JPS63243797A

JPS63243797A - 放射性廃棄物の固化処理方法

Info

Publication number: JPS63243797A
Application number: JP7817587A
Authority: JP
Inventors: 尚実豊原; 冨田　俊英; 大野　千左人; 和昭松尾; 杉野　太加夫
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-11
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2521697B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、核燃料再処理施設等の放射性物質取扱い施設
で発生する中レベルないし低レベルの放射性廃棄物の処
理方法に係り、特に充填率が高く、かつ長期にわたる安
定性、耐久性、耐火性に優れた放射性廃棄物の固化処理
方法に関する。

（従来の技術）従来より、核燃料再処理施設等の放射性物質取扱い施設
で発生する、例えば放射性濃縮廃液やスラッジ等の放射
性廃棄物処理方法として、濃縮廃液についてはアスファ
ルト固化処理が行われ、スラッジ類についてはそり、ｔ
ま胛蔵することが行われている。

この固化処理方法においては、放射性廃液は濃縮乾燥さ
れ、主として硝酸ナトリウムからなる粉体とされた後、
この放射性廃棄物はアスファルトからなる固化材により
固化される。しかし、このような方法により固化処理さ
れて放射性廃棄物の固化体が得られたとしても、現在の
ところその多くは最終処分の方法が未だ確立されていな
い状態にある。

一方、ＢＷＲ発電所から発生する放射性廃棄物について
は、中間貯蔵体の状態で暫定貯蔵する方法も近年提案さ
れている。

この方法は、放射性廃棄物を乾燥処理し大幅に減容した
後、これをベレット化処理して安定な中間貯蔵体を製造
し、原子力施設内の貯蔵タンクに一時貯蔵する方法であ
る。この方法によれば乾燥Ｒ埋後の粉体放射性廃棄物に
圧縮力が加えられペレット化されるので高い減容率が得
られる。

しかし、核燃料再処理施設で発生する１”Ｃｓ、２カＳ
ｒでは放射能の半減期が約３０年であり、このような方
法で放射能を減衰させることは事実上不可能であり、仮
にできたとしても一定期間貯蔵されて放射能が減衰した
後に改めて安定な固化体バラゲージとして一体に固化さ
せる必要がある。

また、核燃料再処理施設からは、このようなベレット状
の廃棄物以外に、金属、コンクリートおよび断熱材等の
雑固体廃棄物が発生する。これらはその種類が非常に多
種にわたり、かつ形状も不定であるため現時点では必要
に応じて適当な大きさに切断され、貯蔵容器中に入れら
れている。このような雑固体も安定な固化体パッケージ
として一体に固化させる必要がある。

このような放射性廃棄物を固化体パッケージ化する方法
としては、従来より用いられている前述の固化材による
処理が考えられる。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、アスファルト固化法では、同化材が有機物であ
るため数百年あるいはそれ以上の長期にわたる安定性と
いう点で問題がある。

また、固化材としてセメントを用いる方法も考えられる
が、この場合多量の水が必要ななめ、特にベレット状の
放射性廃棄物を固化する時に、この水分によりベレット
の吸水、膨潤によるベレットおよび固化材の劣化が生じ
る可能性があり、また硬化に必要な水を最小限度量まで
押えたセメントを用いた場合には、ベレットおよび固化
材の劣化を防止することは可能となるが、固化材の粘性
が大きくなり、そのなめ緻密にベレットを充填すること
が難しくなるという問題がある。

このような問題を解決するために非常に有効な手段とし
て、本出願人は先に著しく低含水で、かつ高い流動性を
有する水硬性固化材を用いた放射性廃棄物の固化処理方
法を提案している（特願昭６１−１１１９４１号および
特願昭６１−１１１９４２号）、シかし、このような低
含水で高流動性の同化材を用いて容器中に入れられたベ
レットを充填固化しようとする際に、このベレット自体
がバインダーを含有せず、そのため非常に溶解しやすい
場合や、ベレット製作時に発生する粉じんが非常に多く
これらが溶解しやすい状態にある場合、このベレットよ
り溶解した物質が、特にＢＷＲ発電所にて発生する硫酸
ナトリウムを主成分とする濃縮廃液のベレットより溶解
する硫酸ナトリウムや、核燃料再処理施設から発生する
硝酸塩類を主成分とする廃液のベレットより溶解する硝
酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等の
ように、それ自体非常に強い凝集力を持っているもので
あると、固化材がベレット間の空隙を流れる間に水硬性
固化材中に含まれている水硬性無機化合物や無機質流動
化材が凝集してしまい、流動性が失われる恐れがあり、
その結果固化体に空隙が残り、固化体の均質性のみなら
ず強度が失われるといつな問題がある。

また、金属やコンクリート等には、油が付着している場
合が多いが、このような油も凝集作用を持うているため
、これら廃棄物を前述の固化材を用いて容器中で充填固
化しようとする場合にも、同様に空隙が発生しやすいと
いう問題がある。

本発明は係る従来の放射性廃棄物の固化処理方法の欠点
を解消しようとするものであり、放射性廃棄物、特に減
容性に優れたベレット状放射性廃棄物中間貯蔵体や金属
等の雑固体廃棄物を空隙のない均質な固化体パッケージ
に作成する方法を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明の放射性廃棄物の固化処理方法は、放射性廃棄物
を、水硬性無機化合物と、骨材と、無機質流動化材と、
前記放射性廃棄物と水硬性無機化合物と無機質流動化材
の凝集反応を抑制するための反応抑制剤とを含有する固
化材によって一体に固化させることを特徴としている。

本発明における処理対象の放射性廃棄物は、粉体、ペレ
ット、雑固体、スラッジ、あるいはこれらの混合物から
なり、かつこれらの廃棄物中に凝集作用の強い物質とし
てアルカリ金属塩化合物、アルカリ土類金属塩化合物を
含んでいるものであればいずれでもよい。

本発明に使用する水硬性無機化合物としては、カルシウ
ムシリケートとカルシウムアルミネートを主成分とする
水硬性セメントであり、例えばポルトランドセメント、
高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメ
ントを用いることができる。

骨材としては、例えばアルミナ粒、シャモット粒、天然
に存在する砂、砂利、岩石およびこれらの混合物を使用
することが可能である。

また、無機質流動化材としては、粒径１０μｌ以下の無
機質酸化物粉末を使用することが可能であり、例えばシ
リカ微粉、アルミナ微粉、ジルコニウム微粉、あるいは
これらの混合物が挙げられる。

さらに、本発明における反応抑制剤としては、塩基性金
属塩である乳酸アルミニウムを使用する。

また、反応抑制剤の助剤として、クエン酸リチウムを併
用することは非常に有効であり、反応抑制剤である乳酸
アルミニウムの硬化時間の調整や強度特性の向上剤とし
て良好な役割を果たす。

さらに、特箪すべきことは反応抑制剤である乳酸アルミ
ニウムは、固化材の他の成分である無機質流動化材と水
硬性無機化合物の均一分散に作用し、低含水で高流動性
が得られ、るという反応抑制効果と共に分散効果にも優
れるものである。

これらの成分の配分量は、水硬性無機化合物としてのセ
メントが１５〜５０重量部、骨材が３０〜７５重量部、
無機質流動化材が１０〜２０重量部、反応抑制剤が０．
０１〜５重量部の合計１００重量部に対し、添加水８〜
２０重量部が適当である。そして、この構成により、添
加水の量を可能な限り少量とし、凝集性のある硝酸ナト
リウムや炭酸ナトリウムを含んだ放射性廃棄物の空隙を
流動性を失うこと無く、完全に充填することができる。

水硬性無機化合物としてのセメントの配合量が１５重量
部未満では固化材の十分な強度および早硬性が得られず
、５０重量部を超えると、セメント硬化時の収縮による
クラックが発生しやすくなったり、固化材中の水分量が
多くなるという問題が起こる。

骨材の配合量が３０重量部未満では、同様にクラックが
発生しやすくなり、逆に７５重量部を超えると十分な固
化体強度が得られず、また流動性も低下するようになる
。

また、′無機質流動化材の配合量は１０重量部未満でも
２０重量部を超えても固化材の流動性が低下し、また２
０重量部を超えると収縮によるクラックが発生しやすく
なる。

また反応抑制剤が０．０１重量部未満では放射性廃棄物
からの溶出物による凝集力を十分におさえることができ
ず、５重量部を超えると固化体の強度が十分に得られな
くなる。

（作　用）本発明の放射性廃棄物の固化処理方法において、粒度が
調整された無機質流動化材の粒子の１個１個が乳酸アル
ミニウムの分散効果により分散され、また同時に水硬性
無機化合物粒子の１０μｍ以下の微細粒子も分散されて
、他の大粒径の水硬性無機化合物粒子と骨材との間に入
り込み、これらの粒子間の滑り性を向上させる。その結
果、固化材を構成する粒子は添加水の中に均一に分散し
、動きやすい状態となる。さらに、固化材充填時に放射
性廃棄物中に含まれる硝酸ナトリウムや炭酸ナトリウム
等、また金属やコンクリ−Ｉ・に付着した油分などの凝
集力の強い物質が存在しても乳酸アルミニウムの反応抑
制効果により、水硬性無機化合物粒子や無機質流動化材
の凝集を生じることがない。したがって、固化材充填時
に固化材が処理対象の廃棄物の表面に流れ易く、容易に
固化体パッケージの容器中を隙間なく充填することが可
能であり、緻密な固化体パッケージを形成することがで
きる。

そして、従来の固化材では硬化に必要な水辺外に混練時
に水硬性無機化合物や骨材を均一に混合するために、ま
た適度の流動性を与えるために多量の水を添加しなけれ
ばならなかったが、本発明における同化材では無機質流
動化材と乳酸アルミニウムの分散効果により、添加水量
は水硬性無機化合物の硬化に必要な最小限の量ですむ。

したがって、本固化体中には、ボイド等の固化体の均質
性をそこなう部分が全く見られず、全体に固化材が充填
しており、かつ固化材中には結晶中に取込まれた結晶水
以外はほとんど存在しないため、緻密で安定な固化材を
得ることが可能である。

（実施例）以下本発明の実施例について説明する。

実施例１．２第１表に示す組成で、水硬性無機化合物、骨材、無機質
流動化材および反応抑制剤を均一に混合し、添加水を加
えこれらを混練して、２種類のスラリー状固化材を得な
。

なお、表中の比較例は本発明との比敦のために掲げたも
のであり、反応抑制剤を添加しないで作製した固化材で
ある。また、第１表中の数字は重量部を示す。

（以下余白）第１表次に、このようにして得たスラリー状固化材を、バイン
ダを添加して作製した硫酸ナトリウムベレットと圧縮成
形により作製した硫酸ナトリウムベレット、および同様
な方法で作製した２種類の硝酸ナトリウム８０重量％−
炭酸ナトリウム２０重量％ベレットをそれぞれ入れた２
００℃ドラム缶（ベレット充填率６０容積％）中へ各々
充填した。また、同様にＳＯＳ　３０４製パイプの内面
に油を塗布したものを入れた２００Ｊ２ドラム缶（パイ
プ充填率２０容積％）中にも各々スラリー状固化材を充
填した。なお、固化材はドラム缶上面まで注入した。そ
して、固化材が硬化した後、ドラム缶をダイヤモンドカ
ッターで切断し、固化材の充填状況を観察したところ、
充填状況は第２表に示すとおりであった。

ただし、表中の０は「完全充填」、Δは「一部に空隙有
り」、Ｘは「空隙大」をそれぞれ示す。

（以下余白）第２表第２表から明らかなように、反応抑制剤を添加していな
い固化材は、溶解性の高いベレントを完全に充填できな
いのに対し、反応抑制剤を添加した場合は完全に充填す
ることができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明の放射性廃棄物の固化処理方
法によれば、含水量が少なく、かつ低粘性の水硬性固化
材に分散効果をも有している反応抑制剤を添加して用い
ているので、凝集性の強い物質を溶出する放射性廃棄物
を高い充填率で、長期にわたって化学的にも機械的にも
安定な固化体パッケージに固定化するこができる。

出願人　　　　　日本原子力事業株式会社同　　　　　
　株式会社　東芝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射性廃棄物を、水硬性無機化合物と、骨材と、
無機質流動化材と、前記放射性廃棄物と水硬性無機化合
物と無機質流動化材の凝集反応を抑制するための反応抑
制剤とを含有する固化材によって一体に固化させること
を特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
（２）放射性廃棄物が、アルカリ金属塩化合物、アルカ
リ土類金属塩化合物の少なくとも１種を含有しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性廃棄
物の固化処理方法。
（３）反応抑制剤が、乳酸アルミニウムあるいは乳酸ア
ルミニウムとクエン酸リチウムの組み合せからなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
放射性廃棄物の固化処理方法。
（４）水硬性無機化合物が、カルシウムシリケートおよ
びカルシウムアルミネートからなる水硬性セメントであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれか１項記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
（５）無機質流動化材が、粒径１０μｍ以下の無機質酸
化物粉末からなることをことを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の放射性廃棄
物の固化処理方法。