(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジオポリマーと放射性廃棄物と混練水とを、廃棄物容器内でインドラムミキサーを用いて、加熱条件下で、混練・養生して固化させたのち、
廃棄物容器内の固化物を廃棄物容器ごと搬出する放射性廃棄物の処理方法であり、
加熱により生じた蒸発水を回収し、
ジオポリマーと、混練水と、回収した蒸発水の量から、固化物の含水率を３５重量％以下に制御することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
養生の際に、廃棄物容器を減圧することを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
廃棄物容器には、混練時に生じるボルテックス（渦）による、混練物の溢れおよび跳ねを抑制するための、飛散防止板が設けられ、
飛散防止板は、混練後の容器内に埋め込まれることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
回収した蒸発水を、混練水として再使用することを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
外部より隔絶された処理室に搬入された廃棄物容器内にて放射性廃棄物とジオポリマーとを混練・養生して固化する廃棄物処理を行うための廃棄物処理設備において、
前記処理室内に設けられ、前記容器内に放射性廃棄物を投入する廃棄物投入部と、
前記処理室内に設けられ、前記容器内にジオポリマーと混練水を投入する固化材投入部と、
容器内の放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水を混練するために設けられた、混練用の混練部と、
容器を加熱するための加熱部と、
蒸発した蒸発水の回収手段を設けた回収部と、
容器内の固化体含水率の制御部と、
外部と前記処理室との間で容器を搬送する搬送部とを備え、
前記容器内に放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水とを投入し、前記混練部にてこれら放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水とを、加熱条件下で混練・養生するステップと、蒸発水を回収するステップと、固化物中の水分量を制御するステップと、処理室から搬出するステップと、を備えたことを特徴とする廃棄物処理設備。
【請求項６】
加熱部には、容器を減圧する減圧手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の廃棄物処理設備。
【請求項７】
前記制御部は、ジオポリマーの量、固化材投入部により投入された混練水の量と、回収部から回収した蒸発水の量を把握し、前記容器の加熱温度・圧力・時間のいずれか一つ以上を調整しながら固化物中の水分量を３５重量％以下に制御することを特徴とする請求項５に記載の廃棄物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所などの施設で発生する放射性廃棄物の固化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や核燃料サイクル施設等から発生する放射性廃棄物は、前処理を経て、例えば、ドラム缶などの容器内でセメントなどの固化材と混練され、固化後、埋設処分場などへと送られる。
【０００３】
放射性廃棄物をドラム缶等の容器の中に固める放射性廃棄物の固化材としては、セメント、アスファルト、プラスチック、及び、ガラスが用いられている。このうち、セメントと放射性廃棄物とを混合して容器の中に固める方法は、原子力施設内での製造が比較的容易なことから、多くの原子力施設で標準的な固化法として用いられている。
【０００４】
しかしながら、セメント固化法では、セメントに水を添加して水和反応により水和物を生成して硬化する反応を利用するため、放射性廃棄物の放射能濃度が高くなると、水和物に不可分に含まれている水分及び添加した水分が放射線分解されて水素が発生する。そして、発生した水素が容器内に充満して、爆発を起こす虞がある。このため、セメント固化法では、セメントと混合する放射性廃棄物の濃度あるいは量を制限して、水素の発生量を抑制する必要がある。
【０００５】
そこでセメントに代わる材料として、ジオポリマーが着目されている。ジオポリマーは、ケイ酸ナトリウム溶液をモノマー源とする無機ポリマーであり、アルミノケイ酸塩原料、およびアルカリ活性剤を含む溶液と放射性廃棄物を、混練・養生することによりジオポリマー骨格が形成され、放射性物質が固定化される。ジオポリマー骨格形成時には、シリカおよびアルミナ間で脱水重縮合を経てポリマー化が進行し、水分が除去される。そのため、セメントに比べ含水率が非常に低く、放射線分解による水素発生を抑制できる。
【０００６】
このようなジオポリマーを使用して放射性廃棄物を固化処理する方法として、例えば、特開２０１２-１６７９２７号公報（特許文献１）などが知られている。
特許文献１では、ジオポリマーと放射性廃棄物を混合し、混合物を１００〜４００℃で加熱する。このとき第一加熱（１００〜１５０℃）と第二加熱（３００〜４００℃）の２段階で水分除去することを特徴とするものである。
【０００７】
また、米国特許第７８５５３１３号（特許文献２）には、テトラフェニルホウ酸含有の放射性廃棄物をジオポリマーで固化する際、pH１０以上、加熱温度４０℃以上となるように調整することが開示されている。
さらに、特許第５３４２９５３号公報（特許文献３）には、インドラム方式のセメント固化が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１６７９２７号公報
【特許文献２】米国特許７８５５３１３号
【特許文献３】特許第５３４２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および２に記載されるように、ジオポリマーを使用して 放射性廃棄物を固化処理する方法は知られている。また特許文献１には、水分量を減らして、放射線分解による水素発生を抑制したり、固化物の爆裂を防止することが開示されている。
【００１０】
しかしながら、ジオポリマーを用いた固化方法では、放射線分解による水素発生抑制や一連の工程という観点で、どういった条件を設定すればよいのか、詳しく検討されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく本発明者らは鋭意検討した結果、ジオポリマーを使用した放射性廃棄物の固化処理の際に、ジオポリマー、混練水および蒸発水の量から、固化物の水分量を３５重量％以下に制御することで、放射線分解による水素発生を抑制できるとともに、効率的に固化処理ができることを見出した。
【００１２】
この時、必要に応じて容器を減圧して、取り除いた水分を混練水としてリサイクルしてもよく、固化物の含水率を３５重量％以下となるように、加熱処理の温度や時間などを調整することで、一連の工程として、放射線分解による水素発生がなく効率的に放射性廃棄物の固化処理ができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明にかかる放射性廃棄物の処理方法は、
ジオポリマーと放射性廃棄物と混練水とを、廃棄物容器内でインドラムミキサーを用いて、加熱条件下で、混練・養生して固化させたのち、
廃棄物容器内の固化物を廃棄物容器ごと搬出する放射性廃棄物の処理方法であり、
加熱により生じた蒸発水を回収し、
ジオポリマーと、混練水と、回収した蒸発水の量から、固化物の含水率を３５重量％以下に制御することを特徴とする。
【００１４】
養生の際に、廃棄物容器を密閉して減圧することが好ましく、このようにすれば、高熱をかける必要がないので、処理効率を上げることができるとともに、蒸発水量の把握が容易となるため、含水率制御を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【００１５】
廃棄物容器には、混練時に生じるボルテックス（渦）による、混練物の溢れおよび跳ねを抑制するための、飛散防止板が設けられ、前記飛散防止板は、混練後の容器内に埋め込まれる。
【００１６】
回収した蒸発水を、混練水として再使用することが可能である。
本発明にかかる廃棄物処理設備は、
外部より隔絶された処理室に搬入された廃棄物容器内にて放射性廃棄物とジオポリマーとを混練・養生して固化する廃棄物処理を行うための廃棄物処理設備において、
前記処理室内に設けられ、前記容器内に放射性廃棄物を投入する廃棄物投入部と、
前記処理室内に設けられ、前記容器内にジオポリマーと混練水を投入する固化材投入部と、
容器内の放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水を混練するために設けられた、混練用の混練部と、
容器を加熱するための加熱部と、
蒸発した蒸発水の回収手段を設けた回収部と、
容器内の固化体含水率の制御部と、
外部と前記処理室との間で容器を搬送する搬送部とを備え、
前記容器内に放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水とを投入し、前記混練部にてこれら放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水とを、加熱条件下で混練・養生するステップと、
蒸発水を回収するステップと、固化物中の水分量を制御するステップと、処理室から搬出するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
加熱部には、容器を減圧する減圧手段が設けられていることが好ましい一つの態様である。
前記制御部は、固化材投入部により投入された、ジオポリマーの量、混練水の量と、回収部から回収した蒸発水の量を把握し、前記容器の加熱温度・圧力・時間のいずれか一つ以上を調整しながら固化物中の水分量を３５重量％以下に制御する。このように制御することによって、放射線分解による水素発生が抑制され、廃棄物容器内の固化物の充填を効率的に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の放射性廃棄物の処理方法によれば、固化物に含まれる水分量を３５重量％以下まで制御しているので、放射線分解による水素発生を防止できる。
また本発明によれば、養生を減圧下で行うことにより、加熱時間の短縮、省力化が図られる。
【００１９】
さらにインドラム方式を採用することにより、高線量の廃棄物を隔絶された設備内でハンドリングできる。容器内で混練を行う際、飛散防止板を容器上部に設置する。これにより、ボルテックスによる混練物の液面上昇に相当する仕込み量を減らす必要がない。このため、処理効率を高くすることができ、また設備内に混練物が飛散しないので、外への放射性廃棄物の漏洩を抑制できる。
【００２０】
本発明にかかる廃棄物処理設備によれば、上記一連の放射性廃棄物の固化処理を、隔絶した設備内で行うことができる。また放射性廃棄物処理設備は放射線管理区域として管理される処理室内に設けられるが、本発明によれば、混練物のふきこぼれが少ないので処理室の汚染を少なくでき、さらに蒸発水を回収することで二次廃棄物を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる放射性廃棄物の処理方法のフロー図を示す。
【図２】本発明で設けられる飛散防止板の概略図および飛散防止板の使用の一態様を示す模式図を示す。図２(Ａ)は概略図であり、図２(Ｂ)は実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
［放射性廃棄物の処理方法］
本発明の放射性廃棄物の処理方法ではジオポリマーを用いて放射性廃棄物を固化処理する。
【００２３】
（放射性廃棄物）
放射性廃棄物としては、放射性物質を捕集した廃イオン交換樹脂、廃イオン交換樹脂を分解した残渣、瓦礫等を焼却して得られる焼却残渣、放射化した金属の切粉などの粉状あるいは粒状のもの、板・管などの塊状のもの、溶液状のものなどが挙げられる。
【００２４】
（ジオポリマー）
ジオポリマーとは、アルミノケイ酸塩がアルカリ溶液と反応し、脱水重縮合により―Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−や−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合を生じてポリマー化したものである。このポリマー化の過程で、セシウムイオンなどの放射性核種をジオポリマー内の構造に固定するバインダーとなる。
【００２５】
上記アルミノケイ酸塩原料としては、ケイ酸塩中にあるケイ素原子の一部をアルミニウム原子に置換した、ｘＭ2Ｏ・ｙＡｌ2Ｏ3・ｚＳｉＯ2・ｎＨ2Ｏ  （Ｍは、アルカリ金属を示し、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ正の整数を示し、ｎは、０又は正の整数を示す。）で表されるアルミノケイ酸塩を生成することができるものであれば特に限定されない。
【００２６】
上記アルミノケイ酸塩原料としては、例えば、メタカオリン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸とアルミナとの混合物等が挙げられる。中でも、放射性核種の固定化率に優れたジオポリマーを形成することができる点で、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムを用いることがより好ましく、メタカオリンを用いることが更に好ましい。また、上記アルミノケイ酸塩原料としては、メタカオリン、及びケイ酸アルミニウムを混合して用いてもよい。アルミノケイ酸塩原料として、例えば、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3など）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とを混合したものを使用できる。
この原料が、アルカリ活性剤の存在下で、連鎖的に脱水重縮合反応が進行してジオポリマーを形成する。
【００２７】
上記アルカリ活性剤は、脱水重縮合を促進させる成分である。上記アルカリ活性剤としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムなどの水溶液が挙げられ、中でも、ケイ酸ナトリウム、及び水酸化ナトリウムを用いることが好ましい。また、水酸化ナトリウムと、ケイ酸ナトリウムとを混合して用いてもよい。
【００２８】
ジオポリマーは養生時に、さらに分子間での脱水重縮合反応が進み、三次元網目構造のジオポリマー骨格が形成される。このとき、ジオポリマー骨格に存在するアルミニウム周辺の電荷を補償するため、セシウムイオンなどの放射性核種が結合することにより、放射性核種をジオポリマー中に固定化して、且つ、放射性核種の溶出を抑制する。
【００２９】
また、ジオポリマーの三次元網目構造を促進する目的で、シリケートアニオンやアルミネートアニオンを架橋する成分を含んでもよい。該成分は、２価以上の金属が好ましく、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、および鉄等の塩、水酸化物、および酸化物などが挙げられ、具体的には、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、（ポリ）塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、酸化第一鉄、酸化第二鉄、硫酸第一鉄、および硫酸第二鉄等から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。
【００３０】
またジオポリマー原料として、フライアッシュ、クリンカアッシュなどの石炭灰と、高炉スラグ、製鋼スラグ、下水汚泥溶融スラグ、および石炭ガス化溶融スラグ等から選ばれスラグを原料として使用してもよい。これらは、ジオポリマーの三次元網目構造を促進する目的で使用してもよい。
【００３１】
フライアッシュは、燃焼ガス中を浮遊する石炭灰の溶融粒子が温度低下によりボイラー出口付近で固化して生成したガラス状球形粒子を回収したものであり、クリンカアッシュは、赤熱状態の石炭灰がボイラ底部の水槽に落下して固化した塊状物を破砕して粒度を調整したものある。フライアッシュやクリンカアッシュ等の石炭灰は、主成分であるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3がアルカリ活性剤により溶出して、ジオポリマーの構成元素であるＳｉやＡｌの供給源として機能し、Ｃａ成分はジオポリマーにおいて固化を促進する機能も有する。スラグは、石炭灰と同様に、ＳｉやＡｌの供給源として機能する他に、Ｃａ成分はジオポリマーにおいて固化を促進する機能も有する。
【００３２】
ジオポリマー中のＳｉとＡｌとの比率は特に制限されないが、通常、Ｓｉ：Ａｌ原子比が１：１〜３５：１にあるものが使用され、放射性核種の固定という点で、Ｓｉ：Ａｌ比が２：1に近いものが好ましい。
【００３３】
（混練水）
混練水は、ジオポリマーと放射性廃棄物とを混合する際に、十分な流動性を確保するために必要な成分である。本発明で用いる水は、限定されず、水道水、再生水、海水等が挙げられる。混練水は後述する養生などの固化の際に回収された蒸発水を再使用することもできる。
【００３４】
（混合比）
放射性廃棄物の混合量はジオポリマーによる固化体が調製できる範囲であれば特に制限されない。放射性廃棄物は、ジオポリマーとの合計重量に対し（ここでのジオポリマーは無機成分のみで水は含まない）、１５〜７０重量％、好ましくは１５〜５０重量％の範囲にあることが好ましい。
【００３５】
水の配合量は、ジオポリマーと水との合計重量に対し、２０〜７０重量％、好ましくは２０〜５０重量％の範囲にあることが好ましい。なお、ジオポリマーが固化する際の脱水重縮合でも水が生成され、かつ混練のために、これとは別に水が添加される。これらの合計の水量が固化物中の含水量となり、本発明では、最終的に調整される。
【００３６】
（固化処理）
本発明では、上記ジオポリマーから構成されるバインダーと放射性廃棄物と混練水とを、廃棄物容器内で混練・養生させて、混練物を固化させる。これによりジオポリマーの脱水重縮合反応が進行して、混練物が次第に固化していく。
【００３７】
廃棄物容器としては、長期保存が可能であれば、特に制限されず、その容積も処理効率などを鑑み適宜選択される。通常、ドラム缶やペール缶が使用される。容量としては、ドラム缶・ペール缶の規格に応じて、２００Ｌ、１２０Ｌ、１００Ｌ、８０Ｌ、６０Ｌ、５０Ｌ、４０Ｌ、２０Ｌなどがある。
【００３８】
放射性廃棄物と固化材とを混練する方法としては、放射性廃棄物と固化材とをドラム缶などに直接投入して、このドラム缶内に例えば攪拌翼などを挿入し、ドラム缶などの内で混練を実行するインドラム方式の混練法(インドラムミキサー)が使用される。インドラム方式は、例えば専用の攪拌槽内で混練を行った後、混練物をドラム缶内に注入するアウトドラム方式と比較して、放射性廃棄物で汚染される部材が攪拌翼だけであり、汚染領域を小さくできるといった利点がある。
【００３９】
廃棄物容器には、容器内の混練物の液面が低ければ、廃棄物充填効率が低下し、結果的に多くの容器や広大な処分場を必要することになる。そこで液面を高くすることが望ましいが、特に放射性廃棄物とジオポリマーとの混合では、固形成分を混練するため、より強度の高い撹拌を与える必要がある。しかしながら、単に液面を高くすると、混練時に生じるボルテックス（渦）により、混練物がせり上がり容器の開口部から溢れたり、飛沫の跳ねによる汚染が生じるおそれもある。このため、容器の開口部周辺には、図２に示すような混練物の溢れおよび跳ねを抑制するための、飛散防止板が設けられていてもよい。飛散防止板は、図２に示されるように容器内面に嵌めるように停められ、混練後の容器内に埋め込まれる。飛散防止板の大きさは、混練強度や仕込み量に応じて適宜選択されるが、容器の容積の８５％以上に固化物が充填できるように適宜構成される。飛散防止板を設けていると、図２(B)の(b)に示すように、ボルテックス（渦）により、混練物の液面が上昇しても容器の開口部から溢れることもなく、また廃棄物容器内に落とせば、一体として固化処理に使用できるので、放射性廃棄物に汚染されていても、その漏洩を少なくできる。
【００４０】
養生は、同一容器内に混練物が入った状態で行う。通常撹拌を止めれば養生に相当するため、混練と養生は厳密に区別されない。撹拌翼は、そのままに容器内に沈めても、必要に応じて取り出して洗浄して、他の廃棄物容器に使用してもよい。
【００４１】
養生時間は特に制限されず、混練・養生温度や混練物の含水率と固化時間から適宜選択される。通常、３〜２４時間であればよいが、廃棄物容器の容量・形状等によって変わる。
【００４２】
混練・養生の際に、加熱してもよい。加熱温度は特に限定されないが、２０℃程度の室温〜４００℃前後であってもよい。加熱する場合は、発生する水蒸気を回収しながら、混練・養生してもよい。本発明では、加熱を減圧下で実施してもよい。特に、減圧下に加熱すれば加熱温度を下げることができる上に、発生する水蒸気の回収が容易となり、含水率の制御がしやすくなる。さらに養生時間の短縮にもつながる。また温度設定は２段以上の多段で行ってもよい。減圧は水の蒸気圧より低い範囲で適宜設定され、例えば８０℃に加熱するのであれば蒸気圧は０．５atmなのでそれ以下に減圧する。好ましくは、０．１atm以下に減圧する。
この混練・養生時にジオポリマーの脱水重縮合反応が進行し固化し、放射性廃棄物が固化物に固定される。
【００４３】
本発明ではジオポリマーと、仕込んだ混練水と、回収した蒸発水の量から、固化物の含水率を３５重量％以下、好ましくは２０重量％以下、さらに好ましくは１０重量％以下に制御する。放射性廃棄物の処理であるため、直接水分量をモニターすることは難しいが、混練水量および蒸発水量から固化物中の水分量の制御ができる。なお、ジオポリマーの脱水重縮合反応による生成水もこれらの水に含まれるので、ジオポリマーの量も考慮される。
固化後の廃棄物容器内の固化物は、廃棄物容器ごと、処分場に搬出される。
【００４４】
本発明の放射性廃棄物の処理方法によれば、ジオポリマーの結合水以外の自由水が少なくなっている。このため、放射線分解による水素発生を抑制できる。従来のセメント固化に比べて水分量が少ないので、固化物爆裂の恐れもない。
また本発明によれば、一連の処理で、放射性廃棄物の固化処理を行っているので、処理時間の短縮、省力化が図られる。また、処理効率を高くすることができ、また設備内に混練物の飛散も少ないので、外への放射性廃棄物の漏洩を抑制できる。
【００４５】
[廃棄物処理設備] 
外部より隔絶された処理室に搬入された廃棄物容器内にて放射性廃棄物とジオポリマーとを混練・養生して固化する廃棄物処理を行うための廃棄物処理設備である。
当該廃棄物処理設備の処理室内は、
廃棄物容器内に放射性廃棄物を投入する廃棄物投入部と、
前記容器内にジオポリマーと混練水を投入する固化材投入部と、
容器内の放射性廃棄物、ジオポリマーおよび混練水を混練するための、混練用の混練部と、
容器を加熱するための加熱部と、
蒸発した蒸発水の回収手段を設けた回収部と、
容器内の固化体含水率の制御部と、
外部と前記処理室との間で容器を搬送する搬送部とを備える。
【００４６】
本実施の形態に係る処理設備、たとえばコンクリート製の建屋内におかれ、コンクリート製の隔壁にて例えば複数の区画に分割して、ステップごとに、廃棄物容器を移動させて、各処理を行ってもよい。
【００４７】
放射能の線量に応じて、放射線管理区域は異なるものの、低線量の領域は作業従事者が立ち入り可能な区域であり、放射性廃棄物を固化する処理が行われる容器であるドラム缶などの準備や、処理を終えたドラム缶を処理設備外へと搬出する作業などが行われる。また、放射線の線量に応じて自動化することも可能である。
【００４８】
ドラム缶などの廃棄物容器は例えば無人搬送車などから構成される搬送装置によって設備内に搬送される。搬送装置は載置台を備えており、廃棄物容器はこの載置台上に載置された状態で搬送されると共に、この載置台は上下方向に昇降自在に構成されていて廃棄物容器を保持する高さ位置を調節することができる。搬送装置は例えば管制室からの遠隔操作に基づいて移動する構成としてもよいし、また例えば自動制御などにより、予め設定された場所を所定のタイミングで移動する構成としてもよい。
【００４９】
当該設備内では廃棄物容器に放射性廃棄物、ジオポリマー、混練水を投入して固化する廃棄物処理が行われる。このため、当該設備には、放射性廃棄物を廃棄物容器に供給するホッパーなどの廃棄物投入部と、廃棄物容器にジオポリマーと混練水を供給するホッパーなどの固化材投入部、放射性廃棄物と固化材との混練を行う混練駆動装置からなる混練部が設けられる。また、混練水は、ジオポリマーと別途に供給されるように構成されていてもよい。
【００５０】
一方、ホッパーの下端には、搬送されてきた廃棄物容器に放射性廃棄物を投入するための払出部が設けられている。払出部は下端から下方側へ向けて伸びる円筒形状の部材として構成され、この払出部が廃棄物容器の開口部内に挿入された状態にして放射性廃棄物、固化材（ジオポリマーと水）の払い出し（容器への投入）が行われる。
【００５１】
混練部は混練駆動装置と撹拌翼などの撹拌部材から構成され、放射性廃棄物と固化材とを混練する役割を果たす。攪拌翼は２枚であっても、それ以上の枚数の撹拌翼が設けられていてもよい。複数の撹拌翼を設ける場合、回転軸を中心として径方向に放射状に伸びるように互いに等間隔で配置されている。各攪拌翼は例えば幅広に形成された攪拌面が攪拌翼の回転方向に対して直交した状態で回転軸に取り付けられている。
【００５２】
廃棄物容器には、図２に示される飛散防止板が設けられていてもよい。飛散防止板は、図２（A）に示されるように、容器内面に嵌めるように停められた円筒形状であり、容器には、側面の停止部材によって停められる。停止部材としては、ばねなどで容器外側面に引っかける構造などが挙げられる。また、容器内部に所定の突起を設け、飛散防止板が突起にて停まるように構成されていてもよい。このような飛散防止板を設けることで、図２(B)の（ｂ）に示すように、撹拌によって生じるボルテックス（渦）により、混練物の液面が上昇してもドラム缶の開口部から溢れることもない。混練後、飛散防止板は図２(B)の（ｃ）に示すようにして廃棄物容器内に落とせば、一体として固化処理することもできる。たとえば、停止部材を外したり、また飛散防止板にスリット上の切れ目を入れて、容器内部の所定の突起をスリット内に通すように構成すれば、混練後の容器内にそのまま落とすことができる。
【００５３】
混練後の攪拌部材は必要に応じて、洗浄されてもよいが、そのまま次の廃棄物容器の撹拌に使用してもよい。また、攪拌翼を廃棄物の固化体とともに容器内に収容してもよい。
本発明にかかる装置には、廃棄物容器を加熱するための加熱部と、蒸発した蒸発水の回収手段を設けた回収部が設けられる。これにより、放射性廃棄物とジオポリマーとが混練され、混練物が養生され、固化が進行する。
【００５４】
加熱部としては、廃棄物容器を加熱できれば特に制限ないが、たとえば、ラバーヒーター、ジャケットヒーターのなど加熱手段が挙げられる。また、廃棄物容器に直接装着せずに、廃棄物容器を加熱室に移送し静置するものであってもよい。
【００５５】
加熱により蒸発した蒸発水の回収手段が回収部として設けられる。本発明では回収した水量から最終固化物中の水分量を推定するため、加熱時に発生する水は、全量回収される。
【００５６】
水を回収するために、廃棄物容器は通常、蓋を閉めて、蓋材に設けられた排出口から蒸気になった水を排出させ、回収する。このため、回収部には、水蒸気の凝縮機構が設けられていてもよい。
【００５７】
また、加熱部および回収部を、減圧下で行う減圧手段が本発明の処理設備に設けられていてもよい。このため、上記蓋材には真空ポンプが連結されて、廃棄物容器内を減圧下に保てるように構成されていてもよい。
【００５８】
また、廃棄物容器を、チャンバーに収納して、チャンバー自体を加熱・減圧することも可能である。
所定の水分量となった固化物が充填された廃棄物容器は、搬出部より搬出されて、次の工程に送られ、貯蔵や地中へ埋設処分される。
【００５９】
以上に説明した構成を備えた処理設備の搬送装置や混練駆動装置、原料投入ホッパー、廃棄物容器の搬出機構などは、これら各部の動作を制御する制御部に接続されている。制御部は、供給した混練水およびジオポリマーの量、回収した蒸発水の量から、固化物中の水分量を推定できるようになっている。なお、ジオポリマーの脱水重縮合反応による生成水の量も回収した蒸発水と固化物中の水分量に含まれる。
【００６０】
そして、容器の加熱温度・圧力・時間のいずれか一つ以上を調整しながら固化物中の水分量を３５重量％以下に制御する。このように制御することによって、放射線分解による水素発生が抑制され、廃棄物容器内の固化物の充填を効率的に行うことが可能となる。
【００６１】
また本発明を適用可能な廃棄物は放射性廃棄物に限定されるものではなく、例えば医療廃棄物や一般廃棄物でもよい。一般廃棄物の処理の場合などでは処理室を隔離する必要がなく、また混練物が固化する前に廃棄物容器を処理室から搬出してもよい。
【図１】
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【図２】
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