JPH0136918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射性廃棄物固化処理設備に係り、特
に放射性廃棄物をポリマー含浸コンクリート（略
称PIC）等の無機素材製の薄肉容器内に充填・固
化するための処理設備に関する。

放射性廃棄物及び固化材を薄肉の無機素材製容
器に充填して固化させる処理方法として、該容器
への放射性廃棄物ペレツト充填→固化材注入→施
蓋→ポストフイリング→密封という基本プロセス
からなる方法については本出願人の先出願に係る
特願昭57−48651号（特開昭58−165099号公報参
照）に示されている。（ポストフイリングとは施
蓋の上に更に固化材を注じで密封固化することで
ある。）この処理方法によれば、容器と容器内固
化体との組合わせによつて強度、耐水性、耐膨潤
性、長期耐候性等の諸特性に優れた放射性廃棄物
固化体が得られ、かつ廃棄物の充填効率を向上さ
せることができる。しかしながら、上記特許出願
では如上の基本プロセスを実施するための実際の
装置を念頭に置いたシステム的検討は、未だ行わ
れていない。

上記特許出願に示された基本プロセスを実施す
る現実的なシステムを組み立てる上で課題となる
事項は下記の通りである。

(1) 容器に充填される廃棄物ペレツトの計量精度
の確保、 (2) 容器に充填された廃棄物ペレツトの空隙中へ
の固化材の浸透性の確保、 (3) 固化材の容器への充填注入及びポストフイリ
ング注入の適確かつ効率的な実施、 (4) 廃棄物及び固化材充填後の容器への施蓋の適
切で効果的な実施 (5) 基本プロセスに基づく固化処理の最少限設備
及び最少限スペースでの実現、 (6) 放射性廃棄物充填時に於ける放射性ダストの
雰囲気への拡散防止。

本発明は上記の課題の解決を可能にし、容器へ
の放射性廃棄物の充填、固化材の注入、施蓋及び
ポストフイリングという基本プロセスを最少限の
設備及び最少限のスペースを以て効果的に行うこ
とのできる、薄肉無機素材製容器への放射性廃棄
物の固化処理用の実際的設備を提供することを目
的とするものである。

本発明による放射性廃棄物固化処理設備は、薄
肉無機素材製容器を載置する台の直上に充填キヤ
ツプを設け、該容器の縁と充填キヤツプの縁とを
当接させるまで該容器載置台と充填キヤツプとの
相対的昇降を昇降機により行い、充填キヤツプと
容器とが当接状態にあるときに充填キヤツプに放
射性廃棄物及び固化材を夫々供給して該充填キヤ
ツプを通して容器への該廃棄物の充填、固化材の
注入、ポストフイリングを行う夫々の供給手段を
設け、また該充填キヤツプと容器とが離間状態に
あるときに廃棄物及び固化材充填済みの容器に施
蓋する施蓋手段を備えていることを特徴とするも
のであり、これにより上記目的の項で述べた基本
プロセスを平面的には容器を一個所に定置して行
うものである。

以下、図面を参照して本発明による固化処理設
備の実施例を説明する。この実施例においては放
射性廃棄物をペレツト化したものを固化材で固化
するペレツト固化処理方式を採用し且つ固化材と
して無機質の耐水性を有する特殊水ガラスを使用
する場合について説明する。しかし、これは例示
であつて、本発明はこれに限定されることなく発
明の詳細な説明の末尾で述べるように、ペレツト
固化方式ではなく放射性廃棄物を粉体化してこれ
と固化材を均質に混練して固化する方式すなわち
均質固化方式への適用や他の固化材の使用も可能
なものであることに留意すべきである。

始めに第１図を用いて該固化処理設備における
基本的システムフローの概念を説明する。この図
は主として処理プロセスの時間的推移を図解した
ものであつて、必ずしも空間的な配列や推移を表
わしたものでないことに注意すべきである。

先ずドラム缶１で包囲したPIC等の無機素材製
の薄肉容器２からなる空容器を固化施設内へ搬入
し固化処理装置にセツトする。次にペレツト状放
射性廃棄物を該容器２へ充填する。このペレツト
状廃棄物は廃棄物の乾燥粉体化過程３、造粒ペレ
ツト化過程４を経て製造され、一時貯留槽５で貯
留され、計量ホツパ６から容器２へ充填される。
容器２へのペレツト状廃棄物の充填量はペレツト
状廃棄物計量ホツパ６に於いて、その見掛け体積
から計量される。なおドラム缶１は、簡略化のた
め一部図示にとどめてある。

次に特殊水ガラスからなる固化材をペレツト充
填済みの容器２に注入する。この場合、先ず固化
材原料粉末を固化材タンク７から、固化材計量タ
ンク８へ輸送し、ここで一定量を計量後、固化材
混練槽１０に送り、他方、該粉末への添加水を添
加水計量タンク９で該粉末との混合比により算出
される一定量だけ正確に計量した上で固化材混練
槽１０へ送る。混練槽１０では撹拌機で固化材原
料粉末と添加水を充分に混合する。混練後の液体
状固化材を所定量だけ混練槽１０より容器２内へ
注入する。

次に無機素材製容器蓋１２を、容器に充填され
た廃棄物ペレツトと固化材とよりなる充填物１１
の上に設定する（施蓋）。次に、この施蓋された
容器上に液体状固化材によるポストフイリングを
行う（図では槽１３から）。１４はこのポストフ
イリングで形成された固化材層を示す。その後、
固化材に適した硬化条件下にて定時間養生し、ド
ラム缶の蓋１５をし、密封した後、固化体の一時
貯蔵庫等へ搬出される。

以上が本実施例による薄肉無機素材製容器への
ペレツト状放射性廃棄物の固化処理システムの基
本フローであるが、本発明は、第１図のうち斜線
を施した線で囲まれた部分における容器のセツテ
イング、廃棄物充填、固化材注入、容器のキヤツ
ピング（施蓋）、ポストフイリングの範囲に関す
るものである。

次に実施例の詳細を第２図及びその部分図であ
る第３、第４、第５、及び第６図に従つて説明す
る。なお簡略化のためのドラム缶１の図示は一部
にとどめ省略してある。

第２図に於いて、空の容器２は空容器コンベア
１６によつて充填位置まで運ばれ、容器昇降機１
７の容器載置台に置かれた後、案内ロツド５３
（第３図）に沿つて昇降する該昇降機１７によつ
て、充填用キヤツプ１８に図示の如く当接するま
で押し上げられる。

一方、ペレツト貯留槽５に一時貯留されている
放射性廃棄物ペレツトは弁１９を開にすることに
よつて管２０を経てペレツト計量ホツパ６に導か
れる。計量ホツパ６では計量ホツパ振動子２１で
振動が与えられることによつてペレツトのレベル
が平坦化される。このホツパ６内のペレツトのレ
ベルが規定値になると、レベルスイツチ２２が作
動して弁１９を自動的に閉とし、ペレツトの計量
が完了する。計量ホツパ６内の規定量（体積で）
のペレツトは、弁２３を開にすることによつて充
填用キヤツプ１８に至る管２４を経て全量が容器
２に充填される。

この点につき敷衍すると、ペレツト固化処理の
場合に処理対象となる廃棄物は、濃縮廃液、使用
済粉状樹脂、スラツジ等多岐に亘り、またその組
成も混合廃棄物処理まで考えれば更に多岐に亘る
ため、乾燥粉体化造粒後のペレツトの性状（主に
比重）も多岐に亘るものであり、一方、容器へ充
填量として管理すべき量は、充填容器２の容積が
特定されていることから、ペレツト状廃棄物の体
積（見掛け体積）ということになる。そこで本実
施例では、ペレツト状廃棄物の充填量は、計量ホ
ツパ６において見掛け体積の測定により計量する
こととした。そしてこの場合、ペレツトを計量ホ
ツパ６に受けたままでは、ペレツトの安息角の範
囲内でペレツトのレベル凹凸が出来るので、計量
精度を上げるために計量ホツパ６に振動子２１を
備え付け、ペレツト受入時にホツパ６を振動させ
ながらペレツトレベルを計測し、一定体積量の廃
棄物ペレツト受入完了信号によりペレツト受入を
停止して、充填ペレツト量の計量精度を確保する
ようにした。なおペレツトレベルの計測には、静
電容量式レベル計等を用いることができる。

上記のように容器２にペレツトを充填した後、
昇降機１７に付設の容器振動子１７ａによつて容
器２に振動を与え該容器２内のペレツトレベルの
平坦化を図る。このようにする理由は、計量ホツ
パ６からペレツトを容器２へ投入したまま放置し
た場合は、容器２内のペレツトレベルに凹凸が出
来るので、次段の固化材充填→容器蓋設定→ポス
トフイリングの過程で、一部ペレツトへの固化材
の廻り込みの不足、浸透不足が生ずる危惧がある
からである。そこで容器２にペレツトを受けた
後、容器の振動を与えて容器内のペレツトレベル
を平坦にする作用を導入することとした。なお、
容器２は、容器載置台ごと振動子１７ａで振動さ
せる。

上記のペレツト充填作業時に放射性ダストの拡
散を防止するために、キヤツプ１８にはパツキン
２６が装着されており、容器２の上縁を押付荷重
計２７による制御のもとにパツキン２６に押し付
けて、密封性を維持すると共に（なおキヤツプ１
８には容器振動対策としてベロー２５が設けてあ
る）、弁２３の開弁と同時にベント弁２８を自動
的に開とし、固化処理設備の廃棄物粉体・ペレツ
ト取扱い機器のベント処理系のブロア３２によつ
て管２９、管３０及びフイルタ３１を経て容器２
内の雰囲気を吸引して該容器内を微負圧に保つこ
とにより、放射性ダストの拡散防止及びその処理
を行う。

固化材側については、固化材（本実施例では、
無機質の特殊水ガラスである。従つて固化材原料
は粉体である。）の原料粉末は固化材タンク７か
らロータリフイーダ３３によつて固化材計量タン
ク８に供給される。タンク８ではロードセル３４
によつてその受入量を管理し、規定量に達した時
点でロータリフイーダ３３を自動停止し受入を停
止する（固化材原料粉体秤量完了）。一方、固化
材用の添加水は、供給系から弁３７を開にするこ
とによつて管３８を経て添加水計量タンク９に供
給される。タンク９ではレベルスイツチ３９によ
つて受入水量を管理し規定値に達した時点で弁３
７を自動的に閉として受入れを停止する（添加水
計量完了）。このように計量された固化材原料粉
末及び添加水は夫々弁３５，４０を開とすること
により夫々管３６，４１を経て全量が固化材混練
タンク１０に導かれ、ここで撹拌機４２によつて
混練される。混練終了後の固化材は、タンク１０
から、充填注入用弁４３を開とすることによつ
て、タンク１０の底頂より上方の中間レベルから
出ている管４４を経て規定量だけがペレツト充填
後の容器に充填注入される。尚、その注入量は、
ペレツトへの固化材の浸透性を考慮して前述の容
器２内で平坦化されたペレツトレベルより若干上
になるように設定される。

この点につき敷衍すると、ペレツト固化処理の
場合、固化材は容器に廃棄物ペレツトを充填した
後の注入時と容器への蓋設定後のポストフイリン
グ注入時との二度に亘つて注入が高われる。固化
材混練タンク１０からペレツト充填後の容器２へ
の注入量は、かなり精度が要求される。何故な
ら、過少であれば充填ペレツトの空隙中への固化
材浸透量が不足して不良固化体を生ずる原因とな
り、また過大であれば蓋設定時に蓋設定機械への
固化材の付着を生じたり、場合によつては、オー
バフローを生じて放射能汚染の原因になるからで
ある。そこで、固化材混練タンク１０には、ペレ
ツト充填後の固化材注入用として該タンクの中間
レベルから出ている管４４と、後に行うポストフ
イリング注入用として該タンク１０の底頂から出
ている管５０を設け、両管の取入れ口間の高さの
差に相対する体積の固化材をポストフイリング用
としてタンク１０内に残しておくことにより、上
記２度の注入量の管理精度を確保するようにして
いる。またこのようにすることによつて二度の固
化材注入の総量を一度に計量・混練することが可
能となる。

ペレツト及び固化材の充填後の容器２は、昇降
機１７によつて再び最低レベルまで引き下げら
れ、ここで無機素材製の容器蓋１２が設定される
（即ち、施蓋が行われる）。蓋１２は蓋移送コンベ
ア４５で蓋装着機４６の近傍まで運ばれる。蓋１
２の上面には鉄板４８が埋め込まれており（この
詳細は第４図、第５図参照）、蓋装着機４６の回
転アームの先端に取り付けられた電磁石４７で吸
着されてコンベア４５から充填容器２の位置まで
運ばれ、容器２内の廃棄物ペレツト及び固化材よ
りなる充填物１１の上面に軽く押し付けられるこ
とにより蓋１２は設定される。その後、電磁石４
７を消磁して、回転アームを昇降機１７の可動範
囲外に戻す。なお、第２図では蓋の設定に関係す
る構成の平面的な感覚が把握できないから、第３
図にその平面配置関係を示した。この図から所要
の平面スペースが少く且つ物流がスムーズである
ように構成されていることが理解できるであろ
う。

蓋１２は固化体としての物性値維持の必要及び
製作上の制約（特にポリマー含浸コンクリートの
様な材料の場合）からその最小厚さに限界があ
る。従つて、廃棄物充填率を上げるためには、こ
の最小厚さでほぼ平坦な形状が理想であり、フツ
ク等で吊り上げるための把手や凹凸等を蓋に設け
るのは適当でない。そこで上記の如く、実施例で
は、第４図及び第５図に示すように、上面に鉄板
４８を埋め込んだ無機質素材（PIC等）製のほぼ
平坦な円板形状の蓋１２を用い、施蓋のための蓋
取扱装置としては電磁力を利用して該鉄板を介し
て蓋を吸引する方式の装置４６を採用した。な
お、蓋１２の径は容器２の内径より若干小さ目に
し、施蓋の際には蓋上面を容器上端より若干沈ま
せて設定し、このようにしてできた凹所に後に、
単に固化材を注入するのみでポストフイリングを
行い得るようにする。

再び第２図に戻つて、蓋設定後の容器２はポス
トフイリングのために再び昇降機１７によつて、
充填用キヤツプ１８に当接する位置まで持ち上げ
られる。そして、固化材混練タンク１０に残つて
いたポストフイリングのための固化材が全量、弁
４９を開くことによつて該タンクの底頂から出る
管５０を経て容器２内の蓋１２上に投入される。
なお、容器のオーバーフローを防止する観点か
ら、キヤツプ１８にはレベルスイツチ５１を設定
して、容器満杯時には弁４９を自動的に閉とする
保護回路を付設してある。

このようにして、ポストフイリングを完了した
後の容器１２は、充填容器移送コンベア５２によ
つて、ドラム養生エリアに移動せられる。

以上が本実施例の固化処理設備の構成及び動作
の内容である。

蓋１２と、容器２及び充填物１１の固化材並び
にポストフイリング固化材１４との密着性を良好
に保ち且つ容器内の空洞残存の防止を図るに好適
な容器２及び蓋１２の形状を第６図に示す。即
ち、施蓋時に容器内側に空洞ができないように蓋
１２の下面に円錐状のテーパ５４を設けて空気の
流れを良くする。また、蓋１２の周縁と容器２の
胴の上部内面に共にテーパ５５を設けて蓋押付時
に空気の逃げを確保すると共に、蓋と容器胴との
密着性を向上させるようにする。

第７図は、本発明の他の実施例を示す。本実施
例が、第２図に示した実施例と異る点は、容器昇
降機１７を設けず、容器２を不動の振動子付き容
器載置台１７′上に定置し、その代りに充填用キ
ヤツプ１８をキヤツプ昇降装置１８′を用いて昇
降させるようにしたことである。このため、配管
類にはフレキシブルホース５６を用いる。

以上説明した構成により下記の効果が得られ
る。

廃棄物の充填、固化材の充填、蓋の設定、固
化材のポスト・フイリングは、容器を平面的に
は一個処に定置したまま上下操作のみで可能で
あるから、スペースフアクタが良く、更に充填
用キヤツプを廃棄物の充填並びに固化材の注入
及びポストフイリングに、また固化材供給・注
入系を上記の後二者に共用するので、設備自体
を簡素で最少限のものとすることができ、効率
及び経済性にも優れる。

ペレツト状廃棄物の計量時及び充填後に振動
を付加することにより、計量精度の向上及びペ
レツトへの固化材の浸透性向上が図れる。

充填用固化材及びポスト・フイリング用固化
材の各充填量の配分は、混練タンクの中間レベ
ル及び底頂から出る２本の管路を使い分けるこ
とにより高精度で実現できると共に、全充填量
の一括計量及び混練が可能となり、これら設備
の共用化、ひいては簡素化、経済性化、効率化
を図ることができる。

施蓋過程において、鉄板埋込蓋の電磁的吸着
による取扱い操作を用いるので、蓋を必要最小
限の厚さにすることが可能となり、充填率の向
上が図れる。

廃棄物充填時における放射性ダストの拡散が
防止される。

以上の実施例は、ペレツト状廃棄物を無機質の
特殊水ガラスを固化材として固化するペレツト固
化処理の場合について説明したが、ペレツト固化
処理の場合に用いる注入固化材は特殊水ガラスに
限定するものではなく、プラスチツク又はアスフ
アルト等であつても、本発明の目的達成には全く
差しつかえない。

なおまた、ペレツト固化処理ではなく均質固化
処理の場合には、多少プロセスは異なるが、本発
明の基本をなす無機素材（PIC等）製の容器への
放射性廃棄物の固化処理に際する廃棄物及び固化
材の充填操作、容器施蓋操作、ポスト・フイリン
グ操作等には、既述の実施例の内容を実質的にそ
のまま適用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による放射性廃棄物固
化処理設備の基本的システムフロー図、第２図は
本発明による放射性廃棄物固化処理設備の実施例
を示す概念図、第３図は同実施例における蓋装着
機廻りの設備を示す平面配置概念図、第４図及び
第５図は同実施例に用いる無機素材製の容器蓋の
平面図及びＡ―Ａ断面図、第６図は同実施例に用
いる無機素材製容器及び蓋の断面図、第７図は本
発明の他の実施例を示す概念図である。 １…ドラム缶、２…薄肉無機素材製容器、３…
廃棄物乾燥粉体化過程、４…廃棄物造粒ペレツト
化過程、５…放射性廃棄物ペレツト一時貯留槽、
６…計量ホツパ、７…固化材タンク、８…固化材
計量タンク、９…添加水計量タンク、１０…固化
材混練槽、１１…充填物、１２…無機素材製容器
蓋、１３…ポスト・フイリング用固化材混練槽、
１４…ポスト・フイリングによる固化材層、１５
…ドラム缶蓋、１６…空容器コンベア、１７…容
器昇降機、１７′…振動子付容器載置台、１７ａ
…容器振動子、１８…充填用キヤツプ、１８′…
キヤツプ昇降装置、１９…弁、２０…ペレツト移
送配管、２１…計量ホツパ振動子、２２…レベル
スイツチ、２３…計量ホツパ出口弁、２４…ペレ
ツト移送用配管、２５…充填用キヤツプベロー、
２６…充填用パツキン、２７…押付荷重計、２８
…ベント弁、２９…排気管、３０…排気管、３１
…フイルタ、３２…機器ベント処理系ブロア、３
３…ロータリフイーダ、３４…ロードセル、３５
…固化材計量タンク出口弁、３６…固化材原料粉
末移送用配管、３７…添加水計量タンク入口弁、
３８…添加水移送用配管、３９…レベルスイツ
チ、４０…添加水タンク出口弁、４１…添加水タ
ンク出口管、４２…固化材混練タンク撹拌機、４
３…固化材充填注入弁、４４…固化材充填注入
管、４５…薄肉無機素材製容器蓋移送コンベア、
４６…薄肉無機素材製容器蓋装着機、４７…薄肉
無機素材製容器蓋吸引用電磁石、４８…薄肉無機
素材製容器蓋埋込鉄板、４９…固化材ポスト・フ
イリング注入弁、５０…固化材ポスト・フイリン
グ注入管、５１…固化材ポスト・フイリングレベ
ルスイツチ、５２…充填容器移送コンベア、５３
…容器昇降機固定用ロツド、５４…薄肉無機素材
製容器蓋の下面テーパ、５５…薄肉無機素材製容
器及び蓋の嵌め合い部テーパ、５６…フレキシブ
ルホース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄肉無機素材製容器を載置する台；該台の直
   上方に設けられた充填キヤツプ；上記台に載置さ
   れた上記容器の上周縁と該充填キヤツプの下周縁
   とが当接するまで上記台と充填キヤツプとの相対
   的昇降を行う昇降手段；該充填キヤツプを通して
   放射性廃棄物の該容器への充填、該廃棄物充填後
   の該容器への固化材の注入及び下記施蓋後の該容
   器への固化材のポストフイリングをいずれも該容
   器と充填キヤツプとが当接状態にあるときに行う
   ように放射性廃棄物及び固化材を充填キヤツプに
   夫々供給する手段；及び、該廃棄物の充填及び固
   化材の注入後の容器と充填キヤツプとが離間状態
   にあるときに上記台上にある該容器に無機素材製
   蓋を施蓋する施蓋手段；からなることを特徴とす
   る、放射性廃棄物を固化材で薄肉無機素材製容器
   内に充填固化させるための放射性廃棄物固化処理
   設備。 ２ 放射性廃棄物はペレツト化され、充填キヤツ
   プに放射性廃棄物を供給する上記手段は該ペレツ
   トの前記容器への充填量をホツパ内の該ペレツト
   の受入体積から計量する計量ホツパを含み、該計
   量ホツパ内への上記ペレツトの受入れの際に該計
   量ホツパに振動を与える手段を有する特許請求の
   範囲第１項記載の放射性廃棄物固化処理設備。 ３ 固化材を充填キヤツプに供給する上記手段
   は、１つの固化材計量混練タンクと、該固化材計
   量混練タンク内の中間レベルから出て充填キヤツ
   プに至る固化材注入用管路と、該固化材計量混練
   タンクの底頂から出て充填キヤツプに至る固化材
   ポストフイリング用管路とを含む特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の放射性廃棄物固化処理設
   備。 ４ 前記無機素材製蓋はその上面に埋め込まれた
   磁性板を備えており、前記施蓋手段は該蓋を磁力
   で吸着して容器施蓋位置へ設定する電磁石付き可
   動アームを備えている特許請求の範囲第１項、第
   ２項又は第３項記載の放射性廃棄物固化処理設
   備。 ５ 放射性廃棄物充填後、固化材注入前に、前記
   容器に振動を与える手段を有する特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項又は第４項記載の放射性
   廃棄物固化処理設備。 ６ 当接状態にあるときの容器と充填キヤツプと
   の間の密封性を確保するために充填キヤツプに設
   けられた密封手段及び充填キヤツプを介して容器
   内の雰囲気を吸引する吸気手段を含む放射性ダス
   ト拡散防止手段を備えた特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項、第４項又は第５項記載の放射性
   廃棄物固化処理設備。