JPH11231098A - Solid mainly containing radioactive metal oxide, its manufacture and recycling method - Google Patents
Solid mainly containing radioactive metal oxide, its manufacture and recycling methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放射性金属酸化物
を主体とする固化体、その製造方法および再利用方法に
関する。さらに詳しくは、商業用原子力発電所などの原
子力施設の廃止措置に伴い、解体される生体遮蔽壁など
のコンクリート構造物から発生するコンクリートの付着
した鉄筋および鉄骨など、金属と無機化合物の混合物か
ら製造される放射性金属酸化物を主体とする固化体、そ
の製造方法および再利用方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide, a method for producing the same, and a method for reusing the same. More specifically, following the decommissioning of nuclear facilities such as commercial nuclear power plants, manufactured from a mixture of metals and inorganic compounds, such as reinforcing steel bars and steel frames with concrete generated from concrete structures such as biological shielding walls to be dismantled The present invention relates to a solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide, a method for producing the same, and a method for reusing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般産業においては、鉄筋コンクリート
構造物の解体に伴い発生する鉄筋・鉄骨は、破砕、分別
され、コンクリートを除去されたあと、スクラップとし
て供出され、一般市場にて流通し、ほぼ１００％再利用
されている。2. Description of the Related Art In the general industry, rebars and steel frames generated during the dismantling of reinforced concrete structures are crushed and separated, concrete is removed, and then supplied as scrap and distributed in the general market. % Have been reused.
【０００３】一方、商業用原子力発電所等の廃止措置に
伴い実施される生体遮蔽壁などのコンクリート構造物の
解体から発生する鉄筋コンクリートについては、ブロッ
ク形状に切り出して放射性廃棄物として埋設処分するの
が一般的であった。すなわち、放射能レベルに応じて分
類したのち、一部の放射能レベルの高いものを除き、低
レベル放射性廃棄物としてコンクリートピットに埋設処
分するか、もしくは極低レベル放射性廃棄物として素堀
りトレンチ埋設処分するものである。On the other hand, reinforced concrete generated from the demolition of concrete structures such as biological shielding walls implemented in accordance with the decommissioning of commercial nuclear power plants, etc., is cut out into blocks and disposed of as radioactive waste. Was common. That is, after categorizing according to the radioactivity level, except for some high radioactivity levels, bury them in concrete pits as low-level radioactive waste, or uncover trenches as extremely low-level radioactive waste. It is to be buried.
【０００４】商業用原子力発電所から発生する解体廃棄
物の総量は、炉型（ＰＷＲ、ＢＷＲ、ＧＣＲ）の違いや
出力規模により差異があるものの、１１０万ｋＷ級の軽
水炉の場合、１基あたり約５５トンであり、その９割以
上は、鉄筋および鉄骨を含むコンクリート構造物であ
る。このコンクリート構造物は、生体遮蔽壁などから発
生する低レベルの放射性廃棄物と、建屋から主に発生す
る非放射性廃棄物とに分類でき、放射性廃棄物の全体に
占める割合は、概ね３％以下であるが、我が国において
は、西暦２０１０年〜２０２０年前後から恒常的に発生
することが予測されている。[0004] The total amount of demolition waste generated from commercial nuclear power plants varies depending on the type of reactor (PWR, BWR, GCR) and the output scale, but in the case of a 1.1 million kW-class light water reactor, About 55 tons, more than 90% of which are concrete structures including reinforcing bars and steel frames. This concrete structure can be classified into low-level radioactive waste generated from biological shielding walls, etc., and non-radioactive waste mainly generated from buildings. The ratio of radioactive waste to the total is about 3% or less. However, in Japan, it is predicted that it will occur constantly from around 2010 to 2020 AD.
【０００５】それに伴い、近年、最終処分場および保管
場所が処分または保管できるスペースの関係上、放射性
廃棄物の減容処理の要求が高まってきている。また、再
利用による廃棄物の削減の要求も同様に検討されつつあ
る。[0005] Accordingly, in recent years, there has been an increasing demand for radioactive waste volume reduction processing due to the space in which final disposal sites and storage locations can be disposed or stored. Demands for waste reduction through reuse are also being considered.
【０００６】減容処理技術としては、減容率、無公害化
の観点より溶融技術が注目されており、例えば、灯油や
重油といった化石燃料による燃焼加熱、高周波やマイク
ロ波を用いたジュール発熱によるものなど、種々の方法
が検討されている。[0006] As a volume reduction treatment technique, a melting technique has been attracting attention from the viewpoint of volume reduction rate and elimination of pollution. For example, combustion heating by fossil fuel such as kerosene or heavy oil, and Joule heat generation using high frequency or microwave. Various methods are being studied, such as the one described above.
【０００７】また、再利用するばあいには、当該構造物
をコンクリートガラと鉄筋に分別し、適切な処置ならび
に加工を施したあと、コンクリート材料および金属材料
として利用することが考えられている。つまり、コンク
リートについては、粗骨材、細骨材、およびセメントな
どへの再利用に、金属については溶融あるいは溶融分離
技術により放射能レベルを低減したのち固体放射性廃棄
物の容器等に再利用する。[0007] In the case of reuse, it has been considered that the structure is separated into concrete waste and rebar, subjected to appropriate treatment and processing, and then used as a concrete material and a metal material. In other words, concrete is reused for coarse aggregate, fine aggregate, cement, etc., and metal is reused for solid radioactive waste containers etc. after reducing the radioactivity level by melting or melt separation technology. .
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化石燃
料の燃焼加熱では加熱温度および加熱効率に難点があ
り、金属などの高融点のものの処理には適さないことお
よび排ガス量が大きくなり排ガス系が大きくなる等の問
題がある。他方、高周波誘導加熱法では、誘導電流が流
れないコンクリート等の無機物の溶融が不可能であるこ
と、マイクロ波溶融加熱法では金属の溶融が不可能であ
ることなどの難点がある。However, combustion heating of fossil fuels has drawbacks in terms of heating temperature and heating efficiency, and is not suitable for treating metals and other high-melting materials, and the amount of exhaust gas increases, resulting in a large exhaust gas system. There are problems such as becoming. On the other hand, the high-frequency induction heating method has drawbacks such as the inability to melt inorganic substances such as concrete through which no induction current flows, and the inability to melt metals with the microwave melt heating method.
【０００９】また、炭素鋼などの金属とコンクリート等
の無機化合物からなる混合物は、そのまま溶融されても
二層に分離してしまう。Further, a mixture of a metal such as carbon steel and an inorganic compound such as concrete is separated into two layers even if it is melted as it is.
【００１０】さらに、再利用するための前処理工程にお
いて、当該構造物をコンクリートガラと鉄筋に分別しな
ければならない。しかし、分別の際には粉塵などの発生
による作業者の被ばくや周辺環境への影響を最小にする
こと、解体に伴う二次廃棄物を最小にすること、放射能
レベルに応じて遠隔操作による解体を行う等の用件を満
たさなければならない。これらの用件を満たすには、一
般的な解体工法であるブレーカ、ジャッキおよび火薬を
用いた制御爆破などの機械的な衝撃による解体の実施が
困難である。また、ブロック状に切り出した上で破砕
機、選別機等を組み合わせることも、粉塵による被ば
く、二次廃棄物の発生、メンテナンス上の問題から適用
が難しく、完全分離による再利用は合理的とはいい難
い。[0010] Further, in a pretreatment step for reusing, the structure must be separated into concrete waste and rebar. However, at the time of separation, minimizing the impact on workers and the surrounding environment due to the generation of dust, minimizing secondary waste associated with dismantling, and remote control according to the radioactivity level Must meet requirements such as dismantling. In order to satisfy these requirements, it is difficult to perform dismantling by mechanical impact such as control blasting using breakers, jacks, and explosives, which is a common dismantling method. In addition, it is difficult to apply a crusher, a sorter, etc. after cutting into blocks, because of exposure to dust, generation of secondary waste, and maintenance problems. It's difficult.
【００１１】本発明は、前記問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、原子力施設の解体に
伴い発生するコンクリートの付着した鉄筋等の金属を原
料として形成される減容および再利用に適した均一な組
成の放射性金属酸化物を主体とする固化体、その製造方
法および再利用方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to reduce the volume formed by using a metal such as a reinforcing steel to which concrete generated during the dismantling of a nuclear facility is attached as a raw material. An object of the present invention is to provide a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide having a uniform composition suitable for reuse, a method for producing the solidified body, and a method for reuse.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の放射性金属酸化
物を主体とする固化体は、放射性コンクリート構造物の
解体により生じる金属と無機化合物との混合物から製造
される放射性金属酸化物を主体とする固化体であって、
前記金属を完全に酸化させた放射性金属酸化物と、無機
化合物とを溶融状態で混合し、冷却・固化させてなるこ
とを特徴とする。放射性コンクリート構造物とは、例え
ば、原子炉を取り除いたあとに残される鉄筋コンクリー
ト製格納容器（鋼製の内張りをもつ鉄筋コンクリート製
の原子炉格納容器）、生体遮断壁などである。金属と無
機化合物の混合物とは、例えば、コンクリートが付着し
た鉄筋、鉄骨などである。溶融処理しない金属と無機化
合物の混合物と比較し、大幅に減容されるとともに、金
属酸化物と無機化合物との比重の差は小さく、溶融状態
で混合されると均一な組成の固化体となる。また、コン
クリートおよびモルタル材料などに再利用することがで
きる。このことは、廃棄物の削減の他に、再利用前のコ
ンクリート除去工程の簡素化するといった効果を生み出
す。つまり、従来の金属資源としての再利用方法では、
金属に多くの付着物があることは溶融時の電力原単位お
よび溶融炉の操業上の観点等から好ましくなかったの
で、コンクリートの付着した鉄骨からコンクリート片を
ほぼ完全に取り去る作業を必要としていた。しかし、不
純物（無機化合物）を多少含んでいても、均一な組成の
固化体とすることができれば、非常に簡単に再利用する
ことができる。In order to achieve the above-mentioned object, a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide according to claim 1 of the present invention is characterized in that a solid produced by dismantling a radioactive concrete structure is made of metal. A solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide produced from a mixture with an inorganic compound,
The radioactive metal oxide obtained by completely oxidizing the metal and an inorganic compound are mixed in a molten state, and cooled and solidified. The radioactive concrete structure is, for example, a reinforced concrete containment vessel (a reinforced concrete containment vessel having a steel lining) left after the reactor is removed, a biological barrier, and the like. The mixture of a metal and an inorganic compound is, for example, a reinforcing bar or a steel frame to which concrete has adhered. Compared to a mixture of a metal and an inorganic compound that is not melted, the volume is significantly reduced, and the difference in specific gravity between the metal oxide and the inorganic compound is small, and when mixed in a molten state, a solidified product having a uniform composition is obtained. . Also, it can be reused for concrete and mortar materials. This has the effect of reducing waste and simplifying the concrete removal process before reuse. In other words, in the conventional recycling method as a metal resource,
Since it is not preferable from the viewpoints of the power consumption during melting and the operation of the melting furnace that there are many deposits on the metal, it is necessary to almost completely remove the concrete pieces from the steel frame to which the concrete has adhered. However, even if it contains a small amount of impurities (inorganic compounds), it can be very easily reused if a solid having a uniform composition can be obtained.
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明に加えて、前記固化体が、大気中の徐冷によって固
化した結晶質を有する物であり、固化後に粉砕し、粒度
調整して粒状にされてなるものである。コンクリートお
よびモルタル材料などに再利用できる。また、固体放射
性廃棄物を保管するための収容缶に充填材として利用す
ることもできる。According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the invention, the solidified material has a crystalline property which has been solidified by slow cooling in the air. It is made into a granular form. Can be reused for concrete and mortar materials. Further, it can also be used as a filler in a container for storing solid radioactive waste.
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明に加えて、前記固化体が、溶融状態にあるときに加圧
流体の噴射によって破砕されつつ固化したガラス質のも
のであり、冷却後にさらに軽粉砕され、粒度調整されて
なるものである。溶融状態の混合物に加圧流体を噴射す
ることにより、容易に粉体を得ることができる。加圧流
体による粉砕には、いわゆる風砕と水砕（乾式と湿式）
がある。乾式である風砕では、粉砕物同志が癒着しやす
いが水などの液体が残量するおそれがないので好まし
い。水砕では、冷却が完全に行われ細かな粒状体を得る
ことができる。水砕後乾燥させてコンクリート材料など
に再利用することが好ましい。また、固体放射性廃棄物
を保管するための収容缶に充填材として利用することも
できる。According to a third aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, the solidified material is a vitreous material which is solidified while being crushed by injection of a pressurized fluid when in a molten state, After cooling, it is further lightly pulverized and the particle size is adjusted. By injecting the pressurized fluid into the molten mixture, powder can be easily obtained. So-called air crushing and water crushing (dry type and wet type)
There is. Dry air-blasting is preferable because the pulverized materials easily adhere to each other, but there is no possibility of remaining liquid such as water. In the water granulation, cooling is completely performed, and fine granules can be obtained. After granulation, it is preferable to dry and reuse it as a concrete material. Further, it can also be used as a filler in a container for storing solid radioactive waste.
【００１５】請求項４記載の放射性酸化物を主体とする
固化体の製造方法は、放射性コンクリート構造物の解体
により生じる金属と無機化合物の混合物をプラズマアー
ク炉内に投入し、酸化性ガスをプラズマガスとするプラ
ズマトーチからのプラズマアーク照射によって前記混合
物を溶融し、冷却・固化することを特徴とする。酸化性
ガスとは空気など酸素を含むガスをいう。プラズマガス
として酸化性ガスを用いることにより、金属は溶融され
ながら酸素に接触することになり、ほぼ完全に酸化す
る。金属は酸化物になると比重等はコンクリート等の無
機化合物に近づく。また、プラズマ加熱は数万度という
高温であるため、無機化合物も容易に融ける。したがっ
て、金属酸化物と無機化合物とは、プラズマーク炉内
で、溶融状態で分離することなく一層となり、均一な組
成の固化体を製造することができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a solidified body mainly composed of a radioactive oxide, wherein a mixture of a metal and an inorganic compound produced by dismantling a radioactive concrete structure is charged into a plasma arc furnace, and an oxidizing gas is converted into a plasma. The mixture is melted by plasma arc irradiation from a plasma torch as a gas, and cooled and solidified. The oxidizing gas refers to a gas containing oxygen such as air. By using an oxidizing gas as the plasma gas, the metal comes into contact with oxygen while being melted, and is almost completely oxidized. When a metal becomes an oxide, its specific gravity approaches that of an inorganic compound such as concrete. Further, since the plasma heating is performed at a high temperature of tens of thousands of degrees, the inorganic compound is easily melted. Therefore, the metal oxide and the inorganic compound are further separated in a plasma furnace without being separated in a molten state, and a solid having a uniform composition can be produced.
【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４に記載の
発明に加えて、前記プラズマトーチが照射場所を変える
ことができるように前記プラズマアーク炉内に取り付け
られており、移動するプラズマトーチから噴出されるプ
ラズマアークによって溶融状態の混合物を攪拌し、その
のち冷却・固化するものである。プラズマガスは噴流体
であり、変動させることによって炉中の溶融物を攪拌す
ることができる。これにより、より均一な固化体を得る
ことができ、また、より短時間に金属を完全に酸化させ
ることができる。ここでいう変動とは、昇降および傾動
を組み合わせた上下方向の２次元的な動きの他、揺動、
回転など水平面を併せた３次元的な動きも含む。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, the plasma torch is mounted in the plasma arc furnace so that the irradiation place can be changed, and the moving plasma torch is provided. The mixture in the molten state is stirred by the plasma arc ejected from the nozzle, and then cooled and solidified. The plasma gas is a jet fluid, and the melt in the furnace can be agitated by changing it. As a result, a more uniform solid can be obtained, and the metal can be completely oxidized in a shorter time. The term “fluctuation” as used herein refers to a two-dimensional vertical movement combining lifting and lowering and tilting,
It also includes three-dimensional movement including horizontal planes such as rotation.
【００１７】請求項６記載の放射性金属酸化物を主体と
する固化体の再利用方法は、放射性コンクリート構造物
の解体により生じる金属と無機化合物の混合物をプラズ
マアーク炉内に投入し、酸化性ガスをプラズマガスとす
るプラズマトーチからのプラズマアークの照射によって
前記混合物を溶融し、当該溶融状態の混合物を前記炉外
に出湯し、予め固体放射性廃棄物が挿入されている収納
缶に充填材として投入し、収納缶内で冷却・固化させる
ことを特徴とする。固体放射性廃棄物としては、広く原
子力発電所等から発生する固体の低レベル放射性廃棄物
全般を挙げることができる。固体放射性廃棄物は、ドラ
ム缶内に充填物により固型化され、保管される。充填物
としてはコンクリートなどが従来用いられていたが、放
射性廃棄物を主体とする固化体を再利用することによっ
て、放射性廃棄物の削減および保管場所の節約が可能で
ある。なお、溶融混合物は非常に高温であるのでドラム
缶の溶解防止として、ドラム缶を水没させた状態にして
固化体を投入するなどしてもよい。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for reusing a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide, wherein a mixture of a metal and an inorganic compound generated by dismantling a radioactive concrete structure is charged into a plasma arc furnace, and an oxidizing gas is introduced. The mixture is melted by irradiating a plasma arc from a plasma torch with a plasma gas, the melted mixture is poured out of the furnace, and charged as a filler into a storage can in which solid radioactive waste is previously inserted. And it is characterized by being cooled and solidified in a storage can. Examples of solid radioactive wastes include solid low-level radioactive wastes generally generated from nuclear power plants and the like. The solid radioactive waste is solidified by a filling in a drum and stored. Conventionally, concrete or the like has been used as the filler, but by reusing the solidified material mainly composed of radioactive waste, it is possible to reduce radioactive waste and save storage space. Since the molten mixture has a very high temperature, the solidified body may be put in a state in which the drum can is submerged to prevent the melting of the drum.
【００１８】請求項７記載の放射性金属酸化物を主体と
する固化体の再利用方法は、請求項２または３記載の粒
状の固化体を、コンクリートおよびモルタル材料などと
して再利用することを特徴とする。再利用することによ
り放射性廃棄物が減容・削減される。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for recycling a solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide, wherein the granular solidified material according to the second or third aspect is reused as a concrete or mortar material. I do. Recycling reduces and reduces the volume of radioactive waste.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図示例と
ともに説明する。本発明の放射性酸化物を主体とする固
化体は、原子力施設の廃止措置に伴って解体されるコン
クリート構造物を原料とする。コンクリート構造物は、
ブロック形状に切り出され、コンクリートガラと鉄筋に
分別される。このときに生じるコンクリートの付着した
鉄筋・鉄骨（金属と無機化合物の混合物）などは、図１
に示されるように、プラズマ溶融処理装置１に投入され
る。先に、図１に基づいて、プラズマ溶融処理装置１を
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to illustrated examples. The solidified body mainly composed of the radioactive oxide of the present invention is made from a concrete structure that is dismantled in accordance with the decommissioning of nuclear facilities. Concrete structures are
It is cut into blocks and separated into concrete gala and steel bars. Fig. 1 shows the reinforcing steel and steel frame (mixture of metal and inorganic compound), etc., to which concrete adhered at this time.
As shown in FIG. First, the plasma melting apparatus 1 will be described with reference to FIG.
【００２０】図１において、このプラズマ溶融処理装置
１は、耐火容器で構成される炉体８と、プラズマアーク
１３を発生するプラズマトーチ２とを備えている。プラ
ズマトーチ２は、プラズマトーチ２の先端が炉底を向く
ように昇降兼傾動装置１０を介して炉体８の上面に設け
られている。この昇降兼傾動装置１０は、図示されない
炉内状況監視装置から伝達された炉内状況を基に、プラ
ズマトーチ２の先端を炉床鉛直方向から出湯口４付近ま
で傾動させたり、昇降させるようになっている。熱源と
して用いられるプラズマアーク１３のアーク発生機構と
しては移行型（トランスファーモード）または非移行型
（ノントランスモード）が用いられる。作動ガス（プラ
ズマガス）には、空気など酸素を含む酸化性ガスが用い
られる。In FIG. 1, the plasma melting apparatus 1 includes a furnace 8 composed of a refractory vessel and a plasma torch 2 for generating a plasma arc 13. The plasma torch 2 is provided on the upper surface of the furnace body 8 via the elevating / tilting device 10 such that the tip of the plasma torch 2 faces the furnace bottom. The elevating and tilting device 10 tilts or raises and lowers the tip of the plasma torch 2 from the vertical direction of the hearth to the vicinity of the tap hole 4 based on the in-furnace condition transmitted from a not-shown in-furnace condition monitoring device. Has become. A transition type (transfer mode) or non-transition type (non-trans mode) is used as an arc generation mechanism of the plasma arc 13 used as a heat source. An oxidizing gas containing oxygen, such as air, is used as the working gas (plasma gas).
【００２１】炉体８には、炉内の排ガスを排気させる第
１排ガス口６と、被加熱物（混合物）１７を炉体８内に
供給する供給口５と、図示されない炉内状況監視装置
と、溶融物１４を出湯させる出湯口４と出湯管３が設け
られている。炉体８の内部はアルミナ系、クロム系、ジ
ルコニア系などの耐火物で覆われている。炉体８の外周
部（炉鍋部、炉蓋部、必要なときは炉底部）には、炉体
８に内張りされている耐火物を保護するように水冷用の
水冷ジャケット９が設けられている。出湯管３の外周部
にも、出湯管３に内張りされている耐火物を保護するよ
うに、水冷用の水冷ジャケット９が設けられている。出
湯管３の底面は、溶融物１４を短時間で出湯させるよう
に傾斜している。The furnace body 8 has a first exhaust gas port 6 for exhausting exhaust gas in the furnace, a supply port 5 for supplying an object to be heated (mixture) 17 into the furnace body 8, and a furnace condition monitoring device (not shown). And a tap hole 4 for tapping the melt 14 and a tapping pipe 3 are provided. The inside of the furnace body 8 is covered with a refractory material such as alumina-based, chromium-based, and zirconia-based. A water-cooling jacket 9 for water cooling is provided on the outer periphery of the furnace body 8 (furnace pot, furnace lid, and, if necessary, the furnace bottom) to protect the refractory lining the furnace body 8. I have. A water-cooling jacket 9 for water cooling is also provided on the outer periphery of the tapping pipe 3 so as to protect the refractory lining the tapping pipe 3. The bottom of the tapping pipe 3 is inclined so that the melt 14 can be supplied in a short time.
【００２２】プラズアーク１３は、プラズマトーチ２か
ら噴出するプラズマガスに電流を流すことによりプラズ
マを発生させている。プラズマアーク１３が移行型のば
あいは炉床１６に対極（図示せず）が設けられており、
非移行型のばあいはプラズマトーチ２の噴出口付近に対
極が設けられている。プラズマトーチ２は、昇降兼傾動
装置１０により昇降または傾動するので、炉内の混合物
にプラズマアーク１３が満遍なく照射される。また、プ
ラズマアーク自身は、プラズマおよびガス（殆どがガ
ス）の噴流体であるので、炉中の溶融物１４を上下およ
び水平方向に攪拌することができる。また、プラズマを
発生させるためのプラズマガスとして空気などの酸化性
ガスを用いているので、混合物中の金属単体は、溶融さ
れながら酸素に接触することとなり、ほぼ完全に酸化さ
れる。なお、昇降兼傾動装置１０のほかに、炉内を水平
方向に旋回するような装置を設けることにより、炉８内
の隅に固まりがちな未溶融物に直接プラズマアーク１３
を照射することができ、炉内被溶融物１７をさらに完全
に短時間に溶融することが可能となる。The plasm arc 13 generates a plasma by flowing an electric current through the plasma gas ejected from the plasma torch 2. When the plasma arc 13 is of a transition type, a counter electrode (not shown) is provided on the hearth 16,
In the case of the non-transition type, a counter electrode is provided near the ejection port of the plasma torch 2. Since the plasma torch 2 is raised and lowered or tilted by the lifting and tilting device 10, the mixture in the furnace is uniformly irradiated with the plasma arc 13. Further, since the plasma arc itself is a jet fluid of plasma and gas (mostly gas), the melt 14 in the furnace can be vertically and horizontally stirred. Further, since an oxidizing gas such as air is used as a plasma gas for generating plasma, the metal simple substance in the mixture comes into contact with oxygen while being melted, and is almost completely oxidized. It should be noted that, in addition to the lifting / tilting device 10, by providing a device that rotates horizontally in the furnace, the plasma arc 13 is directly applied to the unmelted material that tends to solidify in the corner of the furnace 8.
, And the in-furnace melt 17 can be more completely melted in a short time.
【００２３】炭素鋼などの金属とコンクリートなどの無
機物とからなる混合物（被加熱物）１７は、そのまま溶
融されても２層に分離してしまう。これは、比重などの
差異によるものと考えられる。しかし、金属は酸化物に
なると比重等は、コンクリートなどの無機物のものに近
づく。例えば、鉄は単体であれば比重は７．８程度であ
るが、酸化物になると約５程度となる（コンクリート
は、約２．８程度）。したがって、炉８内で共に溶融状
態にある金属酸化物と無機化合物とは１層に分離するこ
となく、均一な状態で混合する。A mixture (heated object) 17 composed of a metal such as carbon steel and an inorganic substance such as concrete is separated into two layers even if it is melted as it is. This is considered to be due to a difference in specific gravity and the like. However, when a metal becomes an oxide, its specific gravity and the like approach those of an inorganic substance such as concrete. For example, if iron is a simple substance, its specific gravity is about 7.8, but if it is an oxide, it is about 5 (concrete is about 2.8). Therefore, the metal oxide and the inorganic compound both in a molten state in the furnace 8 are mixed in a uniform state without being separated into one layer.
【００２４】[0024]
【実施例】プラズマ溶融炉を用いて、コンクリート１３
５Kg、炭素鋼２５６Kgにトレーサーとして酸化コバルト
（Ｃｏ3 Ｏ4 ）および炭酸セシウム（Ｃｓ2 ＣＯ3 ）を
各々５０ｇ添加し、溶融処理を行った。試験に用いたプ
ラズマ溶融炉は、内径１２００mm×高さ９５０mmの円筒
形であり、プラズマトーチ、ドラム缶供給口冷却機構を
具備した出湯口および排ガス口を有している。プラズマ
トーチのモードはノントランスファー・モードであり、
出力は最大１ＭｋＷである。コンクリート、炭素鋼はド
ラム缶内に充填され、プラズマ溶融炉内に投入される。
投入された不燃物は空気を作動ガスとするプラズマアー
クで加熱され、溶融スラグとなる。溶融スラグは出湯口
内で冷却固化されることにより堰となり、プラズマ溶融
炉内に溶湯留まりが生成する。出湯時には堰をプラズマ
アークで溶融することにより出湯し固化体を得た。溶融
スラグの受容器にはドラム缶にコンクリートを内張りし
たものを用いた。以上述べたように本装置の溶融工程は
バッチ方式である。なお、プラズマトーチは、昇降およ
び傾動可能なものを用いている。Embodiments Concrete 13 was prepared using a plasma melting furnace.
To 5 kg and 256 kg of carbon steel, 50 g of each of cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) were added as tracers, and a melting treatment was performed. The plasma melting furnace used for the test was a cylindrical shape having an inner diameter of 1200 mm and a height of 950 mm, and had a plasma torch, a tapping port provided with a drum can supply port cooling mechanism, and an exhaust gas port. The mode of the plasma torch is non-transfer mode,
The output is up to 1 MkW. Concrete and carbon steel are filled in a drum and put into a plasma melting furnace.
The injected incombustibles are heated by a plasma arc using air as a working gas, and become molten slag. The molten slag becomes a weir by being cooled and solidified in the tap hole, and a molten metal pool is generated in the plasma melting furnace. At the time of tapping, the weir was melted with a plasma arc to tap and obtain a solidified body. As a receiver for the molten slag, a drum-lined concrete lining was used. As described above, the melting process of the present apparatus is of a batch type. Note that a plasma torch that can be raised and lowered and tilted is used.
【００２５】得られた固化体の均質性を評価するために
溶融固化体の内部および表層部からサンプルを採取し、
Ｃｏ、Ｃｓ、酸化鉄、金属鉄、酸化珪素、酸化アルミニ
ウムおよび酸化カルシウムの分析を行った。Ｃｏおよび
Ｃｓ濃度は誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ
法）、鉄分は容量法、酸化珪素は吸光光度法、酸化アル
ミニウムおよび酸化カルシウムは原子吸光法により分析
を行った。結果を表１に示す。比較検討用として溶融終
了後の炉内溶融スラグから採取したサンプルの分析結果
も併せて示してある。表から分かるように溶融固化体
（固化体内部、固化体表層部）は殆ど均質であり、炉内
溶融スラグ（炉内溶融物）とほぼ等しい組成であった。
このことは、溶融スラグが炉内でプラズマジェットによ
り充分攪拌されていることを示しているものと考えられ
る。In order to evaluate the homogeneity of the obtained solidified material, samples were taken from the inside and the surface of the molten solidified material,
Co, Cs, iron oxide, metallic iron, silicon oxide, aluminum oxide and calcium oxide were analyzed. Co and Cs concentrations were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS
Method), iron was analyzed by a volumetric method, silicon oxide was analyzed by an absorption spectrophotometer, and aluminum oxide and calcium oxide were analyzed by an atomic absorption method. Table 1 shows the results. The analysis results of a sample collected from the molten slag in the furnace after the completion of melting for comparison are also shown. As can be seen from the table, the melt-solidified material (inside the solidified material, the surface layer portion of the solidified material) was almost homogeneous, and had a composition substantially equal to the molten slag in the furnace (melt in the furnace).
This is considered to indicate that the molten slag was sufficiently stirred by the plasma jet in the furnace.
【００２６】なお、好ましい金属酸化物と無機化合物の
組成割合は、再利用される用途にもよるが、金属酸化物
の重量％がだいたい５０〜９５％である。The preferable composition ratio of the metal oxide and the inorganic compound depends on the use to be reused, but the weight percentage of the metal oxide is about 50 to 95%.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】次に、前述の放射性金属酸化物を主体とす
る固化体の再利用方法を図１乃至図３に基づいて説明す
る。Next, a method of reusing the solidified material mainly composed of the above-mentioned radioactive metal oxide will be described with reference to FIGS.
【００２９】図１において、プラズマ溶融処理装置１の
出湯口３の下には、排出される溶融状態のスラグ２０を
受ける収納缶２１が搬送装置２３の上に載置されてい
る。収納缶２１の中には、固体放射性廃棄物２４が収納
されている。固体放射性廃棄物２４と収納缶２１の間に
は空隙があるので、溶融状態のスラグ２０を詰めること
によって、固体放射性廃棄物２４を固定するための充填
材になり、また、廃棄スペースの削減になる。このよう
な固体放射性廃棄物２４としては、例えば、分断処理さ
れた燃料被覆管を好適に挙げることができるが、放射性
廃棄物一般に利用することができる。なお、溶融スラグ
２０による収納缶２１の溶融を防止するために、収容缶
２１は側面を適宜な高さまで水没させておくことが好ま
しい。このような溶融状態のスラグ２０は、均一な組成
であるので、収納缶２１内で２層に分離することなく、
密に充填され、冷却・固化する。したがって、減容効果
が大きい。In FIG. 1, a storage can 21 for receiving a molten slag 20 to be discharged is placed on a transfer device 23 below the tap hole 3 of the plasma melting apparatus 1. In the storage can 21, a solid radioactive waste 24 is stored. Since there is a gap between the solid radioactive waste 24 and the storage can 21, by filling the slag 20 in a molten state, it becomes a filler for fixing the solid radioactive waste 24, and the waste space can be reduced. Become. As such a solid radioactive waste 24, for example, a fuel cladding tube that has been subjected to a division treatment can be suitably mentioned, but radioactive waste generally can be used. In order to prevent the melting of the storage can 21 by the molten slag 20, it is preferable that the side of the storage can 21 is submerged to an appropriate height. Since the slag 20 in such a molten state has a uniform composition, it does not separate into two layers in the storage can 21,
Closely packed, cooled and solidified. Therefore, the volume reduction effect is large.
【００３０】プラズマ溶融処理装置１の出湯口３から排
出された溶融状態のスラグ２０は、、大気中で自然冷却
させると結晶質の塊体が生じる。この塊体も均質な組成
であるので、粉砕し、粒度調整することによってコンク
リート材料として有効利用を図ることができる。When the molten slag 20 discharged from the tap 3 of the plasma melting apparatus 1 is cooled naturally in the atmosphere, a crystalline mass is formed. Since this lump also has a homogeneous composition, it can be effectively used as a concrete material by pulverizing and adjusting the particle size.
【００３１】また、図２に示されるように、加圧流体２
５で粉砕すると簡単に粒状の固化体２８を得ることがで
きるので再利用に利用しやすい。図２では、加圧流体２
５として水を用いており、冷却され粒状となった固化体
２８は、傾斜面２９に堆積され、付着した水を水溜まり
３０に回収し、ポンプ２６で吸い上げ、破砕噴出装置２
７から噴出させる循環システムとなっている。このよう
に水砕された固化体２８は、完全に冷却されるとともに
粉砕されるので粒が細かく揃っており、再利用に利用し
やすい。例えば、さらに軽破砕し、粒度調整すること
で、良好なコンクリート材料にすることができる。Further, as shown in FIG.
When crushed at 5, the granular solid 28 can be easily obtained, so that it is easy to reuse. In FIG. 2, the pressurized fluid 2
Water is used as 5 and the solidified body 28 cooled and granulated is deposited on the inclined surface 29, and the attached water is collected in the water pool 30, sucked up by the pump 26, and crushed and spouted by the crushing and jetting device 2.
It is a circulation system that gushes from 7. The solidified body 28 thus granulated is completely cooled and pulverized, so that the grains are finely arranged and can be easily reused. For example, a good concrete material can be obtained by further light crushing and adjusting the particle size.
【００３２】以上、放射性金属酸化物を主体とする固化
体の製造および再利用の工程を図３の流れ図に基づいて
説明する。原子力発電設備の廃止措置で生じるコンクリ
ートの付着した鉄筋や鉄骨などは、非放射性のものにつ
いては、既存の破砕機及び選別機により、コンクリート
と分別された上で、スクラップとして一般市場を流通す
ることが検討されている。放射性の該当物については、
現在、その再利用方法が調査・検討されているところで
あるが、一つの考え方としては、比較的放射能レベルの
低いものについては、既存の溶融、鋳造、圧延等と類似
の工程を経て、鉄筋、鉄骨などに再利用し、比較的放射
能レベルの高いものについては、溶融したのち固体廃棄
物の収納缶の充填材として再利用することが検討されて
いる。なお、再利用は、放射性廃棄物として処分する選
択肢と安全性、経済性などの観点から評価されることと
なる。一方、骨材として利用するについては、分別工程
を簡素化することができ、プラズマ溶融して、コンクリ
ートとの金属酸化物の均一溶融スラグを作製し、湿式破
砕（水砕）等によって適宜な粒状の固化体となり、例え
ば、原子力発電所から発生する運転廃棄物である低レベ
ルの雑固体廃棄物の固型化材料となる。The steps of producing and reusing the solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide will be described with reference to the flowchart of FIG. Non-radioactive rebars and steel frames generated by the decommissioning of nuclear power facilities must be separated from concrete by existing crushers and sorters and distributed to the general market as scrap. Is being considered. For radioactive items,
At present, the method of recycling is being investigated and examined. One idea is that, for those with relatively low radioactivity levels, rebars are processed through similar processes to existing melting, casting, rolling, etc. It has been studied to recycle steel materials having a relatively high radioactivity level as a filler for solid waste storage cans. Reuse will be evaluated from the viewpoints of options for disposal as radioactive waste, safety and economy. On the other hand, for use as aggregate, the fractionation process can be simplified, plasma melting is performed to produce a homogeneous molten slag of metal oxide with concrete, and the granules are appropriately granulated by wet crushing (water granulation) or the like. And solidified material of low-level miscellaneous solid waste, which is operating waste generated from a nuclear power plant, for example.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のうち請
求項１乃至３記載の発明では、放射性金属を完全に酸化
させた放射性金属酸化物と無機化合物との混合物であ
り、均一な組成であるので、廃棄に際しては減容効果が
大きく、また、コンクリート材料などに再利用されやす
い。As described above, according to the first to third aspects of the present invention, a mixture of a radioactive metal oxide obtained by completely oxidizing a radioactive metal and an inorganic compound has a uniform composition. Therefore, the volume reduction effect is large at the time of disposal, and it is easily reused as a concrete material.
【００３４】請求項４記載の発明では、酸化性ガスをプ
ラズマガスとするプラズマ加熱により放射性金属と無機
化合物との混合物とを溶融しているので、金属は溶融さ
れながら素早く完全に酸化し、溶融状態の無機化合物と
良く混ざり、均一な組成の固化体を、素早く簡単に製造
することができる。According to the fourth aspect of the present invention, since the mixture of the radioactive metal and the inorganic compound is melted by plasma heating using an oxidizing gas as a plasma gas, the metal is quickly and completely oxidized while being melted. A solid having a uniform composition, which is well mixed with the inorganic compound in a state, can be quickly and easily produced.
【００３５】請求項５記載の発明では、プラズマトーチ
は変動し照射場所を変えながら金属を溶融しており、噴
出されるプラズマアークによって溶融状態の混合物は攪
拌され、さらに早く、確実に、金属は酸化し、無機化合
物と均一に混合される。操業時間の短縮が可能である。According to the fifth aspect of the present invention, the plasma torch fluctuates and melts the metal while changing the irradiation location. The mixture in the molten state is stirred by the ejected plasma arc, and the metal is more quickly and surely melted. Oxidizes and mixes homogeneously with inorganic compounds. Operation time can be reduced.
【００３６】請求項６記載の発明では、溶融状態の混合
物を、予め固体放射性廃棄物が挿入されている収納缶に
投入し、充填材として再利用するものであり、放射性廃
棄物の削減および保管場所の節約が可能である。According to the sixth aspect of the present invention, the mixture in a molten state is put into a storage can in which solid radioactive waste is previously inserted, and is reused as a filler. Location savings are possible.
【００３７】請求項７記載の発明では、粒状の固化体
を、コンクリート材料として再利用するものであり、放
射性廃棄物の削減および保管場所の節約が可能である。According to the seventh aspect of the present invention, the solidified granular material is reused as a concrete material, so that it is possible to reduce radioactive waste and save storage space.
【図１】本発明の放射性金属酸化物を主体とする固化体
の製造装置、および再利用装置の一実施例の説明図であ
る。BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of an apparatus for producing a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide and a recycling apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の放射性金属酸化物を主体とする固化体
の製造装置、および再利用装置の他の実施例の説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory view of another embodiment of an apparatus for producing a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide of the present invention and a reuse apparatus.
【図３】再利用工程を示す流れ図である。FIG. 3 is a flowchart showing a reuse process.
２ プラズマトーチ ８ 炉 １３ プラズマアーク １７ 被加熱物（金属と無機化合物との混合物） ２０ 溶融状態のスラグ ２１ 収納缶 ２４ 固体放射性廃棄物 ２８ 粒状の固化体 2 Plasma torch 8 Furnace 13 Plasma arc 17 Object to be heated (mixture of metal and inorganic compound) 20 Slag in molten state 21 Storage can 24 Solid radioactive waste 28 Granular solidified material
フロントページの続き (72)発明者 東 康夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 秋山 勝哉 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Continued on the front page (72) Inventor Yasuo Higashi 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Kobe Research Institute, Kobe Steel Ltd. (72) Inventor Katsuya Akiyama 1-chome, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo No.5-5 Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute
Claims (7)
生じる金属と無機化合物との混合物から製造される放射
性金属酸化物を主体とする固化体であって、前記金属を
完全に酸化させた放射性金属酸化物と、無機化合物とを
溶融状態で混合し、冷却・固化させてなることを特徴と
する放射性金属酸化物を主体とする固化体。1. A solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide produced from a mixture of a metal and an inorganic compound produced by dismantling a radioactive concrete structure, wherein the metal is completely oxidized. And a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide, which is obtained by mixing and cooling in a molten state with an inorganic compound.
化した結晶質を有する物であり、固化後に粉砕し、粒度
調整して粒状にされてなるものである請求項１記載の放
射性金属酸化物を主体とする固化体。2. The radioactive metal according to claim 1, wherein the solidified material has a crystalline property solidified by slow cooling in the air, and is pulverized after solidification, adjusted in particle size and made granular. Solidified body mainly composed of oxide.
圧流体の噴射によって破砕されつつ固化したガラス質の
ものであり、冷却後にさらに軽粉砕され、粒度調整され
てなるものである請求項１記載の放射性金属酸化物を主
体とする固化体。3. The solidified material is a vitreous material that is crushed and solidified by injection of a pressurized fluid when in a molten state, and is further lightly pulverized after cooling to adjust the particle size. Item 4. A solidified body mainly comprising the radioactive metal oxide according to Item 1.
生じる金属と無機化合物の混合物をプラズマアーク炉内
に投入し、酸化性ガスをプラズマガスとするプラズマト
ーチからのプラズマアーク照射によって前記混合物を溶
融し、冷却・固化することを特徴とする放射性金属酸化
物を主体とする固化体の製造方法。4. A mixture of a metal and an inorganic compound generated by dismantling a radioactive concrete structure is charged into a plasma arc furnace, and the mixture is melted by plasma arc irradiation from a plasma torch using an oxidizing gas as a plasma gas, A method for producing a solidified body mainly composed of a radioactive metal oxide, which is cooled and solidified.
ことができるように前記プラズマアーク炉に取り付けら
れており、移動するプラズマトーチから噴出されるプラ
ズマアークによって溶融状態の混合物を攪拌し、そのの
ち冷却・固化するものである請求項４記載の放射性金属
酸化物を主体とする固化体の製造方法。5. The plasma torch is attached to the plasma arc furnace so that an irradiation place can be changed, and a molten mixture is agitated by a plasma arc ejected from a moving plasma torch, and then cooled. The method for producing a solidified body mainly comprising a radioactive metal oxide according to claim 4, wherein the solidified body is solidified.
生じる金属と無機化合物の混合物をプラズマアーク炉内
に投入し、酸化性ガスをプラズマガスとするプラズマト
ーチからのプラズマアークの照射によって前記混合物を
溶融し、当該溶融状態の混合物を前記炉外に出湯し、予
め固体放射性廃棄物が挿入されている収納缶に充填材と
して投入し、収納缶内で冷却・固化させることを特徴と
する放射性金属酸化物を主体とする固化体の再利用方
法。6. A mixture of a metal and an inorganic compound generated by dismantling a radioactive concrete structure is charged into a plasma arc furnace, and the mixture is melted by irradiation with a plasma arc from a plasma torch using an oxidizing gas as a plasma gas. Discharging the molten mixture out of the furnace, charging it as a filler in a storage canister in which solid radioactive waste is previously inserted, and cooling and solidifying the radioactive metal oxide in the storage can. The method of recycling solidified materials mainly.
を、コンクリートおよびモルタル材料などとして再利用
することを特徴とする放射性金属酸化物を主体とする固
化体の再利用方法。7. A method for reusing a solidified material mainly composed of a radioactive metal oxide, wherein the solidified granular material according to claim 2 or 3 is reused as a concrete or mortar material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163898A JPH11231098A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Solid mainly containing radioactive metal oxide, its manufacture and recycling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163898A JPH11231098A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Solid mainly containing radioactive metal oxide, its manufacture and recycling method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11231098A true JPH11231098A (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=12336766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3163898A Pending JPH11231098A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Solid mainly containing radioactive metal oxide, its manufacture and recycling method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11231098A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100956975B1 (en) | 2008-01-30 | 2010-05-11 | 주식회사 비츠로테크 | Wastewater Containing Radioactive Material Using High Temperature Plasma Technology |
| JP2013213699A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Earth crust-like composition |
| JP2013213705A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Intra-tunnel crust restoration method and crust-like composition |
| JP2013213698A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Crust-like composition and manufacturing method of the same |
| JP2013213697A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Crust-like composition and manufacturing method of the same |
| JP2013213702A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Method for producing solidified body, method for producing crushed aggregate, method for producing earth crust-like composition, solidified object, crushed aggregate, paste-form earth crust-like composition, and earth crust-like composition |
| JP2013213703A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | Crushed aggregate |
| JP2020060375A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | Method of manufacturing clearance metal |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP3163898A patent/JPH11231098A/en active Pending
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20040511 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |