JPS5975196A - Method of solidifying water soluble radioactive waste havingnitrate - Google Patents
Method of solidifying water soluble radioactive waste havingnitrateInfo
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- JPS5975196A JPS5975196A JP16057383A JP16057383A JPS5975196A JP S5975196 A JPS5975196 A JP S5975196A JP 16057383 A JP16057383 A JP 16057383A JP 16057383 A JP16057383 A JP 16057383A JP S5975196 A JPS5975196 A JP S5975196A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、硝酸塩含有水性放射性廃物を、廃物溶液を燐
酸の存在で蒸発濃縮し、生じた燐酸塩を離溶性固体に変
換して固化する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for solidifying nitrate-containing aqueous radioactive waste by evaporating and concentrating the waste solution in the presence of phosphoric acid and converting the resulting phosphate into a dissolvable solid.
核工学では、大きい(HAW)、中位の(MAW)
及び低い(LAW)比放射能を有する放射性液体廃物が
生じる。この廃物の大部分は硝酸水溶液であり、これは
消費した核燃料を再処理する際に脱保護中枢中で生じる
。In nuclear engineering, large (HAW), medium (MAW)
and radioactive liquid waste with low (LAW) specific activity is produced. Most of this waste is aqueous nitric acid, which is produced in the deprotection center during reprocessing of spent nuclear fuel.
安全な最終保管貯蔵のためには、この液体廃物はできる
だけ浸出に安定な最終貯蔵生成物に変換しなければなら
ない。このためには硝酸を中和することが必要であり、
これは多くはソーダ又は苛性ソーダ液で行なう。しかし
ながら、これによって大きい硝酸ナトリウム含量が放射
性廃物溶液中に生じ、これは最終貯蔵生成物の性質に負
に作用するか又はこの廃物の処理法を困難にする。For safe final storage, this liquid waste must be converted into a final storage product that is as stable as possible to leaching. For this purpose, it is necessary to neutralize nitric acid,
This is often done with soda or caustic soda. However, this results in high sodium nitrate contents in the radioactive waste solution, which either has a negative effect on the properties of the final storage product or complicates the process for disposing of this waste.
HAW−液体廃物を固化するためには、放射性核種を浸
出に安定なマ) IJラックス例えば燐酸塩ガラス又は
硼珪酸塩ガラス中に移す多くの方法が公知である。これ
らの方法では硝酸塩は多くは還元条件下に分解し、残留
アルカリ金属をマトリックス中に導入する。In order to solidify HAW-liquid waste, many methods are known for transferring the radionuclide into a leaching-stable matrix, such as a phosphate glass or a borosilicate glass. In these methods, nitrates are decomposed, often under reducing conditions, introducing residual alkali metals into the matrix.
このようにして、例えば高放射性廃物に対して゛・ξメ
ラ(PAMELA ) ” という名前で公知になっ
たガラス化法(W、 T(eimerl、 Behan
cllunghochrarH,oaktj、v8r
Abfalle、 Chemie in un
sererZeit12巻、A3 (1978年)、8
2〜88頁)では、硝酸のHAW−溶液を、蒸発濃縮、
燐酸の存在での脱硝、乾燥、烟焼及び溶錬によって燐酸
塩ガラスに変換する。その際蒸発濃縮は、ドイツ公開特
許第2240929号明細書によれば還元性雰囲気中で
還元剤としてのホルムアルデヒドを用いて行なう。この
方法での欠点は、■焼物は比較的容易に水に溶けること
である。In this way, for example, the vitrification process (W, T (eimerl, Behan
cllunghochrarH, oaktj, v8r
Abfalle, Chemie in un
sererZeit Volume 12, A3 (1978), 8
2-88), a HAW-solution of nitric acid is concentrated by evaporation,
Converted to phosphate glass by denitrification, drying, firing and smelting in the presence of phosphoric acid. According to DE 22 40 929 A1, the evaporative concentration is carried out in a reducing atmosphere using formaldehyde as reducing agent. The disadvantage of this method is that (1) baked goods are relatively easily dissolved in water;
この理由からこれは溶錬によって、殊に約1000℃(
例えば1イツ特許公告第22451.49号)〜約12
00℃で水に不溶の形に変る。For this reason, it can be melted by smelting, especially at temperatures of about 1000°C (
For example, 1 Itsu Patent Publication No. 22451.49) to about 12
At 00°C, it becomes insoluble in water.
この溶錬は大きい工業的費用を必要とし、これは実際に
T−TAW−溶液の処理の場合に適当であるのに過ぎな
い。This smelting requires large industrial outlays, which is actually only appropriate in the case of processing T-TAW solutions.
ドイツ公開特許第2807324号明細書により、なか
んずく燐酸の代りに燐酸二水素ナトリウム(NaH2P
O4)を使用するPAMELA 法の別法は、性質の改
良、例えば溶解度を下げるために同じようにして煙焼物
の溶錬を必要とする。According to DE 2807324, inter alia sodium dihydrogen phosphate (NaH2P) is used instead of phosphoric acid.
An alternative to the PAMELA process using O4) requires smelting in the same way to improve properties, e.g. to reduce solubility.
1イツ公開特許第2125915号明細書により高活性
液体廃物から、蒸発濃縮及び粉末状 。According to Japanese Published Patent No. 2,125,915, highly active liquid waste is evaporated and concentrated and powdered.
赤燐を添加しての脱硝による■焼物の製出も、分解生成
物のガラス融液中への後からの埋込みを条件とする。The production of baked goods by denitrification with the addition of red phosphorus also requires subsequent embedding of the decomposition products into the glass melt.
硝酸すトリウム含有放射性廃物の他の烟焼法は、ドイツ
公開特許第2603157号明細書に記載されており、
その除鉄のけずりくず又はf粉末を添加して、渦動層中
の粒子の接着をNaFeO2の形成によって阻止する。Another method of burning radioactive waste containing sthorium nitrate is described in German Published Patent Application No. 2603157.
The iron removal shavings or f powder is added to prevent adhesion of particles in the fluidized bed through the formation of NaFeO2.
しかしながらこの生成物も、水溶性のために最終保管貯
蔵には不適当である。However, this product is also unsuitable for final storage storage due to its water solubility.
更に、欧州公開特許第43397号明細書により、HA
W−廃物を、ポリマー燐酸アルミニウムからなるガラス
ブロック中に埋込む方法は公知である。ガラスマトリッ
クスの原料として役立つ第一燐酸塩AQ (H2PO4
)3の製造は、燐酸塩ガラスに重合しない他の所望され
ない燐酸アルミニウムが生じないように慎重に行わなけ
ればならない。更に、欠点はH3PO4の大きい消費量
(H3PO4,An のモル比少くとも6:l)及び
10oo’c以上の大きい融解温度である。更にNaN
O3成分を有しないHAW −g焼物の固定を含む方法
は、大きいNaN○3含量を有するMAW/LAW−溶
液の処理に容易に転用することはできない。Furthermore, according to European Patent Publication No. 43397, HA
Methods of embedding W-waste in glass blocks made of polymeric aluminum phosphate are known. Monophosphate AQ (H2PO4
) The preparation of 3 must be carried out carefully so as not to form other undesired aluminum phosphates which do not polymerize into the phosphate glass. Furthermore, disadvantages are the high consumption of H3PO4 (molar ratio of H3PO4,An at least 6:l) and the high melting temperature of more than 10 oo'c. Furthermore, NaN
Methods involving the fixation of HAW-g ceramics without an O3 component cannot be easily transferred to the treatment of MAW/LAW-solutions with a high NaN*3 content.
オイロケミック(EUROCHEMIC) によって
開発されたいわゆるミネルA (MINERVA)法(
C,Som−bret、 Present 5tatu
s of Techniques Usedfor H
igh −Level Liquid −Waste
5olidifi −cation、 Radioac
tive Waste Management 2 (
1)(1981年)58〜60頁)でも、放射性廃物を
埋込むためのマトリックスとしては、攪拌機によって動
く固層に顆粒として存在し、分解生成物溶液、燐酸及び
水酸化アルミニウムの配量によって続いて新たに形成す
る燐酸アルミニウムを使用する。反応温度300〜55
0°Cで゛°鉱化″■焼物が生じ、その主要成分は第三
燐酸アルミニウム(M、PO4)である。この■焼物は
、金属合金中に埋込むか又は温度1000°C以上での
溶錬によって処理して燐酸塩ガラスが得られる。この方
法では特に欠点は、大きい燐酸アルミニウム成分による
放射性物質の大量の廃物の生成である。The so-called MINERVA method was developed by EUROCHEMIC.
C, Som-bret, Present 5tatu
s of Techniques Used for H
igh -Level Liquid -Waste
5olidifi-cation, Radioac
tive Waste Management 2 (
1) (1981) pp. 58-60), the matrix for embedding the radioactive waste is present as granules in a solid phase moved by a stirrer, followed by the dosing of a decomposition product solution, phosphoric acid and aluminum hydroxide. using freshly formed aluminum phosphate. Reaction temperature 300-55
At 0°C, ``Mineralization'' ■Pottery is formed, the main component of which is tri-aluminum phosphate (M, PO4). Phosphate glasses are obtained by processing by smelting.A particular disadvantage of this process is the production of large amounts of radioactive waste due to the large aluminum phosphate component.
公知HAW−コンディショニング法における以外にも、
MA、W−又はT−AW=液体廃物の固定法では、溶解
した硝酸ナトリウムはマトリックス中に多くは一緒に埋
込む。大きい塩含量によって、一定の妨害ケースの条件
下で、例えば結合剤としてのセメント及び最終貯蔵生成
物中への浸水の場合又は有機結合剤及び妨害ケースとし
ての火災の場合にマトリックスとの著しい非相容性が生
じ得る。この非相容性によって、マ) IJフックス中
放射性廃物の含量が著しく制限され、濃度の増大による
廃物の容量の減少は生じない。In addition to the known HAW-conditioning method,
MA, W- or T-AW = In the liquid waste fixation method, the dissolved sodium nitrate is often co-embedded in the matrix. The high salt content can lead to significant incompatibility with the matrix under certain disturbance case conditions, for example in the case of cement as a binder and water ingress into the final storage product or in the case of organic binders and fire as a disturbance case. tolerance may occur. This incompatibility significantly limits the content of radioactive waste in the IJ Fuchs and does not result in a decrease in waste volume due to increased concentration.
それ数本発明の目的は、硝酸塩含有水性放射性廃物を、
廃物溶液を燐酸の存在で蒸発濃縮し、生じた燐酸塩を備
溶性固体に変換して固化する方法を得ることであり、こ
の方法は埋込む廃物の量を高めて最終貯蔵生成物の容量
を減少させることができ、公知結合剤とのモ分な相容性
を有する生成物をもたらし、無水最終貯蔵生成物の製出
を可能にする。The purpose of the present invention is to remove nitrate-containing aqueous radioactive waste,
The objective is to obtain a method of evaporating and concentrating a waste solution in the presence of phosphoric acid, converting the resulting phosphate into a soluble solid and solidifying it, which increases the amount of waste to embed and increases the volume of the final stored product. can be reduced, resulting in a product with good compatibility with known binders, allowing the production of anhydrous final storage products.
この目的は、本発明によれば蒸発濃縮後に残留するアル
カリ金属燐酸塩残渣を、アルカリ土類金属酸化物及び/
又はアルカリ土類金属水酸化物と混合し、続いて温度5
00〜950℃でFl理して難溶性アルカリ金属/アル
カリ土類金属燐酸塩に変換することによって解決される
。This purpose according to the invention is to remove the alkali metal phosphate residues remaining after evaporative concentration from alkaline earth metal oxides and/or alkaline earth metal oxides.
or mixed with alkaline earth metal hydroxide followed by temperature 5
This problem can be solved by converting it into a sparingly soluble alkali metal/alkaline earth metal phosphate through Fl treatment at 00 to 950°C.
その際放射性核種及び他の不純物は、好ましくは水に著
しく難溶である燐灰石類似構造を有するNaCa(Mg
)PO4化合物のレナニット系の燐酸塩混合結晶中に固
定される。The radionuclides and other impurities are preferably NaCa (Mg
) PO4 compounds are fixed in renanitic phosphate mixed crystals.
燐酸を、NaNO3300、!i’ / /!を溶解し
て含有する廃物溶液に添加し、溶液を乾燥するまで蒸発
濃縮して硝酸を除去し、主として放射性核種及び他の不
純物を含有している水溶性燐酸ナトリウムからなる残渣
を製出する。Phosphoric acid, NaNO3300,! i'//! is dissolved and added to the containing waste solution and the solution is evaporated to dryness to remove the nitric acid, producing a residue consisting primarily of water-soluble sodium phosphate containing radionuclides and other impurities.
意外なことにも、この残渣の水溶性成分は、残渣をアル
カリ土類金属酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化
物の粉末、殊にマグネシウム及びカルシウムの元素と混
合し、温度500〜950℃まで加熱すると、著しく減
少することが判明した。この暇焼混合物とは異なり、ア
ルカリ金属燐酸塩残渣の水溶解度は、アルカリ土類金属
の添加を有しない熱処理によってはわずかに減少するの
に過ぎない。このようにして、燐酸塩に変換した廃物の
不溶性成分は、■焼温度約10%の増大につれて300
℃では2〜10%だけ増大するのに過ぎないが、700
′Cでは12〜20%に増大することが判明した。これ
に反して、アルカリ金属燐酸塩に変換した廃物をCaO
粉末と混合し、700°Cに加熱することによって、不
溶性成分は80%まで増大した。Surprisingly, the water-soluble components of this residue can be obtained by mixing the residue with powders of alkaline earth metal oxides and/or alkaline earth metal hydroxides, in particular the elements magnesium and calcium, at temperatures of 500 to 950°C. It was found that heating to ℃ markedly reduced it. In contrast to this time-baked mixture, the water solubility of the alkali metal phosphate residues is only slightly reduced by heat treatment without addition of alkaline earth metals. In this way, the insoluble components of the waste converted to phosphates increase by approximately 10% as the calcination temperature increases by approximately 10%.
At ℃, it only increases by 2 to 10%, but at 700
'C was found to increase to 12-20%. On the other hand, waste products converted to alkali metal phosphates are converted into CaO
By mixing with powder and heating to 700°C, the insoluble components increased to 80%.
このためには−Na : Ca = 1 : 1のモル
比に相応して−NaCaPO4を形成するのに間に合う
量のCaOで十分であった。■焼粉末混合物の水性抽出
物中には、NaNO3300jJ / ’を含有する非
処理水性廃物中の少くとも21.99/lに対して、な
おll当り硝酸塩最大4gを見出したのに過ぎなかった
。For this purpose, an amount of CaO corresponding to a molar ratio of -Na:Ca=1:1 was sufficient in time to form -NaCaPO4. ■ In the aqueous extract of the calcined powder mixture, only up to 4 g of nitrate per liter was found, compared to at least 21.99/l in the untreated aqueous waste containing 3300 jJ/' of NaNO3.
溶液の蒸発濃縮及び硝酸の除去前に、硝酸塩対使用燐酸
のモル比を2〜3に調節するのが特に有利であることが
判明した。これによって、中間生成物としてのNa、
2 HPO4の好ましい形成が促進される。It has proven particularly advantageous to adjust the molar ratio of nitrate to phosphoric acid used to between 2 and 3 before evaporating the solution and removing the nitric acid. As a result, Na as an intermediate product,
Favorable formation of 2HPO4 is promoted.
更に、アルカリ土類金属酸化物及び/又はアルカリ土類
金属水酸化物との混合前に、温度300〜500℃での
アルカリ金属燐酸塩残渣の熱処理が特に好ましいことが
判明した。これによっても、中間生成物としてのNa2
1(PO4の形成が促進される。Furthermore, a heat treatment of the alkali metal phosphate residue at a temperature of 300 DEG to 500 DEG C. before mixing with the alkaline earth metal oxide and/or alkaline earth metal hydroxide has proved particularly advantageous. This also results in Na2 as an intermediate product.
1 (formation of PO4 is promoted.
わずかなモル物質及び低価格のために、MgO及び/又
はCaO又はその水酸化物は有利に使用される。それと
いうのも殊に工業用マグネシア、ドロマイト又は生石灰
は殊に価格が有利だからである。MgOの添加が特に好
ましいことが判明した。アルカリ金属/アルカリ土類金
属燐酸塩に変換した廃物の不溶性成分は、化学量論的量
のM170と混合し、700℃で暇焼した後に95%ま
で増大した。Due to their low molar mass and low cost, MgO and/or CaO or their hydroxides are preferably used. This is because, in particular, industrial magnesia, dolomite or quicklime are particularly advantageous in price. The addition of MgO has been found to be particularly preferred. The insoluble components of the waste converted to alkali metal/alkaline earth metal phosphates increased by up to 95% after mixing with a stoichiometric amount of M170 and calcining at 700°C.
X線検査により、水に難溶性化合物Na4Mg (PO
4)2が検出された。この化合物のナトリウム含量は、
むしろ廃物中の容易な可溶性硝酸ナトリウムのナトリウ
ム含量(27重量%)よりもなお大きい約30重量%で
存在する。■焼粉末混合物の水性抽出物中には、硝酸塩
はもはや検出することはできなかった。可溶性Cs又は
Srの含量は最大0.25%又は0.05%であり、そ
れ故水性廃物中よりも係数が400又は2000だけわ
ずかであった。X-ray examination revealed that the poorly soluble compound Na4Mg (PO
4) 2 was detected. The sodium content of this compound is
Rather, it is present at about 30% by weight, which is even higher than the sodium content of readily soluble sodium nitrate in the waste (27% by weight). ■ Nitrate could no longer be detected in the aqueous extract of the calcined powder mixture. The content of soluble Cs or Sr was up to 0.25% or 0.05% and was therefore a factor of 400 or 2000 lower than in the aqueous waste.
更に水の溶解度の減少は、好ましくはアルカリ金属燐酸
塩に変換した廃物及びCaO粉末からなる混合物に燐酸
水素カルシウム(CaHPO4) 全添加し、続いて
700℃で■焼することによって得られた。Na2I(
PO4に関して得られた。NaCaPO4を形成するた
めに十分な化学量論的量のCa0及びCaHPO4を使
用すると、不溶性成分は97%まで増大した。この場合
廃物が殆んど完全に硝酸塩を含まないようにするために
は、アルカリ金属燐酸塩に変換した廃物に、予め500
℃での熱処理を施こすのが好ましいことが判明した。A further reduction in water solubility was preferably obtained by total addition of calcium hydrogen phosphate (CaHPO4) to a mixture consisting of waste material converted to alkali metal phosphate and CaO powder, followed by calcination at 700°C. Na2I(
Obtained for PO4. When sufficient stoichiometric amounts of Ca0 and CaHPO4 were used to form NaCaPO4, the insoluble components increased to 97%. In this case, in order to make the waste almost completely free of nitrates, the waste converted to alkali metal phosphates must be pretreated with 500
It has been found preferable to carry out a heat treatment at .degree.
X線分析によって、斜方晶格子構造を有する不溶性化合
物NaCaPO4[ブウフノぐルデイト(Buch−w
a]、dit)] が形成したことが判明した。二酸
化珪素約重量%を添加すると、同じようにして燐灰石類
似構造を有するレナニット系の混合結晶(3NaCaP
O4・Ca2Si、04 ) が得られる(、H,R
emy。X-ray analysis revealed that the insoluble compound NaCaPO4 [Buch-w
a], dit)] was found to be formed. When approximately % by weight of silicon dioxide is added, a renanitic mixed crystal (3NaCaP) having an apatite-like structure is similarly produced.
O4・Ca2Si,04) is obtained (,H,R
emy.
Lehrbuch der Anorganische
n Chemie、 I 0版、1960年、1巻、
752頁)。この不溶性鉱物化合物中に、廃物のわずか
な計の放射性核種及び他の不純物が実際に一緒に完全に
埋込まれる。その際、例えば表面積50〜200 m
/ gを有する界面活性S :L O2が特に有利であ
ることが判明した。Lehrbuch der Anorganische
n Chemie, I 0th edition, 1960, 1 volume,
752 pages). In this insoluble mineral compound, a small amount of waste radionuclides and other impurities are practically completely embedded together. In that case, for example, a surface area of 50 to 200 m
Surface active S:LO2 with /g has proven to be particularly advantageous.
特に大きい容量の減少は、アルカリ金属燐酸塩残渣及び
添加剤からなる粉末混合物を、熱処理前に圧縮して成形
体、例えば円筒体又は直方体にすると得られる。形成し
たアルカリ金属/アルカリ土類金属燐酸塩の難溶性によ
って、浸出に安定なマトリックス中への包含は、場合に
よって完全に放きすることができる。Particularly large capacity reductions are obtained if the powder mixture of alkali metal phosphate residue and additives is compressed into shaped bodies, for example cylinders or cuboids, before heat treatment. Owing to the poorly soluble nature of the alkali metal/alkaline earth metal phosphates formed, their inclusion in a leaching-stable matrix can optionally be completely abandoned.
このようにして製出した難溶性で化学的に殆んど不活性
のアルカリ金属/アルカリ土類金属燐酸塩と、浸出に安
定な公知マトリックス、例えばセメント又はビチューメ
ンとの十分な相容性によって、特に有利な方法でマトリ
ックスにアルカリ金属/アルカリ土類金属燐酸塩を負荷
して容量の大きい減少を得ることができる。Due to the good compatibility of the sparingly soluble and almost chemically inert alkali metal/alkaline earth metal phosphates produced in this way with known leaching-stable matrices, such as cement or bitumen, The matrix can be loaded with alkali metal/alkaline earth metal phosphates in a particularly advantageous manner to obtain a large reduction in capacity.
次に実施例につき本発明を詳説する。Next, the present invention will be explained in detail with reference to examples.
例 1
出発物質は、次の組成を有する脱保護中枢のMAW/
LAW−液体廃物の擬態物(EZ−廃物擬態物)である
:
NaN0−、 300 & / lA
l O,23,9/lCa
1.50g/lCr
0.08.!9/lCu
O,1,5g/ lFe
O,38,!9/VK
0.08g/1Mg
O,’75.!9/IMn
O,08,!9/1Mo 0.
38g/lNi、 0.08.
!9/lZn 0.15.!7
/lZr 0.08 g/
lCs 10 g/l!Sr
10 9/lNa2HPO
45g/1
TBP 0.2 g/1DB
P 0.2 111ケロシン
0.2 E//1すべての陽イオンは硝酸塩
として存在し、MOはモリブデン酸Naとして存在する
。Example 1 The starting material is a MAW/deprotection center with the following composition:
LAW-liquid waste mimic (EZ-waste mimic): NaN0-, 300 &/lA
lO,23,9/lCa
1.50g/lCr
0.08. ! 9/lCu
O, 1.5g/lFe
O, 38,! 9/VK
0.08g/1Mg
O,'75. ! 9/IMn
O,08,! 9/1Mo 0.
38g/lNi, 0.08.
! 9/lZn 0.15. ! 7
/lZr 0.08 g/
lCs 10 g/l! Sr.
10 9/lNa2HPO
45g/1 TBP 0.2 g/1DB
P 0.2 111 Kerosene
0.2 E//1 All cations are present as nitrates and MO is present as Na molybdate.
このEZ−廃物擬態物11をH3P04(85重量%)
8Qm/と混合して淡緑色の透明な溶液が得られた。こ
れは、NaNO3: H3PO4のモ/l/比3:lに
相応した。21のフラスコ中で溶液を、加熱キャップで
乾燥するまで加熱して蒸発濃縮し、その除水と一緒に、
NaNO3とH3PO4との定量的反応によって形成さ
れ得るHNO671,1重量%が留去した。これは変換
率、つまりNaNt03のNa2HP輸への変換の2/
3以上に相応する。その際フラスコ中の最大温度は約3
00’Cであった。残渣は淡紅色の凝固融液からなり、
これは容易に破砕し、粉末にすることができた。This EZ-waste mimic 11 was converted into H3P04 (85% by weight)
A pale green clear solution was obtained upon mixing with 8Qm/. This corresponded to a NaNO3:H3PO4 mo/l/ratio of 3:l. The solution was concentrated by evaporation in a flask of No. 21 by heating to dryness with a heating cap, and along with its water removal,
671.1% by weight of HNO, which could be formed by the quantitative reaction of NaNO3 and H3PO4, was distilled off. This is the conversion rate, i.e. 2/2 of the conversion of NaNt03 to Na2HP transport.
Corresponds to 3 or more. At that time, the maximum temperature in the flask is approximately 3
It was 00'C. The residue consists of a pale pink solidified melt;
This could be easily crushed and powdered.
この残渣の水に不溶性成分は12%であり、溶液のPH
は7.5であった。更に残渣を750℃に加熱して不溶
性成分19%が得られ、水性抽出物のPHは9.5であ
った。The water-insoluble component of this residue was 12%, and the pH of the solution was
was 7.5. The residue was further heated to 750° C., yielding 19% of insoluble components, and the pH of the aqueous extract was 9.5.
同じ実験を、純NaNO3及びEZ−廃物擬態物で燐酸
を添加しないで並びに純NaNO3でH3PO4を添カ
ロして行なった。残渣を、それぞれ300℃及び750
℃に加熱した。すべての場合水に不容性成分は1%以下
であった。The same experiments were performed with pure NaNO3 and EZ-waste mimic without the addition of phosphoric acid and with pure NaNO3 with addition of H3PO4. The residues were heated to 300°C and 750°C, respectively.
heated to ℃. In all cases the water-insoluble components were less than 1%.
例 2
例1の淡紅色の微粉状残110gをCaO粉末4、67
gと緊密に混合し、750℃で1時間■焼した。Na
2HPO4に対して、使用したCa、Oの量は69%の
過剰計に相応する。■焼粉未化固体の水に不溶性成分は
68.9%であり、水性抽出物は著しくアルカリ性で反
応した(PH12,5)。Example 2 110g of pale pink fine powder residue from Example 1 was added to CaO powder 4,67
g and baked at 750° C. for 1 hour. Na
Based on 2HPO4, the amounts of Ca,O used correspond to a total excess of 69%. (2) The water-insoluble component of the unbaked powder solid was 68.9%, and the aqueous extract was extremely alkaline and reacted (PH 12.5).
CaOの代りにCa(OH)24.51 gを用いる同
じ実験によって、■焼アルカリ金属/アルカリ土類金属
燐酸塩中の水に不溶性成分69.5%が得られた。The same experiment using 24.51 g of Ca(OH) instead of CaO yielded 69.5% of the water-insoluble component in the calcined alkali metal/alkaline earth metal phosphate.
例 3
例1の淡紅色の微粉状残渣1(lをMgO粉末3.36
.!9と混合し、750℃で1時間■焼した。Example 3 Light pink fine powder residue 1 (l = 3.36 liters of MgO powder) from Example 1
.. ! 9 and baked at 750°C for 1 hour.
この生成物の水に不溶性成分は925%であり、水性抽
出物のPHは11.5であった。The water-insoluble component of this product was 925%, and the pH of the aqueous extract was 11.5.
MgOの代りにMg(OT()23.55 f!を用い
る同じ実験によって、■焼アルカリ金属/アルカリ土類
金属燐酸塩中の水に不溶性成分83,9%が得られた。The same experiment using Mg(OT() 23.55 f! instead of MgO) yielded 83.9% of the water-insoluble component in the calcined alkali metal/alkaline earth metal phosphate.
例 牛
例1に記載の組成のEZ−廃物擬態物を、T(3PO4
(85重量%)203.5gと混合した(NaNO3:
1−T3PO4のモル比2:1に相応)。溶液を例1
のようにして蒸発濃縮して乾燥し、その際残渣は温度約
3o○°Cに達した。この残渣の実験試料を更に加熱す
ることによって、水に不溶性成分の11.7%までのわ
ずかな増大が得られたのに過ぎなかった:
温度 不溶性成分 水性抽出物の(℃)
(%) pH4009,58
60011,211
7001,1゜7 115
400°Cに加熱した残渣の硝酸塩含量は、使用したN
aNO3に対して30.6モル%であった。EXAMPLE An EZ-waste mimetic of the composition described in Cattle Example 1 was prepared from T(3PO4
(85% by weight) mixed with 203.5 g (NaNO3:
1-T3PO4 molar ratio of 2:1). Solution example 1
It was evaporated to dryness as follows, the residue reaching a temperature of approximately 3°C. By further heating the experimental sample of this residue, only a slight increase in water-insoluble constituents to 11.7% was obtained: Temperature Insoluble constituents of aqueous extract (°C)
(%) pH 4009,58 60011,211 7001,1゜7 115 The nitrate content of the residue heated to 400°C is
It was 30.6 mol% based on aNO3.
500℃では残渣は硝酸塩を含まず、これはNa2HP
O4の形成に相応する。At 500°C, the residue is nitrate-free, which is due to Na2HP
Corresponds to the formation of O4.
例 5
300℃にまで加熱した例4−の微粉状残渣10gを、
CaO4,67、!i’と緊密に混合した。Ca0D量
は、NaCaPO4の形成に必要な約1.7倍の化学量
論酌量に相応した。Example 5 10 g of the finely powdered residue of Example 4 heated to 300°C,
CaO4,67,! i' mixed intimately. The amount of Ca0D corresponded to approximately 1.7 times the stoichiometric amount required for the formation of NaCaPO4.
この粉末混合物の熱処理によって、不溶性成分の700
℃で799%までの著しい増大が得られた。次表には、
CaOの添加を有しない平行実験の結果が一緒に記載さ
れている。Heat treatment of this powder mixture reduces the amount of insoluble components by 700%.
A significant increase of up to 799% was obtained. In the following table,
The results of parallel experiments without addition of CaO are described together.
含有する 400 68.0 12.5含
有しない 400 9.5 8含有すル
600 73,1 12.5含有しない 6
00 10.8 11含有する 700
79.9 13含有しない 7oO11,5
11
すべての場合水性抽出物中に数g/IJの硝酸塩−及び
亜硫酸塩成分が確かめられた。過剰量のCaOに基づい
て、溶液は著しくアルカリ性で反応した( pH12,
5〜13)。Contains 400 68.0 12.5 Does not contain 400 9.5 8 Contains 600 73.1 12.5 Does not contain 6
00 10.8 Contains 11 700
79.9 Does not contain 13 7oO11,5
11 Nitrate and sulfite components of several g/IJ were found in the aqueous extract in all cases. Due to the excess amount of CaO, the solution was significantly alkaline and reactive (pH 12,
5-13).
例 6
300℃にまで加熱した例4の微粉状残渣10gを、M
gO3,36、!9と混合し、700℃まで加熱した。Example 6 10 g of the finely powdered residue of Example 4 heated to 300°C was
gO3,36,! 9 and heated to 700°C.
これによって、水に不溶性成分は次表に示されるように
94.8%に増大した。As a result, the water-insoluble components increased to 94.8% as shown in the following table.
400 54−.5 11600
90.512
700 94.8 11.5Mg0の添
加を有しない比較値は、例牛の表がら知ることができる
。400 54-. 5 11600
90.512 700 94.8 11.5 Comparative values without the addition of Mg0 can be found in the table for the example cow.
600℃及び700℃に加熱した試料では、水性抽出物
中に硝酸塩は検出されず、痕跡量の亜硝酸塩が検出され
たのに過ぎなかった。In the samples heated to 600°C and 700°C, no nitrates and only traces of nitrites were detected in the aqueous extracts.
更に水性抽出物の化学分析によって700℃に■焼した
アルカリ金属/アルカリ土類金属燐酸塩中のCs及びS
rの全量のうち、CsQ、14及びSr0.03%が溶
解しているのに過ぎないことが判明した。X線分析によ
って、過剰量のMgO及びγ−Na3PO4と共に、水
に不溶性化合物r −Na4Mg(PO4)2が主要成
分として形成していることが判明した。この化合物は等
軸格子で結晶し、Na30.0重量%を含有する。Furthermore, chemical analysis of aqueous extracts revealed Cs and S in alkali metal/alkaline earth metal phosphates calcined at 700°C.
It was found that out of the total amount of r, only 0.03% of CsQ, 14 and Sr were dissolved. X-ray analysis revealed that the water-insoluble compound r-Na4Mg(PO4)2 was formed as the main component, along with excess amounts of MgO and γ-Na3PO4. This compound crystallizes in an equiaxed lattice and contains 30.0% by weight Na.
この例は、十分な水溶性NaNO3(溶解度92(1/
水11)の、著しく経済的方法での出発物質NaNO3
(27%)におけるよりもなお大きいNa含量(30%
)を有する水に不溶性ナトリウム化合物への変換が得ら
れたことを示す。This example shows sufficient water-soluble NaNO3 (solubility 92(1/
Starting material NaNO3 of water 11) in a highly economical manner
Even higher Na content (30%) than in (27%)
) to a water-insoluble sodium compound was obtained.
例 7
300℃にまで加熱した例4の微粉状残渣10Gを、N
aMgPO4を形成するための化学量論的量のMgO1
,99,9と混合し、700℃に加熱した。生成物は9
3.4%水に不溶であり、水性抽出物はPH11,5を
有し、硝酸塩を含んでいなかった。Example 7 10G of the fine powder residue from Example 4 heated to 300°C was
Stoichiometric amount of MgO1 to form aMgPO4
, 99,9 and heated to 700°C. The product is 9
3.4% insoluble in water, the aqueous extract had a pH of 11.5 and was nitrate-free.
例 8
500℃にまで予め似焼した例4の微粉状残渣10gを
、cao 2.76 、!i’及びCaHPO4” 2
H208、48gと緊密に混合し、700°Cで1時間
■焼した。量は、Na2HPO4を定量的に反応させて
NaCaPO4にするために計算されていた。■焼生成
物は97%水に不溶であった。X線分析によって、斜方
晶格子構造を有する不溶性化合物NaCaPO4[ブラ
フ・々ルデイト(Buchwalait、)]が形成し
たのに過ぎないことが判明した。Example 8 10 g of the finely powdered residue of Example 4, which had been previously calcined to 500°C, had a cao of 2.76,! i' and CaHPO4" 2
It was intimately mixed with 48g of H208 and baked at 700°C for 1 hour. The amount was calculated to quantitatively react Na2HPO4 to NaCaPO4. (2) The calcined product was 97% insoluble in water. X-ray analysis revealed that only an insoluble compound NaCaPO4 (Buchwalait) with an orthorhombic lattice structure was formed.
これらの例によって製出したアルカリ金属/アルカリ土
類金属燐酸塩は、十分な相容性で大量に公知結合剤、例
えばセメント、ビテユーメン又は有機プラスチック中に
包含することができた。The alkali metal/alkaline earth metal phosphates prepared according to these examples could be incorporated in large amounts with sufficient compatibility into known binders, such as cements, bitueumens or organic plastics.
Claims (1)
在で蒸発濃縮し、生じた燐酸塩を離溶性固体に変換して
固化する方法において、蒸発濃縮後に残留するアルカリ
金属燐酸塩残渣を、アルカリ土類金属酸化物及び/又は
アルカリ土類金属水酸化物と混合し、続いて温度500
〜950℃で熱処理して卸溶性アルカリ金属/アルカリ
土類金属燐酸塩に変換することを特徴とする硝酸塩含有
水性放射性廃物の固化法。 2 硝酸塩対添加燐酸のモル比を2〜3に調節する、特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3、 アルカリ金属燐酸塩残渣を、アルカリ土類金属酸
化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物と混合する前
に300〜500℃で加熱する、特許請求の範囲第1又
は2項記載の方法。 屯 アルカリ土類金属酸化物又はアルカリ土類金属水酸
化物として、MgO及び/又はCaO又はMg (Oi
()及び/又はCa(OH)2を使用する、特許請求の
範囲第1〜3項のいづれかに記載の方法。 5、 アルカリ土類金属酸化物混合物として、■焼ドロ
マイト、生石灰及び/又はマグネシアを特徴する特許請
求の範囲第1〜4項のいづれかに記載の方法。 6、 アルカリ土類金属としてマグネシウムを特徴する
特許請求の範囲第1〜5項のいづれかに記載の方法。 7、 アルカリ金属燐酸塩残渣を、アルカリ土類金属酸
化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物と■焼する前
に、付加的になお燐酸水素カルシウムと混合する、特許
請求の範囲第1〜6項のいづれかに記載の方法。 8、 アルカリ金属燐酸塩残渣を、アルカリ土類金属酸
化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物と似焼する前
に、燐酸水素カルシ1クム及び界面活性二酸化珪素粉末
と混合する、特許請求の範囲第1〜7項のいづれかに記
載の方法。 9 アルカリ金属燐酸塩残渣と添加剤とからなる粉末混
合物の熱処理を650〜850℃で行なう、特許請求の
範囲第1〜8項のいづれかに記載の方法。 10、 アルカリ金属燐酸塩残渣と添加剤とからなる
粉末混合物を、熱処理前に圧縮して成形体にする、特許
請求の範囲第1〜9項のいづれかに記載の方法。 1.1. ilt溶性アルカリ金属/アルカリ土類金
属燐酸塩を浸出に安定なマ) IJラックス中埋込む、
特許請求の範囲第1〜10項のいづれかに記載の方法。[Scope of Claims] 1. A method for evaporating and concentrating nitrate-containing aqueous radioactive waste in the presence of phosphoric acid, converting the resulting phosphate into a dissolvable solid and solidifying the aqueous radioactive waste, in which the alkali metal phosphoric acid remaining after the evaporation and concentration is The salt residue is mixed with an alkaline earth metal oxide and/or alkaline earth metal hydroxide, followed by a temperature of 500 ml.
A method for solidifying nitrate-containing aqueous radioactive waste, which comprises heat-treating at ~950°C to convert it into a soluble alkali metal/alkaline earth metal phosphate. 2. The method of claim 1, wherein the molar ratio of nitrate to added phosphoric acid is adjusted to between 2 and 3. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the alkali metal phosphate residue is heated at 300 to 500°C before mixing with the alkaline earth metal oxide and/or alkaline earth metal hydroxide. . MgO and/or CaO or Mg (Oi
4. The method according to any one of claims 1 to 3, using ( ) and/or Ca(OH)2. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the alkaline earth metal oxide mixture is (1) calcined dolomite, quicklime and/or magnesia. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alkaline earth metal is magnesium. 7. The alkali metal phosphate residue is additionally mixed with calcium hydrogen phosphate before calcination with the alkaline earth metal oxide and/or alkaline earth metal hydroxide. The method described in any of Section 6. 8. The alkali metal phosphate residue is mixed with calcium hydrogen phosphate and surface-active silicon dioxide powder before calcining with the alkaline earth metal oxide and/or alkaline earth metal hydroxide. The method according to any one of Ranges 1 to 7. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the powder mixture comprising the alkali metal phosphate residue and the additive is heat-treated at 650 to 850°C. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein a powder mixture comprising an alkali metal phosphate residue and an additive is compressed into a molded body before heat treatment. 1.1. Ilt-soluble alkali metal/alkaline earth metal phosphates are leached stable matrix) embedded in IJ lux,
A method according to any one of claims 1 to 10.
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