JP6871078B2 - Compression molding method and compression molding equipment for radioactive waste - Google Patents
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Description
本発明は、放射性廃棄物の圧縮成型方法及び圧縮成型装置に関する。 The present invention relates to a compression molding method and a compression molding apparatus for radioactive waste.
原子力発電所等の施設で発生する放射性廃棄物を、各種処理によって減容及び安定化することが行われている。放射性廃棄物のうち、可燃性廃棄物は専用の焼却炉で焼却して減容し、発生した焼却灰を、セメントを用いて固化するセメント固化方法が実用化されている。 The volume of radioactive waste generated in facilities such as nuclear power plants is reduced and stabilized by various treatments. Of the radioactive waste, combustible waste is incinerated in a dedicated incinerator to reduce its volume, and the generated incineration ash is solidified using cement. A cement solidification method has been put into practical use.
セメント固化方法によれば、焼却灰等の放射性廃棄物を安定に固定化できる利点がある一方で、セメントペーストと放射性廃棄物の混合物を混練するに適した流動性に調節する必要があるため、セメント固化体中の放射性廃棄物の含有量は低く、１５質量％程度にとどまる。 The cement solidification method has the advantage that radioactive waste such as incineration ash can be stably fixed, but it is necessary to adjust the fluidity to be suitable for kneading the mixture of cement paste and radioactive waste. The content of radioactive waste in the cement solidified body is low, and remains at about 15% by mass.
また、セメント固化方法としては、ゼオライト、フェロシアン化塩、マンガン化合物、ケイチタン酸塩等のセシウム吸着材と焼却灰を混合してセメント固化する方法が提案されており、水酸化カルシウムや水酸化ナトリウム等のアルカリを併用して反応を早めることや、必要に応じて水／セメント比を低減した配合条件を用いて圧縮成型することも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、セメント固化体中の廃棄物含有量は、増量され得るが、２０質量％程度である。 Further, as a cement solidification method, a method of mixing cesium adsorbents such as zeolite, ferrocyanide salt, manganese compound, and silicate silicate and incineration ash to cement solidify has been proposed, and calcium hydroxide and sodium hydroxide have been proposed. It has also been proposed to use an alkali such as the above in combination to accelerate the reaction, and if necessary, compression molding using a compounding condition in which the water / cement ratio is reduced (see, for example, Patent Document 1). According to this method, the waste content in the cement solidified body can be increased, but it is about 20% by mass.
また、放射性の焼却灰に放射性物質を吸着する吸着材、セメント系固化材及び水膨張性粘土を加えて放射性の焼却灰を圧縮成型してセメント固化体とする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、セメント固化体中の廃棄物含有量を７０質量％以上まで高めているが、圧縮成形に際しての加圧力は１５ＭＰａ以上、又は４ｔ／ｃｍ（連続ロール式）であり、比較的高圧である。 In addition, a method has been proposed in which an adsorbent that adsorbs radioactive substances, a cement-based solidifying material, and water-expandable clay are added to the radioactive incineration ash to compress-mold the radioactive incineration ash into a cement solidified body (for example). See Patent Document 2). In this method, the waste content in the cement solidified body is increased to 70% by mass or more, but the pressing force at the time of compression molding is 15 MPa or more or 4 t / cm (continuous roll type), and the pressure is relatively high. is there.
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、放射性廃棄物の含有量が７５質量％以上の成型体を、低加圧力、常温で形成することができる放射性廃棄物の圧縮成型方法及び圧縮成型装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a radioactive waste capable of forming a molded body having a radioactive waste content of 75% by mass or more at a low pressure and at room temperature. It is an object of the present invention to provide a compression molding method and a compression molding apparatus.
本発明の放射性廃棄物の圧縮成型方法の一態様は、粉末状の放射性廃棄物の圧縮成型方法であって、前記放射性廃棄物と水硬性無機固化材と水とを混合して混合粉体を得る工程であり、前記混合粉体の１００質量％に対して、前記放射性廃棄物を７５質量％以上、前記水硬性無機固化材と水を、合計で２５質量％以下、かつ水硬性無機固化材：水で表わされる質量比で０．９：１．１〜１．１：０．９となる量で混合する混合工程と、前記混合粉体を収容容器内に収容する収容工程と、前記収容容器を収容容器保持装置によって保持した状態で、前記収容容器内の前記混合粉体を仮圧縮する仮圧縮工程と、前記収容容器を前記収容容器保持装置によって保持した状態で、前記収容容器内の前記混合粉体を、前記仮圧縮工程より長時間で本圧縮して成型体を得る圧縮成型工程とを有する。 One aspect of the compression molding method for radioactive waste of the present invention is a compression molding method for powdery radioactive waste, in which the radioactive waste, a water-hard inorganic solidifying material, and water are mixed to form a mixed powder. In this step, the radioactive waste is 75% by mass or more, the water-hard inorganic solidifying material and water are 25% by mass or less in total, and the water-harding inorganic solidifying material is 100% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder. : A mixing step of mixing in an amount of 0.9: 1.1 to 1.1: 0.9 in terms of mass ratio represented by water, a storage step of storing the mixed powder in a storage container, and the storage. A temporary compression step of temporarily compressing the mixed powder in the storage container while the container is held by the storage container holding device, and a state in which the storage container is held by the storage container holding device in the storage container. It has a compression molding step of obtaining a molded product by main-compressing the mixed powder for a longer time than the temporary compression step.
本発明の放射性廃棄物の圧縮成型装置の一態様は粉末状の放射性廃棄物と、水硬性無機固化材と、水とを混合して混合粉体を生成する混合機と、前記混合機に、前記混合粉体の１００質量％に対して７５質量％以上となる量の前記放射性廃棄物を計量して供給する放射性廃棄物供給装置と、前記混合機に、前記混合粉体の１００質量％に対して前記水硬性無機固化材と水が合計で２５質量％以下、かつ前記水硬性無機固化材：水で表わされる質量比が０．９：１．１〜１．１：０．９となる量の、前記水硬性無機固化材を計量して供給する水硬性無機固化材供給装置及び前記水を計量して供給する水供給装置と、前記混合機内の混合粉体を移送して収容容器に収容する混合粉体移送装置と、前記収容容器を保持する収容容器保持装置と、前記収容容器内の混合粉体を、前記混合粉体移送装置から複数回に分けて移送して仮圧縮させ、その後に加圧力１０ＭＰａ以上１３ＭＰａ以下で加圧して成型させ成形体を形成する圧縮装置とを有する。 One aspect of the compression molding apparatus for radioactive waste of the present invention is a mixer that mixes powdery radioactive waste, a water-hard inorganic solidifying material, and water to produce a mixed powder, and the mixer. To 100% by mass of the mixed powder, to the radioactive waste supply device that weighs and supplies the amount of the radioactive waste that is 75% by mass or more with respect to 100% by mass of the mixed powder, and to the mixer. On the other hand, the total amount of the water-hard inorganic solidifying material and water is 25% by mass or less, and the mass ratio represented by the water-hard inorganic solidifying material: water is 0.9: 1.1 to 1.1: 0.9. A water-hard inorganic solidifying material supply device that measures and supplies the amount of the water-hard inorganic solidifying material, a water supply device that measures and supplies the water, and a mixed powder in the mixer are transferred to a container. The mixed powder transfer device for accommodating, the accommodating container holding device for holding the accommodating container, and the mixed powder in the accommodating container are transferred from the mixed powder transfer device in a plurality of times and temporarily compressed. and a compression device which was then molded under pressure at a pressure 10MPa or 13MPa or less to form a molded body.
本発明によれば、放射性廃棄物の含有量が７５質量％以上の成型体を、低加圧力、常温で形成することができる放射性廃棄物の圧縮成型方法及び圧縮成型装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compression molding method and a compression molding apparatus for radioactive waste, which can form a molded body having a radioactive waste content of 75% by mass or more at low pressure and at room temperature. ..
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に用いられる放射性廃棄物の圧縮成型装置１０を模式的に示す図である。圧縮成型装置１０は、粉末状の放射性廃棄物１、水硬性無機固化材２、水３を混合して混合粉体を生成する混合機１５と、混合機１５に接続され、粉末状の放射性廃棄物１の所定量を計量して混合機１５に供給する放射性廃棄物供給装置１１と、混合機１５に接続され、水硬性無機固化材２の所定量を計量して混合機１５に供給する水硬性無機固化材供給装置１２と、混合機１５に接続され、水３の所定量を計量して混合機１５に供給する水供給装置１３とを備えている。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
また、圧縮成型装置１０は、混合機１５内の混合粉体を外部に移送して収容容器１７に収容する混合粉体移送装置１８と、収容容器１７の内容物を加圧する圧縮装置１６と、収容容器１７を保持する収容容器保持装置１９とを備えている。また、圧縮装置１６は、収容容器１７の内容物を加圧する加圧ピストン２１を備えている。収容容器１７は圧縮装置１６内に配置されている。
Further, the
図２は、本実施形態の圧縮成型方法を示すフロー図である。図２に示す圧縮成型方法は、粉末状の放射性廃棄物１と、固化材としての水硬性無機固化材２と、水３とをそれぞれ所定の量で計量する計量工程Ｓ１と、計量された放射性廃棄物１、水硬性無機固化材２及び水３を混合して混合粉体４を得る混合工程Ｓ２と、混合粉体４を収容容器１７に収容する収容工程Ｓ３とを有している。本実施形態の圧縮成型方法はさらに、収容容器１７内の混合粉体４を仮圧縮する仮圧縮工程Ｓ４と、仮圧縮された混合粉体４を本圧縮して成型体５を得る圧縮成型工程Ｓ５とを有している。
FIG. 2 is a flow chart showing a compression molding method of the present embodiment. The compression molding method shown in FIG. 2 includes a weighing step S1 in which powdered
処理対象物である放射性廃棄物１は、粉末状の放射性廃棄物であり、例えば原子力施設などから発生する放射性廃棄物や、可燃性の放射性廃棄物を焼却処理ないし加熱処理して得られる焼却灰や焼却飛灰等である。ここでいう「粉末」は、例えば、ふるい分け法による粒子径が２．５ｍｍ以下程度の大きさである。放射性廃棄物１は、焼却灰や焼却飛灰以外にも、例えば、砂や土壌、また、酸性又はアルカリ性の放射性薬剤を中和反応により処理することで生成する無機塩等であってもよい。また、放射性廃棄物１は、本発明の効果を損なわない限り、粉末状以外の放射性廃棄物１、例えば粉末状の焼却灰が凝集した凝集物や焼却時の燃え残り等の粒子径が２．５ｍｍ以上の粗大物、が含まれていてもよい。また、放射性廃棄物１は、少なくとも一部が放射性を有していれば良く、非放射性の廃棄物を含んでいてもよい。
The
本実施形態の圧縮成型方法は、放射性廃棄物１を７５質量％以上含有する成型体５を形成する。放射性廃棄物１の量が７５質量％より少なく、例えば７０質量％でも、良好な強度の成型体５を得ることができるが、水３の量が多くなって、混合粉体４の流動性が低下し、設備の安定運転に支障を起こすことがあり、また、放射性廃棄物１の量が７５質量％より少ないと、放射性廃棄物の減容性に劣るためである。
The compression molding method of the present embodiment forms a molded
計量工程Ｓ１では、混合粉体４の全量（１００質量％）に対して７５質量％以上の放射性廃棄物１を計量する。放射性廃棄物１の量は、好ましくは７７〜８５質量％である。放射性廃棄物１の量は多くするほど高減容化が可能であるが、多すぎると十分な強度が得られないことがある。
In the weighing step S1, 75% by mass or more of the
また、計量工程Ｓ１において、成型体５の成分のうち、放射性廃棄物１以外の成分である水硬性無機固化材２と水３をそれぞれ計量する。水硬性無機固化材２と水３の合計量は、混合粉体４中の放射性廃棄物１以外の残分、すなわち、混合粉体４の全量に対して２５質量％以下である。また、水硬性無機固化材２と水３の量の比は、水硬性無機固化材２：水３で示される質量比で０．９：１．１〜１．１：０．９である。水硬性無機固化材２と水３の質量比が上記範囲であることで、成型体５が十分な強度を有するものとなる。
Further, in the weighing step S1, among the components of the molded
次いで、計量された放射性廃棄物１、水硬性無機固化材２、水３を、図１に示す混合機１５に供給して、混合機１５によって混合し、混合粉体４を得る（混合工程Ｓ２）。放射性廃棄物１、水硬性無機固化材２、水３が上記配合量であることで、混合粉体４は、例えば、流動性が高い粉体となる。そのため、作業性に優れるとともに、成型体５に十分な強度を付与することができる。
Next, the weighed
水硬性無機固化材２としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種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等の各種混合セメント、アルミナセメント等の各種セメントを用いることができる。水硬性無機固化材２は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合してもよい。
As the water-hardening inorganic solidifying
水３は、特に限定されず、本発明の効果を損なわない限り、アルカリ性や酸性の薬剤や添加剤を含んでいてもよい。
The
次いで、混合粉体４は、振動フィーダー、スクリューフィーダー等の混合粉体移送装置１８によって、混合機１５から圧縮装置１６に移送され、圧縮装置１６内に配置された収容容器１７内に収容される（収容工程Ｓ３）。
Next, the
収容容器１７は、例えば、金属板等で構成された内径が２５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度の円筒形の容器である。混合粉体４は収容容器１７内で圧縮成型されて、成型体５が形成される。
The
次いで、収容容器１７内の混合粉体４を、続く本圧縮の時間よりも短い時間で仮圧縮（仮押し）する仮圧縮工程Ｓ４を行う。仮圧縮工程Ｓ４を経ることで、常温かつ低加圧力でも、強度に優れた成型体５を得ることができる。
Next, a temporary compression step S4 is performed in which the
仮圧縮工程Ｓ４は、複数回行ってもよい。この場合、収容工程Ｓ３は、仮圧縮工程Ｓ４に合わせて複数回行う。すなわち、所定量の混合粉体４を複数回に分けて収容容器１７内に収容するように、収容工程Ｓ３を複数回行う。各々の収容工程Ｓ３の後に仮圧縮工程Ｓ４を行い、次の収容工程３を行う。このようにして仮押しをした回数を「仮押し回数」とも称する。
The temporary compression step S4 may be performed a plurality of times. In this case, the accommodating step S3 is performed a plurality of times in accordance with the temporary compression step S4. That is, the storage step S3 is performed a plurality of times so that the predetermined amount of the
例えば、仮押し回数を３回とする場合、最初の収容工程Ｓ３において、所定量の３分の１の放射性廃棄物１を収容容器１７内に収容し、その後、仮押しする。この操作を２回行った後、残部（所定量の３分の１）を収容容器１７内に収容して、仮押しする。本実施形態の放射性廃棄物の圧縮成型方法によれば、複数回の仮圧縮工程Ｓ４を経ることで、常温かつ低加圧力でも、より強度に優れた成型体５を得ることができる。
For example, when the number of temporary pushes is three, in the first storage step S3, one-third of the predetermined amount of
仮圧縮工程Ｓ４では、仮押しを、低圧、例えば、加圧力１０ＭＰａ〜１３ＭＰａ、好ましくは１１ＭＰａ〜１２ＭＰａで行うことができる。仮押し時間は、続く本圧縮の時間よりも短く、瞬時（０．１〜５秒程度）である。仮押し時の温度は特に調整せず、常温（５〜４０℃）でよい。仮押し回数は、１回以上で、常温かつ低加圧力でも、強度に優れた成型体５を得ることができる。また、成型効率の点では、仮押し回数は、１５回以下程度が好ましく、成型体５の優れた強度を得つつ成型効率を高める点で、３回であることがさらに好ましい。
In the temporary compression step S4, the temporary pressing can be performed at a low pressure, for example, a pressing force of 10 MPa to 13 MPa, preferably 11 MPa to 12 MPa. The temporary pressing time is shorter than the time of the subsequent main compression, and is instantaneous (about 0.1 to 5 seconds). The temperature at the time of temporary pressing is not particularly adjusted and may be room temperature (5 to 40 ° C.). The number of temporary pressings is one or more, and the molded
仮圧縮工程Ｓ４後、収容容器１７内の混合粉体４を本圧縮（本押し）する圧縮成型工程Ｓ５を行う。圧縮成型工程Ｓ５では仮圧縮工程Ｓ４で得られた成型体５の前駆体を十分に押し固めるために、仮押し時間よりも長時間加圧する。圧縮成型工程Ｓ５における本押し時間は、例えば１時間以上である。本押し時間は、放射性廃棄物１の種類や混合粉体４の配合等によって、成型体５を形成するのに十分な時間行えばよい。本押しは、仮押しと同様に、低圧かつ常温で行うことができる。
After the temporary compression step S4, a compression molding step S5 is performed in which the
また、本実施形態の圧縮成型方法において、仮圧縮工程Ｓ４、圧縮成型工程Ｓ５を通じて、収容容器１７を収容容器保持装置１９によって保持する。図３（ａ）〜（ｃ）は、収容容器保持装置１９と収容容器１７を模式的に示す断面図である。図３（ａ）は、収容容器保持装置１９によって収容容器１７を保持した状態を表す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態で、圧縮装置１６に備えられる加圧ピストン２１により、収容容器１７の内容物を加圧する状態を表す図である。図３（ｃ）は、収容容器保持装置１９から収容容器１７を取り外す状態を表す図である。
Further, in the compression molding method of the present embodiment, the
例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、仮圧縮工程Ｓ４及び圧縮成型工程Ｓ５において、収容容器１７の内容物を、加圧ピストン２１によって加圧する場合、収容容器１７を構成する金属板が薄いと、収容容器１７の強度や加圧ピストンの加圧力によっては、収容容器１７が変形したり、変形によって破損して内容物が飛散したりするおそれがある。
For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the contents of the
そのため、本実施形態では、収容容器１７の変形を抑制するようにその外周を取り囲んで保持する収容容器保持装置１９を用いる。また、収容容器保持装置１９は、収容容器１７内部に加圧ピストン２１が挿入されるように、収容容器１７と加圧ピストン２１との位置を合わせ、収容容器１７の上部を固定する。これにより、収容容器１７が変形したり、変形によって破損したりするのを防止することができる。さらに、図３（ｃ）に示すように、収容容器保持装置１９は、収容容器１７を取り外し可能に構成することで、圧縮成型装置１０によって複数の成型体５を繰り返し作製する際に成型効率を高めることができる。なお、収容容器保持装置１９は、例えば、金属板等で構成することができる。
Therefore, in the present embodiment, the storage
図４は、仮圧縮工程Ｓ４及び圧縮成型工程Ｓ５における収容容器１７のクリアランスを説明するための図であり、収容容器保持装置１９に保持された収容容器１７の水平断面を表す図である。図４に示すように、仮圧縮工程Ｓ４及び圧縮成型工程Ｓ５において、収容容器１７の内容物を圧縮装置１６の加圧ピストン２１によって加圧する場合、収容容器１７の内壁と、加圧ピストン２１の外周の間に、クリアランス（隙間）Ｃを設けることが好ましい。クリアランスＣを設けることで、圧縮時に混合粉体４中に含まれる空気が外部に抜けやすい。そのため、成型体５中に空気が残留しにくいため、成型体５の強度を向上させることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the clearance of the
クリアランスＣの幅は、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましく１ｍｍ〜２ｍｍ程度がより好ましい。クリアランスの幅が０．５ｍｍ以上であると、圧縮時に混合粉体４中に含まれる空気が十分に外部に抜け易く、３ｍｍ以下であると、内容物が外部にはみ出しにくく、付着物の形成を抑え易い。なお、収容容器１７の内壁及び加圧ピストン２１の外周が円筒である場合、クリアランスＣの幅は、収容容器１７の内径と加圧ピストン２１の外周径の差の２分の１の値として算出することができる。
The width of the clearance C is preferably about 0.5 mm to 3 mm, more preferably about 1 mm to 2 mm. When the clearance width is 0.5 mm or more, the air contained in the
このようにして、収容容器１７で混合粉体４が圧縮成型されて成型体５を得る。成型体５の直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄは１．５以下であることが好ましい。Ｌ／Ｄは、１．５以下で成型体５の強度の低下を抑制しやすい。Ｌ／Ｄは、収容容器１７の内径と、放射性廃棄物１、水硬性無機固化剤２、水３の量で調整することができる。得られた成型体５は、容容器１７ごと圧縮装置１６外部に搬出されて養生されるか、保管される。
In this way, the
以上説明した本実施形態の放射性廃棄物の圧縮成型方法によれば、熱を加えることなく常温で、かつ比較的低い加圧力で優れた強度の成型体を形成することができる。 According to the method of compression molding of radioactive waste of the present embodiment described above, it is possible to form a molded body having excellent strength at room temperature and at a relatively low pressure without applying heat.
次に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
（実施例１、２）
実施例では、模擬放射性廃棄物として都市ごみ焼却炉の焼却灰（以下、単に「焼却灰」ともいう。）を用いた。焼却灰７５質量％、ポルトランドセメント（ＯＰＣ）１２．５質量％及び水１２．５質量％を計量し、その後、これらを混合して混合粉体を得た。焼却灰は、レーザー回折散乱法による体積基準の平均粒子径が１００μｍ程度である。
(Examples 1 and 2)
In the examples, incineration ash from an urban waste incinerator (hereinafter, also simply referred to as “incineration ash”) was used as simulated radioactive waste. Weighed 75% by mass of incineration ash, 12.5% by mass of Portland cement (OPC) and 12.5% by mass of water, and then mixed them to obtain a mixed powder. The incinerated ash has a volume-based average particle size of about 100 μm by the laser diffraction / scattering method.
次いで、得られた混合粉体の一部を採取して内径２５０ｍｍφの金属の円筒形の容器に収容した。このとき、使用する混合粉体の量は、最終的に得られる成型体の高さが３７５ｍｍ、すなわちＬ／Ｄが概ね１．５になる量に調整した。 Next, a part of the obtained mixed powder was collected and stored in a metal cylindrical container having an inner diameter of 250 mmφ. At this time, the amount of the mixed powder used was adjusted so that the height of the finally obtained molded product was 375 mm, that is, the L / D was approximately 1.5.
実施例１では、混合粉体の全量を容器内に収容した後、仮押しをして、その後、本押しをした（仮押し回数１回）。実施例２では、混合粉体を３分割して、それぞれ順に容器に収容し、各収容後に仮押しをして、合計３回の仮押しを経た後、本押しをした（仮押し回数３回）。 In the first embodiment, the entire amount of the mixed powder was contained in the container, and then the temporary pressing was performed, and then the final pressing was performed (the number of temporary pressings was one). In Example 2, the mixed powder was divided into three parts, each of which was stored in a container in order, and after each storage, temporary pressing was performed. ).
仮押し時間は瞬時（約０．５秒）、本押し時間は、実施例１では６時間、実施例２では４時間とした。加圧力はいずれも１０ＭＰａで、いずれも温度は調節せず常温で行った。また、仮押し及び本押しを行うときには容器の外周及び上部を金属厚板で保持して、変形を防止した。クリアランスは１ｍｍとした。得られた成型体を７日間養生した後、圧縮強度を測定した。結果を、混合粉体中の各成分の配合、圧縮条件と併せて表１に示す。 The temporary pressing time was instantaneous (about 0.5 seconds), and the final pressing time was 6 hours in Example 1 and 4 hours in Example 2. The pressing force was 10 MPa in each case, and the pressure was not adjusted and the pressure was adjusted to room temperature. Further, when the temporary push and the main push were performed, the outer circumference and the upper part of the container were held by a metal plate to prevent deformation. The clearance was 1 mm. After curing the obtained molded product for 7 days, the compressive strength was measured. The results are shown in Table 1 together with the composition of each component in the mixed powder and the compression conditions.
（実施例３、４）
実施例３、４では、混合粉体中の各成分の配合と、成型体の圧縮強度の関係について調べた。焼却灰の量を実施例３では８０質量％、実施例４では８５質量％とし、残部をいずれもポルトランドセメント及び水の質量比を１：１として混合し、混合粉体を得た。その他は実施例２と同様の操作及び条件で成型体を得た。結果を、混合粉体の配合、圧縮条件と併せて表１に示す。
(Examples 3 and 4)
In Examples 3 and 4, the relationship between the composition of each component in the mixed powder and the compressive strength of the molded product was investigated. The amount of incinerated ash was 80% by mass in Example 3 and 85% by mass in Example 4, and the balance was mixed with Portland cement and water at a mass ratio of 1: 1 to obtain a mixed powder. A molded body was obtained under the same operations and conditions as in Example 2. The results are shown in Table 1 together with the blending of the mixed powder and the compression conditions.
（実施例５〜７）
実施例５〜７では、クリアランスの幅と、成型体の圧縮強度の関係について調べた。実施例１において、異なる径の杵（加圧ピストン）を用い、クリアランスを、実施例５では０．５ｍｍ、実施例６では１ｍｍ、実施例７では２ｍｍとして、その他は実施例１と同様の操作及び条件で成型体を得た。結果を、混合粉体の配合、圧縮条件と併せて表１に示す。
(Examples 5 to 7)
In Examples 5 to 7, the relationship between the clearance width and the compressive strength of the molded body was investigated. In Example 1, a punch (pressurized piston) having a different diameter was used, and the clearance was set to 0.5 mm in Example 5, 1 mm in Example 6, and 2 mm in Example 7, and the other operations were the same as in Example 1. A molded body was obtained under the conditions and conditions. The results are shown in Table 1 together with the blending of the mixed powder and the compression conditions.
（実験例１、２）
実験例１、２では、Ｌ／Ｄの値を変更した際の成型体の圧縮強度への影響について調べた。Ｌ／Ｄを、実験例１では１、実験例２では１．５として、実施例１と同様の操作及び条件で仮押しをした。仮押し１回後の成型体前駆体の圧縮強度を測定した。結果を、混合粉体の配合、圧縮条件と併せて表１に示す。
(Experimental Examples 1 and 2)
In Experimental Examples 1 and 2, the effect on the compressive strength of the molded product when the L / D value was changed was investigated. The L / D was set to 1 in Experimental Example 1 and 1.5 in Experimental Example 2, and was temporarily pressed under the same operations and conditions as in Example 1. The compressive strength of the molded product precursor after one temporary pressing was measured. The results are shown in Table 1 together with the blending of the mixed powder and the compression conditions.
（比較例１〜３）
模擬放射性廃棄物として、比較例１、３では焼却灰を、比較例２ではりん酸カルシウム主成分の無機質粉体を使用した。それぞれ、放射性廃棄物７５質量％、残部をポルトランドセメント及び水を１：１の質量比として混合して混合粉体を得た。焼却灰及び無機質粉体は、レーザー回折散乱法による体積基準の平均粒子径が１００μｍ程度である。その後、仮押しを行わず比較例１、２では、加圧力１０ＭＰａで１時間、比較例３では、加圧力１０ＭＰａで６時間、温度は調節せずに常温で圧縮して成型体を得た。比較例１〜３において、クリアランスは１ｍｍｍ、Ｌ／Ｄは概ね１．５である。得られた成型体を７日間養生して、その後、圧縮強度を測定した。結果を、混合粉体の配合、圧縮条件と併せて表１に示す。
(Comparative Examples 1 to 3)
As the simulated radioactive waste, incineration ash was used in Comparative Examples 1 and 3, and an inorganic powder containing calcium phosphate as a main component was used in Comparative Example 2. A mixed powder was obtained by mixing 75% by mass of radioactive waste, the balance of Portland cement and water in a mass ratio of 1: 1 respectively. The incinerated ash and the inorganic powder have a volume-based average particle size of about 100 μm by the laser diffraction / scattering method. Then, without temporary pressing, in Comparative Examples 1 and 2, the compact was compressed at a pressing force of 10 MPa for 1 hour, and in Comparative Example 3 at a pressing force of 10 MPa for 6 hours at room temperature without adjusting the temperature, to obtain a molded product. In Comparative Examples 1 to 3, the clearance is 1 mm and the L / D is approximately 1.5. The obtained molded product was cured for 7 days, and then the compressive strength was measured. The results are shown in Table 1 together with the blending of the mixed powder and the compression conditions.
表１より、仮押しを１回以上行った実施例１、２では、仮押しを行わない比較例１〜３に比べて、成型体強度を４倍以上高められたことが分かる。例えば、成型体強度の目安値を、低レベル放射性廃棄物処分基準の１．４７ＭＰａ以上とした場合、仮押しなしでは裕度が無かったが、仮押しの効果によって目安値の強度を十分満足する良好な成型体が得られた。これは、Ｌ／Ｄの小さな成型体を重ね打ちすることと同様の作用による効果と考えられる。しかし、仮押し毎の成型体接着部が剥離するようなことはなく、成型体として一体であった。 From Table 1, it can be seen that in Examples 1 and 2 in which the temporary pressing was performed once or more, the strength of the molded body was increased by 4 times or more as compared with Comparative Examples 1 to 3 in which the temporary pressing was not performed. For example, when the standard value of the strength of the molded body is 1.47 MPa or more, which is the standard for disposal of low-level radioactive waste, there was no margin without temporary pressing, but the strength of the standard value is sufficiently satisfied by the effect of temporary pressing. A good molded body was obtained. This is considered to be an effect due to the same action as overstrike of a molded body having a small L / D. However, the adhesive portion of the molded body was not peeled off for each temporary pressing, and the molded body was integrated.
また、実施例３、４より、放射性廃棄物の配合比７５質量％以上において、仮押しを行うことで、優れた強度の成型体を得られることが分かる。 Further, from Examples 3 and 4, it can be seen that a molded product having excellent strength can be obtained by performing temporary pressing at a compounding ratio of radioactive waste of 75% by mass or more.
また、実験例１、２より、Ｌ／Ｄが小さいほど、仮押し後の成型体前駆体の圧縮強度が高く、強度の高い成型体を得られることが分かる。 Further, from Experimental Examples 1 and 2, it can be seen that the smaller the L / D, the higher the compressive strength of the molded product precursor after temporary pressing, and the higher the strength of the molded product can be obtained.
（参考例１〜３）
参考例では、仮押しを行わない場合について、ポルトランドセメント（ＯＰＣ）及び水の量の比を変更した場合の、成型体の圧縮強度への影響を調べた。模擬放射性廃棄物として、比較例１、２と同様の焼却灰及び無機質粉体を用い、混合粉体１００質量％に対して模擬放射性廃棄物の量を７５質量％とした。混合粉体の１００質量％に対して、（ＯＰＣ質量％，水質量％）を、（１９．６，５．４）、（１３．７５，１１．２５）、（１２．５，１２．５）、（１１．２５，１３．７５）、（７．５，１７．５）、（０，２５）とした。それぞれの配合で混合粉体を作成し、Ｌ／Ｄが概ね１．５となるように上記同様の容器に収容し、クリアランス１ｍｍで、１０ＭＰａ、１時間本押しをした。得られた成型体について、実施例１と同様に養生した後、圧縮強度を測定した。結果を図５に示す。
(Reference Examples 1 to 3)
In the reference example, the effect on the compressive strength of the molded product when the ratio of the amounts of Portland cement (OPC) and water was changed was investigated in the case where the temporary pressing was not performed. As the simulated radioactive waste, the same incineration ash and inorganic powder as in Comparative Examples 1 and 2 were used, and the amount of simulated radioactive waste was 75% by mass based on 100% by mass of the mixed powder. With respect to 100% by mass of the mixed powder, (OPC mass%, water mass%) was added to (19.6, 5.4), (13.75, 11.25), (12.5, 12.5). ), (11.25, 13.75), (7.5, 17.5), (0,25). A mixed powder was prepared with each formulation, housed in the same container as described above so that the L / D was approximately 1.5, and pressed for 10 MPa for 1 hour with a clearance of 1 mm. The obtained molded body was cured in the same manner as in Example 1, and then the compressive strength was measured. The results are shown in FIG.
図５より、仮押しを行わない場合、ＯＰＣの量が、７．５〜１３．７５質量％で、焼却灰及び無機質粉体のいずれを用いた場合も成型体の圧縮強度の目安値を満たしたことが分かる。仮押しを行った場合にも、ＯＰＣと水の質量比と成型体の圧縮強度の関係は、仮押しを行わない場合と同様の傾向を示すと考えられる。そのため、仮押しを行う場合のＯＰＣと水の質量比は、上記目安値を満たした中央値のＯＰＣ：水＝１：１（１２．５質量％：１２．５質量％）から、測定誤差範囲が含まれる±１０％の範囲を採用した。 From FIG. 5, when the temporary pressing is not performed, the amount of OPC is 7.5 to 13.75% by mass, and the standard value of the compressive strength of the molded product is satisfied regardless of whether the incinerated ash or the inorganic powder is used. You can see that. Even when the temporary pressing is performed, the relationship between the mass ratio of OPC and water and the compressive strength of the molded product is considered to show the same tendency as the case where the temporary pressing is not performed. Therefore, the mass ratio of OPC and water in the case of temporary pressing is within the measurement error range from the median OPC: water = 1: 1 (12.5 mass%: 12.5 mass%) that satisfies the above guideline value. The range of ± 10% including is adopted.
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、例として提示したものであり、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。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１…放射性廃棄物、２…水硬性無機固化材、３…水、４…混合粉体、５…成型体、１０…圧縮成型装置、１１…放射性廃棄物供給装置、１２…水硬性無機固化材供給装置、１３…水供給装置、１５…混合機、１６…圧縮装置、１７…収容容器、１８…混合粉体移送装置、１９…収容容器保持装置、２１…加圧ピストン、Ｓ１…計量工程、Ｓ２…混合工程、Ｓ３…収容工程、Ｓ４…仮圧縮工程、Ｓ５…圧縮成型工程、Ｃ…クリアランス。 1 ... Radioactive waste, 2 ... Water-hard inorganic solidifying material, 3 ... Water, 4 ... Mixed powder, 5 ... Molded material, 10 ... Compression molding equipment, 11 ... Radioactive waste supply equipment, 12 ... Water-hard inorganic solidifying material Supply device, 13 ... water supply device, 15 ... mixer, 16 ... compression device, 17 ... storage container, 18 ... mixed powder transfer device, 19 ... storage container holding device, 21 ... pressure piston, S1 ... weighing process, S2 ... mixing step, S3 ... accommodating step, S4 ... temporary compression step, S5 ... compression molding step, C ... clearance.
Claims (7)
前記放射性廃棄物と水硬性無機固化材と水とを混合して混合粉体を得る工程であり、前記混合粉体の１００質量％に対して、前記放射性廃棄物を７５質量％以上、前記水硬性無機固化材と水を、合計で２５質量％以下、かつ水硬性無機固化材：水で表わされる質量比で０．９：１．１〜１．１：０．９となる量で混合する混合工程と、
前記混合粉体を収容容器内に収容する収容工程と、
前記収容容器を収容容器保持装置によって保持した状態で、前記収容容器内の前記混合粉体を仮圧縮する仮圧縮工程と、
前記収容容器を前記収容容器保持装置によって保持した状態で、前記収容容器内の前記混合粉体を、前記仮圧縮工程より長時間で本圧縮して成型体を得る圧縮成型工程と
を有することを特徴とする放射性廃棄物の圧縮成型方法。 It is a compression molding method for powdered radioactive waste.
This is a step of mixing the radioactive waste, the water-hardening inorganic solidifying material, and water to obtain a mixed powder, in which the radioactive waste is 75% by mass or more and the water is 100% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder. The hard inorganic solidifying material and water are mixed in an amount of 25% by mass or less in total and a mass ratio of water-hard inorganic solidifying material: water is 0.9: 1.1 to 1.1: 0.9. Mixing process and
A storage step of storing the mixed powder in a storage container, and
A temporary compression step of temporarily compressing the mixed powder in the storage container while the storage container is held by the storage container holding device.
Having the compression molding step of obtaining a molded product by main-compressing the mixed powder in the storage container for a longer time than the temporary compression step while the storage container is held by the storage container holding device. A characteristic compression molding method for radioactive waste.
前記圧縮成型工程における加圧時間は１時間以上であり、
前記仮圧縮工程及び前記圧縮成型工程における加圧力が、１０ＭＰａ以上１３ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射性廃棄物の圧縮成型方法。 The pressurization time in the temporary compression step is instantaneous,
The pressurization time in the compression molding step is 1 hour or more.
The method for compressing and molding radioactive waste according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressing force in the temporary compression step and the compression molding step is 10 MPa or more and 13 MPa or less.
前記混合機に、前記混合粉体の１００質量％に対して７５質量％以上となる量の前記放射性廃棄物を計量して供給する放射性廃棄物供給装置と、
前記混合機に、前記混合粉体の１００質量％に対して前記水硬性無機固化材と水が合計で２５質量％以下、かつ前記水硬性無機固化材：水で表わされる質量比が０．９：１．１〜１．１：０．９となる量の、前記水硬性無機固化材を計量して供給する水硬性無機固化材供給装置及び前記水を計量して供給する水供給装置と、
前記混合機内の混合粉体を移送して収容容器に収容する混合粉体移送装置と、
前記収容容器を保持する収容容器保持装置と、
前記収容容器内の混合粉体を、前記混合粉体移送装置から複数回に分けて移送して仮圧縮させ、その後に加圧力１０ＭＰａ以上１３ＭＰａ以下で加圧して成型させ成形体を形成する圧縮装置と
を有することを特徴とする放射性廃棄物の圧縮成型装置。 A mixer that mixes powdered radioactive waste, a water-hardening inorganic solidifying material, and water to produce a mixed powder.
A radioactive waste supply device that measures and supplies the radioactive waste in an amount of 75% by mass or more with respect to 100% by mass of the mixed powder to the mixer.
In the mixer, the total mass ratio of the water-hard inorganic solidifying material and water is 25% by mass or less with respect to 100% by mass of the mixed powder, and the mass ratio represented by the water-hard inorganic solidifying material: water is 0.9. A water-hard inorganic solidifying material supply device for measuring and supplying the water-hard inorganic solidifying material and a water supply device for measuring and supplying the water in an amount of 1.1 to 1.1: 0.9.
A mixed powder transfer device that transfers the mixed powder in the mixer and stores it in a storage container.
A storage container holding device for holding the storage container and
Compressing the mixed powder of the storage container, the mixed powder transfer device several times to temporary compression and transported separately from, then molded under pressure at less then pressure 10MPa or 13MPa to form a molded body A compression molding device for radioactive waste, which comprises the device.
前記収容容器の内壁と前記加圧ピストンの外周の間に、幅が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のクリアランスを有することを特徴とする請求項６記載の放射性廃棄物の圧縮成型装置。 The compression device includes a pressurizing piston.
The compression molding apparatus for radioactive waste according to claim 6, wherein a clearance having a width of 0.5 mm or more and 3 mm or less is provided between the inner wall of the storage container and the outer circumference of the pressure piston.
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