(57)【要約】  本発明は、核廃棄物中のウラン含有量を決定する方法であって、前記廃棄物の物理的パラメーターを確立する工程を含む方法を提供する。好ましくは、核廃棄物は圧縮された固体核廃棄物を含んでおり、前記廃棄物の物理的パラメーターの確立は、廃棄物の寸法および重量の測定を含む。本方法は、核廃棄物中の239ＰＵや、他のアクチニドおよび核分裂生成物である放射性核種のレベルの決定をさらに提供するが、これらのレベルは廃棄物のウラン含有量および照射履歴の知識から誘導される。本発明の方法は密度差法と通常呼び、核廃棄物の核分裂物質の含有量を決定するための単純で確実な、そして安価かつ信頼できる技術を提供し、廃棄物取扱量を減少して廃棄物量を最小化する可能性を提供し、それによって重大な環境的ならびに経済的利点が生じる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
核廃棄物中のウラン含有量を決定する方法であって、前記廃棄物の物理的パラメーターを確立する工程を含む方法。
【請求項２】
前記廃棄物の前記物理的パラメーターの確立が、前記廃棄物の寸法および重量の測定を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記核廃棄物が固体核廃棄物を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記固体核廃棄物が圧縮された固体核廃棄物を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
圧縮プロセスを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記圧縮プロセスが圧縮機内で行われる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記圧縮機が一定の直径、一定の最大作用力を備える圧縮機を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮プロセスが、前記廃棄物の物理的パラメーターの確立よりも先に行われる請求項５、６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記圧縮プロセスが、前記廃棄物を犠牲缶に導入する工程と、前記缶を物理的に圧縮してパックを形成する工程とを含む請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧縮プロセスが、前記犠牲缶を圧縮する前に前記廃棄物を乾燥する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記犠牲缶が金属容器を含む請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
核廃棄物中の239Ｐｕ、他のアクチニドおよび核分裂生成物である放射性核種のレベルを確立する方法であって、標準アルゴリズムの適用によって、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法によって決定される前記廃棄物中のウラン含有量の値並びに前記廃棄物の照射履歴から前記レベルを決定する工程を含む方法。
【請求項１３】
前記固体核廃棄物がＩＬＷに含まれる廃棄物を含む請求項３から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記廃棄物が、マグネシウムおよびマグネシウム化合物とともに、主としてウランおよびウラン化合物を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記固体核廃棄物が、結び付いたアルミニウムをベースとする被覆とともに、金属燃料および酸化物燃料からの廃棄物を含む請求項３から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記物理的パラメーターが前記廃棄物の重量および寸法を含む請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記物理的パラメーターが前記パックの高さおよび重量を含む請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
核廃棄物の最小化において使用するための、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理に関する。より詳細には、本発明は、原子力産業において発生した廃棄物の処理および最小化に関する。本発明は、核廃棄物中のウラン含有量を推定するための新規な技術を提供するものであり、これから、239Ｐｕや、他のアクチニドおよび核分裂生成物である放射性核種を推定できる。本技術は、最初に廃棄物中の物理的パラメーターを確立（establish）することに基づいており、これを廃棄物が由来した使用済み燃料の年代および照射履歴に関する知識と結び付けると、容易にウランおよび放射性同位元素の含有量を決定することができる。
【背景技術】
【０００２】
原子力産業に対する関心の多くは清浄化および廃棄物処分活動に集中しており、これに関連して、近年、廃棄物を処理するための多数の新規な技術が導入された。これらの新規技術のアプローチ方法は、処理する廃棄物の性質が広範囲に相違するために様々である。このため、例えば一方では液体廃棄物を処理でき、他方ではマグノックス（Ｍａｇｎｏｘ）脱被覆作業などのプロセスの結果として生じる乾燥して圧縮された廃棄物を処理できる技術が必要である。
【０００３】
後者のタイプの廃棄物や、原子力産業において遭遇する他の固体残留廃棄物の場合は、この分野により厳しい法律が導入された結果として、また、当該産業に関係する人々の健康や安全、そして経済的願望といった典型的な観点からも、処分前に廃棄物の容量を最小化することが最重要視されている。その結果、このような廃棄物を長期にわたって保管する前に圧縮を必ず行うプロセスが考案されてきた。
【０００４】
例えば、処分場に貯蔵することが意図されている廃棄物の容量の最小化を容易にする、いわゆる中間放射能レベル廃棄物（ＩＬＷ）の処理のために特に有用なプロセスが構想されている。供給廃棄物は、典型的には、例えば、
（ｉ）水中に貯蔵されたマグノックス燃料被覆から発生するスラッジおよび固体ならびに脱被覆作業からの結び付いた使用済み燃料残留物であって、本質的に腐食していない固体から完全に腐食したスラッジおよびそれらの混合物までに及ぶ物質や、
（ｉｉ）水中に貯蔵された被覆使用済み燃料の腐食から発生したスラッジを含む。
供給廃棄物のタイプ（ｉ）および（ｉｉ）はどちらも、典型的にはプラント維持管理廃棄物、ポンド備品、研究所廃棄物などを含む、いわゆる雑多なβ−γ廃棄物と結び付いていることがある。
【０００５】
供給廃棄物は、必要であれば、大部分の雑多なβ−γ廃棄物を除去するために最初にスクリーニングされて、犠牲缶（sacrificial can）の中に配置される。廃棄物は、必要に応じて、例えば熱乾燥プロセスによって水分が除去される。缶は次に圧縮され、そして圧縮された缶、もしくは「パック」は引き続いてドラム缶に入れられ、ドラム缶は次に貯蔵するために送り出される前に、典型的にはセメントを用いる充填注入法（infill grouting）などの処理にかけることができよう。
【０００６】
しかしこれらの固体廃棄物については、それらの多くは均質ではないのでいくつかの問題に遭遇することがあり、ドラム缶へ充填するための適正な核分裂管理を促進するための適切な放射性核種在庫データ（inventory data）を入手できないことが多いという結果が生じる。ドラム缶の中の核分裂物質の量が所定限度を超えると、万一貯蔵所内で特別な極度条件に遭遇した場合には臨界事象が発生する可能性があり、さらにこれは潜在的に有害な放射線パルスの発生を引き起こすことがある。
【０００７】
したがって、ドラム缶内の核分裂物質を推定することができ、それによって廃棄物パッケージ内の核分裂物質の量の管理を促進することができる測定技術が強く求められている。本発明は、この要求に応じることを目指している。本発明者らは、一般にこれらの廃棄物において見いだされる他の成分の密度と比較した場合に、ウランとその化合物の密度における相当に大きな差を利用することで、廃棄物中に含まれる残留核分裂物質の含有量に関して精度の向上した確実な推定値を提供できることを見いだした。そこで、核廃棄物の圧縮パックの物理的寸法および重量の測定値に基づき、これを燃料照射履歴の知識と結び付けると、他方ではさらにすべての規制要件の遵守を保証しながら、廃棄物の核分裂物質の含有量を導き出し、それによって貯蔵および処分中の容量の利用を最大化することが可能になる。
【発明の開示】
【０００８】
そこで、本発明によれば、核廃棄物中のウラン含有量を決定する方法であって、前記廃棄物の物理的パラメーターを確立する工程を含む方法が提供される。
【０００９】
好ましくは、核廃棄物は、固体核廃棄物、最も好ましくは圧縮された固体核廃棄物を含む。
【００１０】
最も好ましくは、前記廃棄物の物理的パラメーターの確立は、前記廃棄物の寸法および重量の測定を含む。
【００１１】
さらに、本発明は、前記核廃棄物中に含まれる239Ｐｕや、他のアクチニドおよび核分裂生成物である放射性核種のレベルの決定を提供するが、前記レベルは、当業者にはよく知られている方法による標準アルゴリズムの適用によって、前記廃棄物のウラン含有量および照射履歴の知識から誘導される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の方法は、特に、例えばＩＬＷに含まれる固体廃棄物の核分裂物質の含有量の決定に適用できる。そのような物質は、マグネシウム、および典型的には水中に貯蔵されている廃棄物の場合にはマグネシウム化合物とともに、主としてウランおよびウラン化合物を含む。これらの物質は、例えば被覆物質に付着した外来ウランから使用済みのウラン燃料棒にいたるまでの実質的に様々なウラン濃度で生じる。ウラン含有物質の密度はマグネシウム含有物質の密度よりはるかに高いので、その物理的パラメーターの測定値から廃棄物のウラン含有量の確実な推定値を入手することが可能である。本方法が物質の密度における差に基づいているという事実を考慮して、本方法を密度差法と通常呼ぶ。
【００１３】
上述した廃棄物に加えて、本方法は他の被覆物質、例えばアルミニウムをベースとする被覆物質を含む金属および酸化物燃料からの廃棄物の処理にも良好に適合する。
【００１４】
本発明の方法は、圧縮形または非圧縮形のいずれの廃棄物にも適用できる。しかし好ましくは、本発明の方法の対象である廃棄物は、圧縮された廃棄物を含む。このため典型的には、本発明の方法は、廃棄物の容量を減少させるための圧縮プロセスをさらに含む。前記圧縮プロセスは、廃棄物の物理的パラメーターの確立に先行する。好ましい圧縮プロセスは、一般には金属容器を含む犠牲缶内に廃棄物を導入する工程と、必要であれば廃棄物を実質的に乾燥させる工程と、およびパックを形成するために例えばプレスによってその缶を物理的に圧縮する行程とを含む。
【００１５】
好ましくは、本発明の方法によって確立される物理的パラメーターは、廃棄物の重量および寸法を含む。これらの寸法の測定前に廃棄物を圧縮する工程の長所は、当業者にわかるであろう。本発明の特に好ましい実施形態では、圧縮プロセスは、一定の直径、一定の最大作用力を備える圧縮機内で実施される。同様にそのような手段、プロセスにおける所定の固定パラメーターの使用によって処理された物質を取り扱った結果として生じる取り扱いやすさに関する明白な利点は、個々の廃棄物サンプルのまた別のパラメーター測定に関する必要を減少させる。そこで、そのような圧縮機内での犠牲缶に含有された核廃棄物の圧縮から入手されるパックの場合には、各パックの高さおよび重量の測定から十分なデータを入手できる。
【００１６】
圧縮された廃棄物サンプルのウラン含有量の確立は、成分物質の相対密度、ならびに圧縮されたサンプルの重量および物理的寸法についての知識から相当に単純な問題である。同寸法のウラン無含有サンプルの理論重量の計算は日常的作業であり、理論重量と実際重量との差からはウラン含有量を確立することができる。対象の残留廃棄物の原子炉履歴を調査することによって、圧縮残留物の核分裂物質の含有量を決定することが可能になる。
【００１７】
廃棄物の核分裂物質の含有量についての知識は、それらを安全に貯蔵および／または処分するための経路を決定する場合に極めて重大である。そこで、例えば核廃棄物の圧縮パックの場合は、廃棄物パッケージへの一度に数個のパック装填に適用できるアルゴリズムが確立されている。選択基準には、パックの重量、高さおよび核分裂物質の含有量が含まれ、そしてこれらのアルゴリズムはさらに核分裂物質の含有量および重量に関して考えられる推奨限度の遵守を保証しながら、パッケージ容量利用の最大化を可能にする。
【００１８】
本発明の方法は、廃棄物の安全な貯蔵および／または処分における重要な検討課題でもある、廃棄物の核分裂性プルトニウム含有量の決定を促進する。これは、最も便宜的には適切な核分裂性プルトニウム対ウラン比を乗数として適用することによって達成できる。このデータの追加の確証は、任意で、例えばパッシブ中性子監視法（ＰＮＭ）によって提供できる。
【００１９】
典型的には、計算は、上限ケース推定値および廃棄物の核分裂物質含有量の最適推定値を入手するために、２つの変法で実施される。上限ケース推定値は核分裂物質の含有量にとって可能性のある最大値を提供するが、他方最適推定値は存在する核分裂物質の実際量についての期待値を表している。本質的には、最適推定値は圧縮された廃棄物に関連する実際の測定データから誘導され、他の変量については典型的な数値が推定されるが、他方上限ケース推定値は、様々なパラメーターに関連する一連のワーストケース前提条件に基づいている。最適推定値の確証は、ＰＮＭデータから入手できる。圧縮された乾燥廃棄物のパックのケースにおける２つの推定値の誘導の比較は、表１から突き止めることができる。
【００２０】
本発明の方法は、先行技術の方法に比較していくつかの長所を提供する。従来法では、廃棄物の核分裂物質の含有量は放射能モニターを用いて決定されてきた。しかし、そのようなモニターは一般に複雑かつ高価であり、モニタリングに取りかかるには極めて長い期間を必要とすることが多い。さらに、比較評価は、核分裂物質モニターは示差密度法によって入手できる結果より精度の低い結果を提供することが多いことを証明している。これらの懸念の全部が、例えば上述したＰＮＭ法に当てはまる。
【００２１】
本方法は、測定時点に廃棄物を明確に特性解析する必要を回避する。本方法は、一般に、所定の他の技術によって達成できるよりも核分裂物質の含有量の実際値に近い、所与のサンプル中の最大のウランおよびプルトニウム質量についての推定上限値をさらに提供する。その結果として、本方法の使用は、改良されたパッケージ容量を利用する結果として全廃棄物容量が最小化されることをさらに保証しながら、核分裂物質の含有量の限度が超えられないこと、そして廃棄物処分条件が満たされることを保証する。
【００２２】
【表１】
2008506103.tif 000002
【００２３】
さらに、寸法および重量などの物理的パラメーターの測定にしか依存しない示差密度法は、高度の維持要件を有する複雑な器械類の使用に依存しないので、このため核廃棄物の核分裂物質の含有量を決定するための単純で確実な、そして安価かつ信頼できる技術を提供し、廃棄物取扱量を減少させて廃棄物量を最小化する可能性を提供し、それによって重大な環境的、ならびに経済的利点を生じさせる。
【国際調査報告】
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2008506103.tif 000004
2008506103.tif 000005