JPS59162491A - 放射性廃棄物の均質固化処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性廃棄つ固化処理技術に係り、特に、放射
性廃棄物の粉体を無機質同化材と共に均質状態で固化処
理する設備に関するものである。

〔従来技術〕

放射性廃棄物を固化材と共に薄肉の無機素材製固化容器
内に固化する処理プロセスは、特願昭５７−４８６５１
号に開示されておシ、またその処理システムも、本出願
人の先願に係る特願昭５７−１７０１７１号に開示され
ている。前者の特許出願では、ペレット同化方式を念頭
に置いて、ペレット状廃棄物の充填→固化材注入→キャ
ッピング→ポヌトフィリング→密封という基本プロセス
が示され、また後者の特許出願では、畢はりペレット固
化方式を念頭に上述の基本プロセスを具現化するシステ
ムの詳細が述べられている。

然し乍ら、両特許出願のいずれにも、粉体化された廃棄
物と同化材を均質状態で固化処理することについて技術
的詳細は述べられていない。

一方、粉体化された放射性廃棄物を均質状態で固化する
技術については、セメント固化法、アスファルト固化法
、プラスチック固化法等が公知である。しかし、これら
のうち、第−例は廃棄物充填量が少なく且つ放射性物質
の浸出防止特性が劣るという欠点がある。第二例は廃棄
物充填量は改善されるものの、同化材自体の特性から大
きな強度を期待できないこと、物理的形状の変化が生じ
得ること、耐火性に問題がちること、耐膨潤特性が劣る
こと等の欠点がある。第三例は廃棄物充填量２強度が大
きく、放射性物質浸出防止特性、耐膨潤特性、耐火性等
にも優れているが、固化材コストが高いこと及び（第二
例も同様であるが）固化材コストの為に長期的耐久性の
観点で不安が残ること等の欠点を有する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、薄肉無機素材製容器内に乾燥粉体化し
た放射性廃棄物と固化材を均質状態に充填した上で薄肉
無機素材製容器蓋を設定した後、固化材のポストフィリ
ングを施して、容器と蓋と同化材を一体化させることに
より、緒特性に優れた固化体を製造する為の現実的な同
化処理プロセスを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による放射性廃棄物均質固化処理設備は、薄肉無
機素材製の容器を載置する台の直上に充填カバーを設け
、該容器の上級と充填カバーの下縁とが密接するまで該
容器載置台と充填カバーとを相対的に昇降させるように
し、充填力／４−と容器とが上記密接状態にあるときに
、充填カバーを通して容器内に同化材と粉体状放射性廃
棄物とを供給し且つとれらを容器内にて攪拌機で混練し
、混線後の容器に施蓋装置によシ施蓋し、施蓋後の容器
に固化材のポストフィリングを施すように構成したこと
を特徴とするものであって、これにより同化処理設備の
機器や配管内に固化材−放射性廃棄物混線体が詰ったり
固着したりするような厄介な放射能汚染事故の心配を全
く排除したものである。

〔発明の′実施例〕

本発明は薄肉無機素材製容器に乾燥粉体化した放射性廃
棄物を固化材と共に均質状態で充填して固化処理する設
備に関するものであシ、いかなる同化材に対しても適用
し得る発明であるが、以下では同化材として無機質の特
殊水ガラスを用いる場合の実施例を説明する。

この同化処理設備の基本システムフローを第１図で説明
する。なお、この図は主として処理プロセスの時間的推
移を示すもので、必ずしも空間的配列や推移を示すもの
ではない。先ず空の同化容器２（ドラム缶１と一体化し
た内張シをなす薄肉無機素材製容器）を同化処理施設内
に搬入、シ、固化処理装置に設定する。次に同化材（溶
液状）を同化容器２に注入する。この場合、固化材とし
ては本例で想定している特殊水ガラスの原料は粉体であ
るから、予め固化材原料粉体を固化材タイク３から固化
材計量タンク４に輸送して一定量秤量しておき、他方、
固化材への溶液化添加水を添加水計量タンク５で一定量
計量して固化材混練タンク６に送っておく。混線タンク
６には攪拌機７が設置されておシ、これを運転し乍ら固
化材計量タンク４から固化材を徐々に加え、同化材と添
加水を充分に混合する。混線後の液体状固化材を混練タ
ンク６から、固化容器２に注入する。次に固化容器内で
攪拌機１０を運転し乍ら粉体状放射性廃棄物を容器２内
に徐々に添加する。粉体状廃棄物は廃棄物の乾燥粉体化
過程８を経て生成されたものであり、一時貯留槽９に貯
留され、ここから容器２内に添加される。規定量の粉体
廃棄物の添加及び混線終了後、容器２内から攪拌機１０
が引き上げられる。その後。、容器２内の固化材と亜棄
物との混練物からな石充填部１１の上部に容器蓋１２を
設定し、その上に液状固化材のポストフィリング１３を
施す。しかる後、固化に好適な条件下で一定時間養生し
、ドラム缶の蓋で密封後、固体廃棄物一時貯蔵庫等へ搬
出する。

以上が本実施例における薄肉無機素材容器を用いた乾燥
粉体化廃棄物の均質固化処理システム基本フローでアシ
、本発明はそのうち特に第１図の斜線付き枠で囲んで示
した容器の設定、固化材注入、廃棄物注入、容器蓋設定
、ポストフィリングの範囲に関するものである。

本実施例の詳細を第２図に示す。第２図に於いて空の固
化容器２は空容器コンベア１４によって充填部まで運ば
れ、容器昇降機１５によって攪拌機力バー１６に当接す
るまで押し上げられる。この時、容器蓋設定装置４００
回動腕４０′は図示の位置とは別の位置に退避している
。

これに先立って、固化材（ここでは無機物の特殊水ガラ
スでちシ、従って原料は粉体である）の原料粉体は固化
材タンク３から、ロータリフィーダ１７によって固化材
計量タンク４に輸送され、ロードセル１８によシ秤量さ
れる。他方、同化付溶解用添加水が供給系から弁１９の
開弁により管２０を経て添加水計量タンク５に供給され
る。タンク５ではレベルスイッチ２１により添加水量を
計量する。一定量計量後の添加水は弁２２の開弁により
管２３を経て、また、固化材原料粉体はロータリフィー
ダ２４を経て、固化材混練タンク６に導゛かれ、攪拌機
７で互に混練される。タンク６における混練時間をタイ
マ２．５で管理し、水−固化材タンクには温度スイッチ
２６で冷水弁２７を開閉することによシ低温度に夕／り
６内を保持する。タイマ２５で設定された一定時間養生
後、冷水弁２７を閉弁して温水弁２８を開弁し、後の固
化材−廃棄物厚練時の温度にほぼ等しい一定温度になる
までタンク６を加温する。而して後、固化材混線を停止
し、溶液状になった同化材を固化材タンク２９の開弁に
よりタンク６の側部から管路３０を経て所定量だけ固化
容器２に注入する。

次に、容器内攪拌機１ｏが起動し、容器２に廃棄物粉体
ホッパ９がらロータリフィーダ３１にょシ廃棄物粉体容
器２に輸送する。この際、容器２ではレベルスイッチ３
２により粉体レベルを監視し、後に行われる蓋設置及び
ボストンイリング分を残して限界レベルに達しだ時点で
ロータリフィーダ３１の運転を停止する。

なお、容器２に廃棄物粉体を供給する際の放射性ダスト
拡散防止の為に、カバー１６の緑にはノ９ッキン３３が
装着され、容器２の上縁が、容器昇降機１５に装着され
た荷重計３４で管理されながら、パツキン３３に押し付
けられ密封性が維持されるようになっている。（尚、カ
バー１６には容器振動対策−としてベローが装備されて
いる。）更に、容器２への廃棄物粉体供給開始信号に応
動してカバーベント弁３５を開とし、固化処理設備粉体
取扱機器のベント処理装置３６を経てブロア３７でカバ
ー１６内を吸引し、ダストの飛・散防止を図る。

発、乗物−固化材混練攪拌機１０は、通例、タイマ３８
で規定された混線時間の経過後に停止し、容器２は再び
容器昇降機１５の作動によシ最低位まで降下する。但し
、上記タイマ３８で規定された混線時間の経過前であっ
ても、制御異常等により重合反応が異常進行した場合に
は、それを反映した攪拌機１０のトルク過大を示す栖号
３９を感知して廃棄物−固化付混線を緊急停止できる様
に構成する。

廃棄物−固化付混線が完了し容器２が降された後、容器
蓋設定装置４０の腕４０′を゛図示の位置へ回動して容
器２に蓋１２を設定する。蓋設定装置４０は腕４０′の
先端部に蓋１２を磁力で着脱自在に吸着する電磁石を取
付けたものとすることができる。蓋が設定された容器１
２は、ベルトコンベア４１に積載されて所定位置に移さ
れ、固化材のポストフィリング１３が施される。ポスト
フィリングは、固化容器２への前述の注入後のタンク６
中の残液を弁４２の開弁によりタンク６の底部から管路
４３を経て、ポストフィリング位置に来た容器に対して
注入することにより行う。この際、容器オーバフロー防
止の為に容器内レベルをレベルスイッチ４４で監視シ、
オーｉＺフローレベルにて弁４２を閉弁するようインタ
ロックを設けである。

なお、固化容器２への固化材注入、廃棄物粉体の添加、
固化材−廃棄物粉体の混練、容器面設定、ポストフィリ
ング及び養生の一連の操作は第２図中の二重鎖線枠で表
わした固化セルＣ内で行なう。

この固化セルＣは、その内部雰囲気を管路４５及びファ
ン４７で循環する過程で必要一応じて不純物除去用フィ
ルタ４６（−これは特にプラスチック同化の場合のスチ
レン対策の為の活性炭等のフィルタである）にて浄化し
、且つ固化セル内温度計測器４９で測定した固化セル内
雰囲気温度を一定に保つ様にヒータ４８をＯＮ　−ＯＦ
Ｆ制御するようになっている。

次に、上述の本゛発明に基づく放射性廃棄物均質固化処
理設備の意義を各事項に分けて説明する。

（１）廃棄物と固化材との混線 均質固化処理では放射−性廃棄物粉体と固化材を混練す
る操作が必須でちるが、その混線操作において同化処理
設備の機器や管路内で放射性廃棄物−固化材混合物の閉
塞や固着が起きたわ、または攪拌不足によって最終固化
体性状への影響が生じたりするというような異常事態の
発生やその影響の拡大を防止し、正常状態への復旧を容
易にすることが重要な配慮事項となる。

この観点より、本同化処理設備においては、放射性物質
を含まない固化材を混練タンク６で予め混練調贅し、放
射性廃棄物粉体との混練ぽ最終物となる固化容器２内で
の攪拌（″インドラム式”攪拌）のみにしている。これ
によって、固型化する性質をもつ固化材−放射性廃棄物
混合物がグロセス機器や管路内で閉塞又は固着する危険
を無くし、万一固着が生ずるとしてもそれを固化容器２
内のみにとどめることができるので、固化容器２と攪拌
翼１０のみを撤去交換するだけで設備復旧が可能になる
。なお、固化付混線系統でも閉塞・固着の懸念はあるが
、そこには放射性物質は存在しないから復旧作業は容易
である。

また本固化処理設備においては、廃棄物と固化材との混
線は、通常はタイマによシ設定された一定時間継続させ
るが、攪拌機動力が過大になった時は攪拌緊急停止を行
うようになっている。この緊急停止はこの混練過程で固
化容器２内での固着トラブルを防ぐ為のものであって、
同化材の重合反応進行程度の指標となる粘度が攪拌機１
０の所要動力と相関づけられる点に着目し、該動力が過
大になった時に攪拌を緊急停止する様にしたものである
。本発明では、薄肉無機素材製容器２と該容器内の固化
物との一体化で固化体物性を維持するものであるから、
ドラム缶に直接固型化する従来の方法に比較して混線程
度に対する要求条件は格段に緩和されるため、前記の攪
拌緊急停止が可能となるのである。

（２）混練時に於ける温度制御 廃棄物粉体の固化に用いる同化材としては、有機物では
不飽和ポリエステル等の熱硬化性グラスチック、無機物
では特殊水ガラス等がある（前述の実施例では後者を例
にとった）。これら社、重合反応又は縮重合反応によっ
て固型化するが、その反応は一般に温度が高い程反応速
度が犬きくなシ、固化材が稠粘化し易くなる性質を持っ
ているＯ従って不用意に固化するのを防ぎつつ、十分な
攪拌混合を行うためには、低温に保つ方が有利となる。

然し乍ら、攪拌混合し易い即ち粘度が低いということは
他方では廃棄物粉体と固化材との混線後に粉体の沈降を
招くことになるため、廃棄物−固化材混線時にはある程
度粘度が高くなるまで混合を行う必要があり、その手段
として温度を多少上げてやることが有効である。のみな
らず特殊水ガラ伶固化材を濃縮廃液粉体（沸騰水型原子
力発電設備では無水硫酸す）　ＩＪウム〔化学式Ｎ＆２
ＳＯ４）が主成分）の固化に使用する場合には、固化材
に添加する水等が縮重合過程で遊離水として存在する間
に粉体内結晶と反応（硫酸ナトリウムの場合約３２℃以
下で無水塩から十水塩〔化学式Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２
０〕に変化する）を起こすので、膨張等の悪影響を生じ
ないよう温度制御が必要になる。

以上の背景を考慮し、加えて、同−設備でプラスチック
でも特殊水ガラスでも固化材として利用できる様にする
為に、本固化処理設備においては、固化材単独混練タン
ク６及び廃棄物−固化材を混線する固化容器２に対して
温度制御を行い、固化材の種類に応じて制御温度の設定
値を変えられる様にしである。

具体的には、固化容器２については養生目的も含めた固
化セルＣ内の温度を規定範囲に保つ様にし、一方、固化
材混練タンク６では調整混線時には低温とし、固化容器
２への固化材注入前に同化セルＣ内の温度範囲まで昇温
するようにしている。

固化容器２の温度の制御の為に固化セルｃ内の温度を制
御するようにしているのは、薄肉無機素材製容器２がコ
ンクリート質のため熱伝導特性ｉ＝悪く、これを外部か
ら局所的に加熱してやるのは効率が悪いので、むしろこ
れを保温材と見做して、その外周条件を暖気状態にする
ことによって固化容器２内の温度を適正範囲に維持する
ことを図ったものである。

（３）廃棄物の秤量 普通のドラム缶内に均質状態で廃棄物と固化材を固形化
する従来技術の場合には、廃棄物充填量は最終固化体物
性、特に放射能の浸出特性に、大きな影響を及ぼすので
高い計量精度が要求されており、従来、一般に計量器付
ホラ／ｆに廃棄物乾燥粉体を一旦受は入れて粉体の重量
を計測し、その後固化材と混練する方式が採られている
。この方式では秤量用装置が必要であるのみならず秤量
精度確保のため装置の防震等様々の面倒な配慮力；必要
にガってくる。

これに対し、前述の本固化処理設備においては薄肉無機
素材製容器２を用い、同化体としての耐放射能浸出性や
耐水性をこの容器２に期待しているから、これら固化体
物性の見地から′の廃棄物秤量管理は不要になシ、この
点を利用して、固化容器２内に所定量の固化材を入れた
後これに廃棄物粉体を添加して行く過程で単に固化容器
２内のレベルを監視することによって廃棄物粉体充填量
を管理する様にしているので、構成上簡素になっている
。

（４）固化材の計量及び充填 本固化処理設備においては、廃棄物充填量管理が前記（
３）項で述べた方法で可能であるため、他方の固化材の
注入量は、廃棄物の種類によらず一定量に選定すること
が可能となる。なお、固化月の固化容器２への注入は、
廃棄物投入前と、廃棄物−固化材混練完了且つ固化容器
蓋設定後のポストフィリング時との二度行われるが、固
化材混線タンク６に前段注入用の側部管路３０及びポス
トフィリング用の底部管路４３を取付け、両管路の取付
レベル間にボストライリング相尚分の容積を確保して、
二度の注入量総量を一度に秤量、混練できる様にしだ。

この点は啄レット固化処理を念頭においだ特願昭５７−
１７０１７１号でのそれの応用である。

（５）その他、廃棄物−同化材充填後の容器蓋設定手段
、並びに廃棄物投入及び混線時に於ける放射性ダスト拡
散防止手段について前述した所は特願昭５７−１７０１
７１号でのそれを応用し得るものである。またシステム
構成装置の合理化・スペース効率の向上に関する基本的
な構成は前５記特願昭５７−１７０１７１号開示のもの
の応用であるが、本発明の固化処理設備の場合には均質
固化が前提であって同化容器２の攪拌装置１ｏが存在す
るから、固化容器２での固化材と廃棄物との混線操作と
、同化容器２へのボストンィリング操作との間に固化容
器２を水平方向に１ステツプ移動させることが必要であ
る。

〔発明、の効果〕

本発明の固化処理設備においては、放射性廃棄物粉体と
固化材との混合・混練を最終充填容器たる薄肉無機素材
製容器においてのみ行うから、固化処理設備の配管や機
器内で放射性廃棄物−同化材温合物の閉塞や固着が起る
惧れは全くなく、たとい固着例起ってもそれは該容器内
に限られ、それに対する処置、復旧は容易であって、そ
のような閉塞や固着によって饅備に運転続行不能又は復
旧の厄介な放射能汚染を招くととがないという利点があ
ると共に、廃棄物粉体及び固化材の充填における計量管
理に関しても構成の簡素化を図ることができ、また、廃
棄物の種類に応じた充填量及び充填比率の変更の必要が
なく、廃棄物の充填比率ひいては減容比を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく固化処理設備の実施列の基本シ
ステムフローを示し、第２図はそれよシ詳細な実施例を
示すシステム概念構成図である。 １・・・ドラム缶　　　　２・・・薄肉無機素材製容器
３・・・固化材タンク　　４・・・固化付計量タンク５
・・・同化材温加水計量タンク ６・・・固化材混練タンク ７・・・固化付混練機　　８・・・廃棄物粉体化過程９
・・・粉体貯留槽 １０・・・固化材・廃棄物攪拌機 １１・・・固化材・廃棄物充填部 １２・・・容器蓋 １３・・・ポストフィリング部 １４・・・空容器コンベア １５・・・容器昇降機 １６・・・容器充填混線カバー １７・・・固化材ロータリフィーダ １８・・・同化付計重機　１９・・・添加水供給弁２０
・・・添加水供給器 ２１・・・添加水タンクレベルスイッチ２２・・・添加
水大口弁　２３・・・添加水入口管２４・・・固化材計
量ロータリフィーダ２５・・・タイマ ２６・・・固化材混練タンク温度スイッチ２７・・・冷
水供給弁　　２８・・・温水供給弁２９・・・固化材溶
液出口弁 ３０・・・固化材温液出口管 ３１・・・廃棄物ロータリフィーダ ３２・・・容器レベルスイッチ ３３・・・パツキン　　　３４・・・容器押付荷重計３
５・・・容器ヘント弁　３６・・・ベントフィルタ３７
・・・ペント７０ア　３８・・・タイマ３９・・・トル
クスイッチ ４０・・・容器蓋設定機 ４１・・・充填トラムコンベア ４２・・・ポストフィリング出目弁 ４３・・・ポストフィリング出口管 ４４・・・ポストフィルレベルスイッチ４５・・・同化
室ベント管 ４６・・・固化室換気フィルタ ４７・・・固化室換気ブロア ４８・・・固化室換気ヒータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄肉無機素材製の容器を載置する台、談合の直上方
   にある充填カバー、台に載置された容器の上周縁と充填
   カバーの下周縁とが密接するまで台と充填カバーを相対
   的に昇降させる手段、容器と充填カバーとが上記密接状
   態にあるときに充填カバーを通して容器内に固化材及び
   放射性廃棄物粉体を供給する手段、充填容器に内蔵され
   充填カバーと容器とが上記密接状態にあるときに容器内
   で上記固化材と放射性廃棄物粉体とを混練する攪拌機、
   上記混線後の容器に無機素材製の蓋を施す施蓋手段、上
   記施蓋後の容器に固化材のポストフィリングを行う手段
   、からなることを特徴とする、放射性廃棄物を固化材と
   共に薄肉無機素材製容器内に均質に固化させるための同
   化処理設備。 ２、　容器内への固化材の供給量を同化材計量ホッＡ−
   を介して制御し、容器内への廃棄物粉体の供給量は容器
   内のレベル監視信号により制御するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の固化処理設備。 ３、均質固化に適する同化速度を得るように容器内の放
   射性廃棄物粉体と固化材とめ混練中の温度を制御する手
   段を備えた特許請求の範囲第１項記載の固化処理設備。 ４、密接状態にある充填カッ々−と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項記載の固化処理設備。 ５、容器内で固化材と放射性廃棄物とを混練する前記攪
   拌機には、混練時間を制御するためのタイマー及び攪拌
   トルクが過大になるとき緊急停止するだめのトルク検出
   手段を付設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の固化処理設備。