JPS599598A - 廃滓塊状物をつくる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の焼滓を集塊させて塊状物にする力υ
、に関する。

ＰＵＲＥＸ法（”ＰＵＲＥＸ”は［抽出によるプルトニ
ウム−ウラニウム回収Ｊ（ＰＩｕｔｏｎｉｕｍ−ｕｒａ
ｎｉｕｍ　　ｒｅｃ。

ｖｅｒｙ　　ｂｙ　　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）の頭文字
からつくった造語である）においては、原子炉から出た
使用済の燃料は廃棄物処理設備によって硝酸中に溶解さ
れる。ウラニウム及びプルトニウムを有機溶剤で抽出し
、残った水相を水酸化ナトリウムで中和して炭素鋼製の
タンク内で貯蔵できるようにする。

ＰＵＲＥＸ廃棄物は放射能を出す商業的な有用性のない
ものであるから、ガラス化設備中で動かないようにガラ
スに封入する等の処理をして、安全な状態で廃棄しなけ
ればならない。廃棄物処理施設によっては、’Ｐ　Ｕ　
ＲＥＸ廃棄物の星が少な過ぎて、その処理施設にガラス
化プラントを建設するとコストが合わなくなる場合もあ
り、ＰＵＲＥＸ廃棄物を中央ガラス化設備に輸送しなけ
ればならないことになる。しかし、ＰＵＲＥＸ廃棄物は
放射性液体であるから、輸送路での漏れの危険性になり
、この粉末を入れた容器が破損し破損１」から風によっ
て粉末が撒き故らぎれる危険があるので、輸送できない
。従って、空気によって徹き散らされない粒度を持つ固
体の形にすることによって、始めて廃棄物の輸送が可能
になる。

米国特性第４．，０２０，００４号明細書には、放射性
のフェロシアン化物類を炭酸ナトリウム及び玄武岩と一
１酸化硼素との化合物、又はシリカと石灰との化合物と
ともに溶融することにより、動かないガラスにする方法
で開示ｙれている。

米国特許第４．２０２．７９２号明細書には、液状の核
廃棄物をガラス形成剤と混合して硼珪酸ガラス化合物を
得る方法が開示されている。

米国特許第４．２２４，１７７号明細書には、核廃棄物
を含有するガラス棒を３Ｎ塩酸溶液及び１５〜２０％塩
化アンモニウム水溶液で浸出する方法が開示されている
。

米国特、１′ｌ第４，２３４，４４９号明細書にには、
放射性のアルカリ金属なシリカ粒子と牛ｊＩこ合して、
放射性物質を貯蔵するガラスをつくる方法が開示されて
いる。

１９８１年６月１２１」伺けで禮出願された「核廃棄物
を封じ込めるためのアルコールを含有しないアルコキシ
ド法」と題する米国特、１１出願第２７２，８５２号（
出願人：ホープ（ＰＯＰＥ）外）の明細書には、ガラス
に代わるアルコールを含有しないアルコキシド類中に核
廃棄物を封入する方υ、が開示ぶれている。

従って、本発明は、中和したＰＵＲＥＸ廃棄物を集塊さ
せた焼滓塊状物にする方法であって、１１行記ＰＵＲＥ
Ｘ廃棄物を濃縮して固形物３０〜４０％にし、前記の濃
縮されたＰＵＲＥＸ廃棄物に０．００１〜１％の水酸化
アルミニウムと５〜１５％のシリカと１〜３％の酸加硼
素とを含有する混合物を生成させるに必要な脱アルコー
ルした珪素、及びアルミニウムのアルコキシド類のコロ
イドを添加し、前記混合物を４００〜７００°Ｃに加熱
して前記焼滓塊状物にすることを特徴とする方法を提供
せんとするものである。

本発明者等は、ＰＵＲＥＸ廃棄物に脱アルコール・アル
コキシド類を添加し、得られた混合物を加熱することに
より、焼滓塊状物をつくることができるという知見を得
た。このようにして得られた焼滓塊状物は、空気によっ
て吹き散らされることがないので、安全輸送できる。焼
滓塊状物をガラス化設備中でアンモニウム（即ち、アン
モニウム水）に入れると、容易に分解することができる
。加熱してアンモニアをとばせば、得られるスラリーは
既イｆのカラス化設備で処理するに適したものになる。

本発明の方法は、比較的簡単であって、単にアルコール
処理したアルコキシド類を廃棄物に添加するだけでよい
。本発明の方法は。

その発生のため高価な炉や多大のエネルギー・コストを
必要とし廃棄物中の放射性成分が揮発する可能性がある
高温度を必要としない方法である。

不発明をより明確に理解できるよう、添伺の図面を参照
しつつ、以下に本発明の好ましい実施例について説明す
る。

さて、添伺の図面において、キャニオン区域ｌ及び２を
点線で示しであるがこれらのキャニオン区域の内部のブ
ロックは、ブロック内の工程が放射能封じ込め処置下で
実施されることを示す。本発明の第１の工程においては
、　Ｐ　Ｕ　ＲＥ　Ｘ廃棄物を１例えば蒸発により、ブ
ロック３において濃縮して汚染ｙれていない廃水４を得
る。分離工程ではブロック５においてアルコキシド類を
添加し加熱して、既イ１のアルコール並びに反応中に生
じたアルコールを除去する。ブロック６において、　ｊ
Ｊ−Ｌ合し脱アルコールしたアルコキシド類を濃縮ＰＵ
ＲＥＸ廃棄物と混合し、混合物をブロック７に送り、そ
こで水を蒸発させて加熱して焼滓をつくる。次いで、容
器に入れた焼滓をガラス化センターまたは入口ブロック
８に送り、水酸化アンモニウムで分解・浸出する。得ら
れたスラリーをブロック９において加熱してアンモニア
を回収し９回収したアンモニアを流路ｌＯに還流させる
。残余のスラリーは流路１１を通って、ガラス化設備に
送る。

本発明方法の出発物質は、核燃ネ１再処理設備で生じる
中和されたＰＵＲＥＺ廃棄物である　。ＰＵＲＥＸプロ
セスにおいては、使用済の核燃料は硝酸中に溶解され、
ウラニウムとプルトニウムは有機溶剤で抽出される。

残った水相を水酸化ナトリウムで中和すると、全固形分
含有率か２０〜３０％であり、前記の全固形分のう　ち
の少なくとも約１５％がナトリウムであって　残部が硝
酸塩、水酸化物、放射性の核物質、酸化鉄その他の化合
物によって占められるものである。本発明の第一　工程
において、中和したＰＵＲＥＸ廃棄物は固形分３０〜４
０％になるまで濃縮される。廃棄物を濃縮することによ
り、処理すべＳ流体をできるだけ少なくして加工するこ
とができるようになる。しかしながら、濃度が４０％以
」二になると、ポンプ圧送が困難になる。加熱して水を
蒸発させることにより濃縮することができる。

分一工程では、固化物質を調整する必要がある。必要な
珪素、硼素及びアルミニウムのアルコキシド類等をアル
コールと混合した後、水と７１Ｎ合し、アルコールを蒸
留することなより、固化物質を調製できる。この種のア
ルコキシド類は、一般式Ｓ　ｉ　（ＯＲ）＋、Ｂ（ＯＲ
）、及びＡ１（ＯＲ’）３で表わされ１式中ＲはＣＩＯ
までのアルキルノ１（であり、Ｒは水素または、Ｃ１，
までのアルキル基を示す。Ｒとしては、最も安価であり
、高級のＲ基の場合に生じる水とアルゝ−ルとの共沸混
合物を生じない点から、メチル基が好ましい。安価であ
る点から、Ｒ゛として好ましいのは水素である。操作を
簡単にするために、全てのＲ基が同一の）、（であるこ
とが（ＩＦましい。同じ理由で、上記混合物中で使用す
るアルコールは、アルコキシド類から凝縮して除去され
るアルコールと同一であるのが好ましい。アルコキシド
類から固化物質を生成させる工程は既知の工程であり、
上で引用した米国特許出願第２７２，８５２号の明細書
に記載されている。手短かに説明すると、アルコール対
アルコｌキシドのモル比が、０．５対３になる割合でア
ルコキシドにアルコールを添加し１次に水対アルコキシ
ドのモル比が３対６になる割合で水を加える。勿論、！
二記のモ程に設計変更を加えて固化物質を調製すること
もできる。アルコキシド類の混０ 合物は、コロイドになる。

本発明の次の工程は、コロイドからアルコールを蒸発さ
せる工程である。この蒸発工程は、巾にアルコールの沸
点になるまで加熱し、アルコールの蒸発が終わるまで加
熱するという簡単な操作である。蒸発するアルコールは
、最初に添加したアルコール及び以下の−・般式で示さ
れるアルコキシドの高分子化に伴なって凝縮してくるア
ルコールの両方を含む。なお、以下の式中９Ｍは珪素、
硼素またはアルミニウムを示す。

Ｍ　（ＯＲ）、＋　Ｈ、Ｏ＋Ｍ、１（ＯＨ）＋　ｎ　Ｒ
ＯＨ本発明方法の次の工程においては、二ロイ硼素また
は珪素が含有されている可能性があるから、廃棄物中に
存在するこれらの元素の量を考慮に入れて、固化物質中
のアルミニウム、硼素または、珪素の量を調節しなけれ
ばならない。濃縮したＰＵＲＥＸ廃棄物と調製１ した固化物質との混合物の組成が、　０．００１〜１％
（尚１本明細書中の％は全て型開％である。）の水酸化
アルミニウム（ＡＩ（ＯＨ）Ｊ）トと、５〜１５％のシ
リカ（ＳｉＯ□）　と、１〜３％の酸化硼素（Ｂ２０３
）とを含有し、残部が濃縮化合物類からＰＵＲＥＸ廃棄
物中に含まれていた他の元素及び化合物類から成る組成
になるよう調節しなければならない。木嶺明者等の知見
によれば、存在する水酸化アルミニウムの早が１；記の
下限喰より少ない場合にはし 得られる焼滓が伺着し合って一体の固化物もならず、逆
に、存在する水酸化アルミニウムの量が上記のに限値を
越えると得られる焼滓のガラス化が進み過ぎて焼滓の浸
出・分解が困難になる。シリカ量が少なすぎると粉末に
なり、シリカｌｌ１−が多過ぎると焼滓の浸出が困難に
なる。これと逆の効果が酸化硼素によってもたらされ、
醇化硼素の量が少な過ぎると焼滓の浸出が容易でなくな
り、酸化硼素の量が多過ぎると粉末ができる。」二記の
理由から２ 、好ましい水酸化アルミニウムの濃度は０．００１〜０
　、　’００２％、好ましいシリカの濃度は５〜１０％
、好ましい酸化硼素の量は１．５〜２．５％である。

本発明方法の次の］−程テ、　ａ１ｉ！Ｐ　Ｕ　ＲＥ　
Ｘ焼滓物と調製した固化物質との混合物を４゜０〜７０
０°Ｃに加熱して、存在する水の全量を蒸発させ固形分
の容積を減少させて焼滓の形にする。」二記の温度範囲
よりも低い温度で加熱した場合には粉末に近いものにな
り、上記の温度範囲よりも高温に加熱した場合にはは５
５０％〜６５０℃である。

上記のようにして得た焼滓は安全に包装または容器に入
れることができ、鉄道、トラックその他の手段によって
安全にガラス化センターに輸送することができ、ガラス
化センターで処理して永久的にガラス中に封じ込めるこ
とかできる。ガラス化センターにおいて。

　３ 焼滓に水酸化アンモニウムを添加すると、水出する。ア
ンモニアには回収可能で再使用でき、廃薄物の容積を増
大しないので、水酸化アンモニウムを使用する。水にア
ンモニアを添加して水酸化アンモニウムをつくる。水酸
化アンモニウムの濃度が１０％未満であると浸出に要す
る時間が長くなり過ぎ、水中のアンモニアの飽和溶解度
が２９％であるから。

水酸化アンモニウムの濃度を１０〜２９％とする。アン
モニア浸出完了後、スラリーを過熱してアンモニアを蒸
発させ、アンモニアは回収して再循環使用する。次いで
従来公知の方法により、ナトリウムをスラリーから除去
し、更に変性することなく、スラリーをガラス化二［程
に入れる。ガラス化工程は既知の工程であり９文献に記
載されている。

次に、実施例を挙げて１本発明を例示する　４ ・シ　　　　　−　　　　９１ 四エトキシ■１素（ｓｉｌｉｃｏｎ　　ｔｅｔｒａｅｔ
　ｈｏｘｉｄｅ）３０％と、三エトキシ硼素（ｂｏｒｏ
ｎ　　ｔｒｉｅｔｈｏｘｉｄｅ）８．５％と、エチルア
ルコール６１．５％とから成る４尾合物１８６６ｇを準
備した。この混合物に２６１４ｇの水を添加した。得ら
れた混合物を６４，４°Ｃ（１４８°Ｆ）に加熱して。

アルコールの全量を蒸発させた。

以下のＮ１成の模擬ＰＵＲＥＸ廃棄物を準備した。（組
成は％で示しである。） Ｎａ　Ｓｏ　・ＩＯＨ０１５，８・Ｃｒ（ＯＨＩ）　　
　　　０．５２　　＋　　　　　２ ＮａＮＯ３４０，Ｂ　　　Ｎ１（ＯＨ）、　　　　　０
．２８ａＮ％　　　　　　　　３２．０　　ＡＩ（０１
（）、　　　　　０．００７Ｎａｉｌ（１，２ＡＩＦｊ
Ｏ，ｌ ＮａＣ１Ｏ，００４ＮＡ３　ＰＯ４−１２Ｍｏ０３　０
．８Ｆ　ｅ　（ＯＨ）Ｊ　　　　　　　３　、８　　　
Ｍ　ｎ　Ｏ□０．２Ｆ　ｅ　Ｐ　Ｏ’ｆ−２、３Ｎ　ａ
　Ｕ２−０７　　　　　　　１　、０持、土類 Ｅｕ、０．　　　　　　　０．Ｉ　　　ＣｅＯ□０．０
０Ｂ核***生成性 ’３ｒ０　　　　　　０．００２　　Ｃａ（ＯＨ）　　
　　　０．００６ＲｕＯ：ＬＯ，００３ＺｒＤ、　　　
　　０．００２Ｂａ（ＯＨ）　　・８１（００，１ ２ｉ Ｌ記の模擬廃棄物をｌｏＯ’ｃ（２１２°Ｆ）に加熱し
て水を追い出し、廃棄物を濃縮して５００ｇにした。こ
れに２００ｇの脱アルコールアルコキシド程合物を加え
た。得られた混合物を加熱して６００　’Ｃにしたとこ
ろ。

粒度的３．２　ｍｍ−８，４ｍｍ　（１／８−１／４イ
ンチの付着または接着して一体となった固したところ、
焼滓は完全な分解した。次に。

アンモニアが蒸発してしまうまで、得られたスラリーを
５４．４°０（１３０°Ｆ）に加熱し５ た。

ら焼滓塊状物をつくる方法を示すフロー・チャー１−（
ｌ二程図）である。

７ ６ 釧 シ 、７（ ｊｉ ぶδ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中和したＰＵＲＥＸ廃棄物を集塊させて焼滓塊状物
   にする方法であって、前記ＰＵＲＥＸ廃棄物を濃縮して
   固形分３０〜４０％にし、前記の濃縮されたＰＵＲＥＸ
   廃棄物に０、．０Ｏ１−１％の水酸化アルミニウムと５
   〜１５％のシリカと１〜３％の酸化硼素とを含有する混
   合物を生成させるに必要な脱アルコールした珪素、硼素
   及びアルミニウムのアルコキシド類のコロイドを添加し
   、前記混合物を４００〜７００℃に加熱して前記焼滓塊
   状物にすることを特徴とする方法。 ２、前記混合物が、０．００１〜０．００２％の水酸化
   アルミニウムと、５〜１０％のシリカと、１．５〜２．
   ５％の酸化硼素とを含有することを特徴とする特許請求
   範囲第１項に記載の方法。 ３、前記混合物を５５０〜６５０°Ｃに加熱することを
   ４′！Ｆｍ、とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載の方法。 ４、脱アルコールされる対象アルフールがメタノールで
   あることを特徴とする特許請求範囲第１項又は第２項に
   記載の方法。 ５、焼滓塊状物を容器に入れて輸送する最終工程を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項の何
   れかに記載の方法。 ６、焼滓塊状物を水酸化アンモニウム中で分解する最終
   工程を有することを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の方法。 ７、水酸化アンモニウムが１０〜２９％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８、分解された焼滓と水酸化アンモニウムとを加熱して
   、アンモニアを追い出し、再使用する工程を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の
   方法。