(57)【要約】【課題】ガラスビーズの組成を変えることなく廃液中の白金族粒子をガラス固化できる高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズを提供する。【解決手段】高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズ２２において、ビーズ本体３２に貫通孔３３を形成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体に貫通孔を形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズ。
【請求項２】
ビーズ本体に貫通孔を交差して形成した請求項１記載の高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズ。
【請求項３】
高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体をバルーン形状に形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズ。
【請求項４】
高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体を多孔質に形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高レベル放射性廃液をガラスにて溶融固化するための高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高レベル放射性廃液処理は、ガラス溶融炉（以下メルターという）に廃液とガラスビーズを投入し、メルター内でガラスビーズを溶融させて廃液と反応させ、そのガラス溶融物をメルターの下方から流下させてキャニスタに流し込んでガラス固化体とするもので、ガラス固化体を収容したキャニスタは、最終処分地層に格納し貯蔵される。
【０００３】
現行の高レベル放射性廃液メルターの運転においては、メルターに投入するガラスビーズと廃液は、ガラスビーズを約７０〜８５重量％、廃液を約１５〜３０重量％の割合で投入してガラス固化させるが、廃液中には、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐａ）、ロジウム（Ｒｈ）などの白金族元素が含まれており、これらがガラスビーズに溶融せずにガラスと白金族粒子の固液二相に分離すると、白金族粒子は、比重がガラスの４〜５倍あるため、メルターの底部に堆積する問題がある。
【０００４】
この白金族粒子がメルター底部に堆積すると、メルターを通電・加熱しても、電極と堆積した白金族間に電流が流れて、投入したガラスビーズを通電加熱で溶融することができず、溶融炉の運転停止となってしまう。
【０００５】
従来、特許文献１に示されるように、高レベル放射性廃液から白金族を沈殿物として除去した後、ガラス固化させたり、特許文献２に示されるようにガラス原料に、白金族元素と反応性のある鉛を混ぜて白金族をガラスに溶融させることが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２８１９７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、高レベル放射性廃液を前処理して白金族粒子を除去するのは、処理設備が膨大となり、かつコストが掛かる問題がある。
【０００８】
特許文献２は、廃液の前処理を行わずに白金族とガラスビーズに混ぜた鉛を反応させてガラス固化体とするために堆積の問題は生じないが、ガラスビーズに、鉛が入るためガラスビーズが重くなり、メルター内でのガラスの流動性や運転条件が変わり、また最終処分層での安全評価にも影響するため、必ずしも好ましいものとはいえない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ガラスビーズの組成を変えることなく廃液中の白金族粒子をガラス固化できる高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体に貫通孔を形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズである。
【００１１】
請求項２の発明は、ビーズ本体に貫通孔を交差して形成した請求項１記載の高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズである。
【００１２】
請求項３の発明は、高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体をバルーン形状に形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズである。
【００１３】
請求項４の発明は、高レベル放射性廃液を溶融固化するためのガラスビーズにおいて、ビーズ本体を多孔質に形成したことを特徴とする高レベル放射性廃液処理用ガラスビーズである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ビーズ本体に貫通孔を形成したり、バルーン状や多孔質のガラスビーズとすることで、ガラスビーズの表面積が増え、廃液との接触面積が増えるため、廃液中の白金族粒子とガラスビーズの反応が良好となり、溶融炉内での白金族の堆積を防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
先ず、図１によりガラス溶融炉（メルター）を説明する。
【００１７】
図１において、１０は、漏斗状をした炉体で、耐火物１１で覆われ、その炉体１０の周囲に主電極１２と補助電極１３が設けられ、底部に底部電極１４が設けられ、上部に電気ヒータからなる間接加熱装置１５が設けられて構成される。
【００１８】
主電極１２と補助電極１３と底部電極１４には、冷却空気供給路１６が形成され、冷却空気にて常時冷却されるようになっている。
【００１９】
炉体１０の底部の流下ノズル１７の外周には、炉体１０内の溶融ガラス２０を流下ノズル１７からキャニスタ１９に流下操作するための高周波加熱コイル１８が設けられる。
【００２０】
炉体１０の上部の原料投入部２１には、ガラス原料としてのガラスビーズ２２のガラス供給管２３と高レベル放射性廃液供給管２４が設けられている。
【００２１】
ガラス供給管２３には、ガラスビーズ２２を秤量して供給するガラスビーズ供給装置２５が設けられ、また高レベル放射性廃液供給管２４には、廃液２６を供給する廃液供給槽２７が接続される。
【００２２】
炉体１０内に投入されたガラスビーズ２２と廃液２６とは、主電極１２，１２間の通電２８で８００〜１０００℃に加熱されてガラスビーズ２２が溶融されると共に廃液２６と反応して溶融ガラス２０となる。また溶融ガラス２０の液面が冷えないように間接加熱装置１５で加熱され、また適宜補助電極１３間の通電で溶融ガラス２０の下部の温度が調整される。
【００２３】
溶融ガラス２０の排出は、主電極１２と底部電極１４間に通電２９され、高周波加熱コイル１８に高周波を印加することで、溶融ガラス２０がキャニスタ１９に流下し、所定量の溶融ガラス２０をキャニスタ１９に充填したならば、高周波加熱コイル１８の通電を停止して、流下を停止し、新たなキャニスタ１９に交換後再度流下を開始して溶融ガラス２０を順次充填する。
【００２４】
このガラス溶融炉において、ガラス原料は、ガラス原料の搬送上、粒径２，３ｍｍのガラスビーズ２２で供給され、炉体１０に投入されると溶融し、廃液２６と反応する。
【００２５】
しかし、廃液２６中に含まれるロジウム、パラジウム等の白金族粒子は、比重が大きくガラスビーズ２２と反応しにくい。
【００２６】
このメルターにおいては、溶融ガラス２０の表面は主電極１２、１２間の通電２８でその温度が高くされ、下部は、温度を低くして、ガラスの粘度が高くなるようにされ、廃液２６が直ちに沈降せずに、投入され溶融過程にあるガラスビーズ２２と反応するようにされる。
【００２７】
しかし、ガラスビーズ２２は、シリカ（ＳｉＯ2 ）の他に、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）等が含まれており、特に酸化ホウ素やアルミナはガラスの粘度を高くする要因となり、粘性の高いものとなり、白金族粒子との反応が良好になされないために白金族とガラスとが固液二相に分離すると推測される。
【００２８】
そこで、本発明者等は、ガラスビーズと廃液成分の溶解初期過程を向上させること、具体的には、ガラスビーズ自体の表面積を増加すればよいことを見出して本発明に至ったものである。
【００２９】
図２〜図５は、本発明のガラスビーズの構造を示したものである。
【００３０】
図２が、現行のビーズ本体３２に貫通孔３３を形成してガラスビーズ２２としたものである。
【００３１】
ガラスビーズ２２の粒子径は、２〜３ｍｍであり、貫通孔３３は、約１ｍｍ程度の径であれば、ガラス溶融の際に貫通孔３３内に廃液が入り込み、溶融と共にこれと直ちに反応してガラス化することができる。
【００３２】
図３は、ビーズ本体３２に形成する貫通孔３３を、交差するように設けたガラスビーズ２２を示したものである。この貫通孔３３は、Ｘ−Ｙ方向に２つでも、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に３つ設けるようにしてもいずれでも良い。
【００３３】
図４は、ビーズ本体３４をバルーン状（中空球体）にしてガラスビーズ２２としたものである。
【００３４】
このガラスビーズ２２はビーズ本体３４がバルーン状に形成されるため、溶融と共に内部に廃液が入り込み、初期の反応速度が増加する。
【００３５】
図５は、ビーズ本体３６を多孔質にしてガラスビーズ２２としたものである。
【００３６】
この例においても、多孔質の孔内に廃液が入り込み反応速度を上げることができる。
【００３７】
このように、本発明においては、ガラスビーズ２２の組成を変えずに、ガラスビーズの構造を変更して、ビーズの表面積を増加させることにより、初期の反応速度を増加させることができ、これにより廃液中の白金族粒子との反応を良好にさせ、ガラス固化体中の白金族含有率を高めることができ、溶融炉内での白金族の堆積を防止することができる。
【００３８】
また、初期の反応速度が高いため、廃液中に含まれるモリブデン酸塩との反応も良好になり、イエローフェーズの析出も防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のガラスビーズが用いられるメルターの全体図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
２２  ガラスビーズ
３２、３４、３６  ビーズ本体
３３  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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