(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状の放射性廃棄物が送り込まれる混合タンクと、前記混合タンクに取り付けられ前記粉状の放射性廃棄物に液状の結合剤を噴霧するノズルと、前記混合タンク内で結合剤と混合した放射性廃棄物を造粒する造粒機と、前記ノズルに間欠的な衝撃を与える加振手段とを備え、
前記ノズルは、金属製の外管および内管と、前記内管の内側に設けられたふっ素樹脂製の最内管とを備え、前記外管と前記内管の間に圧縮空気流路が形成され、前記最内管の内側に結合剤流路が形成されていることを特徴とする放射性廃棄物の造粒装置。
【請求項２】
粉状の放射性廃棄物が送り込まれる混合タンクと、前記混合タンクに取り付けられ前記粉状の放射性廃棄物に液状の結合剤を噴霧するノズルと、前記混合タンク内で結合剤と混合した放射性廃棄物を造粒する造粒機と、前記ノズルに間欠的な衝撃を与える加振手段とを備え、
前記ノズルに結合剤を供給する配管の接続部には、ふっ素樹脂製のパッキングを備えていることを特徴とする放射性廃棄物の造粒装置。
【請求項３】
粉状の放射性廃棄物が送り込まれる混合タンクと、前記混合タンクに取り付けられ前記粉状の放射性廃棄物に液状の結合剤を噴霧するノズルと、前記混合タンク内で結合剤と混合した放射性廃棄物を造粒する造粒機と、前記ノズルに間欠的な衝撃を与える加振手段とを備え、
前記ノズルは、金属製の外管および内管と、前記内管の内側に設けられたふっ素樹脂製の最内管とを備え、前記外管と前記内管の間に圧縮空気流路が形成され、前記最内管の内側に結合剤流路が形成され、
前記ノズルに結合剤を供給する配管の接続部には、ふっ素樹脂製のパッキングを備えていることを特徴とする放射性廃棄物の造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力施設から発生する放射性廃液や核燃料再処理工程で発生する硝酸ナトリウム廃液から得られる粉体をペレット化するための放射性廃棄物の造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設から発生する放射性廃液の処理には、濃縮して廃液濃度を高めた後、セメントやアスファルト等と混合し固化処理を行い安定化する手法や、直接，または濃縮した廃液を乾燥機で乾燥処理して粉体化して、ペレット化した後に，セメントやプラスチック等の固化処理を行い安定化して貯蔵する方法が採用されている。
【０００３】
核燃料再処理施設では、使用済みの核燃料を硝酸に溶解させる工程があり、回収硝酸の廃液が多量に発生する。この硝酸廃液は水酸化ナトリウムで中和処理され、生成した硝酸ナトリウム廃液がタンクに貯蔵される。タンクに貯蔵された硝酸ナトリウム廃液は濃縮処理を行い、乾燥処理して粉体化した後、造粒機でペレット化される。
【０００４】
放射性廃棄物のペレット化の方法として、下記特許文献１には、濃縮廃液を遠心薄膜乾燥機で乾燥粉末とした後、繊維状活性炭を５%程度混合してタブレット造粒機によりペレット化する方法が開示されている。また下記特許文献２には、原子力施設から発生する粉体を含むペレット廃棄物の固化方法が開示されている。
【０００５】
粉体の造粒方法としては一般に、転動造粒、ブリケッティング、打錠（タブレット）造粒、混合攪拌造粒、押し出し造粒、噴射造粒、流動層造粒、乳化流動、液中造粒、噴霧造粒、真空凍結造粒等がある。これらの造粒法の多くにおいて結合剤（バインダー）が使用されているが、結合剤の種類は多種多様であり、粉体の種類、粒径、水分量等や造粒法により適切に選択する必要がある。造粒方法と結合剤の選定は造粒における重要な要素である。一般に使用されている結合剤の種類および造粒のメカニズムを以下に示す。
【０００６】
（１）無機物
セメント、石こう、水ガラス（ケイ酸ソーダ）、鉱物（粘土、ベストナイト）等があり、これらの結合剤による造粒反応は結合剤と水との水和反応が主である。
【０００７】
（２）有機物
（ａ）天然物
でんぷん、タンパク、天然ゴム、タール、アスファルト等があり、これらの結合剤による造粒反応は脱水、冷却固化、溶剤蒸発等による。
（ｂ）合成物
熱可塑性レジン、熱硬化性レジン、エラストマー等があり、これらの結合剤による造粒反応は縮合反応や乳化共重合、凝固によるものである。
【０００８】
核燃料再処理によって発生する硝酸ナトリウム廃液は、竪型遠心薄膜乾燥機で乾燥粉体化した後、結合剤にシリカ系ゾル（コロイド溶液）を使用して、打錠方式の造粒法によりペレット化しセメント固化される。
【特許文献１】特開平６−２７３５８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１８７０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
核燃料再処理施設で発生する硝酸ナトリウム廃液の粉体造粒に使用するシリカ系ゲル状結合剤は、混合タンク内でノズルから粉体に対して噴霧される。噴霧される結合剤の量は粉体に対して約２％程度である。このシリカ系ゲル状結合剤を噴霧したノズルは噴霧終了後、ノズルの内側と外側に空気を高流量で流し、ノズルの先端に付着し、或いは配管から垂れた結合剤の付着防止及び除去を行っている。しかしながら結合剤を完全に除去しきれなかった場合には、結合剤がノズルの先端や側面に付着したまま硬化して、ノズルを閉塞させて新たな結合剤の供給ができなくなる事態が発生する。
【００１０】
また、ゲル状結合剤を混合タンクに供給する配管には配管継ぎ手、弁等が設置されるが、これら器具の段差部にゲル状結合剤が滞留する。滞留したゲル状結合剤は時間の経過と共に固化し、流量の低下、バルブ流路閉塞、作動不良を起こすことがある。
【００１１】
ノズルとしては従来ふっ素樹脂が使用され、ふっ素樹脂製ノズルからゲル状結合剤が放射性廃棄物粉体にエアーにより噴霧される。ゲル状結合剤噴霧終了後ふっ素樹脂製ノズルの外筒にエアーを噴射してゲル状結合剤の残留を防止している。この外筒エアー噴射により、ノズル出口では噴射エアーに含まれているダスト等によりふっ素樹脂製ノズル出口が磨耗しノズルが損傷してゲル状結合剤の噴霧が不十分になることがある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、放射性廃棄物の粉体を造粒するための結合剤を長期間安定して噴霧することのできる放射性廃棄物の造粒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】
【００１４】
上記課題を達成するために本発明の放射性廃棄物の造粒装置は、粉状の放射性廃棄物が送り込まれる混合タンクと、前記混合タンクに取り付けられ前記粉状の放射性廃棄物に液状の結合剤を噴霧するノズルと、前記混合タンク内で結合剤と混合した放射性廃棄物を造粒する造粒機と、前記ノズルに間欠的な衝撃を与える加振手段とを備え、前記ノズルは、金属製の外管および内管と、前記内管の内側に設けられたふっ素樹脂製の最内管とを備え、前記外管と前記内管の間に圧縮空気流路が形成され、前記最内管の内側に結合剤流路が形成されている構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射性廃棄物の粉体を造粒するための結合剤を長期間安定して噴霧することのできる放射性廃棄物の造粒装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の３つの実施の形態を図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の放射性廃棄物の造粒装置の構成図であり、１は液状結合剤タンク、２は給液定量ポンプ、３は圧縮空気、４は結合剤噴霧ノズル、５はエアーハンマ、６は粉体ホッパー、７はスクリューフィーダ、８は混合タンク、９は混合攪拌機、１０はスクリューフィーダ、１１は造粒機である。
【００１７】
核燃料再処理工程より発生する濃縮廃液乾燥粉体をシリカ系ゾル状結合剤によりペレット化する方法を図１に基づいて説明する。
【００１８】
（比較例）
液状結合剤タンク１に結合剤のシリカ系ゲル状バインダーを充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７を介して濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合撹拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の撹拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給し、混合攪拌機９を運転し、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合する。結合剤と混合した濃縮廃液粉体をスクリューフィーダ１０により造粒機１１に供給して打錠方式で濃縮廃液粉体を造粒する。
【００１９】
上記操作を１日１８回５日間連続して行い、合計９０回操作を繰り返した。所定期間（２日）経過した後に再度操作を行った所、結合剤噴霧ノズル４からのシリカ系ゲル状結合剤の噴霧を行うことが出来なかった。混合タンク８を開放して点検を行った結果、結合剤噴霧ノズル４の出口全体にシリカ系ゲル状物質が付着硬化して出口が閉塞していた。ノズル出口に付着硬化した結合剤をタガネで剥離除去した。
【００２０】
（実施例１）
液状結合剤タンク１に結合剤のシリカ系ゲル状結合剤を充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７を介して濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合攪拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の攪拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、結合剤噴霧ノズル４より液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給し、混合撹拌機９を運転し、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合する。このとき、エアーハンマ５（セイシン企業、商品名エレキノッカー、機種ＳＥＫ−３、衝撃力１０．８Ｎ・m/S）をノズル４の上部に取り付けて、５秒間に１回ノズル４を間欠的に打撃し、結合剤噴霧ノズル４に衝撃を与えた。そして、スクリューフィーダ１０により結合剤と混合した濃縮廃液粉体を造粒機１１に供給して打錠方式で濃縮廃液粉体を造粒した。
【００２１】
この操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に混合タンク８を開放して、点検を行った結果、結合剤噴霧ノズル４の出口には液状のシリカ系ゲル状結合剤及び硬化した結合剤の存在はなかった。
【００２２】
（実施例２）
エアーハンマ５の位置をノズル４の上部より中央部に変更して取り付け、（実施例１）と同様の操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に混合タンクを開放して点検を行った結果、（実施例１）と同様に結合剤噴霧ノズル４の出口には液状のシリカ系ゲル状結合剤及び硬化した結合剤の存在はなかった。
【００２３】
（実施例３）
エアーハンマ５の位置をノズル４の上部より下部に変更して取り付けて、（実施例１）と同様の操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に混合タンク８を開放して点検を行った結果、（実施例１）と同様に結合剤噴霧ノズル４の出口には液状のシリカ系ゲル状結合剤及び硬化した結合剤の存在はなかった。
【００２４】
（実施例４）
エアーハンマ５を（実施例１）と同位置のノズル４上部に戻し、エアーハンマ５の打撃１０秒間に１回のケースと３秒間に１回のケースでノズルを間欠的に打撃し、結合剤噴霧ノズルに衝撃力を与えた。（実施例１）と同様の操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に混合タンク８を開放して、点検を行った結果、（実施例１）と同様に結合剤噴霧ノズル４の出口には液状のシリカ系ゲル状結合剤及び硬化した結合剤の存在はなかった。
【００２５】
（実施例５）
エアーハンマ５をノズル４の上部、中央部、下部の３箇所に取り付けて（実施例１）と同様の操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に混合タンクを開放して、点検を行った結果、（実施例１）と同様に結合剤噴霧ノズル４の出口には液状のシリカ系ゲル状結合剤及び硬化した結合剤の存在はなかった。
【００２６】
（効果）
上記（比較例）と（実施例１）から（実施例５）を比較すると、本発明の第１の実施の形態におけるエアーハンマ５の打撃による、液状結合剤の残留付着と硬化現象に起因するノズルや配管等の閉塞防止効果は以下のようになる。
【００２７】
（比較例）の方法では、液状結合剤噴霧後に配管等に残留する液状結合剤の液垂れにより、ノズル４の先端や側面に液状結合剤が蓄積する。これら液状結合剤は空気パージでは十分に除去しきれず、時間経過と共に水分を失って除々に乾燥し、ノズル４の先端部等に蓄積しやがて硬化して硬化物が堆積する。そしてノズル４は液状結合剤の硬化により閉塞してしまう。
【００２８】
（実施例１）から（実施例５）によれば、ノズル４をエアーハンマ５で間欠的に打撃することにより以下の効果がある。第一にノズル等に付着、残留した結合剤はエアーハンマ５の打撃により滴下する。第二に付着、残留した結合剤が早期に硬化しても、エアーハンマ５の打撃による衝撃により硬化物がノズル４から剥離して硬化物が落下する。また（実施例５）よりエアーハンマ５は１個で充分であることがわかる。なおエアーハンマ５によるノズル４の打撃は、液状結合剤の噴霧中または休止期間中に適宜の時間間隔で行えばよい。
【００２９】
（第２の実施の形態）
つぎに本発明の第２の実施の形態を図２を用いて説明する。
図２は液状結合剤を移送する配管１３（図１参照）のフランジ継ぎ手部を示す図である。すなわち、ふっ素樹脂製配管１３ａ，１３ｂの両端面にふっ素樹脂製のリング状パッキング１５を具備しており、ふっ素樹脂製の配管１３ａ，１３ｂにふっ素樹脂製のリング状パッキング１５を溶着して一体化したものである。配管１３ａ，１３ｂの両端面をフランジ１４ａ，１４ｂで結合すると結合部は凹凸が生じない。このため、最終工程終了後にフランジ継ぎ手部にゲル状結合剤が残留して硬化することがない。
【００３０】
（実施例）
配管１３の一部である配管１３ａ，１３ｂのフランジ継ぎ手部にふっ素樹脂製のリング状パッキング１５を段差や隙間が無い様に取り付けて、図１に示した液状結合剤タンク１に結合剤のシリカ系ゲル状結合剤を充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７により濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合撹拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の撹拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、結合剤噴霧ノズル４より液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給し、混合撹拌機９を運転しながら、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合した。
【００３１】
前記操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に配管継ぎ手部を開放して、継ぎ手部の液状結合剤の残留状態を目視により観察した。リング状パッキング１５の適用により配管継ぎ手部が平滑化されたため、液状結合剤が付着・残留してないことを確認した。
【００３２】
（比較例）
配管１３のフランジ継ぎ手部に通常配管継ぎ手に使用される無機材料を使用したリング状のパッキグを使用し、同様の試験を実施した。図１の液状結合剤タンク１に結合剤のシリカ系ゾル状結合剤を充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７により濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合撹拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の攪拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、結合剤噴霧ノズル４より液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給し、混合撹拌機９を運転しながら、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合した。
【００３３】
前記操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後に配管継ぎ手部を開放して、継ぎ手部の液状結合剤の残留状態を目視により観察した。配管継ぎ手部パッキングの段差部に残留した液状結合剤が液垂れ状態を呈し乾燥・硬化していた。
【００３４】
（効果）
本実施の形態によれば、ふっ素樹脂製のリング状パッキング１５、移送配管１３内部の段差なし構造、フランジ一体ライン、を用いることにより、配管継ぎ手部の段差を解消でき、液状結合剤の残留がなくなり、配管継ぎ手部での液状結合剤硬化による配管の閉塞が生じない。
【００３５】
（第３の実施の形態）
つぎに本発明の第３の実施の形態を図３を用いて説明する。
図３は液状結合剤を噴霧するノズル４（図１参照）の縦断面図である。本実施の形態におけるノズルは、金属（ステンレス鋼）製の外管１７および内管１８、および内管１８の内側に密着して設けられたふっ素樹脂製の最内管１９を備え、外管１７と内管１８の間に圧縮空気流路２０が形成され、最内管１９の内側が液状結合剤の流路になっている。
【００３６】
（実施例）
本実施例では、図３に示すノズルを使用した。図１の液状結合剤タンク１に結合剤のシリカ系ゾル状結合剤を充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７により濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合撹拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の撹拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、結合剤噴霧ノズル４より液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給しながら、混合撹拌機９を運転し、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合した。
【００３７】
前記操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後にノズル４を試験装置より取り外しノズル４の重量を測定し、ふっ素樹脂製の最内管１９の磨耗を重量測定と顕微鏡写真によって調べた。重量減少は無く、顕微鏡写真による観察でもノズル４の磨耗は見られなかった。
【００３８】
（比較例）
図３において内管１８を有しないノズルを使用した。シリカ系ゲル状結合剤を図１の液状結合剤タンク１に充填する。濃縮廃液を乾燥処理して粉体化した濃縮廃液粉体（主成分：硝酸ナトリウム）を粉体ホッパー６に充填する。粉体ホッパー６よりスクリューフィーダ７により濃縮廃液粉体を混合タンク８に移送する。混合撹拌機９を運転し、混合タンク８内の粉体の撹拌を開始する。給液定量ポンプ２を駆動し、結合剤噴霧ノズル４より液状結合剤タンク１の結合剤を混合タンク８に供給し、混合撹拌機９を運転しながら、圧縮空気３を結合剤噴霧ノズル４に供給し、液状結合剤を濃縮廃液粉体に噴霧して濃縮廃液乾燥粉体と混合した。
【００３９】
前記操作を１日１０回５日間連続して行い、合計５０回操作を繰り返して行った。所定期間（２日）経過後にノズル４を試験装置より取り外しノズル４の重量を測定し、ふっ素樹脂製の最内管１９の磨耗を重量測定と顕微鏡観察によって調べた。
ふっ素樹脂製の最内管１９の重量は試験開始時の重量より２%減少しており、また顕微鏡写真で表面を観察した結果、磨耗による多数の筋状の傷が見られた。
【００４０】
（効果）
本実施の形態においては、結合剤噴霧ノズル４を、金属製の内管１８の内側にふっ素樹脂製の最内管１９を取り付けた構成としたので、液状結合剤噴霧時の圧縮空気によるノズルの磨耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射性廃棄物の造粒装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の配管のフランジ継ぎ手部の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の結合剤噴霧ノズルの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１…液状結合剤タンク、２…給液定量ポンプ、３…圧縮空気、４…結合剤噴霧ノズル、５…エアーハンマ、６…粉体ホッパー、７…スクリューフィーダ、８…混合タンク、９…混合攪拌機、１０…スクリューフィーダ、１１…造粒機、１３，１３ａ，１３ｂ…配管、１４ａ，１４ｂ…フランジ、１５…リング状パッキング、１７…外管、１８…内管、１９…最内管、２０…圧縮空気流路、２１…液状結合剤流路。
【図１】
0004823180.tif 000002
【図２】
0004823180.tif 000003
【図３】
0004823180.tif 000004