(57)【要約】【課題】放射性廃棄物の含有量が７５質量％以上の固化体を、常温、低加圧力で、設備的にも安価に形成することのできる放射性廃棄物の圧縮固化処理方法及び装置を提供する。【解決手段】放射性廃棄物の圧縮固化処理方法は、放射性廃棄物を含む粉末状の処理対象物１を７５質量％以上、セメント系固化材２及びポゾラン物質３を合量で１０〜１２．５質量％、アルカリ性水溶液５を１０〜１２．５質量％で混合して混合粉体６を形成する混合工程と、混合粉体６を加圧力１０ＭＰａ以上で圧縮成形して、直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが１．５以下の固化体７を形成する圧縮成形工程と、を具備する。【選択図】図１
2015108521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物を含む粉末状の処理対象物の圧縮固化処理方法であって、
前記処理対象物を７５質量％以上、セメント系固化材及びポゾラン物質を合量で１０〜１２．５質量％、アルカリ性水溶液からなる固化助材を１０〜１２．５質量％で混合して混合粉体を形成する混合工程と、
前記混合粉体を加圧力１０ＭＰａ以上で圧縮成形して、直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが１．５以下の固化体を形成する圧縮成形工程と
を具備することを特徴とする放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項２】
前記処理対象物は、原子力施設から発生する焼却灰を含むことを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項３】
前記セメント系固化材は、ポルトランドセメント、高炉セメント及びアルミナセメントから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項４】
前記ポゾラン物質は、高炉スラグ及び／又はシリカフュームであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項５】
前記ポゾラン物質が高炉スラグであり、前記高炉スラグの混合量は、前記セメント系固化材及び前記高炉スラグの合量に対して５０質量％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項６】
前記ポゾラン物質がシリカフュームであり、前記シリカフュームの混合量は、前記セメント系固化材及び前記シリカフュームの合量に対して２０質量％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項７】
前記アルカリ性水溶液はアルカリ金属水酸化物水溶液であり、前記アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は１５〜２５質量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項８】
前記圧縮成形工程における加圧力は１０〜３０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法。
【請求項９】
放射性廃棄物を含む粉末状の処理対象物にセメント系固化材、ポゾラン物質及びアルカリ性水溶液からなる固化助材を混合して混合粉体を形成する混合機と、
前記混合機に前記混合粉体の全量に対して７５質量％以上の前記処理対象物を供給する処理対象物供給装置と、
前記混合機に前記混合粉体の全量に対して合量で１０〜１２．５質量％の前記セメント系固化材及び前記ポゾラン物質を供給する固化材供給装置と、
前記混合機に前記混合粉体の全量に対して１０〜１２．５質量％の前記アルカリ性水溶液を供給するアルカリ性水溶液供給装置と、
前記混合粉体を収容し、加圧力１０ＭＰａ以上で圧縮成形して直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが１．５以下の固化体を形成する圧縮成形装置と
を具備することを特徴とする放射性廃棄物の圧縮固化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物の圧縮固化処理方法及び圧縮固化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等の施設で発生する放射性廃棄物は、各種処理によって減容及び安定化が行われている。放射性廃棄物のうち、可燃性廃棄物は専用の焼却炉で焼却して減容し、発生した焼却灰を、セメントを用いて固化するセメント固化方法が実用化されている。
【０００３】
焼却灰のセメント固化方法としては、可燃性廃棄物に含有される鉛等の重金属化合物を溶解性の低い安定な化合物に転換させてからセメント系無機固化材と混錬し、セメント固化する方法が知られている。また、重金属化合物を含有する焼却灰とセメント系無機固化材とを混錬するに際して重金属の１．５倍当量以上のアルカリ（ＮａＯＨ等）を添加・混合し、これを容器内で固化させるセメント固化方法が提案されている。
【０００４】
また、焼却灰に含まれるアルミニウム等の両性金属とセメントとの反応による水素ガスの発生を防止するために、固化材中にリチウムを含有する無機塩等を添加して両性金属の表面に保護被膜を生成させる方法や、放射性廃棄物をアルカリ性溶液に浸漬・加熱する前処理を施した後にセメント固化する方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、焼却灰等の放射性廃棄物を安定に固定化できる利点がある一方で、セメントペーストと放射性廃棄物の混合物を混練するに適した流動性に調節する必要があるため、得られるセメント固化体中の放射性廃棄物の含有量は低く、１５質量％程度にとどまっている。
【０００６】
また、近年では、原子力発電所の事故の影響で発生したＣｓ１３７等によって汚染された一般産業廃棄物の焼却灰等について、政府等により放射性物質の溶出抑制に関する基準が定められており、これを満たすようなセメント固化方法も提案されている。
【０００７】
例えば、放射性の焼却灰をセメント固化する方法として、ゼオライト、フェロシアン化塩、ケイチタン酸塩等のセシウム吸着材と焼却灰を混合してセメント固化する方法が提案されており、水酸化カルシウムや水酸化ナトリウム等のアルカリを併用して反応を早めることや、必要に応じて水／セメント比を低減した配合条件を用いて圧縮成型することも提案されている(例えば、特許文献１参照。)。この方法によれば、セメント固化体中の廃棄物含有量は、増量され得るが２０質量％程度である。
【０００８】
また、放射性の焼却灰に放射性物質を吸着する吸着材、セメント系固化材及び水膨張性粘土を加えて放射性の焼却灰を圧縮成型してセメント固化体とする方法が提案されている(例えば、特許文献２参照。)。この方法では、セメント固化体中の廃棄物含有量を７０質量％以上まで高めているが、圧縮成形に際しての加圧力は１５ＭＰａ以上、又は４ｔ／ｃｍ（連続ロール式）であり、比較的高圧である。また、得られた固化体の強度は木屋式の手法で測定されたものであり、いわゆる放射性廃棄物の処分基準に準じた手法での強度が示されていない。このため、放射性廃棄物には適用できない課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５０４７４００号
【特許文献２】特開２０１３−７９８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、放射性廃棄物の含有量が７５質量％以上の固化体を、低加圧力、常温で形成することができる放射性廃棄物の圧縮固化処理方法及び圧縮固化処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法の一態様は、放射性廃棄物を含む粉末状の処理対象物の圧縮固化処理方法であって、前記処理対象物を７５質量％以上、セメント系固化材及びポゾラン物質を合量で１０〜１２．５質量％、アルカリ性水溶液からなる固化助材を１０〜１２．５質量％で混合して混合粉体を形成する混合工程と、前記混合粉体を加圧力１０ＭＰａ以上で圧縮成形して、直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが１．５以下の固化体を形成する圧縮成形工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の放射性廃棄物の圧縮固化処理装置の一態様は、放射性廃棄物を含む粉末状の処理対象物にセメント系固化材、ポゾラン物質及びアルカリ性水溶液からなる固化助材を混合して混合粉体を形成する混合機と、前記混合機に前記混合粉体の全量に対して７５質量％以上の前記処理対象物を供給する処理対象物供給装置と、前記混合機に前記混合粉体の全量に対して合量で１０〜１２．５質量％の前記セメント系固化材及び前記ポゾラン物質を供給する固化材供給装置と、前記混合機に前記混合粉体の全量に対して１０〜１２．５質量％の前記アルカリ性水溶液を供給するアルカリ性水溶液供給装置と、前記混合粉体を収容し、加圧力１０ＭＰａ以上で圧縮成形して、直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが１．５以下の固化体を形成する圧縮成形装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法及び圧縮固化処理装置によれば、放射性廃棄物の含有量が７５質量％以上の固化体を、低加圧力、常温で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の圧縮固化処理方法を示すフロー図。
【図２】実施形態の圧縮固化処理装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の圧縮固化処理方法を示すフロー図である。図１に示す圧縮固化処理方法は、処理対象物１、固化材としてのセメント系固化材２及びポゾラン物質３を混合して一次混合物４を調製する一次混合工程Ｓ１と、一次混合物４と固化助材としてのアルカリ性水溶液５を混合して混合粉体６を調整する二次混合工程Ｓ２と、混合粉体６を圧縮成形して固化体７を形成する圧縮成形工程Ｓ３を備えている。
【００１７】
図２は、本実施形態に用いられる放射性廃棄物の圧縮固化処理装置１０の要部構成の一例を模式的に示す図である。圧縮固化処理装置１０は、処理対象物１、セメント系固化材２、ポゾラン物質３及びアルカリ性水溶液５を混合して混合粉体６を形成する混合機１１と、それぞれ混合機１１に接続された、処理対象物供給手段１２と、固化材供給装置としてのセメント系固化材供給手段１３及びポゾラン物質供給手段１４と、アルカリ性水溶液供給手段１５とを備えている。また、圧縮固化処理装置１０は、混合機１１で形成した混合粉体６を圧縮成形して固化体７を形成する加圧機１６を備えている。符号１７は混合粉体６を収容する型枠である。
【００１８】
本実施形態の圧縮固化処理方法における処理対象物１は、粉末状の放射性廃棄物であり、例えば原子力施設などから発生する可燃性の放射性廃棄物を焼却する等、加熱処理して得られる焼却灰や焼却飛灰、及びこれらの混合物等である。
【００１９】
本実施形態の圧縮固化処理方法は、まず、一次混合工程Ｓ１で、処理対象物１、セメント系固化材２及びポゾラン物質３を、処理対象物供給手段１２、セメント系固化材供給手段１３及びポゾラン物質供給手段１４でそれぞれ計量して混合機１１に投入し、混合機１１内でこれらを混合する。
【００２０】
本実施形態の圧縮固化処理方法は、放射性廃棄物(処理対象物１)を７５質量％以上含有する固化体を形成する。一次混合工程では、混合粉体６全量に対して好ましくは８５質量％未満、より好ましくは７７〜７８質量％、特に好ましくは７７．５質量％の処理対象物１を混合機１１に投入する。処理対象物１の含有量は多くするほど高減容化が可能であるが、８５質量％以上であると十分な強度が得られないことがある。
【００２１】
固化体７中の処理対象物１以外の成分は、一般的なセメント固化と同様に、固化材であるセメント系固化材２及びポゾラン物質３と、液体成分であるアルカリ性水溶液５との配合比が概ね１対１となるようにする。そのため、一次混合工程Ｓ１では、セメント系固化材２及びポゾラン物質３を、セメント系固化材２及びポゾラン物質３の合量が混合粉体６全量に対して1０〜１２．５質量％で混合する。セメント系固化材２及びポゾラン物質３の合量が1０〜１２．５質量％であることで、混合粉体６が良好な粘度を有し、固化特性に優れた固化体７を得ることができる。
【００２２】
セメント系固化材２としては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種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等の各種混合セメント、アルミナセメント等の各種セメントを用いることができる。セメント系固化材２は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合してもよい。
【００２３】
ポゾラン物質３は、固化助材であるアルカリ性水溶液５との相互作用でポゾラン反応を起こす材料である。ポゾラン物質３は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合してもよい。ポゾラン物質３として、例えば、高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等を用いることができる。
【００２４】
セメント系固化材２とポゾラン物質３の配合比は、用いられるポゾラン物質３の種類により適宜変更することができ、固化体７の強度が材齢７日後の一軸圧縮強度が３．０ＭＰａ以上となる量に調整することが好ましい。例えば、ポゾラン物質３として高炉スラグを用いる場合には、高炉スラグの配合量は、セメント系固化材２及び高炉スラグの合量に対して５０質量％以上であることが好ましい。すなわち、セメント系固化材２／高炉スラグで示される質量比で０／１〜１／１が好ましい。高炉スラグの配合量が、５０質量％以上であることで、十分な強度の固化体７を得ることができる。また、ポゾラン物質３としてシリカヒュームを用いる場合には、上記と同様の理由からシリカヒュームの配合量は、セメント系固化材２及びシリカヒュームの合量に対して２０質量％以上であることが好ましい。
【００２５】
次いで、混合機１１に、固化助材であるアルカリ性水溶液５をアルカリ性水溶液供給手段１５で計量して供給し、混合機１１内で一次混合物４とアルカリ性水溶液５を混合して混合粉体６を得る。
【００２６】
アルカリ性水溶液５は、ポゾラン物質３と反応して固化体７に強度を付与する。アルカリ性水溶液５としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液５の配合量は、混合粉体６全体に対して１０〜１２．５質量％の範囲に調整する。アルカリ性水溶液５の配合量が１０〜１２．５質量％であることで、混合粉体６が良好な粘度を有し、取扱い性に優れるだけでなく、良好な強度の固化体７を得ることができる。
【００２７】
アルカリ性水溶液５の濃度は、低すぎるとポゾラン反応が進行しにくく、十分な強度の固化体７が得られず、一方、高すぎると取扱い性に劣るため、１５〜２５質量％であることが好ましい。また、セメント系固化材２及びポゾラン物質３に対するアルカリ性水溶液５の配合比率は、アルカリ性水溶液５／（セメント系固化材２及びポゾラン物質３の合量）で示される質量比で４５／５５〜５５／４５であることが好ましく、５０／５０程度であることがより好ましい。上記した範囲とすることで、混合粉体６が良好な粘度を有し、作業性に優れ、良好な強度の固化体７を得ることができる。
【００２８】
次いで、圧縮成形工程Ｓ３において、二次混合工程Ｓ２で得られた混合粉体６を金属等で構成された円筒形の型枠１７等に投入する。このとき、固化体７のＬ／Ｄ(固化体の直径Ｄに対する高さＬの比)が１．５以下、好ましくは１〜１．５になるように型枠１７に投入する。固化体７のＬ／Ｄが１〜１．５であることで良好な固化特性の固化体７を形成することができる。次いで、型枠に収容された混合粉体６を加熱等せずに、常温（０〜３５℃）で、加圧機１６で加圧して円柱状等の形状の固化体７を形成する。
【００２９】
本実施形態では、混合粉体６を加熱せずに圧縮成形するため、加熱等のエネルギが不要であり低コスト化が可能である。また、混合粉体６は上記したように、セメント系固化材２、ポゾラン物質３及びアルカリ性水溶液５で形成されるため、加圧力１０ＭＰａ以上、好ましくは１０〜３０ＭＰａ程度で加圧することで、良好な固化特性の固化体７を得ることができる。また、このような加圧力にできると、耐荷重との観点から設備の大型化を抑制することができ、低コスト化につながるという利点がある。
【００３０】
圧縮時間は１時間以上とすることが好ましい。圧縮時間は短ければ低コスト化につながり、長くすることで、固化体７の強度を向上させることができる。圧縮時間は混合粉体６に混合される材料の種類や濃度、配合量に応じて適宜変更することができる。
【００３１】
このように、本実施形態の放射性廃棄物の圧縮固化処理方法によれば、熱を加えることなく、かつ比較的低い加圧力で強固な固化体を形成することができる。
【実施例】
【００３２】
次に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００３３】
(例１〜例６)
例１〜例６では、模擬焼却灰として一般的な木灰（以下、焼却灰と称する。）を用いて固化体を作製し、その物性を測定した。
【００３４】
焼却灰７５質量部とセメント系固化材及びポゾラン物質を合量で１２．５質量部を卓上型の高速ブレード式ミキサーで１分間、一次混合した。次いで、一次混合物に、アルカリ性水溶液として２５質量％濃度のＮａＯＨ水溶液を１２．５質量部加え、５分間二次混合して、混合粉体を得た。混合粉体中の焼却灰、セメント系固化材、ポゾラン物質及びＮａＯＨ水溶液の合計量は５００ｇとした。
【００３５】
得られた混合粉体の一部を採取して内径３０ｍｍφの金属系型枠に投入した。このとき、混合粉体の量を調整することで、固化体の高さを３０ｍｍＨ、すなわちＬ／Ｄが概ね１になる条件とした。
【００３６】
金属系型枠内の混合粉体を、加圧力１０ＭＰａで１時間、常温で圧縮成形して固化体を作製した。得られた固化体について密度及び圧縮強度(一軸圧縮強度、以下同じ。)を測定した。
【００３７】
例１では、セメント系固化材として普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ、以下同じ。）を、ポゾラン物質として高炉スラグを、ＯＰＣ／高炉スラグ物質で示される質量比１／１として固化体を作製した。得られた固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３で、材齢７日後に圧縮強度を測定したところ５．０ＭＰａの良好な強度が得られた。
【００３８】
例２では、固化材としてセメント系固化材を用いずに、ポゾラン物質である高炉スラグを単独で用いた。得られた固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３で、材齢７日後に圧縮強度を測定したところ５．５ＭＰａの良好な強度が得られた。
【００３９】
例３では、セメント系固化材としてＯＰＣ、ポゾラン物質としてシリカフュームを、ＯＰＣ／シリカフュームで示される質量比を４／１として固化体を作成した。得られた固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３で、材齢７日後に圧縮強度を測定したところ５．０ＭＰａの良好な強度が得られた。
【００４０】
例４では、セメント系固化材のＯＰＣを単独で用いた。得られた固化体の密度は１．７５ｇ／ｃｍ３で、材齢７日後に圧縮強度を測定したところ２．０ＭＰａであった。この結果から、固化材としてポゾラン物質を添加することで材齢７日後の圧縮強度が３ＭＰａ以上の優れた強度を有する固化体を得られることが分かった。
【００４１】
例５では、ポゾラン物質として添加する高炉スラグの添加量による固化体物性に対する影響を調べた。ＯＰＣ及び高炉スラグを、ＯＰＣ／高炉スラグで示される質量比を３／１として固化体を作成した。得られた固化体の密度は１．７５ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は２．０ＭＰａであった。このことから、高炉スラグをポゾラン物質として使用する場合、ＯＰＣ／高炉スラグの質量比が１／１以下、すなわちセメント系固化材及び高炉スラグの合計量に対する高炉スラグの含有割合は５０質量％以上が好ましいことが分かる。
【００４２】
例６では、ポゾラン物質として添加するシリカフュームの添加量による固化体物性に対する影響を調べた。ＯＰＣ／シリカフュームの質量比を９／１として固化体を作製した。得られた固化体の密度は１．７０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は２．５ＭＰａであった。このことから、シリカフュームをポゾラン物質として使用する場合、ＯＰＣ／シリカフュームの質量比が４／１以下、すなわちセメント系固化材とシリカフュームの合計量に対するシリカフュームの含有割合は２０質量％以上が好ましいことが分かる。
【００４３】
例１〜例６における固化配合、固化条件及び固化体物性の測定結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2015108521.tif 000003
【００４５】
(例７〜例１０)
例７〜例１０では、例１〜６において良好な物性が得られた固化条件において、セメント系固化材の材料を変えた場合の固化体物性に対する影響を調べた。
【００４６】
例７では、例１において、セメント系固化材としてＯＰＣからアルミナセメントに置き換え、その他は例１と同様の固化配合、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は６．０ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。
【００４７】
例８では、例１において、セメント系固化材としてＯＰＣから高炉セメント（Ｂ種）に置き換えて、その他は例１と同様の固化配合、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は４．５ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。なお、高炉セメントは、ＯＰＣと高炉スラグの混合物であり、高炉セメントＢ種中の高炉スラグ量は３０質量％を超え６０質量％である（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１１：２００９）。例５でも記述したように、固化材中の高炉スラグの量は５０質量％以上が好ましいことが判明しており、本結果はこれに整合するものであることが分かる。
【００４８】
例９では、例３において、セメント系固化材をＯＰＣからアルミナセメントに置き換えて、その他は例３と同様の固化配合、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、固化体の密度は１．８０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は５．５ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。
【００４９】
例１０では、例３において、セメント系固化材をＯＰＣから高炉セメント（Ｂ種）に置き換えて、その他は例３と同様の固化配合、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の密度は１．７５ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は４．０ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。
【００５０】
例７〜例１０における固化配合、固化条件及び固化体物性の測定結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
以上から、例１で確認したセメント系固化材（ＯＰＣ）の固化条件において、セメント系固化材としてアルミナセメント、高炉セメントに置き換えても適用可能であることがわかった。
【００５３】
（例１１〜例１６）
例１１〜例１６では、例１〜例６において、良好な結果が得られた焼却灰の固化条件について、アルカリ性水溶液、すなわちＮａＯＨ水溶液の濃度の変動による影響を調べた。
【００５４】
例１１〜例１３では、アルカリ性水溶液であるＮａＯＨ水溶液の濃度をそれぞれ、１０質量％、１５質量％、２０質量％とし、その他は例１と同様の固化配合、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、いずれの固化体も密度は１．８０ｇ／ｃｍ３であり、ＮａＯＨ濃度１５質量％以上（例１１、１２）では材齢７日後の圧縮強度が３ＭＰａ以上の優れた強度を得られたが、ＮａＯＨ濃度１０質量％（例１３）では圧縮強度が２．５ＭＰａであった。
【００５５】
例１４〜例１６では、アルカリ性水溶液であるＮａＯＨ水溶液の濃度をそれぞれ、１０質量％、１５質量％、２０質量％とした。その他は例３と同様の固化配合（ポゾラン物質；シリカフューム）、固化条件で、固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、固化体の密度は１．７〜１．８ｇ／ｃｍ３であり、ＮａＯＨ濃度１５質量％以上（例１４、１５）では、優れた強度を得られたが、ＮａＯＨ濃度１０質量％（例１６）では、２．０ＭＰａであった。
【００５６】
例１１〜例１６における固化配合、固化条件及び固化体物性の測定結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
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【００５８】
以上から、アルカリ性水溶液としてのＮａＯＨ水溶液濃度は１５質量％以上が好ましいことが分かる。
【００５９】
（例１７〜例２０）
例１７〜例２０では、例１〜６において、良好な物性が得られた固化条件について、放射性廃棄物の配合量を増量した場合の固化体物性への影響を調べた。
【００６０】
例１７では、例１において、混合粉体全量に対する焼却灰の含有量を８０質量％に増やし、２０質量％をセメント系固化材＋ポゾラン物質＋アルカリ性水溶液とした。ＯＰＣ、高炉スラグ及びアルカリ性水溶液は、例１と同様の配合比率、すなわちＯＰＣ／高炉スラグで示される質量比＝１／１、（ＯＰＣ＋高炉スラグ）／アルカリ性水溶液で示される質量比＝１／１とした。その他は例１と同様の条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、固化体の密度は１．５５ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は４．０ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。
【００６１】
例１８では、例３において、混合粉体全量に対する焼却灰の含有量を８０質量％に増やし、混合粉体中のセメント系固化材とポゾラン物質及びアルカリ性水溶液の質量比を例３に合わせた。その他も例３と同様の固化条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、固化体の密度は１．５０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は３．０ＭＰａであり、良好な物性の固化体が得られた。
【００６２】
例１９、例２０では、混合粉体全量に対する焼却灰の含有量を８５質量％まで増やして固化体を作製し、物性を測定した。混合粉体全量に対して焼却灰の残りの１５質量％をセメント系固化材＋ポゾラン物質＋アルカリ性水溶液として、セメント系固化材、ポゾラン物質及びアルカリ性水溶液の質量比は例１に合わせた。得られた固化体の物性を測定した結果、いずれも材齢７日後の圧縮強度が、２．０ＭＰａ以下程度であった。
【００６３】
例１９〜例２０における固化配合、固化条件及び固化体物性の測定結果を表４に示す。
【００６４】
【表４】
2015108521.tif 000006
【００６５】
以上から、実施形態の圧縮固化処理方法では、処理対象物の含有量は８５質量％未満が好ましいことが分かる。
【００６６】
（例２１〜例２６）
例２１〜例２６では、例１〜例６において、良好な物性が得られた固化配合について、固化条件（加圧力、加圧時間、固化体寸法）を変化させた場合の固化体物性への影響を調べた。
【００６７】
例２１、２２では、例１と同様の固化配合（セメント系固化材；ＯＰＣ、ポゾラン物質；高炉スラグ）で、加圧時間を１時間より低減させ、それぞれ０．２５時間（１５分）、０．５時間（３０分）とした。その他は例１と同様の条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、加圧時間０．５時間（３０分）では、固化体の材齢７日後の圧縮強度は２．０ＭＰａであった。これにより、加圧時間は１時間以上が好ましいことが分かる。
【００６８】
例２３では、例１と同様の固化配合（セメント系固化剤；ＯＰＣ、ポゾラン物質；高炉スラグ）で、固化条件のうち加圧力を５ＭＰａに低減し、固化体強度向上の観点から、加圧時間を６時間とした。その他は例１と同様の条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、加圧時間を延長したにもかかわらず固化体の材齢７日後の圧縮強度は２．０ＭＰａ程度であった。これにより、加圧力は１０ＭＰａ以上が好ましいことが分かる。
【００６９】
例２４、２５では、例１と同様の固化配合（セメント系固化剤；ＯＰＣ、ポゾラン物質；高炉スラグ）で、固化体の高さを増し、固化体寸法を３０ｍｍφ×３０ｍｍＨ（Ｌ／Ｄ＝１）から３０ｍｍφ×４５ｍｍＨ（Ｌ／Ｄ＝１．５）及び３０ｍｍφ×６０ｍｍＨ（Ｌ／Ｄ＝２）とした。その他は例１と同様の条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、Ｌ／Ｄ＝１．５では固化体の密度は１．７５ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は４．０ＭＰａで良好な物性の固化体が得られた。一方、Ｌ／Ｄ＝２以上に縦比を高めた場合の固化体の物性は、材齢７日後の圧縮強度が１．０ＭＰａ程度しか得られていない。
【００７０】
例２６では、例３と同様の固化配合（セメント固化剤；ＯＰＣ、ポゾラン物質；シリカフューム）で、固化体寸法を３０ｍｍφ×３０ｍｍＨ（Ｌ／Ｄ＝１）から３０ｍｍφ×４５ｍｍＨ（Ｌ／Ｄ＝１．５）とした。その他は例３と同様の条件で固化体を作製した。得られた固化体の物性を測定した結果、固化体の密度は１．７０ｇ／ｃｍ３、材齢７日後の圧縮強度は３．５ＭＰａで、良好な物性の固化体が得られた。
【００７１】
本結果と例２４、２５の結果と合わせて判断すると、固化体のＬ／Ｄ比は１．５以下が好ましいことが分かる。
【００７２】
例２１〜例２６における固化配合、固化条件及び固化体物性の測定結果を表５に示す。
【００７３】
【表５】
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【００７４】
以上、本実施形態の圧縮固化処理方法では、固化体に処理対象物を７５質量%以上含有させながら、処理対象物が飛散しない程度であって初期状態に戻し易い強度を備え、良好な安定性を有する固化体を形成することができる。また、固化体に十分な強度を持たせることが可能である。本実施形態の圧縮固化処理方法によれば、例えば、比較的放射線量が高い処理対象物を高い含有量で含有し、中間貯蔵可能な固化体を形成することができる。
【００７５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１…処理対象物、２…セメント系固化材、３…ポゾラン物質、４…一次混合物、５…アルカリ性水溶液、６…混合粉体、７…固化体、１０…圧縮固化処理装置、１１…混合機、１２…処理対象物供給手段、１３…セメント系固化材供給手段、１４…ポゾラン物質供給手段、１５…アルカリ性水溶液供給手段、１６…加圧機、１７…型枠、Ｓ１…一次混合工程、Ｓ２…二次混合工程、Ｓ３…圧縮成形工程。
【図１】
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【図２】
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