(57)【要約】【課題】所定の容器内で撹拌翼によって放射性廃棄物をセメントと混練してセメント混練物を得、このセメント混練物を固化することによって放射性廃棄物を処理する際に、新たな放射性廃棄物を生ぜしめることなく、撹拌翼に付着したセメント混練物由来の付着物を除去及び洗浄する。【解決手段】撹拌翼１２を有する容器１１内において、放射性廃棄物とセメントとを前記撹拌翼１２を用いて混練し、前記放射性廃棄物及び前記セメントを含むセメント混練物を得る。次いで、  前記撹拌翼１２に付着した前記セメント混練物由来の付着物を、所定の噴出器１５から前記付着物に対して気体を吹き付ける付けることにより、除去及び洗浄する。次いで、前記セメント混練物を固化することによりセメント固化体を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌翼を有する容器内において、放射性廃棄物とセメントとを前記撹拌翼を用いて混練し、前記放射性廃棄物及び前記セメントを含むセメント混練物を得るステップと、
前記撹拌翼に付着した前記セメント混練物由来の付着物を、所定の噴出器から前記付着物に対して気体を吹き付けることにより、除去及び洗浄するステップと、
前記セメント混練物を固化することによりセメント固化体を得るステップと、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記気体は圧縮空気であ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】
前記セメントは、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、及びアルミナセメントからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記セメント混練物の固化は前記容器内で行い、前記セメント固化体はインドラム方式において生成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記セメント混練物の固化は追加の容器内で行い、前記セメント固化体はアウトドラム方式において生成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
放射性廃棄物とセメントとを混練し、前記放射性廃棄物及び前記セメントを含むセメント混練物を得るための撹拌翼を有する容器と、
前記撹拌翼に付着した前記セメント混練物由来の付着物を、この付着物に対して気体を吹き付ける付けることにより、除去及び洗浄するための噴出器と、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物の処理装置。
【請求項７】
前記容器は、前記セメント混練物を固化することによりセメント固化体を得、このセメント固化体をインドラム方式で生成するように構成したことを特徴とする、請求項６に記載の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項８】
前記セメント混練物を固化してセメント固化体を得るための追加の容器を具え、前記セメント固化体をアウトドラム方式において生成するように構成したことを特徴とする、請求項６に記載の放射性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、原子力施設等では放射性廃液を濃縮した廃液が発生する。この廃液は沸騰水型原子力発電所(BWR)では硫酸ナトリウムと鉄とが主成分で、その濃度は硫酸ナトリウムが５〜２５質量％程度、鉄が０．１〜５質量％程度である。また加圧水型原子力発電所(PWR)ではホウ素が主成分でその濃度は０．５〜５質量％程度である。
【０００３】
これらの廃液は普通ポルトランドセメントや高炉セメントと混合してインドラム方式やアウトドラム方式で混練後、例えば２００Ｌのドラム缶中でセメント固化処理が行なわれている。これらのセメント固化体は地中埋没処分が行われており、２００Ｌドラム缶の発生量が増大し、処分敷地の観点より放射性廃棄物発生量を抑制し、放射性廃棄物を減容することが必要になっている。そのため、近年濃縮を更に進めて乾燥処理を行い、廃液の主成分を粉体化してこの粉体をセメントやプラスチック等で固化して減容固化するシステムが開発されている。
【０００４】
また発電所内の復水等の水を浄化する粉末イオン交換樹脂や粒状イオン交換樹脂等の固体廃棄物も発生し、同様にこれらの廃棄物も脱水処理等を行ってセメント固化されている。
【０００５】
セメント固化処理工程では、インドラム方式、アウトドラム方式いずれの場合も、セメントと廃液若しくは固体廃棄物と混練水とを混合攪拌した後、適宜混合機の撹拌翼の洗浄が必要である。洗浄を実施しないと撹拌翼や軸に付着した、セメント混練物が水和反応により固化し、容易には剥離できない状態になる。このような状態が繰り返されると、撹拌翼に対してセメント固化体が堆積するようになって、最早撹拌翼の形状を保持することができずに、上述した混合撹拌を十分に行うことができなくなる。
【０００６】
したがって、撹拌翼に付着した付着物であるセメント混練物を除去及び洗浄することが必要になるが、セメント混練物の除去及び洗浄には、通常、比較的多量の洗浄水を撹拌翼に供給して行う。しかしながら、撹拌翼の付着物であるセメント混練物は放射性廃棄物を含むため、上述のような洗浄処理を行うことによって、放射性廃液が新たに生成されることになり、再度放射性廃液を処理するという新たな操作が要求されることになる。
【０００７】
特許文献１には、上述のようにして生成した放射性廃液を次バッチのセメント固化に対する混練水として使用することにより、放射性廃液の上記新たな処理操作を省略する技術が開示されている。しかしながら、使用する洗浄水の量が増大すると、生成する新たな放射性廃液の量も増大し、たとえ放射性廃液を次バッチの混練水として使用した場合においても、放射性廃液が残留してしまい、結果として、別途、この放射性廃液を処理するための新たな操作が必要となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０４８８０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、所定の容器内で撹拌翼によって放射性廃棄物をセメントと混練してセメント混練物を得、このセメント混練物を固化することによって放射性廃棄物を処理する際に、新たな放射性廃棄物を生ぜしめることなく、撹拌翼に付着したセメント混練物由来の付着物を除去及び洗浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、撹拌翼を有する容器内において、放射性廃棄物とセメントとを前記撹拌翼を用いて混練し、前記放射性廃棄物及び前記セメントを含むセメント混練物を得るステップと、前記撹拌翼に付着した前記セメント混練物由来の付着物を、所定の噴出器から前記付着物に対して気体を吹き付けることにより、除去及び洗浄するステップと、前記セメント混練物を固化することによりセメント固化体を得るステップと、を具えることを特徴とする、放射性廃棄物の処理方法に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定の容器内で撹拌翼によって放射性廃棄物をセメントと混練してセメント混練物を得、このセメント混練物を固化することによって放射性廃棄物を処理する際に、新たな放射性廃棄物を生ぜしめることなく、撹拌翼に付着したセメント混練物由来の付着物を除去及び洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の放射性廃棄物の処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態の放射性廃棄物の処理装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における放射性廃棄物の処理装置の概略構成を示す図である。
図１に示す放射性廃棄物の処理装置１０は、セメント混練物を得るための容器１１と、この容器１１内において、モータ１４に取り付けられた回転軸１３の先端部に取り付けられた撹拌翼１２とを有している。また、容器１１の右上方部には、気体を撹拌翼１２に向けて吹き付けるための噴出器１５が設けられている。さらに、容器１１には、配管１７〜１９が設けられ、配管１７からは放射性廃棄物が容器１１内に導入され、配管１８からはセメントが容器１１内に導入され、配管１９からは混練水が容器１１内に導入されるようになっている。
【００１５】
なお、配管１８及び１９を別途独立に準備し、容器１１内にセメント及び混練水を別々に導入する代わりに、予めセメント及び混練水を別途の容器で混練した後、この混練物を単一配管、例えば配管１８から容器１１内に導入するようにすることもできる。
【００１６】
また、以下に説明するように、本実施形態では、セメント混練物の生成及びセメント固化体の生成を同じ容器１１内で行うので、上記セメント固化体は、インドラム方式において生成することになる。
【００１７】
容器１１、撹拌翼１２、回転軸１３、及び配管１７〜１９は、ステンレス等の耐食性の高い材料から構成する。また、撹拌翼１２の表面には表面滑性の高いＰＴＦＥなどのフッ素樹脂をコーティングすることもできるし、フッ素樹脂から直接作製するようにしてもよい。
【００１８】
次に、図１に示す処理装置１０を用いた放射性廃棄物の処理方法について説明する。
最初に、処理装置１０の容器１１内に、配管１７から放射性廃棄物を導入するとともに、配管１８からセメントを導入し、さらに配管１９から混練水を導入する。
【００１９】
放射性廃棄物は、容器１１内に導入する以前に、その種類に応じて適宜所定の前処理を行うことができる。例えば、放射性廃棄物がホウ酸含有廃液やその他の酸性廃液の場合は、アルカリ土類金属を加えて難溶化処理した後、アルカリ金属を加えて沈降させ、得られた沈殿物を乾燥して粉末状とし、得られた粉末を容器１１内に導入するようにすることができる。なお、上述した酸性廃液は、例えば冷却水浄化系の使用済みイオン交換樹脂を洗浄する際に使用されて廃液となるものである。
【００２０】
また、放射性廃棄物が廃イオン交換樹脂の場合は、アルカリ水溶液中に浸漬し、イオン交換樹脂中のアミノ基を分解し、アミンガスやアンモニアガスの発生を抑制した状態で容器１１内に導入するようにすることができる。なお、この場合においても、アミノ基を分解した後の廃イオン交換樹脂を乾燥して減容した後に、容器１１内に導入することができる。
【００２１】
セメントは、例えばアルミナセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント及びポルトランドセメントであることが好ましい。これらのセメント材は容易に入手ができるとともに安価であって、かつ海水や化学物質に対して安定であるので、本実施形態のように放射性排液を固化して安定化させるセメント材として適している。特に、アルミナセメントは、アルミニウムの原料であるボーキサイトと石灰石から作られ、酸化アルミニウムを含むセメントであって、混練後すぐに強い強度を発揮するので、イオン閉じ込め性に優れている。
【００２２】
混練水は通常の市水とすることができる。なお、セメント１ｋｇ当たりに使用する混練水の量は、例えば数百ｍｌのオーダである。
【００２３】
以上のようにして、容器１１内に放射性廃棄物、セメント及び混練水を入れた後は、モータ１４で回転軸１３を回転させることにより、例えば撹拌翼１２を３００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍで１０分〜２０分回転させ、放射性廃棄物とセメントとの混練物（セメント混練物）を生成する。
【００２４】
セメント混練物は、例えば生成から１０時間程度時間が経過すると、水和反応によって硬化するようになるので、このような硬化が始まる前に、噴出器１５から撹拌翼１２に対して気体を吹き付けることにより、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去して洗浄する。具体的には、撹拌翼１２をセメント混練物中から引き上げた後に気体を吹き付けることによって付着したセメント混練物を除去して洗浄する。
【００２５】
上記気体としては空気の他に反応性の低いガス、例えば窒素ガスや二酸化炭素ガス、さらに希ガスなどを用いることができる。但し、一般には安価な空気を用い、この空気を圧縮させ、圧縮空気として撹拌翼１２に対して吹き付ける。
【００２６】
なお、撹拌翼１２に吹き付ける際の圧力は、例えば０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａとすることができる。これによって、撹拌翼１２に付着したセメント混練物をより短時間で効率的に除去し、洗浄することができる。
【００２７】
以上の操作によって、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を取り除くことができるようになるので、撹拌翼１２に対してセメント固化体が堆積するようになって、撹拌翼１２の形状を保持することができずに、上述した混合撹拌を十分に行うことができなくなるという問題を回避することができる。
【００２８】
また、撹拌翼１２に付着したセメント混練物の除去及び洗浄を、気体を用いて行い、従来のように、比較的多量の洗浄水を撹拌翼１２に供給して行っていないので、セメント混練物が放射性廃棄物を含むことによる新たな放射性廃液の生成を抑制することができ、再度放射性廃液を処理するという新たな操作が要求されることもない。
【００２９】
なお、本実施形態においては、噴出器１５を容器１１の右上方部に設け、下方に向けて気体を噴出させ、撹拌翼１２に吹き付けることにより、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去するようにしている。したがって、撹拌翼１２より除去されたセメント混練物は容器１１の外部に飛散することなく、容器１１の内部に飛散して底部に堆積するようになる。上述のように、セメント混練物は放射性廃棄物を含むので、気体吹き付けによって飛散したセメント混練物が容器１１の底部に堆積することにより、撹拌翼１２より除去されたセメント混練物の放射性の残骸を簡易に除去することができる。
【００３０】
但し、本実施形態においては、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去及び洗浄することができれば、噴出器１５の取り付け位置は特に限定されるものではない。例えば、容器１１の下部に設けることもできる。この場合、容器１１を密封するようにすれば、気体の吹き付けによって撹拌翼１２から除去されたセメント混練物は、容器１１の外部に飛散することがなく、容器１１内に貯留することができるので、上述したように、撹拌翼１２より除去されたセメント混練物の放射性の残骸を簡易に除去することができる。
【００３１】
撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去した後は、容器１１内に残留したセメント混練物を硬化させて容器１１内においてセメント固化体を生成する。その後、セメント固化体の入った容器１１は地中に埋没され、上述した放射性廃棄物はセメント固化体として地中に埋設されて処分されることになる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態における放射性廃棄物の処理装置の概略構成を示す図である。
図２に示す放射性廃棄物の処理装置２０は、図１に示す放射性廃棄物の処理装置１０に対して、容器１１の下方に別途追加の容器２１が設けられるとともに、容器１１の下部の中心部において配管２７が設けられ、容器１１でセメント混練物の生成を行い、容器２１でセメント固化体の生成を行うようにしているので、上記セメント固化体は、アウトドラム方式において生成することになる。
【００３３】
したがって、本実施形態におけるセメント混練物の生成は上記第１の実施形態と同様にして行い、セメント固化体の生成のみが上記第１の実施形態と異なる。
【００３４】
セメント混練物の生成は、上述のように、処理装置２０の容器１１内に、配管１７から放射性廃棄物を導入するとともに、配管１８からセメントを導入し、さらに配管１９から混練水を導入する。次いで、モータ１４で回転軸１３を回転させることにより、例えば撹拌翼１２を３００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍで１０分〜２０分回転させ、放射性廃棄物とセメントとの混練物（セメント混練物）を生成する。
【００３５】
この場合においても、セメント混練物は、例えば生成から１０時間程度時間が経過すると、水和反応によって硬化するようになるので、このような硬化が始まる前に、撹拌翼１２をセメント混練物中から引き上げ、噴出器１５から撹拌翼１２に対して、例えば０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａの圧力で気体を吹き付けることにより、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去して洗浄する。
【００３６】
上記気体としては空気の他に反応性の低いガス、例えば窒素ガスや二酸化炭素ガス、さらに希ガスなどを用いることができる。但し、一般には安価な空気を用い、この空気を圧縮させ、圧縮空気として撹拌翼１２に対して吹き付ける。
【００３７】
これによって、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を取り除くことができるようになるので、撹拌翼１２に対してセメント固化体が堆積するようになって、撹拌翼１２の形状を保持することができずに、上述した混合撹拌を十分に行うことができなくなるという問題を回避することができる。
【００３８】
また、撹拌翼１２に付着したセメント混練物の除去及び洗浄を、気体を用いて行い、従来のように、比較的多量の洗浄水を撹拌翼１２に供給して行っていないので、セメント混練物が放射性廃棄物を含むことによる新たな放射性廃液の生成を抑制することができ、再度放射性廃液を処理するという新たな操作が要求されることもない。
【００３９】
なお、使用できる好ましいセメントの種類や混練水の量、放射性廃棄物の前処理、さらに噴出器１５の取付けなどは第１の実施形態と同様であって、これらによって得られる作用効果も第１の実施形態と同様である。
【００４０】
次いで、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去した後は、容器１１の下方に設けられた配管２７のバルブ２６を開とし、容器１１内のセメント混練物を容器２１内に移送する。そして、容器２１内で数時間から数十時間放置してセメント混練物を硬化させ、セメント固化体を生成する。その後、セメント固化体の入った容器２１は地中に埋没され、上述した放射性廃棄物はセメント固化体として地中に埋設されて処分されることになる。
【００４１】
上記においては、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を気体によって除去した後に、セメント混練物を容器２１内に導入するようにしているが、セメント混練物を容器２１内に導入した後、あるいは容器２１内への導入と同時に、撹拌翼１２に付着したセメント混練物を気体によって除去することができる。この場合、特に撹拌翼１２に付着したセメント混練物を除去する際に、撹拌翼１２をセメント混練物中から引き上げるという動作が不要になる。
【実施例】
【００４２】
（実施例１〜４）
本実施例では、図１に示す処理装置を用いてセメント混練物を生成し、その際に使用した撹拌翼に付着したセメント混練物の除去及び洗浄を試みた。なお、試験は以下に示すようにして実施したが、簡便化のため放射性廃棄物は用いずに実施した。
【００４３】
セメントとしてポルトランドセメント（太平洋セメント（株））の８００ｇを用い、これと市水８００ｍｌとを、直径１２０ｍｍ、高さ２５０ｍｍのアクリル製の透明容器に導入し、撹拌翼を３００ｒｐｍの回転速度で１分間回転させて混合した後、さらに５００ｒｐｍの回転速度で５分間回転させて混合し、セメント混練物を得た。なお、セメント混練物の粘度は３０ＭＰａであった。
【００４４】
その後、透明容器から撹拌翼を引き上げるとともに、この撹拌翼に対して、空気ボンベより、圧力０．５ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．１ＭＰａ、噴射時間１０秒、２０秒、５０秒で圧縮空気を吹き付け、撹拌翼に付着したセメント混練物の除去及び洗浄を実施した。
【００４５】
また、撹拌翼からのセメント混練物の除去率は、撹拌翼の重量を基準として、この重量を撹拌翼に付着したセメント混練物の除去前の重量からセメント混練物の除去後の重量を差し引くことによって求めた。すなわち、以下に示す式から導出した。
【００４６】
セメント混練物の除去率（％）＝［｛（セメント混練物除去前の撹拌翼重量）−（撹拌翼重量）｝−｛（セメント混練物除去後の撹拌翼重量）−（撹拌翼重量）｝］／｛（セメント混練物除去前の撹拌翼重量）−（撹拌翼重量）｝×１００
【００４７】
表１には、実施例１として、噴射時間を１０秒で一定とし、圧力を０．５ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．１ＭＰａと変化させた場合についてのセメント混練物の除去率について示した。
【００４８】
【表１】
2012225682.tif 000003
【００４９】
表１から明らかなように、いずれの圧力においても高いセメント混練物の除去率を示すが、圧力の増大に伴ってセメント混練物の除去率が増大していることが分かる。
【００５０】
表２〜４には、実施例２〜４として、圧力をそれぞれ０．５ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．１ＭＰａとし、噴射時間を変化させた場合についてのセメント混練物の除去率について示した。
【００５１】
【表２】
2012225682.tif 000004
【００５２】
【表３】
2012225682.tif 000005
【００５３】
【表４】
2012225682.tif 000006
【００５４】
表２〜４から明らかなように、いずれの圧力においても高いセメント混練物の除去率を示すが、噴射時間の増大に伴ってセメント混練物の除去率が増大していることが分かる。そして、圧力が高く、噴射時間が長い場合においてセメント混練物の除去率がより高いことが分かる。
【００５５】
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掲示したものであり、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】
【００５６】
１０、２０  放射性廃棄物の処理装置
１１  容器
１２  撹拌翼
１３  回転軸
１４  モータ
１５  噴出器
１７〜１９，２７  配管
２１  追加の容器
２６  バルブ
【図１】
2012225682.tif 000007
【図２】
2012225682.tif 000008