(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤としてポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含むことを特徴とする、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項２】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤としてポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項３】
前記添加剤は、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項４】
前記ポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム及びポリブテン酸カリウムのうちの１種類であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項５】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント２６０重量部と、石灰１５重量部と、水４０重量部と、固化補助剤としてポリブテン酸カリウム５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム５重量部と、添加剤６重量部との原料を含み、前記添加剤が、水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項６】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１８０重量部と、石灰１１重量部と、水２０重量部と、固化補助剤としてポリアクリル酸ナトリウム１重量部及びメタアルミン酸ナトリウム１重量部と、添加剤２重量部との原料を含み、前記添加剤が、炭酸リチウムとケイ酸ナトリウムの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項７】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１９０重量部と、石灰１３重量部と、水３５重量部と、固化補助剤としてポリアクリル酸カリウム０．５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム２重量部と、添加剤４重量部との原料を含み、前記添加剤が、炭酸リチウムとケイ酸ナトリウムの混合物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方。
【請求項８】
１）各種の固化剤原料及び高濃度ホウ素含有廃樹脂を秤量又は計量して準備し、固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤としてポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含む工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加える工程、
３）計量された高濃度ホウ素含有廃樹脂と水以外の他の固化補助剤原料とを仕込む工程、
４）攪拌しながらセメントを加え、攪拌過程において材料の状況に応じて水を加え、均一になるまで攪拌する工程、
５）均一に攪拌した後放置養生する工程、
を含むことを特徴とする、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項９】
前記工程１）の固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤としてポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部及びメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含むことを特徴とする、請求項８に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１０】
前記工程１）の固化処方における添加剤は、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物であることを特徴とする、請求項８または９に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１１】
前記固化処方におけるポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム及びポリブテン酸カリウムの１種類であることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１２】
前記工程１）において、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂の秤量すべき重量と水の秤量すべき重量に換算し、前記各種の固化剤原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製することを特徴とする、請求項８から１１のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１３】
前記工程３）において、自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期１５〜２５ｒｐｍ、後期４０〜６０ｒｐｍの攪拌速度、合計１００〜１２０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、固化補助剤と添加剤を加えることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１４】
前記工程４）において、撹拌機を作動させて、攪拌速度１５〜２５ｒｐｍで、攪拌過程において、固化処方に必要な水の重量部数を満足するまで徐々に水を加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度８００〜１２００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【請求項１５】
前記工程５）において、攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生することを特徴とする、請求項８から１４のいずれか１項に記載の原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の高レベル放射性廃棄物の処理と処分の技術分野に属し、原子力発電所の廃樹脂に用いられるセメント固化処方及びその固化方法、特に原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方及び固化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子力発電所の施設の運転や廃止の過程において、高濃度ホウ素含有放射性廃棄イオン交換樹脂（以下に、「廃樹脂」と略する）が大量に発生し、乾燥状態での廃樹脂は、粒状の小球または粉末状の外観となっており、貯蔵容器がなければ、極めて分散しやすく、水に浸されると、廃樹脂における交換及び混入された放射性核種が脱着してしまい、環境を汚染して、２次汚染を招く。廃樹脂の比重は、水よりもやや大きな１．０５〜１．３０であるが、含水率または樹脂の種類及び付着したイオンによって異なる。水中でのかさ密度は、０．６５〜０．８５ｇ／ｍｌである。吸水飽和に達していない廃樹脂は、水と接すると、水分を吸収して体積膨張を生じ、乾燥脱水の場合、体積が減少し、体積の変動が大きくなる。これらの樹脂は、再生が困難で、大量の放射性廃水を発生するので、その環境への潜在的な危害を減少させるように、適切に処分しなければならない。セメントは、優れた物理的、化学的及び力学的な性能を持ち、放射性廃棄物を固化する良好なベース材となる。低、中レベル放射性廃棄物の固化処理では、一般にセメント固化を採用しており、これは比較的成熟した処理技術であって、最も早くから応用されてきた放射性廃棄物処理技術の一つでもあり、放射性廃液または放射性固体廃棄物をセメント、水、添加剤等と所定の割合で混合して、常温で廃棄物固化体に硬化させるものである。
【０００３】
セメント固化体は、機械的シール、ベース付着及び溶体化等の作用によって、核種イオンをセメント固化体内に保持するものであり、セメント固化体の性能は、その化学組成、物理構造及び置かれた外部環境により決められる。セメントは、水を加えると、可塑性と流動性を有するスラリーから所定の強度を持つ固体に徐々に変化するものである。硬化セメントスラリーは、各種の水和生成物及び残留のクリンカから構成される固相と、隙間の中に存在する液体及び空気とからなる非均質な多相系である。イオン交換樹脂は、その形態に変化が発生しない場合、顕著な化学的安定性を持つため、マトリックスそのものとセメントとは相溶ではなく、セメントは埋込みの作用しか発揮しない。しかしながら、廃樹脂に付着した主化学物質が絶えずに脱着してきて、セメントの水和反応に大きな影響を与える物質があるため、セメントスラリーを急速凝結または緩凝結させ、厳しい緩凝結によって全く凝結しなくなることがある。例えば、本発明の処理対象である高濃度ホウ素含有廃樹脂について、ホウ酸塩が常用されているセメント凝結遅延剤であるので、従来のセメント固化剤を採用すると、セメントスラリーが凝結しない現象が発生する。
【０００４】
廃樹脂をセメント固化した後、樹脂が固化体のキャビティ内に埋め込まれるようになり、即ち、固化体全体がかご状構造となる。セメント組成、成型する時の水セメント比と成型条件によって、セメント固化体の微孔構造が決められ、さらに微孔構造によって、またセメント固化体のほぼすべての物理化学的性能、例えば密度、強度、熱的性能、耐久性等が決められる。放射性核種イオンは、セメント固化体における連通微孔を介して外部媒体に拡散できる。多くの研究から、セメント固化を行う際、セメントの種類と使用量、樹脂の性能と使用量、添加剤の組成、水セメント比、固化操作プロセスなどが、固化体の性能を大きく影響することが示されている。不適当な処方の場合、セメント固化体の体積増加比が大きくなり、水と接すると膨張してクラックを発生し、ひいては破砕されてしまい、放射性核種の浸出率が高くなって、中華人民共和国国家標準に規定のセメント固化体性能指標に達することができなくなる。また、従来技術では、約５０％程度含水する廃樹脂に対する閉じ込め率は、一般に４０％以下であり、低い閉じ込め率によって、廃棄物生産量の増加と処分コストの上昇という結果となり、ここで、閉じ込め率とは、被閉じ込め物が閉じ込め物の総体積に占める百分比である。
【０００５】
従来の廃樹脂のセメント固化の技術の中では、セメントの消費量を低下させるために、依然としてゼオライトを添加剤として採用するものが多くあり、廃樹脂の固化過程において、ほかの骨材、例えば砂利を使用しない場合、セメントの使用量の割合が高くなり、水和熱が高い現象が発生し、大体積のコンクリートでは、高い水和熱によって、廃樹脂固化体の中心部温度が高くなりすぎ、固化体が膨張して廃樹脂固化体の性能を低下させてしまう。ゼオライトを添加することは、例えばスルホアルミン酸塩セメントを採用する、水和熱が比較的高く、且つ放出時間が比較的集中している固化プロセスに対して、比較的有効な制御方法であり、かつ伝統的なコンクリート調製において常用されている水和熱の制御方法でもある。しかしながら、放射性高濃度ホウ素含有廃樹脂の固化は、一般のコンクリートの調製とは異なり、さらに一般の放射性廃樹脂の固化とも異なる。それは、放射性高濃度ホウ素含有廃樹脂の廃液には、大量のホウ酸イオンとイオン交換樹脂に付着した他のアニオン、カチオンが含有されており、セメント固化する際に、ホウ酸イオンとイオン交換樹脂から析出したアニオン、カチオンによって、セメント固化体の化学的特性が変動するようになり、このように、添加剤とされるゼオライトが一定の量に達すると、セメント固化体の性能が低下してしまい、ひいてはセメント固化体が水と接すると粉末化する現象が発生するからである。
【０００６】
また、高濃度ホウ素含有樹脂において、ホウ酸イオンの含有量が多いため、セメント固化の過程で、高いホウ酸イオン含有量によって、凝結時間が長くなることが、セメント固化体の性能に大きな影響を与え、セメントスラリーが凝結しなくなり、セメント固化体の強度が低下してしまい、及び樹脂が浮いて層分離する等の問題が生じる可能性がある。これは、従来の多くのセメント固化処方（固化配合）は、組成の一部が同じであるものの、いずれも高濃度ホウ素含有廃樹脂のセメント固化に直接使用できない原因ともなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的問題の一つは、従来技術のセメント固化処方の固化閉じ込め量が小さく、固化体の中心部温度が高く、セメントスラリーの凝結が悪く、固化強度が低いという欠陥に対して、固化閉じ込め量が高く、固化体の中心部温度が低く、浸出率と固化強度が高く、各項の指標がいずれも中華人民共和国国家標準の要求を満足でき、安全性が高い、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方を提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする別の技術的問題は、操作が簡単で、固化効果が良い、上記セメント固化処方を採用する原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の固化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明がその一つの技術的問題を解決するために採用する技術方策は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方である。
【００１０】
上記セメント固化処方において、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含むことが好ましい。
【００１１】
上記セメント固化処方において、上記セメント固化処方における添加剤は、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物であることが好ましい。
【００１２】
上記セメント固化処方において、上記固化補助剤は、ポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部を含むことが好ましい。
【００１３】
上記セメント固化処方において、上記ポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム、ポリブテン酸カリウム、Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１（減水剤の商品商標）、Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ（減水剤の商品商標）のうちの１種類であることが好ましい。
【００１４】
上記セメント固化処方において、上記セメント固化処方における固化補助剤は、更にメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部を含むことが好ましい。
【００１５】
上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１９８重量部と、石灰１１重量部と、水３０重量部と、固化補助剤０．２５重量部と、添加剤３．７０重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、ポリアクリル酸ナトリウムであり、上記添加剤が、水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物であることが更に好ましい。
【００１６】
上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１８４重量部と、石灰１０重量部と、水１９重量部と、固化補助剤２重量部と、添加剤２重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、ポリブテン酸ナトリウムであり、上記添加剤が、水酸化ナトリウムとケイ酸ナトリウムの混合物であることが更に好ましい。
【００１７】
上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０重量部と、石灰９重量部と、水２９重量部と、固化補助剤１重量部と、添加剤２．３重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、ＳｉｋａＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ  ２０ＨＥであり、上記添加剤が、炭酸リチウムとケイ酸ナトリウムの混合物であることが更に好ましい。
【００１８】
本発明がその別の技術的問題を解決するために採用する技術方策は、
１）各種の固化剤原料及び高濃度ホウ素含有廃樹脂を秤量又は計量して準備し、固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含む工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加える工程、
３）攪拌しながら高濃度ホウ素含有廃樹脂と水以外の他の固化補助剤原料とを仕込む工程、
４）攪拌しながらセメントを加え、攪拌過程において水を加え、均一になるまで攪拌する工程、
５）均一に攪拌した後放置養生する工程、
を含む、原子力発電所所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法である。
【００１９】
上記工程１）において、上記固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含むことが好ましい。
【００２０】
上記工程１）において、上記固化処方の添加剤は、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物であることが好ましい。
【００２１】
上記工程１）において、上記固化補助剤は、ポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部を含むことが好ましい。
【００２２】
上記工程１）において、上記固化処方におけるポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム、ポリブテン酸カリウム、Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１、Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅの１種類であることが好ましい。
【００２３】
上記工程１）において、上記固化補助剤は、更にメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部を含む。
【００２４】
上記固化方法の工程１）において、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂の秤量すべき重量と水の秤量すべき重量に換算し、上記各種の固化剤原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製することが好ましい。
【００２５】
上記固化方法の工程３）において、自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期１５〜２５ｒｐｍ、後期４０〜６０ｒｐｍの攪拌速度、合計１００〜１２０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、固化補助剤と添加剤を加えることが好ましい。
【００２６】
上記固化方法の工程４）において、撹拌機を作動させて、攪拌速度１５〜２５ｒｐｍで、攪拌過程において、固化剤に必要な水の重量部数を満足するまで水を徐々に加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度８００〜１２００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けることが好ましい。
【００２７】
上記固化方法の工程５）において、攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のセメント固化処方は、従来技術と比べて、以下のような有益な効果がある。
本発明のセメント固化処方は、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂向けのセメント固化処方であり、その固化基材成分がセメントと、石灰と、水と、固化補助剤と、添加剤であり、固化基材は、高濃度ホウ素含有廃樹脂と混合された後高硬度のセメントブロックを形成し、高濃度ホウ素含有廃樹脂がその中で分散して埋め込まれるようになる。本発明のセメント固化処方は、従来のセメント固化処方に対して、高濃度ホウ素含有廃樹脂がセメント固化体の中で均一に分散しており、即ち、高濃度ホウ素含有廃樹脂の粒子が分散して埋め込まれており、固化体が破壊されて割れてしまった場合、又は破砕されて多くの固化体の破片を形成した場合においても、高濃度ホウ素含有廃樹脂が埋め込まれたままであり、放射能漏れの危険が減少し、より高い安全性を持つという良好な利点がある。また、廃樹脂が分散して埋め込まれることができればこそ、本発明によれば、固化体が高い固化閉じ込め量、高い固化強度を有し、且つ浸出率を低下させ、閉じ込め量として、一般に４０％（Ｖ／Ｖ）以上に達することができ、一番良い場合、５９％（Ｖ／Ｖ）に達することができ、さらにセメント固化体の他の各項の性能指標がいずれも中華人民共和国国家標準ＧＢ１４５６９．１―２０１１の要求を満足することも実現可能になる。このように、中華人民共和国国家標準の要求を満足した前提で、できる限り多くの廃樹脂を閉じ込め、固体放射性廃棄物の量を減少させて、放射性廃棄物の処分コストを低下させた。
【００２９】
より重要なのは、本発明のセメント固化剤の処方によれば、従来のセメント固化においての高濃度ホウ素含有樹脂による凝結時間が長くなり、強度が低くなる問題を解決したということである。そして、ゼオライトを減水剤として使用しないことで、それを一定の量まで添加すると生じた固化性能の低下、水と接すると粉末化するという問題を防止した。
【００３０】
上記添加剤として、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物を選定し、上記固化補助剤として、ポリカルボン酸塩系減水剤を選定し、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリカルボン酸塩系高性能減水剤である例えば商品商標Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１の減水剤、ポリカルボン酸塩系高性能減水剤である例えば商品商標Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅの減水剤等である。これらの添加剤と固化補助剤は、専門に高濃度ホウ素含有廃樹脂に対して組み合わせたものであり、添加剤と固化補助剤の相乗効果によって、セメントスラリーが凝結しなく、セメント固化体の強度の低下及び樹脂が浮いて層分離する等の問題を効果的に解決でき、かつ最も大切なのは、セメント固化体の閉じ込め率を増加したことである。
【００３１】
本発明の固化方法は、従来技術と比べて、原料の添加終了後、攪拌過程において偽凝結の現象が発生し、攪拌によって混合物の中で均一に分散された高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂は、まずその位置が固定され、さらに後の放置固化の過程において、固化された固化体によって分散のまま埋め込まれ、高い閉じ込め率、高い強度、低い浸出率を実現した。本発明によれば、固化プロセスの条件の要求が低く、実現しやすく、操作が簡単で、固化効果が良く、現場で固化する要求を満足できる、という有益な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の具体的な実施形態の廃樹脂セメント固化ブロックにおける核種の先の４２日間の浸出率の片対数曲線である。
【図２】本発明の具体的な実施形態の廃樹脂セメント固化ブロックにおける核種の１年間の浸出率の片対数曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、図面を参照して、具体的な実施形態を合わせて本発明をさらに説明する。
【００３４】
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方である。
【００３５】
上記セメント固化処方において、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、好ましくは、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含む。
【００３６】
上記セメント固化処方において、添加剤として、好ましくは水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物である。
【００３７】
上記セメント固化処方において、上記固化補助剤は、ポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部を含む。
【００３８】
上記セメント固化処方において、上記のポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム、ポリブテン酸カリウム、Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１（減水剤の商品商標）、Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ（減水剤の商品商標）のうちの１種類である。
【００３９】
上記セメント固化処方において、固化補助剤は、更にメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部を含む。
【００４０】
更に好ましくは、上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１９８重量部と、石灰１１重量部と、水３０重量部と、固化補助剤０．２５重量部と、添加剤３．７０重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、ポリアクリル酸ナトリウムであり、上記添加剤が、水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物である。
【００４１】
更に好ましくは、上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１８４重量部と、石灰１０重量部と、水１９重量部と、固化補助剤２重量部と、添加剤２重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、ポリブテン酸ナトリウムであり、上記添加剤が、水酸化ナトリウムとケイ酸ナトリウムの混合物である。
【００４２】
更に好ましくは、上記セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０重量部と、石灰９重量部と、水２９重量部と、固化補助剤１重量部と、添加剤２．３重量部との原料を含み、上記固化補助剤が、Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ  ２０ＨＥであり、上記添加剤が、炭酸リチウムとケイ酸ナトリウムの混合物である。
【００４３】
本発明がその別の技術的問題を解決するために採用する技術方策は、
１）各種の固化剤原料及び高濃度ホウ素含有廃樹脂を秤量又は計量して準備し、セメント固化処方は、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２６０重量部と、石灰５〜２０重量部と、水２０〜６０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤２〜２０重量部との原料を含む工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加える工程、
３）攪拌しながら高濃度ホウ素含有廃樹脂と水以外の他の固化剤原料とを仕込む工程、
４）攪拌しながらセメントを加え、攪拌過程において水を加え、均一になるまで攪拌する工程、
５）均一に攪拌した後放置養生する工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法である。
【００４４】
上記工程１）において、好ましくは、上記セメント固化処方において、高濃度ホウ素含有廃樹脂１００重量部の固化で、セメント１７０〜２００重量部と、石灰１０〜２０重量部と、水２０〜４０重量部と、固化補助剤０．２５〜１０重量部と、添加剤４〜１５重量部との原料を含む。
【００４５】
上記工程１）において、好ましくは、上記セメント固化処方における添加剤は、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム及びケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも２種類の混合物である。
【００４６】
上記工程１）において、好ましくは、上記固化補助剤は、ポリカルボン酸塩系減水剤０．２５〜５重量部を含む。
【００４７】
上記工程１）において、好ましくは、上記固化処方におけるポリカルボン酸塩系減水剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリブテン酸ナトリウム、ポリブテン酸カリウム、Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１、Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅの１種類である。
【００４８】
上記工程１）において、好ましくは、上記固化補助剤は、更にメタアルミン酸ナトリウム１〜５重量部を含む。
【００４９】
上記固化方法の工程１）において、好ましくは、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂の添加すべき量に換算し、上記各種の固化補助剤と添加剤に水を加え溶解して溶液を調製する。
【００５０】
上記固化方法の工程３）において、好ましくは、自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期１５〜２５ｒｐｍ、後期４０〜６０ｒｐｍの攪拌速度、合計１００〜１２０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、固化補助剤と添加剤を加える。
【００５１】
上記固化方法の工程４）において、好ましくは、撹拌機を作動させて、攪拌速度１５〜２５ｒｐｍで、攪拌過程において、固化剤に必要な水の重量部数を満足するまで水を徐々に加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度８００〜１２００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続ける。
【００５２】
上記固化方法の工程５）において、好ましくは、攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生する。
【００５３】
以下に、複数の実施例によって、上記技術方策について説明する。
【００５４】
１.先ず、セメント固化処方について詳細に説明する。
【００５５】
実施例１
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの固化で、品番４２．５の普通ケイ酸塩セメント１９８ｋｇと、石灰１１ｋｇと、水３０ｋｇと、ポリアクリル酸ナトリウム０．２５ｋｇと、添加剤（水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物）３．７０ｋｇとの原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方であった。本実施例では、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の閉じ込め率は４６％であった。
【００５６】
実施例２
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの固化で、品番４２．５の普通ケイ酸塩セメント１８４ｋｇと、石灰１０ｋｇと、水１９ｋｇと、ポリブテン酸ナトリウム２ｋｇと、添加剤（水酸化ナトリウムとケイ酸ナトリウムの混合物）２ｋｇとの原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方であった。本実施例では、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の閉じ込め率は５０％であった。
【００５７】
実施例３
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの固化で、品番４２．５の普通ケイ酸塩セメント１７０ｋｇと、石灰９ｋｇと、水２９ｋｇと、ポリカルボン酸塩系高性能減水剤Ｓｉｋａ  ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ２０ＨＥ（商品商標）１ｋｇと、添加剤（ケイ酸ナトリウムと炭酸リチウムの混合物）２．３ｋｇとの原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方であって、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の閉じ込め率は５９％であった。
【００５８】
実施例４
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの固化で、普通ケイ酸塩セメント２６０ｋｇと、石灰１５ｋｇと、水４０ｋｇと、ポリブテン酸カリウム５ｋｇと、メタアルミン酸ナトリウム５ｋｇと、添加剤（水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物）６ｋｇとの原料を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方であった。本実施例では、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の閉じ込め率は４１％であった。
【００５９】
実施例５
高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの固化で、普通ケイ酸塩セメント２００ｋｇ、石灰１５ｋｇ、水４０ｋｇ、ポリカルボン酸塩系高性能減水剤Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１（商品商標）１０ｋｇ、添加剤（水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物）８ｋｇとを含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられるセメント固化処方であった。本実施例では、高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂の閉じ込め率は４９％であった。
【００６０】
２．以下に、原子力発電所で発生した高濃度ホウ素含有廃樹脂を選択し、本発明の実施例１〜５の固化処方をそれぞれ採用して、本発明に係る固化方法によって固化を行った。
【００６１】
実施例６
１）上記実施例１の固化剤の配合割合に従って、各種の固化剤原料を秤量し、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂の秤量すべき重量と水の秤量すべき重量に換算して秤量または計量し、先ず固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製した工程、
２）固化剤原料のうちの石灰を固化容器に加えた工程、
３）自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期１５（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、回／分）、後期６０ｒｐｍの攪拌速度、合計１００ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、水以外の固化補助剤と添加剤との溶液を加えた工程、
４）撹拌機を作動させて、攪拌速度２５ｒｐｍで、攪拌過程において、固化剤に必要な水の重量部数を満足するまで水を徐々に加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度８００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けた工程、
５）攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生してセメント固化体サンプル１−１が得られ、同じ原料と方法を採用し繰り返して調製することにより、さらに番号１−２〜１−６の５個のサンプルを得た工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法であった。
【００６２】
実施例７
１）上記実施例２のセメント固化処方の配合割合に従って、各種の固化剤原料を秤量して準備し、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂の添加すべき量と水の添加すべき量に換算し、上記固化処方における各種の原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製した工程、
２）まず、原料のうちの石灰を固化容器に加えた工程、
３）自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期２５ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、回／分）、後期４０ｒｐｍの攪拌速度、合計１１０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、水以外の固化補助剤と添加剤との溶液を加えた工程、
４）撹拌機を作動させて、攪拌速度１５ｒｐｍで、攪拌過程において、固化処方に必要な水の重量部数を満足するまで徐々に水を加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度１２００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けた工程、
５）攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生してセメント固化体サンプル２−１が得られ、同じ原料と方法を採用し繰り返して調製することにより、さらに番号２−２〜２−２０の１９個のサンプルを得た工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法であった。
【００６３】
実施例８
１）上記実施例３の固化処方の配合割合に従って、各種の固化剤原料を秤量しまたは計量して準備し、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂と水の添加すべき量に換算し、上記の固化処方における各種の原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製した工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加えた工程、
３）自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期２０ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、回／分）、後期５０ｒｐｍの攪拌速度、合計１１０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、水以外の固化補助剤と添加剤との溶液を加えた工程、
４）撹拌機を作動させて、攪拌速度２０ｒｐｍで、攪拌過程において、固化剤に必要な水の重量部数を満足するまで水を徐々に加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度１１００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けた工程、
５）攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生してセメント固化体サンプル３−１が得られ、同じ原料と方法を採用し繰り返して調製することにより、さらに番号３−２〜３−６の５個のサンプルを得た工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法であった。
【００６４】
実施例９
１）上記実施例４の固化処方の配合割合に従って、各種の固化剤原料を秤量しまたは計量して準備し、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂と水の添加すべき量に換算し、上記の固化処方における各種の原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製した工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加えた工程、
３）自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期２２ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、回／分）、後期５５ｒｐｍの攪拌速度、合計１００ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、水以外の固化補助剤と添加剤との溶液を加えた工程、
４）撹拌機を作動させて、攪拌速度１６ｒｐｍで、攪拌過程において、固化剤に必要な水の重量部数を満足するまで水を徐々に加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度９００ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けた工程、
５）攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生してセメント固化体サンプル４−１が得られ、同じ原料と方法を採用し繰り返して調製することにより、さらに番号４−２〜４−６の５個のサンプルを得た工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法であった。
【００６５】
実施例１０
１）上記実施例５の固化処方の配合割合に従って、各種の固化剤原料を秤量しまたは計量して準備し、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水の重量比を検出して、高濃度ホウ素含有廃樹脂と水の添加すべき量に換算し、上記の固化剤の各種の原料を秤量し、固化補助剤と添加剤に水を加えて溶解して溶液を調製した工程、
２）原料のうちの石灰を固化容器に加えた工程、
３）自由水付きの高濃度ホウ素含有廃樹脂を計量タンクによって固化容器へ仕込み、撹拌パドルを作動させて、初期１８ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ、回／分）、後期４５ｒｐｍの攪拌速度、合計１１０ｍｉｎの攪拌時間で、縦軸型攪拌方式を採用して攪拌した後、水以外の固化補助剤と添加剤との溶液を加えた工程、
４）撹拌機を作動させて、攪拌速度１９ｒｐｍで、攪拌過程において、固化処方に必要な水の重量部数を満足するまで徐々に水を加えるように攪拌しながら、容器内へセメントホッパによって添加速度１１５０ｋｇ／ｈでセメントをゆっくりと加え、パドルを昇降させて上下に攪拌するように、均一になるまで０．５ｈ攪拌し続けた工程、
５）攪拌を停止した後、固化容器を養生室に送り、表面を遮蔽物で覆って２８日間放置養生してセメント固化体サンプル５−１が得られ、同じ原料と方法を採用し繰り返して調製することにより、さらに番号５−２〜５−６の５個のサンプルを得た工程、
を含む、原子力発電所の高濃度ホウ素含有放射性廃樹脂に用いられる固化方法であった。
【００６６】
実施例１１  原子力発電所の現場でホウ素含有廃樹脂セメント固化の工学規模での熱テスト実験を行った。
１）高濃度ホウ素含有廃樹脂（含水）：４３０Ｋｇ、セメント：７３７．７Ｋｇ、石灰４０．５７ｋｇ、固化補助剤と添加剤：５５．３Ｋｇ、廃樹脂内の含水量を除いた追加必要な水：８０Ｌという重量に従って、高濃度ホウ素含有廃樹脂と、セメント固化剤を加え、なお、高濃度ホウ素含有廃樹脂と水の添加すべき量は、高濃度ホウ素含有廃樹脂に含まれた自由水を検出して算出した。固化補助剤と添加剤を溶解させて溶液を調製した。
２）石灰を1立方メートルの固化バレル（体積１ｍ３）の中に仕込んだ。
３）撹拌パドルによって絶えずに攪拌して、1立方メートルの固化バレルへ計量タンクによって廃樹脂を仕込み、固化補助剤としてポリカルボン酸塩系高性能減水剤Ｂａｓｆ  ｇｌｅｎｉｕｍ５１（商品商標）５５．３Ｋｇ、及び添加剤として水酸化ナトリウムと炭酸リチウムの混合物を加えた。
４）廃樹脂の供給終了後、水を加えて計量タンクを洗い流し、かつその水をバレル内に注入し、セメントを加えて攪拌し続けた後、セメントの添加を停止したが、セメントのドライ粉体が表面に堆積して、攪拌し続けにくくなった。さらに水３０Ｌ（追加する水が合計８０Ｌである）を仕込んで、攪拌とセメントの添加を続け、セメントの供給終了後、1立方メートルの固化バレルを取り出して、クレーンによって吊り下げて、表層において既に偽初凝結が発生した。温度プローブを差し込んで、温度状況を観察したところ、１９℃から３２℃までゆっくりと昇温した。
【００６７】
セメントスラリーの水和作用による温度上昇の検出については、ＲＳ２８５−６６１タイプのＰＴＥプレート温度パッチを採用して、ＲＳ３６３−０２３８タイプの温度伝送器を外部から接続し、１〜５Ｖの信号をデュアルチャネル横河記録計に入力して連続計測する方法で行った。二つのＰＴＥプレート温度パッチは、それぞれ固化バレルの真ん中と中心部からコンクリートバレル壁までの半分になる位置に置かれ、差し込み深度は、セメントスラリーの高さの半分の位置であった。計測結果から、セメントスラリーが１日間の後から初めて水和放熱反応を行うようになったことが明らかになった。セメント固化体中心部の最高温度が８０℃よりも低く、中国国内外の専門家から提案された、セメント固化体の中心部温度が８０℃より低いべきである要求を満足した。
【００６８】
その結果、セメント固化体サンプル７−１が得られ、同じ原料と方法を採用して試験を繰り返して行い、番号７−２〜７−６の５個のサンプルを得た。
【００６９】
上記実施例に加えて、以下にまたより多くの実施例を挙げる。高濃度ホウ素含有廃樹脂１００ｋｇの処理に対するものである。
【００７０】
【表Ａ】
0005913616.tif 000002
【００７１】
実施例１２〜１５では、実施例６の固化方法を採用してセメント固化体サンプル１２−１〜１５−１を製造し、実施例１６〜１８では、実施例７の固化方法を採用してセメント固化体サンプル１６−１〜１８−１を製造し、実施例１９〜２０では、実施例８の固化方法を採用してセメント固化体サンプル１９−１〜２０−１を製造し、実施例２１〜２２では、実施例９の固化方法を採用してセメント固化体サンプル２１−１〜２２−１を製造し、実施例２３〜２４では、実施例１０の固化方法を採用してセメント固化体サンプル２３−１〜２４−１を製造した。
【００７２】
セメント固化体の性能テストの結果
本発明の実施例６〜２４で製造されたセメント固化体サンプルの各項の性能テスト結果は、それぞれ以下の通りである。
【００７３】
１．圧縮強度
ＧＢ  １４５６９．１−１９９３に規定の方法に基づいて、本発明の実施例６〜２４に従って調製された放射性ホウ素含有廃樹脂セメント固化体サンプルの圧縮強度の測定を行った。測定方法は、ＧＢ１４５６９．１−２０１１を参照して実行したが、放射性廃樹脂セメント固化体サンプルの圧縮強度の検出試験結果は、それぞれ表１〜表７に示されている。
【００７４】
表１  実施例６の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表１】
0005913616.tif 000003
【００７５】
表２  実施例７の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表２】
0005913616.tif 000004
【００７６】
表３  実施例８の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表３】
0005913616.tif 000005
【００７７】
表４  実施例９の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表４】
0005913616.tif 000006
【００７８】
表５  実施例１０の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表５】
0005913616.tif 000007
【００７９】
表６  実施例１１の放射性ホウ素含有廃樹脂のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表６】
0005913616.tif 000008
【００８０】
表７  実施例１２〜２４のセメント固化サンプルの圧縮強度の計測結果
【表７】
0005913616.tif 000009
【００８１】
ＧＢ  １４５６９．１−１９９３には、「セメント固化体サンプルの圧縮強度が７ＭＰａより小さくなるべきではない」と規定しており、表１〜７から、すべての廃樹脂セメント固化体サンプルの圧縮強度も７ＭＰａを超え、その要求を満足することが分かる。
【００８２】
実施例１〜２４から、増えつつある閉じ込め量に基づいて、廃樹脂セメント固化体サンプルの強度は若干低下したが、いずれもＧＢ  １４５６９．１−１９９３の要求を満足でき、またＧＢ１４５６９．１−２０１１の要求をも満足することが分かる。これらの実施例では、廃樹脂の閉じ込め量は４０〜５９％であったが、従来技術よりも１５％以上向上した。
【００８３】
２．耐衝撃試験
ＧＢ  １４５６９．１−１９９３「低、中レベル放射性廃棄物固化体の性能要求―セメント固化体」に規定の方法に従って、本発明で製造された廃樹脂セメント固化体サンプルの耐衝撃性能の測定を行った。サンプルの基本パラメータと耐衝撃性能テスト結果は、表８に示されている。
【００８４】
表８  耐衝撃試験におけるセメント固化体の基本パラメータと試験結果
【表８】
0005913616.tif 000010
【００８５】
ＧＢ１４５６９．１−２０１１には、「高さ９ｍの箇所から鉛直方向にコンクリート地面に自由落下したセメント固化体サンプルが顕著に破砕を生じるべきではない」との規定もあり、本発明で製造されたサンプルは、縁部と角部からの小破片とクラックしかなかったものであり、上記の表から、実施例６〜１１における１２個のサンプルでは、落下試験の後２つに割れたのは一つだけであったことが分かり、本発明に従って製造された廃樹脂セメント固化体の耐衝撃性がよく、ＧＢ１４５６９．１−２０１１の要求を満足することが明らかになる。
【００８６】
３．耐水性試験
３．１  耐浸出性
表９には、固化されたサンプル内における放射性核種の総放射能量A０値が列記されている。
【００８７】
表９  セメント固化体における各放射性核種単独でのA０値
【表９】
0005913616.tif 000011
【００８８】
表１０には、任意に選定された３枚の樹脂−セメント固化体サンプルの４２日目の浸出率の結果が列記されており、図１は、上記セメント固化体サンプルの先の４２日間の浸出試験の結果を示したものである。図２は、セメント固化体サンプルの１年間の浸出試験の結果を示したものである。
【００８９】
表１０  セメント固化体サンプルにおける各放射性核種の４２日目の浸出率
【表１０】
0005913616.tif 000012
【００９０】
表１０でのデータから、放射性ホウ素含有廃樹脂セメント固化体サンプルにおいて、９０Ｓｒ、６０Ｃｏと１３７Ｃｓの３種類の放射性核種の４２日目の浸出率（Ｒｎ）は、いずれも中華人民共和国国家標準ＧＢ  １４５６９．１−２０１１に規定の限界値よりも低く、その要求を満足できたことが分かる。
【００９１】
Ｐｕ−２３９は、原子力発電所の廃棄物源の項に含まれていないので、試験においてこの核種について解析しないことにした。
【００９２】
廃樹脂固化体は、１年間にわたる長期間の浸出試験を経た後、見かけ品質に変化があって、３つのサンプルの中の２つ（１−６と３−６）の表面にクラックが発生した。表１１は、長期間の浸出試験を行った後のサンプルの圧縮強度を測定したものであり、その結果から、長期間の浸出を行った後も、固化サンプルの圧縮強度は、依然として中華人民共和国国家標準の７ＭＰａの限界値の要求を満足し、且つ浸出試験の前より大幅に大きくなったことが判明した。実際には、骨材を添加していない普通の純セメント固化体さえ長期間になると小さいクラックが現れることが一般であるから、いずれも水で１年間ほど浸漬された３つのサンプルなら言うまでもない。解析データから、放射性浸出率が増加しなかったが、圧縮強度が著しく向上し、テスト結果が１８．４ＭＰａ〜２７．２ＭＰａで、いずれも元の平均値１５．６ＭＰａよりも大きく向上し、このような微細クラックによって固化体の性能指標が影響されることはないことが示された。
【００９３】
表１１  廃樹脂セメント固化体の１年間浸出後の圧縮強度
【表１１】
0005913616.tif 000013
【００９４】
３．２  耐浸漬性
耐浸漬性試験用の廃樹脂セメント固化体サンプルとして、実施例１〜５における固化剤を採用して実施例６〜１１の固化方法によって調製されたものであり、セメント固化体サンプルの基本パラメータは、表１２に示されている。耐浸漬性試験の結果は、表１３に示されている。
【００９５】
表から、５個の廃樹脂セメント固化体サンプルは、いずれも耐浸漬性試験の後の圧縮強度が依然として７ＭＰａよりも大きく、耐浸漬性試験の前の圧縮強度と比べて、浸漬後の圧縮強度ロスが１０．２％で、ＧＢ  １４５６９．１−２０１１に規定の要求を満足できたことが分かる。
【００９６】
表１２  廃樹脂セメント固化体サンプルの耐浸漬性試験における基本パラメータ
【表１２】
0005913616.tif 000014
【００９７】
表１３  廃樹脂セメント固化体サンプルの耐浸漬性試験の結果
【表１３】
0005913616.tif 000015
【００９８】
４．耐凍結融解性
調製された樹脂−セメント固化体サンプルについて耐凍結融解試験を行ったところ、６個のサンプルはいずれも耐凍結融解性試験の後の圧縮強度が７ＭＰａよりも大きいという耐凍結融解テスト結果となり、耐凍結融解性試験の前の圧縮強度と比べて、凍結融解試験後の平均圧縮強度ロスが６．２％だけであり、ＧＢ  １４５６９．１−２０１１に規定の要求を満足した。テスト結果は、表１４に示されている。
【００９９】
表１４  廃樹脂セメント固化体サンプルの耐凍結融解試験の結果
【表１４】
0005913616.tif 000016
【０１００】
５．耐γ線照射性
コバルト線源照射室では、本物の放射性樹脂のセメント固化体サンプルを照射できないので、非放射性の模擬廃樹脂のセメント固化体を使用して照射するしかできなかった。ＧＢ１４５６９．１−１９９３では、「非放射性の模擬廃棄物を使用して所定の処方に従ってセメントスラリーを調製し、セメントスラリーを直接試験用金型に注入する」ことによってサンプルを調製すると規定している。
【０１０１】
照射試験は、６０Ｃｏ線源室で行い、照射サンプルは合計６枚であった。試験サンプルの照射線量率が１．５６５×１０３Ｇｙ／ｈであり、総照射時間が６５２ｈであり、積算放射線量が１×１０６Ｇｙであった。照射完了後、サンプルの圧縮強度テストを行い、テスト結果の詳細は表１５に示されている。
【０１０２】
ＧＢ１４５６９．１−２０１１では、「γ線照射試験後のセメント固化体サンプルの圧縮強度ロスが２５％を超えない」との規定もある。
【０１０３】
表１５から、耐γ線照射前後の固化体の圧縮強度は、いずれも７ＭＰａよりも大きく、照射後、固化体の圧縮強度にロスがなく、ＧＢ  １４５６９．１−２０１１の要求を満足したことが分かる。
【０１０４】
表１５  廃樹脂セメント固化体の耐γ線照射試験の結果
【表１５】
0005913616.tif 000017
【０１０５】
６．放射線防護の最適化解析
表１６に示すように、本発明と従来技術について、廃樹脂固化によるオペレータの被ばく線量の比較解析を行った。
【０１０６】
表１６  本発明と従来技術についてのオペレータの被ばく線量の比較解析
【表１６】
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【０１０７】
表１６から、本発明は、従来技術と比べ、作業者に対する影響の差が大きくなさそうであることが分かる。しかし、同じ量の廃樹脂を処理して発生されたセメント固化体廃棄物バレルの数が少なくなて、操作時間が短くなり、作業者の受けた放射性線量がその分少なくなる。廃棄物バレル内で固化する廃樹脂量の増大による廃棄物バレル外面の放射線量の向上については、高い線量レベルの廃樹脂と低いものを組み合わせること、計量タンクに監視装置を付加すること、計量タンク線量とバレル表面線量との間の変動関係を作成すること等の効果的な抑制措置によって、本発明のセメント固化処方で廃樹脂を処理する際の放射線防護安全を確保することができる。廃樹脂に付着した放射性核種は、ほとんど寿命が短く、例えばバレル表面の線量率が２ｍＳＶ／ｈよりやや大きいので、一時貯蔵によって、運搬基準よりも小さくまで減衰させた後運搬することができる。
【０１０８】
７．結論
試生産での実際操作と固化体性能のテスト結果から、本発明のセメント固化処方及びその固化方法は、生産プロセスが実行可能であり、放射性廃樹脂セメント固化体の各項の性能指標のいずれもＧＢ  １４５６９．１−２０１１の要求を満足でき、かつ放射性高濃度ホウ素含有廃樹脂の閉じ込め率が従来技術よりも大きく向上したという結論が得られる。
【図１】
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【図２】
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