(57)【要約】【課題】放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でガラス固化して処理する。【解決手段】反応容器中でアルコキシドを加水分解することによりゾルを生成する。次いで、混合容器中で放射性廃棄物の粉砕物に対してゾルを添加及び混合する。次いで、真空乾燥機で、得られた混合物を真空乾燥させて乾燥体を得、その後、焼結装置で焼結してガラス固化体を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコキシドを加水分解することによりゾルを生成するステップと、
放射性廃棄物の粉砕物に対して前記ゾルを添加及び混合して混合物を得、この混合物を真空乾燥させることにより、前記放射性廃棄物の乾燥体を得るステップと、
前記乾燥体を焼結してガラス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】
前記放射性廃棄物の粉砕物は、放射性廃棄物とアルコキシドとを混合し、前記アルコキシドを加水分解することにより前記放射性廃棄物をゾル化した後、ゲル化させたもの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】
前記放射性廃棄物と前記アルコキシドとの混合比が、質量比で３：７〜１０：１であることを特徴とする、請求項２に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記放射性廃棄物のゲルは、前記放射性廃棄物のゾルを１００℃以下の温度で加熱乾燥させて得ることを特徴とする、請求項２又は３に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記放射性廃棄物のゲルは、前記放射性廃棄物のゾルをｐＨ３〜５の範囲に保持し、脱水縮重合させることによって得ることを特徴とする、請求項２〜４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】
前記放射性廃棄物の粉砕物は、放射性焼却灰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７】
前記アルコキシドを加水分解する際に、攪拌及び超音波振動の少なくとも一方の操作を行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記アルコキシドの加水分解は、ｐＨ１〜３の範囲で行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記アルコキシドはＳｉ系のアルコキシドであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記アルコキシドを加水分解した際に生成するアルコールをアルコール分解触媒で分解するステップを具えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
アルコキシドを加水分解することによりゾルを生成する反応容器と、
放射性廃棄物の粉砕物に対して前記ゾルを添加及び混合するための混合容器と、
前記混合物を真空乾燥させることにより、前記放射性廃棄物の乾燥体を得るための真空乾燥機と、
前記乾燥体を焼結してガラス固化体を得るための焼結装置と、
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１２】
前記反応容器中で、放射性廃棄物と前記アルコキシドとを混合し、前記アルコキシドを加水分解することにより前記放射性廃棄物をゾル化して前記ゾルを得、
前記ゾルを加熱乾燥させて前記放射性廃棄物としてのゲルを得るための加熱乾燥機を具えることを特徴とする、請求項１１に記載の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項１３】
前記放射性廃棄物の粉砕物を得るための粉砕機を具えることを特徴とする、請求項１２に記載の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項１４】
前記放射性廃棄物の粉砕物としての放射性焼却灰を保持及び収納するための収納容器を具えることを特徴とする、請求項１１に記載の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項１５】
前記アルコキシドを加水分解した際に生成するアルコールを分解するためのアルコール分解触媒が充填された触媒分解槽を具えることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一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】
原子力施設より発生する放射性廃棄物は種々存在し、一般にこのような放射性廃棄物は、セメント固化、ガラス固化した後、廃棄処分することが想定されている。セメント固化方法は安価で処理が容易なため、多くの廃棄物の固化に適用されているが、放射性廃棄物に含有される放射性核種濃度が高いと、セメント固化体中に存在する間隙水や結晶水などが放射線分解して、その結果水素ガスが発生することが想定される。
【０００３】
水素ガスの固化体容器からの放出を押さえるため、容器を密閉するようなことも考えられるが、長期間の保管では内部圧力の上昇が懸念される。そのため、埋設処分後に容器内の圧力上昇を引き起こし、処分場の健全性に影響を及ぼすことも想定される。このような観点から、放射性核種濃度の高い廃棄物である使用済み燃料被覆管の圧縮体を収納する容器には、発生したガスを放出可能なように上部にフィルタを取り付けたCSD-C Universal Canisterの使用が検討されている(非特許文献1)。
【０００４】
しかしながら、このようなフィルタを取り付けた場合、内部にトリチウムなどの放射性物質を含む水が存在すると、放射性物質を含むガスが発生し、容器外部へ放射性ガスが放出されることが懸念される。また、容器内に固定薬剤を配置する手法も提案されているが（特許文献１）、固定薬剤が正常に機能しないような場合、やはり圧力上昇を引き起こす可能性が否定できない。
【０００５】
一方、ガラス固化は高レベル放射性廃棄物の固化にも適用されており、安定な固化処理方法であると考えられている。ガラスは耐放射線性も高く、水素ガス発生の懸念などもないため、高線量廃棄物の固化処理に適すると考えられる（非特許文献２）。しかしながら、ガラス固化体を作製するために要する温度が１２００〜１３００℃程度と高温であり、溶融炉のメンテナンスなどに多大なコストを要するため、高レベル放射性廃棄物の固化体以外への適用が困難である。
【０００６】
このような観点から、放射性廃棄物のガラス固化処理方法として、ゾル・ゲル法を用いたガラス固化方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、ゾル・ゲル法により生成したガラスはバルク体の製作が困難であり、特許文献２においては、乾燥ゲルを仮焼した後、圧縮成型し、焼結させるため、圧縮成形機が必要となり、製造工程が煩雑になることに加えて、製造コストが増大してしまうという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２８２９６号
【特許文献２】特開２００９−１１５４９０号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】F.Chotin, G.Limeui, G.Maurin., ”Quality and Safety of COGEMA Universal Canister Filled with Compacted HULL, END-PIECES and Technological Waste”., The 5th International Conference on Recycling, Conditioning and Disposal(RECOD 98) Proceedings Vol.2 pp636-643, Oct.25-28(1998), Nice-France
【非特許文献２】JNC TN1400 99-020 わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性-地層処分研究開発第二次取りまとめ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でガラス固化して処理することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、アルコキシドを加水分解することによりゾルを生成するステップと、放射性廃棄物の粉砕物に対して前記ゾルを添加及び混合して混合物を得、この混合物を真空乾燥させることにより、前記放射性廃棄物の乾燥体を得るステップと、前記乾燥体を焼結してガラス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、放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でガラス固化して処理することができる。
【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】第２の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３】実施例におけるガラス固化体の表面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（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、放射性廃棄物とアルコキシドとを混合し、アルコキシドの加水分解によって放射性廃棄物をゾル化するための反応容器１１と、反応容器１１と配管２１を介して接続され、反応容器１１で得られた放射性廃棄物のゲルを収納するための収納容器１２とを具えている。なお、収納容器１２の外周には第１のヒータ１３が設けられており、収納容器１２及び第１のヒータ１３は、加熱乾燥機を構成している。収納容器１２は、配管２２を介して粉砕機１４と接続されている。
【００１４】
また、粉砕機１４の下方には、篩１５を介してホッパー１６及び混合容器１７が設けられている。混合容器１７は、ベルト状あるいはローラー状の移動手段２５上に載置され、後に、粉砕機１４で得た放射性廃棄物のゲルの粉砕物と放射性廃棄物のゾルとを混合してガラス固化体を作製すべき適当な場所に移動できるように構成されている。
【００１５】
なお、移動後の混合容器１７の下方にはポンプ１８が取り付けられるようになっており、後に説明するように、混合容器１７の内部が真空排気されることにより、混合容器１７及びポンプ１８は真空乾燥機として機能する。また、混合容器１７の外周には第２のヒータ１９が配置され、混合容器１７内を例えば６００℃程度の温度で焼結できるように構成され、混合容器１７及び第２のヒータ１９は焼結炉（焼結機）として機能する。
【００１６】
さらに、反応容器１１には、アルコキシドの加水分解によって生成した反応生成物であるアルコールを分解するための、図示しないアルコール分解触媒が充填された触媒分解槽１１Ａが接続されている。
【００１７】
処理装置１０を構成する反応容器１１、収納容器１２、粉砕機１４及び混合容器１７は、ステンレス等の耐食性の高い材料から構成する。粉砕機１４は、ローター式の粉砕機等、汎用のものを用いることができる。
【００１８】
次に、図１に示す放射性廃棄物の処理装置１０を用いた放射性廃棄物の処理方法について説明する。
【００１９】
最初に、図１の処理装置１０における反応容器１１中に放射性廃液を導入するとともに、アルコキシドを導入し、アルコキシドの加水分解を通じて放射性廃液のゾルを生成する。
【００２０】
なお、アルコキシドの加水分解を行うことによって放射性廃液のゾルが生成する理由は以下のようにして説明することができる。
【００２１】
アルコキシド（例えば、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍは金属元素、Ｒはアルキル基、ｎはＭの原子価に等しい数。以下、同じ。）とする。）と放射性廃液中の水とが反応し、これによってアルコキシドが加水分解すると同時に重縮合が生じるようになる。この結果、−Ｍ−Ｏ−Ｍ−Ｏ−結合を有する酸化物あるいは水酸化物の微粒子が生成するとともに、これが架橋して高分子化することにより、放射性廃液がゾル化するものである。
【００２２】
上述した加水分解は一般には非常に遅く、放射性廃液のゾルを得るに際しては長時間を要する。したがって、上記加水分解を促進するためには、放射性廃液中のｐＨ値を酸性領域のｐＨ値、特にｐＨ１〜３とすることが好ましい。なお、このような酸性領域で加水分解が促進される理由は、酸性領域の廃液で生成されたＨ３Ｏ＋がアルコキシドの酸素を攻撃し、ＯＲ間の結合の分断が促進されることに起因する。
【００２３】
放射性廃液をこのような酸性領域のｐＨ値を有するようにするためには、反応容器１１中に適宜ｐＨ調整剤を添加する。本実施形態では、放射性廃液のｐＨ値を酸性領域のｐＨ値に設定するので、ｐＨ調整剤としては、硫酸、硝酸、塩酸等の強酸を用いる。
【００２４】
なお、強酸を添加して放射性廃液のｐＨ値を酸性領域のｐＨ値に設定した場合、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリを中和剤（液）として反応容器１１内に添加し、放射性廃液を中和する。
【００２５】
また、反応容器１１内に放射性廃液及びアルコキシドを導入して反応させる際に、図示しない撹拌機あるいは超音波振動機を用いて、放射性廃液及びアルコキシドの混合溶液を撹拌あるいは超音波振動印加することが好ましい。
【００２６】
一般に上述したようなアルコキシドは、アルキル基を有することから疎水性を示し、放射性廃液に対する分散性が悪くなる。その結果、上述したような加水分解及び重縮合が良好に行われずに、放射性廃液のゾルを得ることができない場合がある。しかしながら、上述のように、混合溶液に対して撹拌あるいは超音波振動印加の操作を行うことにより、アルコキシドは放射性廃液中に強制的に分散されるようになるので、上述した加水分解及び重縮合が良好に行われるようになる。その結果、放射性廃液のゾルを簡易かつ確実に得ることができるようになる。
【００２７】
放射性廃液とアルコキシドとの混合比は、質量比で３：７〜１０：１であることが好ましい。放射性廃液のゾルを得るに際し、使用するアルコキシドの量が少ない方がコストの観点から好ましいが、あまり少ないと放射性廃液の総てを十分にゾル化できない場合がある。一方、多すぎる場合においても、放射性廃液のゾル化に寄与しないアルコキシドが残留するようになってしまうので、コストの観点から好ましくない。したがって、放射性廃液とアルコキシドとの混合比を上述の範囲に設定することにより、放射性廃液の種類やアルコキシドの種類等に依らず、放射性廃液の総てを低コストで簡易かつ確実にゾル化することができる。
【００２８】
放射性廃液としては、例えば原子力施設から排出される放射性核種を含む種々の廃液を挙げることができる。具体的には、硫酸系廃液、硝酸系廃液、塩酸系廃液、ホウ酸系廃液、リン酸系廃液、酢酸系廃液、ギ酸系廃液等を挙げることができる。これらの廃液は、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排出されるものであり（例えば、硫酸系廃液等）、使用済み燃料を処理する際に排出されるものである（例えば、硝酸系廃液、ギ酸系廃液等）。また、原子力施設の特定の部位から排出されるものである（ホウ酸水注入系におけるホウ酸系廃液等）。
【００２９】
また、アルコキシドは、上記廃液と加水分解及び縮重合を生ぜしめるものであれば特に限定されず、例えば、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、ホウ酸・アルミニウム・ガリウムアルコキシド、ケイ素・ゲルマニウムアルコキシド、リン・アンチモンアルコキシド、希土類アルコキシド、バナジウムアルコキシド、イットリウムアルコキシド、ビスマスアルコキシド、チタン・ジルコニウムアルコキシド、ニオブ・タンタルアルコキシドを挙げることができる。
【００３０】
アルカリ金属アルコキシドとしては、LiOCH2CH3, NaOCH2CH3, KOCH2CH3などを挙げることができ、アルカリ土類金属アルコキシドとしては、Mg(OCH2CH3)2, Ca(OCH2CH3)2, Sr(OCH2CH3)2, Ba(OCH2CH3)2 を挙げることができる。ホウ酸・アルミニウム・ガリウムアルコキシドとしては、B(OCH3)3, Al(OCH2CH3)3, Al(OCH(CH3)2)3, Ga(OCH2CH3)3などを挙げることができ、ケイ素・ゲルマニウムアルコキシドとしては、Si(OCH3)４, Si(OC2H5)４, Si(OCH2CH3)4, Ge(OCH2CH3)4, Ge(OCH(CH3)2)４などを挙げることができる。
【００３１】
また、リン・アンチモンアルコキシドとしては、P(OCH3)3, P(OCH2CH3)(OH)2, OP(OCH2CH3)3OP(OCH2CH2CH2CH3)2(OH), Sb(OCH2CH3)3などを挙げることができ、希土類アルコキシドとしては、La(OCH(CH3)2)3, Nd(OCH2CH3)3, Dy(OCH(CH3)2)3などを挙げることができる。バナジウムアルコキシドとしてはVO(OCH2CH3)3、イットリウムアルコキシドとしてはY(OCH(CH3)2)3、ビスマスアルコキシドとしては、Bi(OCH2CH3)3を挙げることができる。
【００３２】
さらに、チタン・ジルコニウムアルコキシドとしては、Ti(OCH2CH3)4, Ti(OCH(CH3)2)4, Ti(OCH2CH2CH2CH3)4, Zr(OCH2CH3)4, Zr(OCH(CH3)2)4などを挙げることができ、ニオブ・タンタルアルコキシドとしては、Nb(OCH2CH3)5, Ta(OCH2CH3)5を挙げることができる。
【００３３】
上述したアルコキシドの中でも、ゾルゲル法において実績があり、入手が容易であるとともに安価であるＳｉ系のアルコキシドが好ましく、特にはSi(OC2H5)４（テトラエトキシシラン）が好ましい。
【００３４】
次いで、上述のようにして、反応容器１１内で得た放射性廃液のゾルを、配管２１を介して収納容器１２内に導入する。そして、放射性廃液のゾルを加熱乾燥し、放射性廃液のゲルを得る。
【００３５】
なお、収納容器１２における乾燥温度は１００℃以下とすることが好ましい。上述した放射性廃棄物のゾルを短時間で得るためには、高い温度で乾燥させることが好ましいが、本実施形態では、室温乾燥でも上記放射性廃棄物のゲルを得ることができる一方、乾燥時間の短縮化及び省エネルギーの観点から乾燥温度を１００℃以下とすることが好ましい。換言すれば、水の沸点以下の乾燥温度においても、短時間でゲルを得ることができ、省エネルギーに寄与するものである。
【００３６】
一方、反応容器１１内で放射性廃液のゾルを得る際には、上記アルコキシドの加水分解に起因してアルコールが生成される。このアルコールは、収納容器１２内での乾燥によって生じたオフガスとともに環境雰囲気中に排出されるが、アルコールがそのまま環境雰囲気中に排出されると、この環境雰囲気を汚染することになる。
【００３７】
したがって、本実施形態では、オフガスの排気系において図示しないアルコール分解触媒が充填された触媒分解槽１１Ａを反応容器１１の上部に配置し、生成された上記アルコールを、触媒分解槽１１Ａを介して環境雰囲気に排出するようにしている。この際、アルコールは、例えば水と二酸化炭素とに分解されるので、環境雰囲気中には、水及び二酸化炭素が排出されることになる。したがって、環境雰囲気を汚染するという問題を排除することができる。
【００３８】
次いで、収納容器１２で得た放射性廃棄物のゲルを、配管２２を介して粉砕機１４に導入する。この場合、粉砕機１４では、放射性廃棄物のゲルを例えば１ｍｍ以下の大きさに粉砕する。なお、放射性廃棄物のゲルの粉砕物の粒径とは、当該粉砕物の大きさを画定している最大の部位の大きさを意味するものである。
【００３９】
次いで、粉砕機１４で得た放射性廃棄物のゲルの粉砕物を篩１５で篩い分け、例えば１ｍｍ以下の粒径の粉砕物のみを混合容器１７内に導入する。次いで、混合容器１７を移動手段２５によって右方に移動させ、混合容器１７に配管２３を接続させることにより、反応容器１１内で生成した放射性廃棄物のゾルを配管２３を介して導入し、混合容器１７内に予め導入した放射性廃棄物のゲルの粉砕物と混合する。
【００４０】
なお、混合容器１７に導入する放射性廃棄物のゾルは、反応容器１１から取り出した放射性廃棄物のゾルを収納容器１２、粉砕機１４及び混合容器１７に順次に導入する間に、新たに反応容器１１内で生成したものであってもよいし、反応容器１１で生成した放射性廃棄物のゾルの内、一部を収納容器１２等に導入した後の、反応容器１１内に残った放射性廃棄物のゾルを用いてもよい。
【００４１】
次いで、混合容器１７の下部にポンプ１８を連結し、混合容器１７内を例えば圧力１０ｈＰａに排気して、粉砕物及びゾルの混合物の重量変化がなくなるまで真空乾燥させる。その後、混合容器１７の外方に設けた第２のヒータ１９によって例えば６００℃程度の温度で焼結し、目的とするガラス固化体を得る。
【００４２】
本実施形態によれば、放射性廃棄物をゲル化し、放射性廃棄物のゲルの粉砕物と放射性廃棄物のゾルとを混合して混合物とし、これを真空乾燥した後焼結することによってガラス固化体を得るようにしている。この場合、放射性廃棄物のゾルが放射性廃棄物のゲルの粉砕物に対する結合剤として機能するようになるので、上記混合物は所定の大きさに保持されるようになる。したがって、後の真空乾燥及び焼結により、結合剤としての放射性廃棄物のゾルがゲル化し、さらにゲル化した放射性廃棄物の全体が焼結されるようになるので、上記混合物の大きさを反映したガラス固化体を得ることができる。例えば、数十ミリのオーダの放射性廃棄物のバルク状のガラス固化体を得ることができる。
【００４３】
また、上記混合物を真空乾燥した後焼結しているので、ガラス固化体の表面における亀裂が少なく、より緻密になる。したがって、ガラス固化体における放射性廃棄物の閉じ込め性がより高くなる。さらに、この場合において、ガラス固化体の強度が増大するので、当該ガラス固化体の取り扱いが容易になり、放射性廃棄物のガラス固化体の安全性が増大する。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、圧縮成形機などを用いるこく、放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でバルク状のガラス固化体として処理することができる。
【００４５】
（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。なお、図１に示す処理装置と類似あるいは同一の構成要素については同一の参照符号を用いている。
【００４６】
図２に示す放射性廃棄物の処理装置３０は、アルコキシドの加水分解によって放射性廃棄物をゾル化するための反応容器３１と、放射性廃棄物としての放射性焼却灰を収納するための収納容器３４とを具えている。収納容器３４の下方には、篩１５を介してホッパー１６及び混合容器１７が設けられている。混合容器１７は、ベルト状あるいはローラー状の移動手段２５上に載置され、後に、放射性焼却灰とゾルとを混合してガラス固化体を作製すべき適当な場所に移動できるように構成されている。
【００４７】
なお、移動後の混合容器１７の下方にはポンプ１８が取り付けられるようになっており、後に説明するように、混合容器１７の内部が真空排気されることにより、混合容器１７及びポンプ１８は真空乾燥機として機能する。また、混合容器１７の外周にはヒータ１９が配置され、混合容器１７内を例えば６００℃程度の温度で焼結できるように構成され、混合容器１７及び第２のヒータ１９は焼結炉（焼結機）として機能する。
【００４８】
さらに、反応容器３１には、アルコキシドの加水分解によって生成した反応生成物であるアルコールを分解するための、図示しないアルコール分解触媒が充填された触媒分解槽１１Ａが接続されている。
【００４９】
処理装置３０を構成する反応容器３１、収納容器３４及び混合容器１７は、ステンレス等の耐食性の高い材料から構成する。
【００５０】
次に、図２に示す放射性廃棄物の処理装置３０を用いた放射性廃棄物の処理方法について説明する。
【００５１】
最初に、図２の処理装置３０における反応容器１１中にアルコキシドを水とともに導入し、アルコキシドを加水分解させてゾルを生成する。なお、アルコキシドの加水分解をすることによってゾルが生成する理由は第１の実施形態で説明したとおりである。
【００５２】
また、アルコキシドの加水分解は一般には非常に遅く、ゾルを得るに際しては長時間を要するので、第１の実施形態と同様に、反応溶液中のｐＨ値を酸性領域のｐＨ値、特にｐＨ１〜３とすることが好ましい。なお、このような酸性領域で加水分解が促進される理由は、第１の実施形態で説明したとおりであり、使用するｐＨ調整剤も、第１の実施形態と同様に、硫酸、硝酸、塩酸等の強酸を用いることができる。さらに、強酸を添加して放射性廃液のｐＨ値を酸性領域のｐＨ値に設定した場合、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリを中和剤（液）として反応容器１１内に添加し、放射性廃液を中和する。
【００５３】
また、第１の実施形態と同様の理由から、反応容器３１内でアルコキシドを加水分解する際に、図示しない撹拌機あるいは超音波振動機を用いて、反応溶液を撹拌あるいは超音波振動印加することが好ましい。
【００５４】
第１の実施形態と同様に、反応容器３１内でゾルを得る際には、上記アルコキシドの加水分解に起因してアルコールが生成される。このアルコールは、図示しないアルコール分解触媒が充填された触媒分解槽１１Ａを反応容器３１の上部に配置し、生成した上記アルコールを、触媒分解槽１１Ａを介して環境雰囲気に排出するようにしている。この際、アルコールは、例えば水と二酸化炭素とに分解されるので、環境雰囲気中には、水及び二酸化炭素が排出されることになる。したがって、環境雰囲気を汚染するという問題を排除することができる。
【００５５】
アルコキシドは、第１の実施形態と同様に、加水分解及び縮重合を生ぜしめるものであれば特に限定されず、例えば、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、ホウ酸・アルミニウム・ガリウムアルコキシド、ケイ素・ゲルマニウムアルコキシド、リン・アンチモンアルコキシド、希土類アルコキシド、バナジウムアルコキシド、イットリウムアルコキシド、ビスマスアルコキシド、チタン・ジルコニウムアルコキシド、ニオブ・タンタルアルコキシドを挙げることができる。なお、これらの具体例については第１の実施形態において例示した通りである。
【００５６】
但し、ゾルゲル法において実績があり、入手が容易であるとともに安価であるＳｉ系のアルコキシドが好ましく、特にはSi(OC2H5)４（テトラエトキシシラン）が好ましい。
【００５７】
一方、放射性廃棄物としての放射性焼却灰を収納容器３４内に保持して収納する。放射性焼却灰は、例えば一般廃棄物等の焼却灰が、半減期の長い放射性セシウム等によって汚染されたものを指す。
【００５８】
次いで、収納容器３４内に収納された放射性焼却灰を篩１５で篩い分け、例えば１ｍｍ以下の粒径の焼却灰のみを混合容器１７内に導入する。次いで、混合容器１７を移動手段２５によって右方に移動させ、混合容器１７に配管３３を接続させることにより、反応容器１１内で生成したゾルを配管３３を介して導入し、混合容器１７内に予め導入した放射性焼却灰と混合する。
【００５９】
次いで、混合容器１７の下部にポンプ１８を連結し、混合容器１７内を例えば圧力１０ｈＰａに排気して、放射性焼却灰及びゾルの混合物の重量変化がなくなるまで真空乾燥させる。その後、混合容器１７の外方に設けたヒータ１９によって例えば６００℃程度の温度で焼結し、目的とするガラス固化体を得る。
【００６０】
本実施形態によれば、放射性焼却灰とゾルとを混合して混合物とし、これを真空乾燥した後焼結することによってガラス固化体を得るようにしている。この場合、ゾルが放射性焼却灰に対する結合剤として機能するようになるので、上記混合物は所定の大きさに保持されるようになる。したがって、後の真空乾燥及び焼結により、結合剤としてのゾルがゲル化し、さらに放射性焼却灰の全体が焼結されるようになるので、上記混合物の大きさを反映したガラス固化体を得ることができる。例えば、数十ミリのオーダの放射性焼却灰（放射性廃棄物）のバルク状のガラス固化体を得ることができる。
【００６１】
また、上記混合物を真空乾燥した後焼結しているので、特に理由は明確ではないが、ガラス固化体の表面における亀裂が少なく、より緻密になる。したがって、ガラス固化体における放射性焼却灰（放射性廃棄物）の閉じ込め性がより高くなる。さらに、この場合において、特に理由は明確でないが、ガラス固化体の強度が増大するので、当該ガラス固化体の取り扱いが容易になり、放射性焼却灰（放射性廃棄物）のガラス固化体の安全性が増大する。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、圧縮成形機などを用いることなく、放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でバルク状のガラス固化体として処理することができる。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
本実施例では、放射性廃棄物を用いずにガラス固化体のみを作製し、その特性を調べた。なお、ガラス固化体の作製は図１に示す装置を用いて実施した。
【００６４】
最初に、テトラエトキシシランと濃度６０〜６１％の濃硝酸を１０００倍に希釈した硝酸溶液とを、反応容器中において重量比で１：１の割合で攪拌混合してゾルを作製し、その後１００℃で加熱乾燥してゲルを作製した。得られたゲルを粉砕機で約１ｍｍの大きさに粉砕し、得られた粉砕物と上記ゾルとを混合容器中で混合し、その後、１０ｈＰａ程度の圧力下で重量変化がなくなるまで真空乾燥した。次いで、６００℃で焼結してバルク状のガラス固化体を得た。
【００６５】
走査型電子顕微鏡(JSM-6360LA (日本電子製))を用いて、上記ガラス固化体の微細構造観察を行ったところ、図３に示すように、加熱乾燥のみの場合と比較して真空乾燥により作製したガラス固化体表面の亀裂が少なく、より緻密になっている様子が確認できた。
【００６６】
また、作製したガラス固化体の硬度測定を硬度計（ASKER製デュロメータA型またはD型を使用（JIS K6253準拠））を用いて行ったところ、表１に示すように、ゾルとゲル粉砕物との体積比を変化させた場合において、いずれの体積比でも加熱乾燥のみの場合と比較して真空乾燥により作製したガラス固化体の強度が高いことが分かる。
【００６７】
したがって、ガラス固化体における放射性廃棄物の閉じ込め性がより高くなるとともに、ガラス固化体の強度が増大するので、当該ガラス固化体の取り扱いが容易になり、放射性廃棄物のガラス固化体の安全性が増大することが分かる。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、圧縮成形機などを用いることなく、放射性廃棄物を、簡易な装置を用いるとともに簡易な方法でバルク状のガラス固化体として処理することができる。
【００６９】
【表１】
2013156076.tif 000003
【００７０】
（実施例２）
本実施例でも、放射性廃棄物を用いずにガラス固化体のみを作製し、その特性を調べた。なお、ガラス固化体の作製は図２に示す装置を用いて実施した。
【００７１】
実施例１と同様にしてゾルを作製した後、このゾルと収納容器中に保持しておいた焼却灰（約１ｍｍ）とを混合容器中で混合し、その後、１０ｈＰａ程度の圧力下で重量変化がなくなるまで真空乾燥した。次いで、６００℃で焼結してバルク状のガラス固化体を得た。
【００７２】
作製したガラス固化体の硬度測定を硬度計（ASKER製デュロメータA型またはD型を使用（JIS K6253準拠））を用いて行ったところ、表２に示すように、ゾルと焼却灰との体積比を変化させた場合において、いずれの体積比でも真空乾燥により作製したガラス固化体の強度が高いことが分かる。
【表２】
2013156076.tif 000004
【００７３】
したがって、ガラス固化体における放射性廃棄物の閉じ込め性がより高くなるとともに、ガラス固化体の強度が増大するので、当該ガラス固化体の取り扱いが容易になり、放射性廃棄物のガラス固化体の安全性が増大することが分かる。
【００７４】
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】
【００７５】
１０，３０  放射性廃棄物の処理装置
１１，３１  反応容器
１１Ａ  触媒分解槽
１２，３４  収納容器
１３  第１のヒータ
１４  粉砕機
１５  篩
１６  ホッパー
１７  混合容器
１８  ポンプ
１９  第２のヒータ
２１，２２，２３，３３  配管
２５  移動手段
【図１】
2013156076.tif 000005
【図２】
2013156076.tif 000006
【図３】
2013156076.tif 000007