(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスペクト比が１００〜１９００で、繊維径が７〜１５μｍ、繊維長が３〜６ｍｍのガラス繊維と、無機質バインダからなることを特徴とする放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジ。
【請求項２】
前記ガラス繊維の密度は２４０〜２６０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項１記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジ。
【請求項３】
前記無機質バインダはホウ酸、ケイ酸、或いは、これらの無機塩からなることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃液を廃棄処分するに際し、被処理物の放射性廃液を含浸させて加熱溶融し、ガラス固化させるのに使用される放射性廃液処理用カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電において使用された使用済み燃料を再処理工場において再処理するに際し、ウラン、超ウラン元素および核分裂生成物を含んだ硝酸を含む高レベル放射性廃液が副生する。そこで、かかる放射性廃液を安全にかつ効率的に廃棄する技術が望まれている。
従来、このような放射性廃液を処理するには、放射性廃液を直接または脱硝濃縮してスラリー状とし、このスラリー状物をガラス原料と混合して高温のガラス溶融炉に供給し、炉内で廃液中の液体成分を蒸発させると共に放射性物質をガラス中に溶融させて、この溶融ガラスをステンレス製の容器に注入して固化する技術が開発されている。
このような廃液処理技術においては、ガラス溶融炉内で廃液が激しく沸騰する際、多量の放射性物質を含む粉塵が発生し、排ガスに同伴して流出するため、この粉塵の飛散を防止することが重要となる。
このような問題を解決するためには、例えば、特公平４−２４０号公報に開示されるように、カートリッジにガラス繊維を用い、廃液をガラス繊維の隙間に含浸させて、溶融中に発生する粉塵をガラス繊維のフィルタ効果によって捕捉して、飛散を防止するようにした方法が提案され、実用化されている。このカートリッジに用いられるガラス繊維はバインダーを用いることなく所定形状に成形され、良好な保水性や所定の強度等、幾つかの特性が必要とされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記カートリッジは、ガラス繊維板状に形成されたガラス繊維を丸めて型中に押し込んで充填し、これを加熱処理して部分的に融着させ、所定形状に成形するようにしているため、大量生産に不向きで、所定個数を製造するのに多大の時間を要することからコストアップにもつながるという問題がある。
また、ガラス繊維板状に形成されたガラス繊維を丸めて型中に押し込んで成形するため、成形後も内部に応力が残存し、衝撃を受けた際に割れやすく、保管する際の形状安定性もあまりよくないという問題があった。また、外観は毛羽立ち等のために悪くなり、搬送中の摩擦による粉塵発生量も多くなるという問題もあった。
そこで、本発明の目的は、従来の放射性廃液処理用カートリッジが持つ問題点を解消し、残留応力が残らないように成形して充分な圧縮強度や衝撃強度を保有するようにし、外観の毛羽立ちも少なく保管する際の形状安定性も高く、大量生産に向いた放射性廃液処理用カートリッジを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジは、前記目的を達成するべく、請求項１記載の通り、アスペクト比が１００〜１９００で、繊維径が７〜１５μｍ、繊維長が３〜６ｍｍのガラス繊維と、無機質バインダからなることを特徴とする。
また、請求項２記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジは、請求項１記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジにおいて、前記ガラス繊維の密度は２４０〜２６０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする。
また、請求項３記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジは、請求項１または２に記載の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジにおいて、前記無機質バインダはホウ酸、ケイ酸、或いは、これらの無機塩からなることを特徴とする。
した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の放射性廃液処理用ガラスファイバーカートリッジは、前記の通り、アスペクト比が１００〜１９００で、繊維長が０．５〜２２ｍｍのガラス繊維と、無機質バインダとで構成するものである。
ここで、前記アスペクト比は、次ぎのように定義される値である。
アスペクト比＝繊維長（ｍｍ）÷繊維径（ｍｍ）
【０００６】
前記ガラス繊維としては、繊維径が０．５〜４０μｍ、繊維長が０．５〜２２ｍｍの範囲のものを使用できる。その中でも、残留応力、形状安定性および染み込み速度等の特性全体を満足でき、生産性も満足できるという観点から、繊維径が７〜１５μｍ、繊維長が１〜１５ｍｍの範囲で、アスペクト比が１００〜１９００となるような組み合わせを選択するのが好ましい。
【０００７】
例えば、繊維径が１１．５μｍの場合は、繊維長が１．２〜１５ｍｍの範囲においてアスペクト比が１００〜１９００の範囲内とすることができる。この繊維長の範囲で、残留応力、形状安定性および染込性等の特性全体を満足できるものとなるが、その中でも、特に繊維長は３〜６ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【０００８】
アスペクト比が１００未満となる繊維長０．５ｍｍ未満では、加熱融着時に繊維同士の接着が少なくなり、落下した際の粉落ちが多くなり、また、アスペクト比が１９００を超える繊維長２２ｍｍ超えでは、ガラス繊維を型に入れ、加熱融着させた際に残留応力が残りやすく、落下させた際の割れが生じやすいものとなる。
【０００９】
本発明カートリッジを構成するガラス繊維の密度は２４０〜２６０ｋｇ／ｍ３となるように調整するのが好ましい。これは、密度が２４０ｋｇ／ｍ３未満の場合には、十分な圧縮強度が得られず、また、密度が２６０ｋｇ／ｍ３を超えると、放射性廃液の染込量が少なくなるからである。
【００１０】
本発明の前記無機質バインダとしては、特に限定されるものではないが、ホウ酸、ケイ酸や、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸亜鉛、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸リチウム、ホウ酸亜鉛等の前記ケイ酸塩やホウ酸塩の使用が好ましいが、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム等の各種無機酸、無機塩が使用可能である。
【００１１】
【実施例】
次ぎに、本発明放射性廃液処理用ガラスファイバーカ―トリッジの実施例を、比較例、従来例と共に説明する。
【００１２】
（実施例）
実施例１，２及び参考例として、シート状に形成せずに、繊維長がある程度均一になるように解繊し、表１に示すようにアスペクト比が１００〜１９００の範囲内となるように調整した各種ガラス繊維を型に入れ、ガラス繊維の密度が２５０ｋｇ／ｍ３となるように型内に充填した。次に、加熱融着温度７００℃、加熱融着時間３０分間の条件で、加熱融着してガラス繊維を融着し、直径７０ｍｍ、高さ７０ｍｍのガラスファイバーカートリッジを作成した。
【００１３】
（比較例）
比較例１及び２として、アスペクト比が１００〜１９００の範囲を外れるように調整したガラス繊維を使用するようにしたこと以外は前記実施例と同様にしてガラスファイバーカートリッジを作成した。
【００１４】
（従来例）
従来例として、特公平４−２４０号公報に開示されるガラスファイバーカートリッジを作成した。詳細には、ガラス繊維をシート状に成形し、該シートを圧延しながら所定の径になるように巻き上げて、２つ割りのステンレス製の型に充填し、ガラス繊維の密度が２５０ｋｇ／ｍ３となるようにした。次に、加熱融着温度７００℃、加熱融着時間３０分間の条件で、加熱融着してガラス繊維を融着し、直径７０ｍｍ、高さ７０ｍｍのガラスファイバーカートリッジを作成した。
【００１５】
得られた前記実施例１，２及び参考例、比較例１及び２、従来例の各カートリッジについて、その性能試験を実施した。
その結果を下表に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
前記表１中の硬さ（圧縮強度）、残留応力、形状安定性、外観、染込性、総合評価については、次のようにして評価した。
▲１▼硬さ（圧縮強度）
カートリッジの直径方向に１０ｋｇの加重を掛け、その際のカートリッジの変化量を測定した。規格は変形量５ｍｍ以下となっているが、評価基準は次のようにした。
○：変化量が３ｍｍ未満、△：変化量が３〜５ｍｍ、×：変化量が５ｍｍ超え▲２▼残留応力
カートリッジを水に浸漬し、１ｈ経過後に膨れ等の形状変化の有無を目視観察した。評価基準は次ぎのようにした。
○：変化なし、△：やや膨らみ等が発生する、×：明らかに膨れが発生する
▲３▼形状安定性
カートリッジ製造中に発生する割れ欠け等の不良率で評価した。評価基準は次ぎのようにした。
○：不良率０．５％未満、△：０．５〜３％、×：３％超え
▲４▼外観
目視で外観を観察し、次のように評価にした。
○：優れている、△：やや表面に凹凸がある、×：毛羽立ち等発生
▲５▼染込性
カートリッジの初期重量を測定し、その後、カートリッジを水に浸漬させ、泡が出なくなる状態まで放置し、泡が出なくなることを確認してから、垂直に持ち上げ水が落ちなくなるまで静かに待ち、その後重量を測定し、その前後の重量差を測定した。規格はカートリッジ１ｇ当り、水３．２ｇ以上染み込む事となっているが、次ぎのように評価した。
○：３．４ｇ／ｇ超え、△：３．２〜３．４ｇ／ｇ、×：３．２ｇ／ｇ未満
▲６▼総合評価
◎：全ての項目で○、○：ひとつでも△の項目がある、×：ひとつでも×の項目がある
【００１８】
上記の表１から明らかなように、本発明の放射性廃液処理用ガラスファイバーカ―トリッジでは、残留応力が残らないように成形されて充分な圧縮強度を保有し、染込性も良好で、外観の毛羽立ちも少なく保管する際の形状安定性も高く、大量生産に向いた放射性廃液処理用カートリッジが得られることが確認できた。特に、実施例１及び２のように繊維長が２〜６ｍｍの範囲においては、外観の毛羽立ち、保管する際の形状安定性にも極めて優れた放射性廃液処理用カートリッジが得られることが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればアスペクト比を１００〜１９００の範囲になるような範囲において、ガラス繊維の繊維長を特定範囲に選択すれば、ガラス繊維が残留応力が残らないように所定形状に成形されて充分な圧縮強度を保有し、染込性も良好で、外観の毛羽立ちも少なく保管する際の形状安定性も高く、大量生産に向いた放射性廃液処理用カートリッジが得られる。