(57)【要約】【課題】放射性廃棄物を無能化して、比較的容易に処分することが出来る。【解決手段】炭酸カルシウムを主成分とした地質組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、層状ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒地質組成物と、ケイ酸質の地質組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、適宜量の細骨材と、適宜量の粗骨材とを適宜量の水で混練してペースト状組成物を生成し、前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物であって、
所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されていることを特徴とする地殻組成体。
【請求項２】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の地殻組成体。
【請求項３】
多孔質材が混入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の地殻組成体。
【請求項４】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入されていることを特徴とする１−３の何れか記載の地殻組成体。
【請求項５】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを含んで得られる粉粒状組成物であって、
所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されていることを特徴とする地殻組成体。
【請求項６】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含むことを特徴とする請求項５に記載の地殻組成体。
【請求項７】
多孔質材が混入されていることを特徴とする請求項５又は６記載の地殻組成体。
【請求項８】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入されていることを特徴とする５−７の何れか記載の地殻組成体。
【請求項９】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
を水で混練して得られるペースト状組成物であって、
所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されていることを特徴とする地殻組成体。
【請求項１０】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含むことを特徴とする請求項９に記載の地殻組成体。
【請求項１１】
多孔質材が混入されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の地殻組成体。
【請求項１２】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入されていることを特徴とする９−１１の何れか記載の地殻組成体。
【請求項１３】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
を水で混練して得られるペースト状組成物であって、
所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されていることを特徴とする地殻組成体。
【請求項１４】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含むことを特徴とする請求項１３に記載の地殻組成体。
【請求項１５】
多孔質材が混入されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の地殻組成体。
【請求項１６】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入されていることを特徴とする１３−１５の何れか記載の地殻組成体。
【請求項１７】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
粗骨材と、
を水で混練して得られるペースト状組成物であって、
所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されていることを特徴とする地殻組成体。
【請求項１８】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含むことを特徴とする請求項１７に記載の地殻組成体。
【請求項１９】
多孔質材が混入されていることを特徴とする請求項１７又は１８記載の地殻組成体。
【請求項２０】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入されていることを特徴とする１７−１９の何れか記載の地殻組成体。
【請求項２１】
該地殻組成体は、外部に不透水層が設けられていることを特徴とする請求項１７−２０の何れか記載の地殻組成体。
【請求項２２】
前記不透水層は、アスファルト質、タール質、ガラス質のうちから選択される少なくとも一つ以上の物質であることを特徴とする請求項２１に記載の地殻組成体。
【請求項２３】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して固相組成物を生成し、
前記固相組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする放射能無能化処理システム。
【請求項２４】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を焼成時に添加することを特徴とする請求項２３に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項２５】
更に、多孔質材を混入することを特徴とする請求項２３又は２４記載の放射能無能化処理システム。
【請求項２６】
更に、放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材を混入することを特徴とする２３−２５の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項２７】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを混合して粉粒状組成物を生成し、
前記粉粒状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする放射能無能化処理システム。
【請求項２８】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を焼成時に添加することを特徴とする請求項２７に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項２９】
多孔質材を混入することを特徴とする請求項２７又は２８記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３０】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材を混入することを特徴とする２７−２９の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３１】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理システム。
【請求項３２】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得、その燃え殻自体は前記固相組成物の原料となる燃原料物質を焼成時に添加することを特徴とする請求項３１に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３３】
多孔質材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする請求項３１又は３２記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３４】
放射性物質と鉱物とを共在固定化した定着材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする３１−３３の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３５】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理システム。
【請求項３６】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得るためのものであり、その燃え殻自体も前記固相組成物の原料となる燃原料物質を焼成時に添加することを特徴とする請求項３５に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３７】
多孔質材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする請求項３５又は３６記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３８】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする３５−３７の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項３９】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
粗骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理システム。
【請求項４０】
前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得るためのものであり、その燃え殻自体も前記固相組成物の原料となる燃原料物質を焼成時に添加することを特徴とする請求項３９に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項４１】
多孔質材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする請求項３９又は４０記載の放射能無能化処理システム。
【請求項４２】
放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材を、少なくとも水との混練時より前に混入することを特徴とする３９−４１の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項４３】
前記ペースト状組成物の成形品の外部に不透水層を形成することを特徴とする請求項３９−４２の何れか記載の放射能無能化処理システム。
【請求項４４】
前記不透水層は、アスファルト質、タール質、ガラス質のうちから選択される少なくとも一つ以上の物質であることを特徴とする請求項４３に記載の放射能無能化処理システム。
【請求項４５】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して固相組成物を生成し、
前記固相組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする地殻組成体の製造方法。
【請求項４６】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを混合して粉粒状組成物を生成し、
前記粉粒状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする地殻組成体の製造方法。
【請求項４７】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする地殻組成体の製造方法。
【請求項４８】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする地殻組成体の製造方法。
【請求項４９】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
粗骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする地殻組成体の製造方法。
【請求項５０】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とて成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して固相組成物を生成し、
前記固相組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする放射能無能化処理方法。
【請求項５１】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを混合して粉粒状組成物を生成し、
前記粉粒状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする放射能無能化処理方法。
【請求項５２】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理方法。
【請求項５３】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理方法。
【請求項５４】
炭酸カルシウムを主成分として成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、
硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、
細骨材と、
粗骨材と、
を水で混練してペースト状組成物を生成し、
前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにすることを特徴とする放射能無能化処理方法。
【請求項５５】
層状ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒地質組成物を焼成して得られる固相組成物が、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されることを特徴とする地殻組成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能物質の濃度を、国際又は国内基準等に定められる安全基準以下まで下げることが出来る地殻組成体、放射能無能化処理システム、地殻組成体の製造方法、及び、放射能無能化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本では、２０１１年３月１１日の大震災の後、原子力発電所の事故があり、図１に示すように、８５万テラベクレル以上の放射性物質が飛散したと考えられている。これ以降、高レベル放射性廃棄物だけでなく、低レベル放射性廃棄物や除染に伴う廃棄物も多量に発生し、今も増加の一途を辿っている。具体的に、図２に示すように、放射性廃棄物は、日々集積するゴミ焼却場の焼却灰や下水処理場の汚泥に放射能汚染物質が認められ、被災地の瓦礫からも放射能汚染物質が確認されている。また、河川や海洋にも、放射能汚染物質が確認されている。
【０００３】
放射性廃棄物の処理に関しては、図３に示すように、震災前に制定された原子力政策大綱があり、また、原子炉等規制法や放射線障害防止法が制定されている。国際的には、日本はロンドン条約に加入しており、放射性物質の海洋投棄が禁止されている。更に、クリアランス制度が導入されており、ここでは、放射性廃棄物のクリアランスレベルが設定されている。
【０００４】
放射性廃棄物の最終処分に当たっては、現在のところ、高レベル放射性廃棄物は、ガラス固化体を地層処分することとなっており、低レベル放射性廃棄物は、余裕深度処分、浅地中ピット処分或いは浅地中トレンチ処分することになっている。また、地層処分についいては、管理期間が数万年以上、余裕深度処分では数百年、浅地中ピット処分については約３００年、浅地中トレンチ処分は約５０年となっている。このような処分方法は、極めて高度の技術を要し、コストがかさみ、また、極めて長期間に亘って管理を行って行かなければならない。今後増加する放射性廃棄物を、このような方法で処分管理していくことは、非常に大変である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような背景に基づいて成されたものであり、放射性廃棄物を無能化して、比較的容易に処分することが出来る地殻組成体、放射能無能化処理システム、地殻組成体の製造方法、及び、放射能無能化処理方法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】
【０００６】
本発明に係る地殻組成体は、一次組成物であって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物であって、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されている。従って、前記組成体は、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【０００７】
ここで、前記焼成に必要な熱量は、前記焼成に際して自らを燃焼させて該焼成に必要な熱量を得るためのものであり、その燃え殻自体も前記固相組成物の原料となる燃原料物質を含む。また、前記組成体は、多孔質材が混入され、放射性物質を吸着することが出来る。また、前記組成体は、放射性物質と鉱物質とを共在固定化した定着材が混入され、放射性物質を内部に封じ込めることが出来る。
【０００８】
また、本発明に係る地殻組成体は、二次組成物であって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを含んで得られる粉粒状組成物であって、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されている。従って、前記地殻組成体は、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【０００９】
更に、本発明に係る地殻組成体は、三次組成物であって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、層状ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、を水で混練して得られるペースト状組成物であって、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されている。従って、前記地殻組成体は、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【００１０】
更に、本発明に係る地殻組成体は、四次組成物であって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、層状ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、細骨材と、を水で混練して得られるペースト状組成物であって、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されている。従って、前記地殻組成体は、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【００１１】
更に、本発明に係る地殻組成体は、五次組成物であって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、層状ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、細骨材と、粗骨材と、を水で混練して得られるペースト状組成物であって、所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されている。従って、前記地殻組成体は、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【００１２】
前記地殻組成体は、外部にアスファルト質、タール質、ガラス質等の不透水層を設けて、地殻組成体を自ら保護する構成とすることが出来る。
【００１３】
更に、本発明に係る放射能無能化処理システムは、前記一次組成物の処理システムであって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して固相組成物を生成し、前記固相組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。また、本発明は、前記一次組成物となる地殻組成体の製造方法であり、放射能無能化処理方法である。
【００１４】
また、本発明に係る放射能無能化処理システムは、前記二次組成物の処理システムであって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを混合して粉粒状組成物を生成し、前記粉粒状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。また、本発明は、前記二次組成物となる地殻組成体の製造方法であり、放射能無能化処理方法である。
【００１５】
また、本発明に係る放射能無能化処理システムは、前記三次組成物の処理システムであって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材とを水で混練してペースト状組成物を生成し、前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。また、本発明は、前記三次組成物となる地殻組成体の製造方法であり、放射能無能化処理方法である。
【００１６】
また、本発明に係る放射能無能化処理システムは、前記四次組成物の処理システムであって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、細骨材と、を水で混練してペースト状組成物を生成し、前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。また、本発明は、前記四次組成物となる地殻組成体の製造方法であり、放射能無能化処理方法である。
【００１７】
また、本発明に係る放射能無能化処理システムは、前記五次組成物の処理システムであって、炭酸カルシウムを主成分とした組成物から成る炭酸カルシウム組成物と、ケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒組成物と、ケイ酸質の組成物を主成分として成るケイ酸質組成物と、酸化鉄系物質を主成分として成る酸化鉄組成物とを焼成して得られる固相組成物と、硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材と、細骨材と、粗骨材とを水で混練してペースト状組成物を生成し、前記ペースト状組成物に所定値以下の濃度の放射性物質が含まれるようにする。また、本発明は、前記五次組成物となる地殻組成体の製造方法であり、放射能無能化処理方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、水和反応によって硬化する地殻組成体の材料の少なくとも一に、放射性廃棄物を含ませ、全体の放射性物質の濃度を所定値以下とすることによって、放射性廃棄物を無能化し、比較的容易に処分することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の背景を説明する図である。
【図２】本発明の背景を説明する図である。
【図３】本発明の背景を説明する図である。
【図４】本発明の構成を示す図である。
【図５】本発明の構成を示す図である。
【図６】地殻組成体の構成を示す図である。
【図７】地殻組成体の製造工程図である。
【図８】図７の続きの地殻組成体の製造工程図である。
【図９】図８の続きの地殻組成体の製造工程図である。
【図１０】外部に不透水層が設けられた地殻組成体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る地殻組成体、放射能無能化処理システム、地殻組成体の製造方法、及び、放射能無能化処理方法について図面を参照して説明する。
【００２１】
図４に示すように、本発明は、放射能無能化処理システム１０を備え、放射能無能化処理システム１０において、放射能汚染物質を無能化して、放射性物質の濃度を国内外の基準値以内にした本発明の地殻組成体２０を水和反応を利用して生成する。より具体的に、図５に示すように、放射能無能化処理システム１０は、放射能汚染物質を含む瓦礫、汚泥、スラッジ等を焼却等することによって、放射性物質を例えば濃縮しながら、濃縮された放射性物質を他の物質と例えば同時的に混合して希釈化し、放射性物質の濃度を基準値以内にする。また、放射能無能化処理システム１０は、放射性物質を地殻組成体２０内に固定し閉じ込め、また、閉じ込めることによって、放射能が外部に放出されないように遮蔽するようにしている。このように、放射能無能化処理システム１０は、地殻組成体２０を用いて、放射性物質を物理的閉じ込め固定することで、放射性物質の洩出を防止出来、また、放射性物質を化学的閉じ込め固定することで、放射性物質の溶出を防止出来、更に、放射性物質を超低密度化することで、放射線絶対量を大幅に低下出来、更にまた、放射線を遮蔽することで、放射線レベルを低減することが出来、更に、熱密度を低下させることで、過熱を防止出来る。
【００２２】
ここで、放射性物質の濃度の基準値は、環境省の平成２３年１０月２９日付け「東京電力福島第一原子力発電所事故に伴う放射性物質による環境汚染の対処において必要な中間貯蔵施設等の基本的考え方について」の書面によれば、８，０００Ｂｑ／ｋｇ以下である。従って、これに準拠するように地殻構成体を作製することは国内法に適い好ましい。また、原子力安全・保安院放射性廃棄物規制課の「原子炉等規制法におけるクリアランス制度について」の書面によれば、下記基準とされる。従って、これに準拠するように地殻構成体を作製することは国際ルール上においても適するので好ましい。
【００２３】
具体的に、クリアランスレベルは、対象物中に複数の放射性核種が存在する場合、重畳を考慮すべく、対象物に含まれる評価対象放射性核種の濃度の当該核種のクリアランスレベルに対する比の総和が１以下であることを基準とする。数式では、以下の通りである。
【００２４】
【数１】
2013160736.tif 000003
【００２５】
ｉ  ：  評価対象放射性核種ｉ
Ｄ（ｉ）  ：対象物に含まれる核種ｉの濃度
Ｃ（ｉ）  ：核種ｉのクリアランスレベル（下記表１参照）
【００２６】
【表１】
2013160736.tif 000004
【００２７】
ところで、図６に示すように、放射能汚染物質には、魚貝類、野菜類、焼却灰、汚泥スラッジ、海洋泥砂、泥河川砂、湖泥砂、街路樹木、がれき（コンクリ、木材、ガラス、金属、プラスチック）、汚染水、グランド土砂、湖泥砂、海洋泥砂、河川泥砂、路面材等が存在する。これらの汚染物質は、下記表２のように分類することが出来る。
【００２８】
【表２】
2013160736.tif 000005
【００２９】
図７に示すように、本発明の地殻組成体２０は製造される。原料工程では、放射能汚染物質となった魚貝類、動物の死体、肉骨、野菜などの動植物類等から生成された炭酸カルシウム組成物、放射能汚染物質となった焼却灰、汚泥スラッジ、湖泥砂等の微粒地質組成物、放射能汚染物質となった海洋泥砂、河川泥砂、湖泥砂等のケイ酸質組成物、酸化鉄原料を中心に、所定の構成成分になるように粉砕、乾燥、混合して成分が安定した粉体原料を製造する。なお、微粒地質組成物やケイ酸質組成物には、火力発電所の焼却灰等を用いても良いし、放射能汚染物質となったがれき（コンクリ、木材、ガラス、金属、プラスチック）を用いても良い。
【００３０】
次いで、図８に示すように、焼成工程では、原料工程で得られた粉体原料を所定の温度になるまで加熱し、水硬性の化合物となるように焼成する。例えば最高温度に達して所定の化学反応を終えた後エアークエンチングクーラーで一気に冷却して固相組成物である一次組成物を生成する。焼成時には、放射能汚染物質、非放射能汚染材料の何れでも良いが廃プラスチック、廃油、廃白土、木くず、肉骨粉、再生油等の燃原料物質を投入し、粉体原料を焼成する。
【００３１】
なお、この固相組成物である一次組成物は、炭酸カルシウム組成物、微粒地質組成物、ケイ酸質組成物、酸化鉄原料、燃原料物質のそれぞれについて予め放射性物質の濃度を調整したものを用いることで、全体としての放射性物質の濃度を所定値以下にすることが出来る。なお、固相組成物である一次組成物は、炭酸カルシウム組成物、微粒地質組成物、ケイ酸質組成物、酸化鉄原料、燃原料物質の一又は複数に、放射能汚染物質を用い、他を非放射能汚染材料とし、その量を調整することによって、放射性物質の濃度を上述した所定値以下にすることも出来る。
【００３２】
更に、図９に示すように、仕上げ工程では、焼成工程で得られた固相組成物である一次組成物に、該一次組成物の硬化速度及び／又は水和反応速度を調整するための反応速度調整材、例えば石膏が加えられ、これらは、細かい粉末になるまで粉砕され、これにより、固化性結合材となる二次組成物が完成される。この固化性結合材となる二次組成物も、上述の一次組成物が用いられることで、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下にされる。
【００３３】
この固化性結合材となる二次組成物は、適宜量の水で混練されることによってペースト状組成物である三次組成物となる。この三次組成物は、水と混練されることによって、水和や重合し硬化する。ここで用いられる水としては、放射能汚染物質である汚染水であっても良いし、非放射能汚染材料の水であっても良い。三次組成物は、どのような水を用いるかによって、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下に調整することが出来る。このような三次組成物は、ペースト状組成物の状態、或いは硬化した地殻組成体の状態において、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下にされる。
【００３４】
更に、固化性結合材となる二次組成物は、細骨材（砂）を加え、適宜量の水で混練されることによってペースト状組成物である四次組成物となる。この四次組成物は、水と混練されることによって、水和や重合し硬化する。ここで用いられる水としては、放射能汚染物質である汚染水であっても良いし、非放射能汚染材料の水であっても良い。また、細骨材（砂）としては、グランド土砂、湖泥砂、海洋泥砂、河川泥砂といった放射能汚染物質を用いても良いし、非放射能汚染材料の砂であっても良い。四次組成物は、どのような水や細骨材（砂）を用いるかによって、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下に調整することが出来る。このような四次組成物は、ペースト状組成物の状態、或いは硬化した地殻組成体の状態において、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下にされる。
【００３５】
更に、固化性結合材となる二次組成物は、細骨材（砂）と粗骨材（砂利）を加え、適宜量の水で混練されることによってペースト状組成物である五次組成物となる。この五次組成物は、水と混練されることによって、水和や重合し硬化する。ここで用いられる水としては、淡水の他、海水であってもよく、また放射能汚染物質である汚染水であっても良いし、非放射能汚染材料の水であっても良い。特に、海水を用いた場合であって、経海地殻還元による処理を行う場合、地殻組成体とその経海時に接する海水との間の浸透圧調整を予め行うことが出来て好ましい。また、細骨材（砂）としては、グランド土砂、湖泥砂、海洋泥砂、河川泥砂といった放射能汚染物質を用いても良いし、非放射能汚染材料の砂であっても良い。更に、粗骨材（砂利）としても、放射能汚染物質である路面材を用いても良いし、非放射能汚染材料の砂利であっても良い。五次組成物は、どのような水や細骨材（砂）や粗骨材（砂利）を用いるかによって、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下に調整することが出来る。このような五次組成物は、ペースト状組成物の状態、或いは硬化した地殻組成体の状態において、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下にされる。
【００３６】
ところで、一次乃至五次組成物には、水で混練するまでに、放射性物質を吸着する多孔質材を混入するようにしても良い。多孔質材としては、特に限定されるものではないが、例えば、シラス多孔質ガラス(Shirasu Porous Glass)が好ましい。シラス多孔質ガラスは、熱処理条件を調節することによって１ｎｍ〜５０μｍの範囲で自由に孔径を制御できるので、目的とする放射性物質の大きさに応じて孔径を調整することが出来る。なお、このような多孔質材は、例えば汚染水を濾過する濾材に用いて、その廃材を、一次乃至五次組成物に混入するようにしても良い。
【００３７】
また、ペースト状組成物である五次組成物が固化した地殻組成体２０は、図１０に示すように、例えばブロック状に固化される。地殻組成体２０は、その表面にアスファルト質、タール質、ガラス質のうちから選択される少なくとも一つ以上の物質によって不透水層２１を設けるようにしても良い。すなわち、一次乃至五次組成物を含む地殻組成体２０は、全体としての放射性物質の濃度が所定値以下にされ、もはや放射能汚染物質の定義に該当するものではない。したがって、例えば、海洋に投入し、魚礁等に用いることが出来る。また、海溝等の深海に海を経由する経海によって投入した際には、プレートの移動にあわせて消滅させる、すなわち地殻還元することが出来る。海洋に投入された際には、長期間に亘って、海水に晒されることになり、表面が脆弱になるおそれがある。そこで、図１０に示すように、地殻組成体２０は、不透水層２１を設けることで、該地殻組成体２０が脆弱になることを防止することが出来る。なお、地殻組成体２０は、海洋に投入する他に、採掘場等の空洞に収納する、或いは採掘時のリプレースで入れ替え収納するようにしても良い。
【００３８】
更に、高レベル放射性物質や高毒性放射性物質の固化処理方法としては、ホランダイト、ペロブスカイト、ジルコノライト等のチタン酸塩系の鉱質を主成分として人工的に鉱石を合成し、その際に、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、プルトニウム等の超ウラン元素核種等を共在固定化し、共在固定化した定着材２２を、一次乃至五次組成物や不透水層２１と複合固化させて高度な閉じ込め効果を有するようにしても良い。例えば定着材２２は、水との混練時より前に混入することが出来る。上記の人工的な鉱石の合成は、例えば前駆体のうちルチル（ＴｉＯ２）とジルコン（ＺｎＯ２）は、チタンアルコキシドとジルコニウムアルコキシドから作製する。残り成分は、全て硝酸塩溶液の混合液としてアルカリ溶液で処理して共沈させて作製する。これらの前駆体を、高レベル放射性や高毒性放射性廃液と混合してスラリーとし、これを乾燥させて８００℃の還元雰囲気下で焼成し、これをチタン粉末と共に器内に封入して、加熱加圧して加圧焼成させる。
【００３９】
なお、以上の例では、水和反応によって地殻組成体２０を製造する場合を説明したが、本発明としては、単独、対、クラスター、環状、鎖状、二本鎖状、層状、三次元網目状などのケイ酸塩を主成分とし、粒径０．０５ｍｍ以下の微粒地質組成物を焼成して得られる固相組成物や、基本成分が金属酸化物で、高温での熱処理によって焼き固めた焼結体が所定値以下の濃度の放射性物質を含んで構成されるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１０  放射能無能化処理システム、２０  地殻組成体、２１  不透水層、２２  高レベル放射性物質や高毒性放射性物質
【図１】
2013160736.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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