない理由であろうと考えられる。すなわち、ホ
ウ酸ナトリウムの粉体化の際のアモルファス化は、発泡
現象と密接な関係にあると考えられ、ホウ酸ナトリウム
を発泡を抑制して粉体化するには、アモルファス化を避
けることが重要であることが分る。

そこで、ホウ酸ナトリウムを主成分とする廃液を発泡現
象を抑えて粉体化するための粉体化温度について検討し
た。ホウ酸ナトリウムの結晶水の状態の温度依存性につ
いて詳細な検討するためＸ線回折による分析を行った。

第６図は分析結果を示すもので、ＮａｚＢａＯ７の５水
塩のピークと１，２水塩のピークの加熱温度による増減
を示したものである。発泡現象が顕著になる１５０℃以
上では５木塩のピークは全く見られない。一方、アモル
ファスである１、２水塩が１３０℃より徐々に増加して
いく傾向が見られる。従って、粉体のアモルファス化が
ある程度進行すると発泡現象が発生するものと考えられ
、これらのことから、１５０℃より低く温度コントロー
ルしておけば良い粉体が作れることがわかる。ホウ酸ナ
トリウムのアモルファス化は１４０℃においても一部生
じるが、１５０℃以上において発泡現象が生じるのは上
述のようにアモルファス化がある程度進行すると発泡現
象が発生するものと考えられることと、ホウ酸ナトリウ
ムの廃液を遠心＊ＩＪ乾燥機により乾燥粉体化する際に
、廃液が低温から高温へ急激に加熱されるためと考えら
れる。第７図ではより具体的に示すために、温度と得ら
れる粉体粒径との関係をとり上げた。均質な粉体で得ら
れている間の平均粒径は１４０〜１６０μｍである。と
ころが遠心薄膜乾燥機の運転温度が１５０℃以上になる
と平均粒径が急激に大きくなると同時に発泡現象が始ま
る。即ち発泡現象により粒径の増大化が進行しているこ
とがわかった。また１６０μｍ以上の粒径を持つ粉体は
主成分が１，２水塩であることも確かめられた０次に、
遠心薄膜乾燥機で作製した粒体の含水率と造粒機で作っ
たペレットの強度とを調べた。

第８図に示す通りペレット強度は含水率が高いほど強い
ことがわかった。１００〜１５０℃で遠心薄膜乾燥機を
運転した時に得られる粉体の含水率は１０％前後の値を
示した。これらのことがらも１５０℃よりも低い温度で
作られた粒体が、次工程の一つであるペレット化で効果
が上がりこそすれ、何の障害にもならないことが明確と
なった。

また粒体固化に際しても均質な粒体の方が固化体健全性
が高いことがわかった。最後にホウ酸廃液を遠心薄膜乾
燥機で粒体化する際に粉体化伝熱面（シェルの内側）に
生成するスケールの発生状態について基礎実験を行なっ
た。第９図にその結果を示しであるが、１５０℃より低
い温度、即ち発泡現象が起こる以前ではシェル内面にス
ケールが付着しないことが態かめられた。このことは、
遠心薄膜乾燥機の長時間連続運転の際問題となる機器の
信頼性を大きく向上させるものである。

以上述べて来た色々な基礎実験のデータに基づいて、遠
心薄膜乾燥機を用いてホウ′Ｍ！廃液を粉体化する場合
は、１５０℃より低い温度で運転することが必要である
という結論を導いた。尚、発泡現象を抑制する効果をさ
らに高めるには、１４０℃より低い温度で乾燥粉体化す
るのが好ましい。

また、遠心薄膜乾燥機は一般に大気圧に近い弱負圧の状
態で運転されるので、加熱により粉体化するためには、
１００℃以上の温度で運転することが必要である。但し
、遠心薄膜乾燥機の温度をさらに負圧で運転すれば１０
０℃以下であっても良い、この場合、第４図から分るよ
うに、結晶水が１０水塩のままで粉体化する場合もあり
得る。

次に、本発明を用いてホウ酸ナトリウム主成分とする放
射性廃液を遠心薄膜乾燥機を用いて、乾燥粉体化し、固
化容器に固化剤とともに固化する例について第１図〜第
３図により詳細に説明する。

実施例１ 放射性濃縮廃液（ホウ酸ナトリウム主成分）は貯蔵タン
ク１よりバルブ２を介して撹拌槽３へ送られる。撹拌槽
３にはモータで回転する回転羽根４がついており均一に
撹拌できるようになっている。沈でん物等が出ないよう
均一に撹拌した後バルブ２を介して遠心薄膜乾燥機５へ
導入される。

遠心薄膜乾燥機は粉体化伝熱面の温度が１５０℃より低
くなるように、所内ボイラ１３から減圧バルブ１４を介
して遠心薄膜乾燥機５の胴体の外側を覆うジャケット１
５に過熱蒸気が供給され制御されている。また回転数は
粉体化に必要な所定の回転数を保つよう設計されている
６すなわち、遠心薄膜乾燥機の温度コントロールには通
常約１７０℃である過熱水蒸気が用いられ、遠心薄膜乾
燥機へ導入する前に減圧弁１４により温度が１５０℃よ
り低くなるように圧力調整される。本実施例では約１４
０℃の過熱蒸気を供給している。放射性廃液は乾燥機の
上部より供給され、廃液は胴体を下降する間にスラリー
化し最終的に乾燥粉体化される。遠心薄膜乾燥機５は１
５０℃より低い温度条件で運転されているので発泡現象
の無い均質な粉体が作られる。出来た粉体は一時貯蔵タ
ンク６へ導入される。続いてバルブ２を介して造粒機１
０へ導入されペレット化する。ペレット化されたホウ酸
ナトリウムは直接（あるいは−特別のタンク又は貯蔵施
設に保管しても良い、）固化容器１１に導入され固化さ
れる。固化材は別途導入される６本実施例では固化材の
一例として無機固化材をとり上げ解説する。無機固化材
はタンク７に入っておりバルブ２を介して混練槽９へ導
入される。一方硬化剤及び水はタンク８から３バルブ２
を介して混Ｍｍ９へ導入される。混練槽９には電動機で
回転する回転羽根４が付いており固化材が所定の粘度で
かつ均質になるよう混練することができる。所定の粘度
になった固定材は槽練槽９よリパルプ２を介してペレッ
トの充填している固化容器１１へ導入される。ペレット
の回りへ固化材が充填し固化体１２が出来る。ここでは
無機固化材としてセメントあるいは水ガラス又はセメン
トガラスが適当であるが、固化材としてはプラスチック
でも良いし、アスファルトであってもがまねない、いず
れの固化材を用いても本実施例によれば健全性の高い固
化体１２を作製することが可能である。

尚、粉体は遠心薄膜乾燥機を出た直後は、主に５水塩の
ものとなるが、一時貯蔵タンク６〜固化容器１１の間に
おいて、第４図からも分かるように一部、１０水塩のも
のも混在するようになる。

実施例２ 次に本実施例を均質固化に用いた場合についての一実施
例を第２図により説明する。ホウ酸ナトリウムを主成分
とする濃縮廃液は貯蔵タンク１よリパルプ２を介して撹
拌槽３へ送られる。撹拌槽３にはモータで回転する回転
羽根４が付いており。

沈でん物が析出しないよう均一に撹拌できるようになっ
ている。尚濃縮廃液の濃度が薄く沈でん物の析出が問題
とならない場合は、撹拌槽３を省いて直接法の遠心薄膜
乾燥機へ導入しても良い。撹拌槽３で均一に撹拌された
ホウ酸ナトリウム廃液はバルブ２を介して遠心薄膜乾燥
機５へ導入される。遠心薄膜乾燥機５は粉体伝熱面の温
度が１５０℃より低くなるようコントロールされている
。温度コントロールには第１図と同様に一度高温に上げ
た過熱蒸気を減圧弁を用いて圧力ｍ節することにより行
なう（図示省略）。また遠心薄膜乾燥機５は１５０℃よ
り低い温度で粉体化出来るよう所定の回転数で羽根が回
るよう制御されている。この運転条件で遠心薄膜乾燥機
５より発泡現象の無い均質な粉体が作られる。出来た粉
体は一時貯蔵タンク６へ導入され次工程へ供給される。

続いて貯蔵タンク６よりバルブ２を介して混合槽１６へ
所定量導入される。混合槽１６にはモータで回転する回
転羽根４が付いており槽内を均一に撹拌できるようにな
っている。この混合槽１６内で廃棄物であるホウ酸ナト
リウム粉体と固化材の混線が行なわれる０次に固化材側
について説明する。固化材としては無機材質固化材、プ
ラスチック、アスファルトのいずれを用いても良いが、
ここでは無機材質固化材を用いた場合について解説する
。

無機材質問化母材（セメント又は水ガラスあるいはセメ
ントガラス）はタンク７よりバルブ２を介して固化付混
練槽９に導入される。固化材混練槽９にはモータで回転
する回転羽根４が付いており均一に混練されるようにな
っている。一方面化助剤（硬化剤あるいは水又は硬化剤
と水との混合物）が、タンク８よりバルブ２を介して固
化付混練槽９に導入され固化母材とともに均一かつ所定
の粘度になるまで混練される。続いて固化材はバルブ２
を介して先にホウ酸ナトリウム粉体が導入されている混
合槽１６へ導入され、粉体と均一になるまで混練される
。続いてバルブ２を介して固化容器１１へ導入され均質
固化体１２を作製する。こうして作製した均質固化体１
２はいずれの固化材を用いた場合にも本実施例によれば
健全性の高い固化体であった９以上は本実施例を均質固
化それもアウトドラム方式を用いた場合の例である。

実施例３ 次にインドラム方式を用いた場合の実施例を説明する。

本実施例では、先に述べた実施例２において、タンク６
から直接固化容器に粉体を導入し、固化材を混和するこ
とに特徴がある。一時貯蔵された粉体はタンク６よりバ
ルブ２を介して所定量だけ固化容器１１へ導入される。

固化容器には上下することにより脱着可能な、モータに
よって回転する回転羽根４が入っており固化材と粉体が
均質になった後はずせる仕組みになっている。固化容器
１１へ導入された粉体はこの中で固化材と混練される。

用いる固化材は無機材質固化材、プラスチック、アスフ
ァルトのいずれを用いても良いが。

ここでは無機材質固化材を用いた場合について解説する
。無機材質固化母材（セメント又は水ガラスあるいはセ
メントガラス）は、タンク７よりバルブ２を介して固化
材混練槽９へ導入される。固化材混練槽９にはモータで
回転する回転羽根４が付いており均一に混練されるよう
になっている。

一方面化助剤（硬化剤あるいは水又は硬化剤と水との混
合物）が、タンク８よりバルブ２を介して固化材混練槽
８に導入され固化母材とともに均一かつ所定の粘度にな
るまで混練される。続いて固化材はバルブ２を介して回
転羽根４のセットしである容化容器に導入され粉体と均
質に混練し、均質固化体１２を作製する。また、固化母
材、固化助材とも固化容器に直接導入して粉体との混線
が可能な場合には、固化材混練槽９を省いても良い。

こうして作製した均質固化体１２はいずれの固化材を用
いた場合にも本実施側によれば健全性の高い固化体であ
った。

上述の実施例では、現在原子力発電所で使われている過
熱水蒸気（約１７０℃）を利用して遠心薄膜乾燥機の温
度コントロールをしている。そのために水蒸気入口に減
圧弁を設けることにより１５０℃より低くするようにし
ているが、遠心薄膜乾燥機専用のボイラーが設置すれば
、直接水蒸気を導入することが可能となり、減圧弁は用
いなくても良い。

また、専用のボイラーが設置され３５０℃以上に運転温
度を設定可能であれば、ホウ酸ナトリウムの無水塩を均
質な条件で生成することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ホウ酸ナトリウムのアモルファス化を
押えるようにしたので、ホウ酸ナトリウム廃液粉体化の
際に生じる発泡現象を押えることが可能となり、均質な
粉体を作ることができる。

故に次工程であるペレット化あるいは固化が容易になる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明を適用した放射性廃液
の処理装置の系統図、第４図はホウ酸ナトリウムの物性
を示す機略図、第５図は硫酸ナトリウムの物性を示す概
略図、第６図はホウ酸ナトリウムの５水塩及び１，２水
塩のＸ線回折のピーク値から求めた生成率の温度依頼性
を示した図、第７図は遠心薄膜乾燥機の運転温度条件と
生成してくる粉体粒径との関係を示した図、第８図は造
粒工程で作られたベレットの一軸圧縮強度と造粒機へ送
られる粉体の含水率との関係を示す図、第９図は遠心薄
膜乾燥機の運転温度とホウ酸廃液を処理した際にシェル
内壁に付着するスケール厚さとの関係を示した図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主として結晶質の粉体からなる ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液の粉体と、 該粉体を固化する固化材と、 該粉体と固化材を充填する固化容器と、 からなる放射性廃棄物固化体。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記粉体は主として５水塩又は１０水塩の結晶水を有す
   る粉体である放射性廃棄物固化体。 ３、主として結晶質の粉体からなる ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液の粉体のペ
   レットと、 該ペレットを固化する固化材と、 該粉体と固化材を充填する固化容器と からなる放射性廃棄物固化体 ４、特許請求の範囲第３項において、 前記粉体は主として５水塩又は１０水塩の結晶水を有す
   る粉体である放射性廃棄物固化体。 ５、ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液を 主として結晶質の粉体とする工程、 該粉体を固化容器内で固化材と混和して固化する工程、 を有する放射性廃棄物の処理方法。 ６、ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液を 主として結晶質の粉体とする工程、 該粉体を混合槽内で固化材と混和する工程、該粉体と固
   化材の混合物を固化容器に充填する工程、 を有する放射性廃棄物の処理方法。 ７、ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液を 主として結晶質の粉体とする工程、 該粉体をペレットにする工程、 該ペレットを固化容器内で固化材と混和して固化する工
   程、 を有する放射性廃棄物の処理方法。 ８、ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液を 主として結晶質の粉体とする工程、 該粉体をペレットにする工程、 を有する放射性廃棄物の処理方法。 ９、結晶水が無水になるまでにアモルファス状態を経る
   物質を 主成分とする放射性廃液を加熱乾燥することにより粉体
   化する方法であつて、 該加熱温度を、 前記物質がアモルファス状態を呈する温度範囲外に保持
   する 放射性廃棄物の処理方法。 １０、ホウ酸ナトリウムを主成分とする放射性廃液を 遠心薄膜乾燥機により粉体化する方法であつて、 前記遠心薄膜乾燥機の伝熱面の温度を１５０℃より低く
   保持する 放射性廃棄物の処理方法。 １１、特許請求の範囲第１０項において、 前記遠心薄膜乾燥機の伝熱面の外側を覆うジャケットを
   過熱水蒸気を供給して、 該伝熱面の温度を１５０℃より低く保持する放射性廃棄
   物の処理方法。 １２、特許請求の範囲第１０項において、 前記遠心薄膜乾燥機の伝熱面の温度を１００℃より高く
   保持する 放射性廃棄物の処理方法。 １３、特許請求の範囲第１０項において、 前記遠心薄膜乾燥機の伝熱面の温度を１４０℃より低く
   保持する 放射性廃棄物の処理方法。