(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊状の放射性アルミニウム廃棄物を鉄系金属とともに混合溶融処理することにより、水と接触して水素ガスの発生の少ないＡｌ含有率８０％以下のＦｅ−Ａｌ合金とすることを特徴とする放射性アルミニウム廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記Ｆｅ−Ａｌ合金のＡｌ含有率を２０％以下とする請求項１に記載の放射性アルミニウム廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、原子力施設等において発生する放射性アルミニウム廃棄物の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設等から発生する放射性雑固体廃棄物の中には、ＨＥＰＡフィルタのアルミニウムセパレータ、アルミニウム製足場材などの放射性アルミニウム廃棄物が含まれている。
【０００３】
金属、コンクリート、保温材などの放射性雑固体廃棄物は、そのままあるいは切断／圧縮処理した後に２００  リットルドラム缶に入れ、モルタルを充填した廃棄体とする方法と、溶融処理した後に２００  リットルドラム缶に入れ、モルタルを充填して廃棄体とする方法が検討されており、その廃棄体は埋設処分することが検討されている。ところが放射性雑固体廃棄物にはアルミニウム廃棄物があり、これはモルタル固化した時や廃棄体として埋設処分時にモルタルまたはコンクリート等と接触してアルカリ性となった地下水と接触して次式に示す反応等により水素ガスを発生する。
【０００４】
【化１】
６Ａｌ  ＋３Ｃａ（ＯＨ）２＋６Ｈ２Ｏ→３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３  ＋９Ｈ２  ↑
【０００５】
この反応によれば、１ｇのアルミニウムから２０℃で約１３５０ｍｌの水素ガスが発生することとなり、健全な廃棄体ができなかったり、埋設施設の安全評価上、問題となるおそれがある。従って放射性アルミニウム廃棄物は放射性雑固体廃棄物から除去し、他の廃棄物のように埋設処分を行うことができないと考えられていた。また箔状の放射性アルミニウム廃棄物を含むＨＥＰＡフィルタに関しては、特開平４−２９０９９７号公報に示すように「Ａｌセパレータ、ガラス織組濾布からなるＨＥＰＡフィルタを切断前処理の後、ガラス化添加材とともに溶融し、ＨＥＰＡフィルタ中のＡｌセパレータをガラス化して固化する方法」があるが、放射性廃棄物の他にガラス化添加材を加えるため、放射性廃棄物のみを溶融処理するときより減容性が劣っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、他の放射性雑固体廃棄物と同様に、放射性アルミニウム廃棄物を埋設処分するうえでの支障がなくなるようにすることができ、加えて箔状の放射性アルミニウム廃棄物に関しては減容性を改善した放射性アルミニウム廃棄物の処理方法を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、塊状の放射性アルミニウム廃棄物を鉄系金属とともに混合溶融処理することにより、水と接触して水素ガスの発生の少ないＡｌ含有率８０％以下のＦｅ−Ａｌ合金とすることを特徴とするものである。また、本発明では前記Ｆｅ−Ａｌ合金のＡｌ含有率を２０％以下とするのが特に好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、塊状の放射性アルミニウム廃棄物を鉄系金属とともに混合溶融処理することにより水と接触して水素ガスの発生の少ないＡｌ含有率８０％以下のFe−Al合金とするが、このFe−Al合金のガス発生速度はアルミニウムの含有率に依存し、含有率を２０％以下とすれば炭素鋼と同等のガス発生速度とすることができる。また、箔状の放射性アルミニウム廃棄物を保温材等の無機廃棄物とともに溶融処理することによりアルミニウムをAl２O３  とし、他の無機廃棄物とともに安定なセラミック層を形成すれば、モルタル固化した時やアルカリ性水溶液と接触しても水素ガス発生のおそれがない。なお、箔状のアルミニウムの溶融はアルミニウム（融点660 ℃) がAl２O３  （融点約2000℃) となることにより融点が高くなるため、ともに溶融する無機廃棄物はAl２O３  の融点を降下させるような成分の廃棄物を用いる必要があり、一例として、SiO２、CaO を主成分とするけい酸カルシウム保温材を用いることができる。従ってこれらによれば、放射性アルミニウム廃棄物を他の放射性雑固体廃棄物と同様に埋設処分することができ、加えて箔状の放射性アルミニウム廃棄物に関しては減容性を改善することが可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明を図示の実施例によって更に詳細に説明する。
〔実施例１〕原子力施設等から発生する放射性雑固体廃棄物のうち、足場材等として使用される塊状のアルミニウムを、鉄系金属とともに溶融する。溶融炉については対象物が合金化する温度を確保できればよく、誘導炉やアーク炉等の電気炉あるいはガス式のガラス炉等を適宜に選択できる。合金化するための温度の指標となるＦｅ−Ａｌ  系の状態図を図１に示す。アルミニウムの融点は６６０  ℃であるため、塊状のアルミニウムは容易に溶融し、鉄系金属と混合溶融処理されたＦｅ−Ａｌ合金となる。このとき、アルミニウムと鉄系金属（炭素鋼）との混合比率を変えたサンプルを作成し、温度１０℃のコンクリート平衡水と接触させてガス発生量を測定した。その結果を図２に示す。なお、図２の縦軸はガス発生量の累積値である。
【００１０】
図２から明らかなように、Ｆｅ−Ａｌ合金中のアルミニウムの含有率を２０％以下とした場合には、ガス発生速度は炭素鋼とほぼ同じレベルであった。また、アルミニウムの含有率を４０〜８０％としたときは、ガス発生量は初期に大きい値を示すものの、２０日経過後は抑制されることが確認された。
【００１１】
次にコンクリート平衡水の温度を４０℃とした場合のグラフを図３に示す。この場合においても、アルミニウムの含有率を２０％以下とした場合にはガス発生速度は炭素鋼とほぼ同じレベルであった。また、アルミニウムの含有率を４０〜８０％としたときは、ガス発生量は初期に大きい値を示すものの、２０日経過後は抑制されることが確認された。このように、アルミニウムの含有率を２０％以下とすれば炭素鋼と同様にガス発生量をきわめて低いレベルに押さえることができ、またアルミニウムの含有率が４０〜８０％程度でもガス発生量をアルミニウム金属より抑制できることを確認した。
【００１２】
このようにして得られたＦｅ−Ａｌ合金は、例えば図４に示されるような形態でドラム缶１の内部に収納される。図４において２はるつぼ、３はＦｅ−Ａｌ合金層、４はセラミック層、５はモルタル、６は蓋である。この状態の廃棄体は地中のピット内に埋設処分されるが、水素ガスの発生が抑制され、埋設施設の安全評価上の問題がなくなる可能性がある。
【００１３】
〔参考例〕原子力発電所等から排出される放射性雑固体廃棄物のうち、箔状のアルミニウムセパレータ（厚さ数十μm ）を含むＨＥＰＡフィルタを保温材等とともに溶融する。溶融炉については、対象物を溶融する温度が確保できればよく、前述の電気炉あるいはガス式のガラス炉等を適宜に選択できる。その結果、アルミニウムセパレータは酸化されてAl２O３  となり、他の無機廃棄物（金属以外）とともに安定なセラミック層を形成した。これをアルカリ性水溶液と接触させても水素ガスの発生は皆無であり、埋設処分するに支障のないことを確認した。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば原子力施設等において発生する塊状の放射性アルミニウム廃棄物を他の雑固体廃棄物と同様に埋設処分するのに支障がない。また、箔状の放射性アルミニウム廃棄物に関してはガラス化添加材の代わりに例えば保温材を使用することにより安定なセラミック層を形成でき、減容性が改善できる。このため、従来考えられていたように放射性アルミニウム廃棄物を分離してそのまま保管する必要がなくなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｆｅ−Ａｌ系の状態図である。
【図２】Ｆｅ−Ａｌ合金を、温度１０℃のコンクリート平衡水と接触させてガス発生量を測定した結果を示すグラフである。
【図３】Ｆｅ−Ａｌ合金を、温度４０℃のコンクリート平衡水と接触させてガス発生量を測定した結果を示すグラフである。
【図４】廃棄体の断面図である。
【符号の説明】
１  ドラム缶、２  るつぼ、３  Ｆｅ−Ａｌ合金層、４  セラミック層、５  モルタル、６  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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