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JP2015094611A - Treatment method of radioactive contaminated water and treatment device thereof - Google Patents

Treatment method of radioactive contaminated water and treatment device thereof Download PDF

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JP2015094611A JP2013232735A JP2013232735A JP2015094611A JP 2015094611 A JP2015094611 A JP 2015094611A JP 2013232735 A JP2013232735 A JP 2013232735A JP 2013232735 A JP2013232735 A JP 2013232735A JP 2015094611 A JP2015094611 A JP 2015094611A
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裕一 東海林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment method of radioactive waste, which can efficiently convert sludge containing radionuclides in high concentration into a solidified substance excellent in safety by using a general heating furnace.SOLUTION: A treatment method of radioactive waste includes a process of making dry sludge by removing water from sludge which is generated at a treatment facility of radioactive contaminated water and which contains radionuclides in high concentration, and a process of vitrifying the dry sludge by adding a melting agent made of glass materials including sodium and applying the heat of a melting temperature of 1100°C or lower to the dry sludge.

Description

本発明の実施形態は、放射性汚染水の処理方法及び放射性汚染水の処理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a method for treating radioactive contaminated water and an apparatus for treating radioactive contaminated water.

想定を越える天災などで原子炉に事故が発生した場合、炉水から炉心が露出し、核燃料の崩壊熱により燃料棒及び制御棒が溶解する炉心溶融が生じる可能性がある。   If an accident occurs in the nuclear reactor due to an unforeseen natural disaster or the like, the core may be exposed from the reactor water, and the core melt may melt due to the decay heat of the nuclear fuel.

この場合、高温の炉心溶融物(コリウム)が原子炉圧力容器下部に溶け落ち、さらに原子炉圧力容器の下部を溶融貫通して、格納容器内の床上に落下する可能性もある。   In this case, there is a possibility that the high-temperature core melt (corium) melts down to the lower part of the reactor pressure vessel, further melts and penetrates the lower part of the reactor pressure vessel, and falls onto the floor in the containment vessel.

このような非常事態に至った場合には、格納容器内に落下した炉心溶融物を冷却するために外部から大量の冷却水が投入され、その結果、タービン建屋、原子炉建屋などの地下階には大量の放射性汚染水が滞留するようになる。   In such an emergency situation, a large amount of cooling water is supplied from the outside to cool the core melt that has fallen into the containment vessel, and as a result, the underground floors of the turbine building, reactor building, etc. A large amount of radioactive polluted water becomes accumulated.

原子炉施設内に滞留した放射性汚染水は、放射性核種を除去して浄化することで、原子炉の冷却に使用することが可能である。このため、放射性汚染水が滞留する原子炉施設内には、セシウム吸着装置、第二セシウム吸着装置、除染装置などで構成される処理装置と逆浸透膜装置、蒸発缶装置などで構成される淡水化装置からなる汚染水浄化システムが設置される。   The radioactive polluted water staying in the reactor facility can be used for cooling the reactor by removing and purifying the radionuclide. For this reason, in the nuclear reactor facility where radioactive polluted water stays, it is composed of a processing device composed of a cesium adsorption device, a second cesium adsorption device, a decontamination device, a reverse osmosis membrane device, an evaporator device, etc. Contaminated water purification system consisting of desalination equipment will be installed.

しかしながら、上記した汚染水浄化システムでは、セシウム以外の放射性核種全般を除去することは困難であり、その処理水には、α核種等の一部の放射性核種が残存する。   However, in the above-described contaminated water purification system, it is difficult to remove all radionuclides other than cesium, and some radionuclides such as α nuclides remain in the treated water.

そこで、放射性汚染水に残存する多種類の放射性核種をより高精度で除去して海洋放出レベル以下の濃度まで浄化するため、汚染水浄化システムの後段に、多核種除去装置を別途設置することが検討されている。   Therefore, in order to remove the multiple types of radionuclides remaining in the radioactively contaminated water with a higher degree of accuracy and purify them to a level below the ocean release level, a separate multinuclide removal device may be installed after the contaminated water purification system. It is being considered.

多核種除去装置は、放射性汚染水に含まれるα核種、Co−60、Mn−60などの放射性核種除去を行う鉄共沈処理設備及びMg、Caなどの吸着阻害イオンの除去を行う炭酸塩沈殿処理設備からなる前処理装置と、この前処理装置の処理水を活性炭、ゼオライト、キレート樹脂などの吸着材に通水して前処理装置の処理水中に微量残存する放射性核種を吸着除去する多核種除去装置によって構成されている。このような、多核種除去装置によれば放射性汚染水に含まれる放射性核種を、高い精度で除去することが可能である。   Multi-nuclide removal equipment is an iron coprecipitation treatment facility that removes radionuclides such as α-nuclide, Co-60, and Mn-60 contained in radioactive polluted water, and carbonate precipitation that removes adsorption-inhibiting ions such as Mg and Ca. A multi-nuclide that adsorbs and removes radionuclides remaining in a small amount in the pre-treatment device treated water by passing the pre-treatment device consisting of treatment equipment and the treated water of this pre-treatment device through an adsorbent such as activated carbon, zeolite, chelate resin It is comprised by the removal apparatus. According to such a multi-nuclide removal apparatus, it is possible to remove the radionuclide contained in the radioactively contaminated water with high accuracy.

このような多核種除去装置の前処理装置では、鉄共沈処理設備及び炭酸塩沈殿処理設備において、沈殿物(以下、スラッジと称する。)が生成するが、これらのスラッジは比較的高線量を呈することから、中間保管に向けて、これらを安定した保管体として固形化する技術が求められている。   In such a pretreatment device of the multi-nuclide removal device, precipitates (hereinafter referred to as sludge) are generated in the iron coprecipitation treatment facility and the carbonate precipitation treatment facility, but these sludges have a relatively high dose. Therefore, a technique for solidifying these as a stable storage body is required for intermediate storage.

放射性廃棄物の固化方法として、例えば、高レベルの樹脂などの固形廃棄物や液体の廃棄物を、水硬性の固化材及び添加水と混練機に投入し、混練機に設けられた撹拌翼を回転させて混合ペーストを作成し、これを固化容器に注入して固化する方法が開示されている。しかしながら、スラッジには、一般に、放射性核種が極めて高濃度で含有されていることから、固化体に水分が含まれる場合には、スラッジから放出される高線量の放射線により水分が放射線分解して、水素等の可燃性ガスが発生するおそれがある。また、スラッジは硬く、また破砕され易いことから、取り扱い時における飛散等を抑制する必要がある。   As a method for solidifying radioactive waste, for example, solid waste such as high-level resin or liquid waste is put into a kneading machine with a hydraulic solidifying material and added water, and a stirring blade provided in the kneading machine is used. A method is disclosed in which a mixed paste is produced by rotation and poured into a solidification container to solidify. However, since sludge generally contains an extremely high concentration of radionuclide, when moisture is contained in the solidified body, moisture is radiolyzed by the high dose of radiation released from the sludge, There is a risk of generating flammable gases such as hydrogen. Moreover, since sludge is hard and is easily crushed, it is necessary to suppress scattering and the like during handling.

一方、得られたスラッジを、ガラス原料と混合して、高温で加熱してガラス化する方法も検討されている。この方法においては、スラッジを高温で加熱するため、放射線分解により可燃性ガス発生の原因となる水分を含有させることなく固化体を形成することが可能であり、また取り扱い時の破砕による飛散の問題も解消される。   On the other hand, a method in which the obtained sludge is mixed with a glass raw material and heated at a high temperature to be vitrified has been studied. In this method, since sludge is heated at a high temperature, it is possible to form a solidified body without containing moisture that causes flammable gas generation by radiolysis, and there is a problem of scattering due to crushing during handling. Is also resolved.

しかしながら、スラッジを単に酸化ケイ素、ホウ酸、酸化アルミニウムなどの汎用のガラス原料と混合したのでは、相当高温にしないと均一にガラス化することが困難である。特に、ガラス化のための処理温度が、1200℃を超える場合には、加熱炉の炉壁材料として、特殊な耐火材料を用いる必要が生じるなど加熱炉の耐熱性に対する要求性能が一段と高まることから、廃棄物処理のコストが増大する可能性があった。   However, if the sludge is simply mixed with a general-purpose glass raw material such as silicon oxide, boric acid, or aluminum oxide, it is difficult to vitrify uniformly unless the temperature is considerably increased. In particular, when the processing temperature for vitrification exceeds 1200 ° C., the required performance for the heat resistance of the heating furnace is further increased, such as the need to use a special refractory material as the furnace wall material of the heating furnace. There was a possibility that the cost of waste disposal would increase.

特許第3048806号Patent No. 3048806

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、放射性核種を高濃度で含有するスラッジを、一般的な加熱炉を用いて効率的に、安全性に優れた固化体として処理することが可能な放射性廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and sludge containing a high concentration of radionuclide is efficiently processed as a solidified body having excellent safety using a general heating furnace. An object of the present invention is to provide a method for treating radioactive waste.

実施形態の放射性廃棄物の処理方法は、放射性汚染水の処理施設で発生する放射性核種を高濃度で含むスラッジから水分を除去して乾燥スラッジとする工程を有する。さらに、この放射性廃棄物の処理方法は、前記乾燥スラッジにナトリウムを含むガラス原料からなる溶融助剤を加えて1100℃以下の溶融温度で加熱してガラス化する工程を有する。   The method for treating radioactive waste according to the embodiment includes a step of removing moisture from sludge containing radioactive nuclides generated in a radioactive polluted water treatment facility at a high concentration to obtain dry sludge. Further, the method for treating radioactive waste includes a step of adding a melting aid made of a glass raw material containing sodium to the dried sludge and heating the dried sludge at a melting temperature of 1100 ° C. or less for vitrification.

本発明によれば、放射性核種を高濃度で含有するスラッジを、安全性に優れた固化体として、低コストでかつ効率的に処理することができる。   According to the present invention, sludge containing a radionuclide at a high concentration can be efficiently processed at low cost as a solidified body excellent in safety.

放射性汚染水の処理施設(多核種除去装置)の概略図。Schematic of a radioactive polluted water treatment facility (multi-nuclide removal device). 実施形態に係る放射性廃棄物の処理装置の概略図。Schematic of the radioactive waste processing apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る放射性廃棄物の処理装置の概略図。Schematic of the radioactive waste processing apparatus which concerns on embodiment. 例2で得られたガラス固化体のX線回折による測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result by X-ray diffraction of the vitrified body obtained in Example 2. FIG.

実施形態に係る放射性廃棄物の処理方法について説明する。   The processing method of the radioactive waste which concerns on embodiment is demonstrated.

実施形態の放射性廃棄物の処理方法に適用されるスラッジとしては、具体的には、例えば、図1で示す放射性汚染水の処理施設(以下、多核種除去装置1と示す。)で発生する、スラッジが挙げられる。   Specifically, as the sludge applied to the radioactive waste processing method of the embodiment, for example, it is generated at a radioactive contaminated water treatment facility (hereinafter, referred to as a multi-nuclide removal apparatus 1) shown in FIG. Sludge.

多核種除去装置1は、放射性核種が含まれる放射性汚染水(以下単に汚染水と示す。)から、放射性核種を除去するための装置であり、例えば、雨水、地下水、海水等に放射性核種が溶解して原子炉建屋内に滞留する汚染水から、不図示のセシウム除去装置によりセシウムを除去した後の処理水や、この処理水の逆浸透膜による濃縮水や透過水などから各種の放射性核種が除去される。   The multi-nuclide removal device 1 is a device for removing radio nuclides from radioactive polluted water containing radioactive nuclides (hereinafter simply referred to as contaminated water). For example, radio nuclides dissolve in rainwater, groundwater, seawater, etc. Then, various radioactive nuclides are generated from the treated water after removing cesium from the contaminated water staying in the reactor building with a cesium removal device (not shown), and concentrated water and permeated water by the reverse osmosis membrane of this treated water. Removed.

図1において、多核種除去装置1は、α核種等の除去を行う鉄共沈処理部2と、Mg、Ca等の吸着阻害イオンの除去を行う炭酸塩沈殿処理部3と、を有する前処理装置4と、ゼオライトやキレート樹脂等の吸着材5を有する吸着塔6と、吸着塔6で処理された処理水を貯留する保管タンク7を具備している。   In FIG. 1, the multi-nuclide removal apparatus 1 includes a pre-treatment having an iron coprecipitation processing unit 2 that removes α-nuclide and the like, and a carbonate precipitation processing unit 3 that removes adsorption-inhibiting ions such as Mg and Ca. An apparatus 4, an adsorption tower 6 having an adsorbent 5 such as zeolite or chelate resin, and a storage tank 7 for storing treated water treated in the adsorption tower 6 are provided.

多核種除去装置1では、具体的には、例えば、配管8を経由して、放射性汚染水が鉄共沈処理部2の共沈タンク(不図示)に供給される。鉄共沈処理部2の共沈タンク(不図示)には、共沈剤として、例えば塩化第二鉄が添加され、さらにpH調製剤として水酸化ナトリウムが添加されて、水酸化鉄が生成する。放射性汚染水中のα核種等の放射性核種は、水酸化鉄と共沈し、鉄を主成分として含むスラッジ(以下、鉄を主成分として含むスラッジを、単に鉄含有スラッジと示す。)として、放射性汚染水から除去される(鉄共沈法)。   Specifically, in the multi-nuclide removal apparatus 1, for example, radioactive contaminated water is supplied to a coprecipitation tank (not shown) of the iron coprecipitation processing unit 2 via a pipe 8. In the coprecipitation tank (not shown) of the iron coprecipitation processing unit 2, for example, ferric chloride is added as a coprecipitation agent, and sodium hydroxide is further added as a pH adjuster to produce iron hydroxide. . Radionuclides such as α nuclides in radioactively contaminated water co-precipitate with iron hydroxide and are radioactive as sludge containing iron as a main component (hereinafter, sludge containing iron as a main component is simply referred to as iron-containing sludge). Removed from contaminated water (iron coprecipitation method).

鉄共沈処理部2で生成するスラッジに含まれる放射性核種としては、例えばPu−238、Pu−239、Pu−240、Am−241、Am−242m、Am−243、Cm−242、Cm−243、Cm−244等のα線放出核種(以下α核種と呼ぶ。)、Co−60、Mn−54等のγ線放出核種(以下γ核種と呼ぶ。)が挙げられる。   Examples of the radionuclide contained in the sludge generated in the iron coprecipitation processing unit 2 include Pu-238, Pu-239, Pu-240, Am-241, Am-242m, Am-243, Cm-242, and Cm-243. , Cm-244 and other α-ray emitting nuclides (hereinafter referred to as α nuclides), and Co-60 and Mn-54 and other γ-ray emitting nuclides (hereinafter referred to as γ nuclides).

鉄共沈処理部2の処理水は、不図示の配管を経由して、炭酸塩沈殿処理部3の沈殿タンク(不図示)に被処理水として供給される。炭酸塩沈殿処理部3では、共沈タンク(不図示)に、沈殿形成剤として、例えば炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムが添加され、後段の吸着材5における吸着阻害物質であるMg、Caや、Sr−90等(β線放出核種)の放射性核種が、炭酸塩として析出沈殿し、炭酸塩を主成分として含むスラッジ(以下、炭酸塩を主成分として含むスラッジを、単に炭酸塩含有スラッジと示す。)として、被処理水から除去される(析出沈殿法)。   The treated water of the iron coprecipitation treatment unit 2 is supplied as treated water to a precipitation tank (not shown) of the carbonate precipitation treatment unit 3 via a pipe (not shown). In the carbonate precipitation processing unit 3, for example, sodium carbonate and sodium hydroxide are added to a coprecipitation tank (not shown) as a precipitation forming agent, and Mg, Ca, and Sr that are adsorption inhibitors in the adsorbent 5 in the subsequent stage. -90 grade (β-ray emitting nuclide) radionuclide is precipitated and precipitated as carbonate, and sludge containing carbonate as a main component (hereinafter, sludge containing carbonate as a main component is simply referred to as carbonate-containing sludge. ) To be removed from the water to be treated (precipitation precipitation method).

なお、炭酸塩沈殿処理部3の処理水は、配管9を経由して、吸着塔6に被処理水として供給される。吸着塔6に供給された被処理水は、ゼオライト等の吸着材5に通水され、Sr、Cs等の放射性核種が吸着されて除去された後、配管10を経由して、保管タンク7に供給される。   The treated water of the carbonate precipitation treatment unit 3 is supplied as treated water to the adsorption tower 6 via the pipe 9. The water to be treated supplied to the adsorption tower 6 is passed through the adsorbent 5 such as zeolite, and radionuclides such as Sr and Cs are adsorbed and removed, and then passed through the pipe 10 to the storage tank 7. Supplied.

実施形態に係る放射性廃棄物の処理方法は、例えば、前処理装置4で生成した鉄含有スラッジや炭酸塩含有スラッジについて、適用することができる。   The radioactive waste processing method according to the embodiment can be applied to, for example, iron-containing sludge and carbonate-containing sludge generated by the pretreatment device 4.

図2は、本発明の放射性廃棄物の処理方法に適用される放射性廃棄物の処理装置の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a radioactive waste treatment apparatus applied to the radioactive waste treatment method of the present invention.

図2において、放射性廃棄物の処理装置20は、スラッジを収容するスラッジ受けタンク21と、スラッジ受けタンク21から供給されるスラッジを収容し加熱脱水して乾燥スラッジを生成するスラッジ加熱脱水装置22と、スラッジ計量槽23と、が順次設置されている。   In FIG. 2, a radioactive waste treatment apparatus 20 includes a sludge receiving tank 21 that contains sludge, a sludge heating and dehydrating apparatus 22 that contains sludge supplied from the sludge receiving tank 21 and heat-dehydrates to produce dry sludge. The sludge measuring tank 23 is sequentially installed.

スラッジ受けタンク21に収容するスラッジとしては、例えば、上記した多核種除去装置1の前処理装置4で生成した、鉄含有スラッジや、炭酸塩含有スラッジが挙げられる。   Examples of the sludge stored in the sludge receiving tank 21 include iron-containing sludge and carbonate-containing sludge generated by the pretreatment device 4 of the above-described multi-nuclide removal device 1.

スラッジ受けタンク21及びスラッジ加熱脱水装置22間、並びにスラッジ加熱脱水装置22及びスラッジ計量槽23間は、それぞれ、配管24、配管25で接続されている。   The sludge receiving tank 21 and the sludge heating / dehydrating device 22 and the sludge heating / dehydrating device 22 and the sludge metering tank 23 are connected by a pipe 24 and a pipe 25, respectively.

一方、放射性廃棄物の処理装置20は、ナトリウムを含むガラス原料からなる溶融助剤を収容する溶融助剤タンク26と、溶融助剤計量槽27とが、スラッジ受けタンク21、スラッジ加熱脱水装置22及びスラッジ計量槽23のラインと並列して設置されている。溶融助剤タンク26及び溶融助剤計量槽27間は、配管28で接続されている。   On the other hand, the radioactive waste treatment apparatus 20 includes a melting aid tank 26 for storing a melting aid made of a glass raw material containing sodium, and a melting aid measuring tank 27, a sludge receiving tank 21, a sludge heating and dehydrating device 22. And it is installed in parallel with the line of the sludge measuring tank 23. The melting aid tank 26 and the melting aid measuring tank 27 are connected by a pipe 28.

スラッジ計量槽23及び溶融助剤計量槽27の後段には、乾燥スラッジと溶融助剤とを所定の割合で混合する乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29と、乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29で得られた乾燥スラッジと溶融助剤との混合物が供給される処理槽30と、が設置されている。乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29と処理槽30とは、配管31で接続されている。処理槽30には、処理槽30の外周面を囲むように、処理槽30内に収容された乾燥スラッジと溶融助剤との混合物を加熱溶融してガラス化する加熱装置32が設置されている。   In the subsequent stage of the sludge metering tank 23 and the melting auxiliary agent measuring tank 27, a dry sludge / melting auxiliary agent mixing device 29 for mixing the dry sludge and the melting auxiliary agent at a predetermined ratio, and a dry sludge / melting auxiliary agent mixing device 29 are mixed. And a treatment tank 30 to which a mixture of the dried sludge obtained in step 1 and the melting aid is supplied. The dry sludge / melting aid mixing device 29 and the treatment tank 30 are connected by a pipe 31. The processing tank 30 is provided with a heating device 32 that heats and melts the mixture of the dried sludge and the melting aid accommodated in the processing tank 30 so as to surround the outer peripheral surface of the processing tank 30. .

処理槽30には、例えばバグフィルタなどを備えた、オフガス系の安全性を担保するための排気用配管33が接続されている。処理槽30には、適宜撹拌装置が設置されていてもよい。   The processing tank 30 is connected with an exhaust pipe 33 provided with, for example, a bag filter and the like for ensuring the safety of an off-gas system. The treatment tank 30 may be appropriately equipped with a stirring device.

乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29としては、撹拌羽根を備えたものであってもよく、ブレンダー(振動法)による混合が可能なものであってもよい。   The dry sludge / melting aid mixing device 29 may be provided with a stirring blade, or may be capable of mixing by a blender (vibration method).

処理槽30を構成する材質としては、800〜1500℃において、通常の耐熱性、耐腐食性を有するものであれば、特に限定することなく適用することができる。   As a material which comprises the processing tank 30, if it has normal heat resistance and corrosion resistance in 800-1500 degreeC, it can apply, without specifically limiting.

処理槽30のサイズとしては、特に限定されないが、高レベル放射性廃棄物用ガラス固化体の保管容器のサイズ、すなわち、内径430mm×高さ1340mmのサイズの処理槽を好適に用いることができる。   Although it does not specifically limit as a size of the processing tank 30, The size of the storage container of the vitrified body for high level radioactive waste, ie, the processing tank of the size of internal diameter 430mm x height 1340mm can be used conveniently.

スラッジ計量槽23及び溶融助剤計量槽27には、それぞれ配管34及び配管35が接続されており、乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29に接続された配管36と、点Pにおいて接続している。   A pipe 34 and a pipe 35 are connected to the sludge metering tank 23 and the melting auxiliary agent measuring tank 27, respectively, and are connected at a point P to a pipe 36 connected to the dry sludge / melting auxiliary agent mixing device 29. .

なお、処理槽30は、図2に示した構成に限られず、例えば図3に示すように、処理槽30に流下用バルブ37を配設し、処理槽30の後段に、保管容器38が設置された構成としてもよい。   The treatment tank 30 is not limited to the configuration shown in FIG. 2. For example, as shown in FIG. 3, a flow-down valve 37 is provided in the treatment tank 30, and a storage container 38 is installed at the subsequent stage of the treatment tank 30. A configuration may be adopted.

スラッジ受けタンク21に供給されるスラッジが、炭酸塩含有スラッジである場合には、溶融助剤としては、ナトリウム、ホウ素、アルミニウム及びケイ素を含有するものを用いることができる。ナトリウム、ホウ素、アルミニウム及びケイ素を含有する溶融助剤を、炭酸塩含有スラッジと混合することで、該炭酸塩含有スラッジを、溶融助剤の添加量を過度に増大させることなく、1100℃以下の加熱温度で、マトリックスとして一体化されたガラス固化体として固形化することができる。   When the sludge supplied to the sludge receiving tank 21 is a carbonate-containing sludge, as the melting aid, one containing sodium, boron, aluminum and silicon can be used. By mixing a melting aid containing sodium, boron, aluminum and silicon with a carbonate-containing sludge, the carbonate-containing sludge can be added at 1100 ° C. or less without excessively increasing the addition amount of the melting aid. It can be solidified as a vitrified glass integrated as a matrix at the heating temperature.

炭酸塩含有スラッジに添加する溶融助剤を構成するガラス原料としては、ナトリウム、ホウ素、アルミニウム及びケイ素から選ばれた少なくとも1種の元素を主成分として含む化合物を用いることができる。ガラス原料としては、具体的には、例えば下記の(A)成分〜(C)成分からなるものを用いることができる。
(A)(a)ホウ酸ナトリウム又は(b)ナトリウム化合物とホウ酸との組合せから選ばれた少なくとも一つ。
(B)(c)アルミン酸ナトリウム又は(d)ナトリウム化合物と酸化アルミニウムとの組合せから選ばれた少なくとも一つ。
(C)(e)ケイ酸ナトリウム又は(f)ナトリウム化合物と酸化ケイ素との組合せから選ばれた少なくとも一つ。
As the glass raw material constituting the melting aid added to the carbonate-containing sludge, a compound containing at least one element selected from sodium, boron, aluminum and silicon as a main component can be used. Specifically, as the glass raw material, for example, those composed of the following components (A) to (C) can be used.
(A) At least one selected from (a) sodium borate or (b) a combination of a sodium compound and boric acid.
(B) (c) At least one selected from a combination of sodium aluminate or (d) a sodium compound and aluminum oxide.
(C) At least one selected from (e) sodium silicate or (f) a combination of a sodium compound and silicon oxide.

なお、(A)成分、(B)成分、(C)成分に含まれるナトリウム化合物としては、特に限定されないが、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等を用いることができる。   In addition, although it does not specifically limit as a sodium compound contained in (A) component, (B) component, and (C) component, For example, sodium carbonate, sodium hydroxide, etc. can be used.

炭酸塩含有スラッジに添加する溶融助剤として、上記した(A)成分、(B)成分及び(C)成分を含有するものを用いることで、例えばMg、Ca等の吸着阻害イオンを高濃度で含むスラッジを、1100℃以下の加熱温度で、空隙が少なく良好に一体化され、かつ全体が十分にガラス化された固化体として、固形化することができる。このため、炭酸塩含有スラッジを、上記した温度範囲で、高密度でかつ耐水性に優れたガラス固化体として処理することができる。   As a melting aid to be added to the carbonate-containing sludge, by using one containing the above-mentioned components (A), (B) and (C), for example, high concentrations of adsorption-inhibiting ions such as Mg and Ca. The sludge contained can be solidified at a heating temperature of 1100 ° C. or less as a solidified body that is well integrated with few voids and is fully vitrified. For this reason, carbonate containing sludge can be processed as a vitrified body with high density and excellent water resistance in the temperature range described above.

(a)ホウ酸ナトリウムは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.1倍以上となるように、溶融助剤に配合されることが好ましい。溶融助剤に配合される(a)ホウ酸ナトリウムの量が、乾燥スラッジに対して、質量比で0.1倍未満であると、1100℃以下の溶融温度では、十分に一体化されたマトリックスとしての固化体を得ることができず、得られるガラス固化体における空隙率が増大するおそれがある。   (A) It is preferable to mix | blend sodium borate with a fusion aid so that it may become 0.1 times or more by mass ratio with respect to dry sludge. When the amount of (a) sodium borate blended in the melting aid is less than 0.1 times by mass with respect to the dry sludge, a sufficiently integrated matrix at a melting temperature of 1100 ° C. or less There is a possibility that the solidified body cannot be obtained, and the porosity in the obtained glass solidified body increases.

より好ましくは、(a)ホウ酸ナトリウムは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.8倍以上となるように、溶融助剤に配合されることがよい。溶融助剤に配合される(a)ホウ酸ナトリウムの量が、乾燥スラッジに対して、質量比で0.8倍未満であると、スラッジと溶融助剤との混合物を加熱溶融したときに、全体がガラス化する前にネッキングして、得られるガラス固化体に結晶体が残存しやすく、ガラス固化体の一部に失透が生じることがある。この場合、得られるガラス固化体において十分な耐水性を得られず、放射性核種が外部に流出する等の不具合が生じ易くなる。   More preferably, (a) sodium borate is blended in the melting aid so that the mass ratio is 0.8 times or more with respect to the dry sludge. When the amount of (a) sodium borate blended in the melting aid is less than 0.8 times by mass with respect to the dry sludge, when the mixture of the sludge and the melting aid is heated and melted, The whole is vitrified before it is vitrified, so that crystals are likely to remain in the obtained vitrified body, and devitrification may occur in a part of the vitrified body. In this case, sufficient water resistance cannot be obtained in the obtained vitrified body, and problems such as radionuclide outflowing easily occur.

(c)アルミン酸ナトリウムは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.4倍以上 となるように、溶融助剤に配合されることが好ましい。溶融助剤に配合される(c)アルミン酸ナトリウムの量が、乾燥スラッジに対して、質量比で0.4倍未満であると、安定したガラス固化体を得られず、また得られるガラス固化体における耐候性が低下するおそれがある。このため、水分等の接触により、ガラス固化体が浸食され易く、放射性核種が外部に流出する等の不具合が生じ易くなる。溶融助剤に配合される(c)アルミン酸ナトリウムの量は、好ましくは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.5倍以上である。   (C) It is preferable to mix | blend sodium aluminate with a fusion aid so that it may become 0.4 times or more by mass ratio with respect to dry sludge. If the amount of (c) sodium aluminate blended in the melting aid is less than 0.4 times by mass with respect to the dry sludge, a stable vitrified product cannot be obtained, and the obtained vitrified product There is a risk that the weather resistance of the body will be reduced. For this reason, the vitrified body is easily eroded by contact with moisture or the like, and problems such as radionuclide outflowing easily occur. The amount of (c) sodium aluminate blended in the melting aid is preferably 0.5 times or more by mass ratio with respect to the dry sludge.

(e)ケイ酸ナトリウムは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.5倍以上となるように、溶融助剤に配合されることが好ましい。溶融助剤に配合される(e)ケイ酸ナトリウムの量が、乾燥スラッジに対して、質量比で0.5倍未満であると、安定したガラス固化体を得ることができず、得られるガラス固化体における空隙率が増大するおそれがある。(e)ケイ酸ナトリウムの量は、より好ましくは、乾燥スラッジに対して、質量比で0.65倍以上である。   (E) It is preferable to mix | blend sodium silicate with a fusion aid so that it may become 0.5 time or more by mass ratio with respect to dry sludge. If the amount of (e) sodium silicate blended in the melting aid is less than 0.5 times by mass with respect to the dry sludge, a stable vitrified product cannot be obtained, and the resulting glass There is a possibility that the porosity in the solidified body increases. (E) The amount of sodium silicate is more preferably 0.65 times or more by mass ratio with respect to the dry sludge.

(a)ホウ酸ナトリウム、(c)アルミン酸ナトリウム及び(e)ケイ酸ナトリウムを含む溶融助剤においては、(c)アルミン酸ナトリウムの配合量と(e)ケイ酸ナトリウムの配合量との合計量に対する、(a)ホウ酸ナトリウムの配合量の割合、すなわち、(a)ホウ酸ナトリウムの配合量/((c)アルミン酸ナトリウムの配合量+(e)ケイ酸ナトリウムの配合量)により算出される値が、質量比で1.02〜0.44であることが好ましい。   In a melting aid containing (a) sodium borate, (c) sodium aluminate and (e) sodium silicate, the sum of the amount of (c) sodium aluminate and the amount of (e) sodium silicate Calculated by the ratio of the amount of sodium borate to the amount, that is, (a) the amount of sodium borate / (c) the amount of sodium aluminate + (e) the amount of sodium silicate) It is preferable that the value to be measured is 1.02-0.44 by mass ratio.

(a)ホウ酸ナトリウムの配合量/((c)アルミン酸ナトリウムの配合量+(e)ケイ酸ナトリウムの配合量)により算出される値が、質量比で0.44未満であると、ガラスの軟化温度が上昇し、1100℃以下の溶融温度では、十分に一体化されたマトリックスとしての固化体を得ることができず、得られるガラス固化体における空隙率が増大するおそれがある。一方、(a)ホウ酸ナトリウムの配合量/((c)アルミン酸ナトリウムの配合量+(e)ケイ酸ナトリウムの配合量)により算出される値が、質量比で1.02を超えると、安定したガラス固化体を得られない。より好ましくは、(a)ホウ酸ナトリウムの配合量/((c)アルミン酸ナトリウムの配合量+(e)ケイ酸ナトリウムの配合量)により算出される値が、質量比で0.6〜1であることが好ましい。(a)ホウ酸ナトリウムの配合量/((c)アルミン酸ナトリウムの配合量+(e)ケイ酸ナトリウムの配合量)により算出される値を0.6以上とすることで、乾燥スラッジと溶融助剤との混合物が、加熱溶融により良好にガラス化し、結晶体の残留による失透がなく、耐水性に優れたガラス固化体を得ることができる。   When the value calculated by (a) sodium borate blending amount / ((c) sodium aluminate blending amount + (e) sodium silicate blending amount) is less than 0.44 in terms of mass ratio, glass When the softening temperature of the glass is increased and a melting temperature of 1100 ° C. or lower is obtained, a solidified body as a sufficiently integrated matrix cannot be obtained, and the porosity of the obtained glass solidified body may increase. On the other hand, when the value calculated by (a) the amount of sodium borate / ((c) the amount of sodium aluminate + (e) the amount of sodium silicate) exceeds 1.02, A stable vitrified body cannot be obtained. More preferably, the value calculated by (a) the amount of sodium borate / ((c) the amount of sodium aluminate + (e) the amount of sodium silicate) is 0.6 to 1 in terms of mass ratio. It is preferable that (A) Sodium borate compounding amount / ((c) Sodium aluminate compounding amount + (e) Sodium silicate compounding amount) The mixture with the auxiliary agent can be vitrified well by heating and melting, there is no devitrification due to the residual of the crystal, and a vitrified body excellent in water resistance can be obtained.

スラッジ受けタンク21に供給されるスラッジが、鉄含有スラッジである場合には、溶融助剤としては、ナトリウム及びリンを含有するものを用いることができる。ナトリウム及びリンを含有する溶融助剤を、鉄含有スラッジと混合することで、該鉄含有スラッジを、溶融助剤の添加量を過度に増大させることなく、1100℃以下の加熱温度で、マトリックスとして一体化されたガラス固化体として固形化することができる。   When the sludge supplied to the sludge receiving tank 21 is iron-containing sludge, as the melting aid, one containing sodium and phosphorus can be used. By mixing the melting aid containing sodium and phosphorus with the iron-containing sludge, the iron-containing sludge can be used as a matrix at a heating temperature of 1100 ° C. or less without excessively increasing the addition amount of the melting aid. It can be solidified as an integrated vitrified body.

鉄含有スラッジに添加する溶融助剤を構成するガラス原料としては、(g)リン酸ナトリウム又は(h)ナトリウム化合物とリン酸との組合せから選ばれた少なくとも一つからなるものを用いることが好ましい。   As the glass raw material constituting the melting aid to be added to the iron-containing sludge, it is preferable to use a material composed of at least one selected from (g) sodium phosphate or (h) a combination of a sodium compound and phosphoric acid. .

なお、ナトリウム化合物としては、特に限定されないが、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等を用いることができる。   In addition, although it does not specifically limit as a sodium compound, For example, sodium carbonate, sodium hydroxide, etc. can be used.

中でも、(g)リン酸ナトリウムは、鉄を高濃度で含むスラッジを、1100℃以下の加熱温度で、空隙率が少なく良好に一体化され、かつ全体が十分にガラスし、耐水性に優れたガラス固化体を形成できるため好ましい。   Among them, (g) sodium phosphate is a sludge containing iron in a high concentration at a heating temperature of 1100 ° C. or less, is well integrated with little porosity and is fully glassy and has excellent water resistance. Since a glass solid can be formed, it is preferable.

溶融助剤として(g)リン酸ナトリウムを使用する場合、(g)リン酸ナトリウムの使用量は、乾燥スラッジに対して、質量比で0.5倍以上とされることが好ましい。   When (g) sodium phosphate is used as a melting aid, the amount of (g) sodium phosphate used is preferably 0.5 times or more in terms of mass ratio with respect to dry sludge.

なお、実施形態に係る放射性廃棄物の処理装置20は、上述した多核種除去装置1と一体として形成してもよく、多核種除去装置1とは別体として形成してもよい。   Note that the radioactive waste treatment apparatus 20 according to the embodiment may be formed integrally with the above-described multi-nuclide removal apparatus 1 or may be formed separately from the multi-nuclide removal apparatus 1.

また、実施形態に係る放射性廃棄物の処理装置20は、必ずしも上記した構成に限られず、例えば、乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29を配設せず、処理槽30が、乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29の機能を兼ね備える構成としてもよい。   In addition, the radioactive waste processing apparatus 20 according to the embodiment is not necessarily limited to the above-described configuration. For example, the drying sludge / melting aid mixing apparatus 29 is not provided, and the processing tank 30 has a dry sludge / melting assistance. It is good also as a structure which combines the function of the agent mixing apparatus 29. FIG.

次に、図2に基づいて、本発明の放射性廃棄物の処理装置20による放射性廃棄物の処理方法について説明する。   Next, based on FIG. 2, the radioactive waste processing method by the radioactive waste processing apparatus 20 of this invention is demonstrated.

初めに、スラッジ受けタンク21に収容されているスラッジは、配管24により、スラッジ加熱脱水装置22内に供給される。   First, the sludge accommodated in the sludge receiving tank 21 is supplied into the sludge heating and dehydrating device 22 through the pipe 24.

スラッジ加熱脱水装置22では、スラッジから水分が除去されて乾燥スラッジとされる。スラッジ加熱脱水装置22で生成した乾燥スラッジは、配管25によりスラッジ計量槽23に供給されて所定量が計量され、配管34、配管36により乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29に供給される。   In the sludge heating and dehydrating device 22, moisture is removed from the sludge to obtain dry sludge. The dry sludge generated by the sludge heating and dehydrating device 22 is supplied to the sludge metering tank 23 through the pipe 25 and a predetermined amount is measured, and is supplied to the dry sludge / melting aid mixing device 29 through the pipe 34 and the pipe 36.

一方、溶融助剤タンク26に収容された溶融助剤は、配管28により溶融助剤計量槽27に供給され、所定量が計量されて、配管35、配管36により、乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29に供給される。   On the other hand, the melting auxiliary agent stored in the melting auxiliary agent tank 26 is supplied to the melting auxiliary agent measuring tank 27 through the pipe 28, a predetermined amount is measured, and the dry sludge / melting auxiliary agent is mixed through the pipes 35 and 36. Supplied to the device 29.

乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置29に供給された溶融助剤と乾燥スラッジは、撹拌羽根による撹拌、又は振動法(ブレンダー)などにより混合されて、配管31により、混合物として処理槽30に供給される。   The molten auxiliary agent and the dried sludge supplied to the dry sludge / melt auxiliary agent mixing device 29 are mixed by stirring with a stirring blade or a vibration method (blender), and supplied to the treatment tank 30 as a mixture through the pipe 31. The

処理槽30内に収容された乾燥スラッジと溶融助剤との混合物は、排気用配管33により処理槽30内の排ガスを排気しながら、加熱装置32により加熱溶融される。   The mixture of the dried sludge and the melting aid accommodated in the processing tank 30 is heated and melted by the heating device 32 while exhaust gas in the processing tank 30 is exhausted by the exhaust pipe 33.

乾燥スラッジと溶融助剤との混合物の加熱溶融温度は、1100℃以下の温度で行われる。加熱溶融温度が1100℃を超えると、処理槽30として要求される耐熱性が過度に高くなり、製造コストの増大を招くおそれがある。一方、乾燥スラッジと溶融助剤との混合物の加熱溶融温度は900℃以上であることが好ましい。乾燥スラッジと溶融助剤との混合物の加熱溶融温度が900℃未満であると、乾燥スラッジと溶融助剤との混合物において、十分な溶融状態を得られず、得られる固化体が十分に一体化されないか、又は溶融助剤として添加した成分や乾燥スラッジの成分が十分に非晶質化されず、得られる固化体に失透が生じるおそれがある。   The heating and melting temperature of the mixture of the dried sludge and the melting aid is performed at a temperature of 1100 ° C. or lower. When the heating and melting temperature exceeds 1100 ° C., the heat resistance required for the treatment tank 30 becomes excessively high, which may increase the manufacturing cost. On the other hand, the heating and melting temperature of the mixture of dry sludge and melting aid is preferably 900 ° C. or higher. When the heating and melting temperature of the mixture of the dry sludge and the melting aid is less than 900 ° C., the mixture of the dry sludge and the melting aid cannot obtain a sufficient molten state, and the obtained solidified body is sufficiently integrated. Otherwise, the component added as a melting aid or the component of the dry sludge is not sufficiently amorphized, and the obtained solidified body may be devitrified.

乾燥スラッジと溶融助剤との混合物の加熱溶融温度は、930℃以上1050℃以下がより好ましい。   The heating and melting temperature of the mixture of dry sludge and melting aid is more preferably 930 ° C or higher and 1050 ° C or lower.

加熱溶融時間は、処理槽30の大きさや、乾燥スラッジと溶融助剤の混合物の量などに応じて、適宜調整することができる。   The heating and melting time can be appropriately adjusted according to the size of the treatment tank 30, the amount of the mixture of dry sludge and melting aid, and the like.

処理槽30内に供給された、乾燥スラッジと溶融助剤との混合物は、加熱溶融により容積が減容されることから、処理槽30への混合物の供給後、処理槽30の上方に空間が形成された場合には、この空間に新たに混合物を供給し、加熱溶融処理を行うことが好ましい。   Since the volume of the mixture of dry sludge and melting aid supplied into the processing tank 30 is reduced by heating and melting, after the mixture is supplied to the processing tank 30, there is a space above the processing tank 30. When formed, it is preferable to supply a new mixture to this space and perform heat melting treatment.

処理槽30内で加熱溶融されたスラッジは、所定時間放冷されて、ガラス固化体が形成される。ガラス固化体により充填された処理槽30は、開口部が蓋締めされて閉鎖され、中間保管施設に移送される。   The sludge heated and melted in the treatment tank 30 is allowed to cool for a predetermined time to form a vitrified body. The processing tank 30 filled with the glass solidified body is closed by closing the opening, and transferred to an intermediate storage facility.

なお、放射性廃棄物の処理装置20が、処理槽30に流化用バルブ37を配設した構成である場合には、処理槽30において、乾燥スラッジと溶融助剤との混合物が加熱溶融された後、流化用バルブ37が開とされ、保管容器38内に供給される。保管容器38内に供給された溶融物は、保管容器37内で徐冷され、ガラス固化体が形成される。   In the case where the radioactive waste processing apparatus 20 has a configuration in which the flow valve 37 is disposed in the processing tank 30, the mixture of the dried sludge and the melting aid is heated and melted in the processing tank 30. Thereafter, the flow valve 37 is opened and supplied into the storage container 38. The melt supplied into the storage container 38 is gradually cooled in the storage container 37 to form a glass solid.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明したが、上記の実施例は、本発明の一例として挙げたものであり、本発明を限定するものではない。また、上記の各実施形態の説明では、放射性廃棄物の処理方法及び放射性廃棄物の処理装置において、本発明の説明に直接必要とされない部分等についての記載を省略したが、これらについて必要とされる各要素を適宜選択して用いることができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring a specific example, said Example is mentioned as an example of this invention and does not limit this invention. Further, in the description of each of the above embodiments, in the radioactive waste processing method and the radioactive waste processing apparatus, description of parts and the like that are not directly required for the description of the present invention is omitted. Each element can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、本発明の趣旨に反しない範囲で当業者が適宜設計変更しうる全ての放射性廃棄物の処理方法及び放射性廃棄物の処理装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all the radioactive waste processing methods and radioactive waste processing apparatuses that are provided with the elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention are included in the scope of the present invention. Is done. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

以下、本発明について実施例、比較例を参照してさらに詳細な説明を行うが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、例1〜7及び例8〜9は実施例である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Examples 1 to 7 and Examples 8 to 9 are examples.

(例1〜7)
まず、炭酸塩含有スラッジを乾燥させた乾燥スラッジ(1)10gをアルミナ製のるつぼに投入し、次いで、溶融助剤として、NaAl(アルミン酸ナトリウム)、NaSiO(ケイ酸ナトリウム)、Na(ホウ酸ナトリウム)を、それぞれ表1に示す割合で混合してアルミナ製のるつぼに投入した。この溶融助剤と乾燥スラッジ(1)との混合物を、アルミナ製るつぼ内で、大気雰囲気下、1000℃で3時間加熱溶融した。得られた溶融物を、アルミナ製るつぼ内で、常温で放置して徐冷し、ガラス固化体を得た。
(Examples 1-7)
First, 10 g of dried sludge (1) obtained by drying carbonate-containing sludge is put into an alumina crucible, and then Na 2 Al 2 O 4 (sodium aluminate), Na 2 SiO 3 (silica) as a melting aid. Acid sodium) and Na 2 B 4 O 7 (sodium borate) were mixed in the proportions shown in Table 1 and charged into an alumina crucible. The mixture of the melting aid and the dried sludge (1) was heated and melted at 1000 ° C. for 3 hours in an alumina crucible in an air atmosphere. The obtained melt was left to cool at room temperature in an alumina crucible to obtain a glass solid.

例1〜7で得られた各ガラス固化体の外観を目視で観察した。各ガラス固化体の外観の評価結果を、乾燥スラッジ及び溶融助剤の各成分の配合量、溶融温度、溶融時間と併せて、表1に示す。   The appearance of each vitrified body obtained in Examples 1 to 7 was visually observed. Table 1 shows the evaluation results of the appearances of the respective vitrified bodies together with the blending amounts, melting temperatures, and melting times of the components of the dry sludge and melting aid.

Figure 2015094611
Figure 2015094611

乾燥スラッジ(1)に対し、溶融助剤として、NaAl、NaSiO、Naを配合した例1〜例6では、溶融温度1000℃の条件下で、乾燥スラッジ(1)と溶融助剤との混合物からなる固化体を得ることができた。特に、乾燥スラッジ(1)10gに対して、Naの添加量が8〜10gである例2〜3及び例5〜6では、ガラス固化体の失透もなく、良好に一体化した固化体が形成されていることが確認された。一方、Naを添加していない例7では、乾燥スラッジ(1)と溶融助剤との混合物からなる固化体を得られたものの、全体の外観が粉体状となっており、固化体としての一体化が十分に進行していないことが確認された。また、乾燥スラッジ(1)10gに対して、Naの配合量が6gである例1、例4では、得られた固化体は一体的に形成されたものの、ガラス化が十分に進行せず、固化体に一部結晶質が残存しており、失透が生じていることが確認された。 In Examples 1 to 6 in which Na 2 Al 2 O 4 , Na 2 SiO 3 , and Na 2 B 4 O 7 were blended as melting aids to the dry sludge (1), the melting temperature was 1000 ° C. A solidified body comprising a mixture of the dried sludge (1) and the melting aid could be obtained. In particular, in Examples 2 to 3 and Examples 5 to 6 in which the added amount of Na 2 B 4 O 7 is 8 to 10 g with respect to 10 g of the dried sludge (1), the vitrified body is well integrated without devitrification. It was confirmed that a solidified body was formed. On the other hand, in Example 7 in which Na 2 B 4 O 7 was not added, a solidified body composed of a mixture of the dried sludge (1) and the melting aid was obtained, but the overall appearance was powdery. It was confirmed that the integration as a solidified body did not proceed sufficiently. Further, in Examples 1 and 4 in which the blending amount of Na 2 B 4 O 7 is 6 g with respect to 10 g of the dried sludge (1), the obtained solidified body was integrally formed, but vitrification was sufficient. It was confirmed that a part of the crystalline material remained in the solidified body and devitrification occurred.

例2のガラス固化体の密度を測定したところ、3.35g/cmであり、乾燥後のスラッジと比較して、かさ密度が増大しており、溶融助剤との溶融混合により、十分な減容効果を得られることが認められた。また、例2のガラス固化体について、PCT−B法による規格化浸出率を測定したところ、Si成分において約0.04g・m−2・d−1であり、充分な耐水性が認められた。 When the density of the vitrified body of Example 2 was measured, it was 3.35 g / cm 3 , and the bulk density increased as compared with the sludge after drying. It was confirmed that a volume reduction effect was obtained. Further, when the normalized leaching rate by the PCT-B method was measured for the vitrified body of Example 2, it was about 0.04 g · m −2 · d −1 in the Si component, and sufficient water resistance was recognized. .

(例8〜9)
まず、鉄含有スラッジを乾燥させた乾燥スラッジ(2)10gをアルミナ製のるつぼに投入し、次いで溶融助剤として、NaPO(リン酸ナトリウム)をそれぞれ表2に示す割合で投入した。この乾燥スラッジ(2)と溶融助剤との混合物を、アルミナ製るつぼ内で、大気雰囲気下、1000℃で3時間加熱溶融した後、常温で放置して徐冷し、ガラス固化体を得た。
(Examples 8 to 9)
First, 10 g of dried sludge (2) obtained by drying iron-containing sludge was charged into an alumina crucible, and then Na 3 PO 4 (sodium phosphate) was added as a melting aid in the proportions shown in Table 2. The mixture of the dried sludge (2) and the melting aid was heated and melted in an alumina crucible in an air atmosphere at 1000 ° C. for 3 hours, and then allowed to cool at room temperature to obtain a solidified glass. .

例8〜9で得られたガラス固化体の外観を目視で観察した。各ガラス固化体の外観の評価結果を、乾燥スラッジ及び溶融助剤の配合量、溶融温度、溶融時間と併せて、表2に示す。   The appearance of the vitrified bodies obtained in Examples 8 to 9 was visually observed. Table 2 shows the evaluation results of the appearance of the respective vitrified bodies, together with the blending amounts of dry sludge and melting aid, melting temperature, and melting time.

Figure 2015094611
Figure 2015094611

乾燥スラッジ10gに対し、溶融助剤として、NaPOを10g添加した例9では、溶融温度1000℃の条件下で、鉄を主成分とする乾燥スラッジが溶融助剤とともに一体化した良好な固化体を得られることが確認された。一方、乾燥スラッジ10gに対する、NaPOの配合量が5gである例8では、得られた固化体は一体的に形成されたものの、ガラス化が十分に進行しておらず、一部失透が生じていることが確認された。 In Example 9 in which 10 g of Na 3 PO 4 was added as a melting aid to 10 g of dry sludge, the dry sludge containing iron as a main component was integrated with the melting aid under the condition of a melting temperature of 1000 ° C. It was confirmed that a solidified body could be obtained. On the other hand, in Example 8 where the blending amount of Na 3 PO 4 with respect to 10 g of dry sludge was 5 g, the obtained solidified body was integrally formed, but vitrification was not sufficiently progressed and partly lost. It was confirmed that transparency was generated.

上記した例9のガラス固化体の密度を測定したところ、2.7g/cmであり、乾燥後のスラッジと比較して、かさ密度が増大しており、溶融助剤との溶融混合により、十分な減容効果が認められた。また、例9のガラス固化体について、PCT−B法による規格化浸出率を測定したところ、充分な耐水性が認められた。 When the density of the vitrified body of Example 9 described above was measured, it was 2.7 g / cm 3 , and the bulk density was increased as compared with the sludge after drying. By melt mixing with the melting aid, A sufficient volume reduction effect was observed. Moreover, when the normalized leaching rate by the PCT-B method was measured for the vitrified body of Example 9, sufficient water resistance was recognized.

(例10)
まず、乾燥スラッジ(1)10gをアルミナ製のるつぼに投入し、次いで、溶融助剤として、NaAl、NaSiO、Naを、例1と同じ割合で混合して、アルミナ製のるつぼに投入した。この溶融助剤と乾燥スラッジ(1)との混合物を、アルミナ製るつぼ内で、大気雰囲気下、800℃で3時間加熱溶融した後、常温で放置して徐冷し、ガラス固化体を得た。得られたガラス固化体を、目視で観察したところ、全体の外観が粉体状となっており、固化体としての一体化が十分に進行していないことが確認された。
(Example 10)
First, 10 g of dried sludge (1) is put into an alumina crucible, and then Na 2 Al 2 O 4 , Na 2 SiO 3 , and Na 2 B 4 O 7 are used in the same proportion as in Example 1 as melting aids. After mixing, the mixture was put into an alumina crucible. The mixture of the melting aid and the dried sludge (1) was heated and melted at 800 ° C. for 3 hours in an alumina crucible in an air atmosphere, and then allowed to cool at room temperature to obtain a solidified glass. . When the obtained vitrified body was visually observed, it was confirmed that the entire appearance was powdery and integration as a solidified body did not sufficiently proceed.

例2で得られたガラス固化体について、X線回折装置によるX線回折を行った。X線回折による測定結果を図4に示す。   The vitrified body obtained in Example 2 was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffractometer. The measurement result by X-ray diffraction is shown in FIG.

図4から明らかなように、例2で得られたガラス固化体は、加熱処理前のスラッジ及び溶融助剤に含まれる結晶成分のピークが消滅しており、ガラス固化体として非晶質化されていることが確認された。   As is clear from FIG. 4, in the vitrified body obtained in Example 2, the peaks of the crystal components contained in the sludge and the heat aid before the heat treatment disappear, and the vitrified body is made amorphous as a vitrified body. It was confirmed that

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、放射性核種を高濃度で含有するスラッジを、安全性に優れた固化体として、低コストでかつ効率的に処理することができる。   According to at least one embodiment described above, sludge containing a high concentration of radionuclide can be efficiently processed at low cost as a solidified body having excellent safety.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…多核種除去装置、2…鉄共沈処理部、3…炭酸塩沈殿処理部、4…前処理装置、5…吸着材、6…吸着塔、7…保管タンク、8〜10,24〜25,28,34〜36…配管、20…放射性廃棄物の処理装置、21…スラッジ受けタンク、22…スラッジ加熱脱水装置、23…スラッジ計量槽、26…溶融助剤タンク、27…溶融助剤計量槽、
29…乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置、30…処理槽、32…加熱装置、33…排気用配管、37…流化用バルブ、38…保管容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multi-nuclide removal apparatus, 2 ... Iron coprecipitation processing part, 3 ... Carbonate precipitation processing part, 4 ... Pretreatment apparatus, 5 ... Adsorbent, 6 ... Adsorption tower, 7 ... Storage tank, 8-10, 24- 25, 28, 34 to 36 ... piping, 20 ... radioactive waste processing device, 21 ... sludge receiving tank, 22 ... sludge heating and dewatering device, 23 ... sludge metering tank, 26 ... melting aid tank, 27 ... melting aid Weighing tank,
29 ... Dry sludge / melting aid mixing device, 30 ... Treatment tank, 32 ... Heating device, 33 ... Exhaust piping, 37 ... Flow valve, 38 ... Storage container

Claims (11)

放射性汚染水の処理施設で発生する放射性核種を高濃度で含むスラッジから水分を除去して乾燥スラッジとする工程と、この乾燥スラッジにナトリウムを含むガラス原料からなる溶融助剤を加えて1100℃以下の溶融温度で加熱してガラス化する工程と、を有することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。   A process of removing moisture from sludge containing radioactive nuclides generated at a radioactive polluted water treatment facility at a high concentration to make dry sludge, and a melting aid made of glass raw material containing sodium is added to this dry sludge to 1100 ° C or less And a vitrification step by heating at the melting temperature of the radioactive waste. 前記溶融助剤は、ナトリウム、ホウ素、アルミニウム及びケイ素を含有することを特徴とする請求項1記載の放射性廃棄物の処理方法。   The method for treating radioactive waste according to claim 1, wherein the melting aid contains sodium, boron, aluminum and silicon. 前記ガラス原料は、ナトリウム、ホウ素、アルミニウム及びケイ素から選ばれた少なくとも1種の元素を主成分として含む化合物からなることを特徴とする請求項1又は2記載の放射性廃棄物の処理方法。   The method for treating radioactive waste according to claim 1 or 2, wherein the glass raw material comprises a compound containing as a main component at least one element selected from sodium, boron, aluminum and silicon. 前記ガラス原料は、下記(A)成分〜(C)成分からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の放射性廃棄物の処理方法。
(A)(a)ホウ酸ナトリウム又は(b)ナトリウム化合物とホウ酸との組合せから選ばれた少なくとも一つ。
(B)(c)アルミン酸ナトリウム又は(d)ナトリウム化合物と酸化アルミニウムとの組合せから選ばれた少なくとも一つ。
(C)(e)ケイ酸ナトリウム又は(f)ナトリウム化合物と酸化ケイ素との組合せから選ばれた少なくとも一つ。
The said glass raw material consists of the following (A) component-(C) component, The processing method of the radioactive waste of any one of the Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
(A) At least one selected from (a) sodium borate or (b) a combination of a sodium compound and boric acid.
(B) (c) At least one selected from a combination of sodium aluminate or (d) a sodium compound and aluminum oxide.
(C) At least one selected from (e) sodium silicate or (f) a combination of a sodium compound and silicon oxide.
前記溶融助剤は、ナトリウム及びリンを含有することを特徴とする請求項1記載の放射性廃棄物の処理方法。   The method for treating radioactive waste according to claim 1, wherein the melting aid contains sodium and phosphorus. 前記ガラス原料は、(g)リン酸ナトリウム又は(h)ナトリウム化合物とリン酸との組合せから選ばれた少なくとも一つからなることを特徴とする請求項1又は5記載の放射性廃棄物の処理方法。   The said glass raw material consists of at least one chosen from the combination of (g) sodium phosphate or (h) sodium compound and phosphoric acid, The processing method of the radioactive waste of Claim 1 or 5 characterized by the above-mentioned. . 前記放射性核種を高濃度で含むスラッジが、前記放射性汚染水に沈殿形成剤又は共沈剤を添加して形成されたスラッジであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の放射性廃棄物の処理方法。   The sludge containing the radionuclide at a high concentration is sludge formed by adding a precipitation-forming agent or a coprecipitation agent to the radioactively contaminated water. Radioactive waste disposal method. 前記放射性核種を高濃度で含むスラッジは炭酸塩を主成分とするスラッジであることを特徴とする請求項1乃至4及び7のいずれか1項記載の放射性廃棄物の処理方法。   The radioactive waste processing method according to any one of claims 1 to 4 and 7, wherein the sludge containing the radionuclide at a high concentration is a sludge mainly composed of carbonate. 前記放射性核種を高濃度で含むスラッジは鉄を主成分とするスラッジであることを特徴とする請求項1及び請求項5乃至7のいずれか1項記載の放射性廃棄物の処理方法。   The method for treating radioactive waste according to any one of claims 1 and 5 to 7, wherein the sludge containing the radionuclide at a high concentration is a sludge mainly composed of iron. 請求項1乃至9のいずれか1項記載の放射性核種を高濃度で含むスラッジを収容し加熱脱水して乾燥スラッジを生成するスラッジ加熱脱水装置と、
前記スラッジ加熱脱水装置で生成した乾燥スラッジとナトリウムを含むガラス原料からなる溶融助剤を所定の割合で混合する乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置と、
前記乾燥スラッジ・溶融助剤混合装置で生成した乾燥スラッジと溶融助剤の混合物を加熱溶融してガラス化する加熱装置と、を有することを特徴とする放射性廃棄物の処理装置。
A sludge heating and dehydrating device that contains sludge containing the radionuclide according to any one of claims 1 to 9 in a high concentration and that heats and dehydrates to produce dry sludge;
A dry sludge / melting aid mixing device that mixes dry sludge produced by the sludge heating and dehydrating device and a melting aid made of a glass raw material containing sodium at a predetermined ratio;
An apparatus for treating radioactive waste, comprising: a heating device that heats and melts a mixture of dry sludge and melting aid produced by the dry sludge / melting aid mixing device to vitrify the mixture.
放射性汚染水から鉄共沈法又は析出沈殿法により放射性核種を高濃度で含むスラッジを生成させる前処理設備を有することを特徴とする請求項10記載の放射性廃棄物の処理装置。   11. The radioactive waste treatment apparatus according to claim 10, further comprising a pretreatment facility for generating sludge containing a high concentration of radionuclides from the radioactive contaminated water by iron coprecipitation method or precipitation precipitation method.
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