特許 6247465 放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6247465

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20171204BHJP

   B01J 20/12 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/30 511A

   G21F9/30 517A

   B01J20/12 A

   B01J20/12 B

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-142599(P2013-142599)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-14571(P2015-14571A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2016年2月10日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100111121

【弁理士】

【氏名又は名称】原 拓実

(74)【代理人】

【識別番号】100118474

【弁理士】

【氏名又は名称】寺脇 秀▲徳▼

(74)【代理人】

【識別番号】100141911

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 譲

(74)【代理人】

【識別番号】100200137

【弁理士】

【氏名又は名称】浅野 良介

(72)【発明者】

【氏名】川野 昌平

(72)【発明者】

【氏名】川原田 義幸

(72)【発明者】

【氏名】小畑 政道

(72)【発明者】

【氏名】林 弘忠

(72)【発明者】

【氏名】野原 雄介

(72)【発明者】

【氏名】佐谷野 顕生

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０７９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１２４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０８８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０７８４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２５６２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４９９７７１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｇ２１Ｆ ９／１６

Ｂ０１Ｊ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して水と混合する混合部と、
前記混合部において前記焼却灰と前記粘土鉱物と前記水とが混合された混合物を同じ寸法
と形状の可塑性を有する成形体に成形する成形部と、
前記成形部によって成形された前記成形体を焼成して固化する焼成部と
を有することを特徴とする、
放射性廃棄物固化装置。

【請求項2】

前記粘土鉱物は、ベントナイト、カオリン、モルデナイト、モンモリオナイト、イライト
、トドロカイト、ハロイサイト、セリサイト、アロフェンの少なくとも１種を含むことを
特徴とする
請求項１に記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項3】

前記混合部は、前記焼却灰に前記粘土鉱物を添加すると共に、ガラスを前記焼却灰に添加
して混合することを特徴とする、
請求項１または２に記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項4】

前記ガラスは、粉末であって、酸化ケイ素と酸化ビスマスとのいずれかを少なくとも含む
ことを特徴とする請求項３に記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項5】

前記成形部は、プレス機および金型を用いて前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項１から４のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項6】

前記成形部は、押出成形機を用いて前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項１から４のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項7】

前記成形部は、円筒形または直方体に前記混合物を成形することを特徴とする、
請求項１から６のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項8】

前記焼成部は、大気雰囲気において、電気炉もしくはガス炉を用いて成形体を焼成して固
化することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の放射性廃棄物固化装置。

【請求項9】

放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して水と混合する混合ステップと、
前記混合ステップにおいて前記焼却灰と前記粘土鉱物と前記水とが混合された混合物を同
じ寸法と形状の可塑性を有する成形体に成形する成形ステップと、
前記成形ステップによって成形された前記成形体を焼成して固化する焼成ステップと
を有することを特徴とする、
放射性廃棄物の固化処理方法。

【請求項10】

放射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して水と混合する混合ステップと、
前記混合ステップにおいて前記焼却灰と前記粘土鉱物と前記水とが混合された混合物を同
じ寸法と形状の可塑性を有する成形体に成形する成形ステップと、
前記成形ステップによって成形された前記成形体を焼成して固化する焼成ステップと
を有することを特徴とする、
放射性廃棄物固化体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電プラントでは、施設内で使用した手袋、防護服、布帽子などの可燃物について雑固体廃棄物として焼却処理を行なっている。そして、その焼却処理によって生じた焼却灰は、低レベルの放射性廃棄物として、ドラム缶などの容器に収容され、保管される。焼却灰は、粉末状であるので、放射性物質が飛散することを防止するために、固化される。

【0003】

放射性廃棄物である焼却灰を固化する方法として、さまざまな方法が提案されている（たとえば、特許文献１から４を参照）。具体的には、焼却灰とガラスとの混合体を焼結すること、焼却灰とセメントとを混ぜて固化すること、焼却灰とアスファルトとを混ぜて固化すること、焼却灰と熱可塑固化剤とを混ぜて固化すること（プラスチック固化）などの方法が、知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2007-40872号公報

【特許文献2】特開2003-255085号公報

【特許文献3】特開2002-181993号公報

【特許文献4】特開2003-107192号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記方法においては、複雑なプロセスを経る場合があるため、固化を効率的に行うことが容易でない場合がある。

【0006】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、放射性廃棄物について効率的に固化を行うことが可能な、放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の放射性廃棄物固化装置は、混合部と成形部と焼成部とを有する。混合部は、放
射性物質を含有する焼却灰に粘土鉱物を添加して水と混合する。成形部は、混合部におい
て焼却灰と粘土鉱物と水とが混合された混合物を同じ寸法と形状の可塑性を有する成形体
に成形する。焼成部は、成形部によって成形された成形体を焼成して固化する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、放射性廃棄物について効率的に固化を行うことが可能な、放射性廃棄物固化装置、放射性廃棄物固化体の固化処理方法、および、放射性廃棄物固化体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る、放射性廃棄物について処分するときのフロー図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について、図面を参照して説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
［Ａ］放射性廃棄物固化装置
図１は、第１実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。

【0012】

図１に示すように、放射性廃棄物固化装置１は、混合部２１と成形部３１と焼成部４１とを有する。

【0013】

放射性廃棄物固化装置１は、原子力発電プラント、燃料再処理施設などの原子力関連施設内で使用した手袋、防護服、布帽子などの可燃物について焼却処理が行なわれることによって生じた焼却灰Ｆ１１について、固化処理を行う。

【0014】

以下より、放射性廃棄物固化装置１を構成する各部について、順次、説明する。

【0015】

［Ａ−１］混合部２１
混合部２１は、放射性物質を含有する焼却灰Ｆ１１に、粘土鉱物Ｆ１２を添加して混合する。

【0016】

具体的には、混合部２１は、混合機（ミキサー）を備えており、その混合機のタンクの内部に、焼却灰Ｆ１１の粉体が第１供給部１１から供給される。

【0017】

また、混合部２１は、第２供給部１２から粘土鉱物Ｆ１２の粉体が混合機のタンクに供給される。

【0018】

この他に、混合部２１は、第３供給部１３から、水Ｆ１３が混合機のタンクに供給される。

【0019】

混合部２１においては、焼却灰Ｆ１１と粘土鉱物Ｆ１２と水Ｆ１３とのそれぞれが、計量された後に、混合機のタンクに供給される。

【0020】

そして、混合部２１は、放射性物質を含有する焼却灰Ｆ１１と、粘土鉱物Ｆ１２と、水Ｆ１３とを撹拌して混合することによって、混合物Ｆ２１を形成する。

【0021】

［Ａ−２］成形部３１
成形部３１は、混合部２１において焼却灰Ｆ１１と粘土鉱物Ｆ１２と水Ｆ１３とが混合された混合物Ｆ２１を成形する。

【0022】

成形部３１は、たとえば、プレス機および金型（ダイ）を備えており、プレス機および金
型を用いて、混合物Ｆ２１を成形する。具体的には、成形部３１は、混合物Ｆ２１が金型
に供給され、その混合物Ｆ２１をプレス機でプレスすることで、可塑性を有する成形体Ｆ
３１を形成する。

【0023】

この他に、成形部３１については、たとえば、押出成形機を用いて混合物Ｆ２１を成形するように構成してもよい。
［Ａ−３］焼成部４１
焼成部４１は、成形部３１によって成形された成形体Ｆ３１を焼成して固化する。

【0024】

焼成部４１は、電気炉、ガス炉などの焼成炉を備えており、その焼成炉に成形体Ｆ３１が供給される。そして、焼成部４１は、焼成炉を用いて、成形体Ｆ３１を焼成して固化させることによって、固化体Ｆ４１（焼成体）を形成する。

【0025】

焼成部４１において形成された固化体Ｆ４１は、ドラム缶などの容器５１に収容される。

【0026】

［Ｂ］放射性廃棄物の処分方法
図２は、第１実施形態に係る、放射性廃棄物について処分するときのフロー図である。

【0027】

放射性物質を含有する焼却灰Ｆ１１（図１参照）について処分するために、焼却灰Ｆ１１を固化処理する手順について、図２を参照して、具体的に説明する。

【0028】

［Ｂ−１］混合ステップ（ＳＴ１）
まず、図２に示すように、混合を行う（ＳＴ１）。

【0029】

ここでは、図１に示したように、焼却灰Ｆ１１の粉体と、粘土鉱物Ｆ１２の粉体と、水Ｆ１３とが、混合部２１に供給され、混合部２１において混合される。

【0030】

粘土鉱物Ｆ１２は、粘土を構成する鉱物であり、たとえば、ベントナイト、カオリン、モルデナイト、モンモリオナイト、イライト、トドロカイト、ハロイサイト、セリサイト、アロフェンの少なくとも１種が添加される。

【0031】

粘土鉱物Ｆ１２については、焼却灰Ｆ１１が１００重量部に対して、たとえば、下記の割合で添加する。この範囲よりも少ない場合には、成形体の可塑性が劣化し、成形体にひび割れや欠けが発する不具合が生ずる場合がある。また、この範囲よりも多い場合には、成形体および焼成体の体積が増加し、収納容器の本数が増加する不具合が生ずる場合がある。

【0032】

（粘土鉱物Ｆ１２の添加条件）
・粘土鉱物・・・５重量部以上、２０重量部以下

【0033】

また、水Ｆ１３については、焼却灰Ｆ１１が１００重量部に対して、たとえば、下記の割合で添加する。この範囲よりも少ない場合には、成形体の可塑性が劣化しひび割れが発生する不具合が生ずる場合がある。また、この範囲よりも多い場合には、成形体の流動性が増加し、形状を保持できないという不具合が生ずる場合がある。

【0034】

（水Ｆ１３の添加条件）
・水 ・・・０．１重量部以上、５重量部以下

【0035】

［Ｂ−２］成形ステップ（ＳＴ２）
つぎに、図２に示すように、成形を行う（ＳＴ２）。

【0036】

ここでは、図１に示したように、混合部２１から供給された混合物Ｆ２１について、成形部３１が成形する。

【0037】

本実施形態では、たとえば、プレス機および金型を用いて、混合物Ｆ２１を加圧して成形する。これにより、たとえば、円筒形状の成形体Ｆ３１を形成する。

【0038】

この他に、成形体Ｆ３１が、たとえば、直方体になるように、成形を行なってもよい。

【0039】

［Ｂ−３］焼成ステップ（ＳＴ３）
つぎに、図２に示すように、焼成を行う（ＳＴ３）。

【0040】

ここでは、図１に示したように、成形部３１によって成形された成形体Ｆ３１を、焼成部４１が焼成して固化する。

【0041】

本実施形態では、焼成炉を用いて成形体Ｆ３１を焼成することによって、固化体Ｆ４１（焼成体）を形成する。

【0042】

そして、その固化体Ｆ４１を、ドラム缶などの容器５１に収容する（図１参照）。

【0043】

［Ｃ］実施例
以下より、本実施形態の実施例について説明する。

【0044】

実施例においては、図２に示したように、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを、順次、行うことによって、固化体（焼成体）を作製した。

【0045】

（実施例１）
実施例１では、まず、混合ステップ（ＳＴ１，図２）において、下記の混合条件で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。本実施例では、アルミナ製の乳鉢において混合を行い、混合物を得た。

【0046】

（混合条件）
・焼却灰 １００重量部
・粘土鉱物（ベントナイト） ２０重量部
・水 １０重量部

【0047】

つぎに、成形ステップ（ＳＴ２，図２）においては、下記の成形条件で、プレス機および金型（ダイ）を用いて、混合物を加圧して成形した。これにより、たとえば、直径が約２０ｍｍであって、高さが約１０ｍｍである、円筒形状の成形体を形成した。

【0048】

（成形条件）
・プレス圧 ・・・５０ｋｇ／ｃｍ^２

【0049】

つぎに、焼成ステップ（ＳＴ３，図２）においては、下記の焼成条件で電気炉を用いて成形体を焼成することによって、固化体（焼成体）を形成した。

【0050】

（焼成条件）
・環境 ・・・大気雰囲気
・焼成温度 ・・・９００℃
・焼成時間 ・・・３時間

【0051】

（実施例２）
実施例２においては、実施例１と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例１と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0052】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１０００℃

【0053】

（実施例３）
実施例３においては、実施例１と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例１と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0054】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１１００℃

【0055】

（実施例４）
実施例４においては、粘土鉱物の混合割合が下記である点を除き、実施例１と同様にして、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。その後、実施例１と同様に、成形ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを、順次、行うことによって、固化体を作製した。

【0056】

（混合条件）
・粘土鉱物（ベントナイト） １０重量部

【0057】

（実施例５）
実施例５においては、実施例４と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例４と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0058】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１０００℃

【0059】

（実施例６）
実施例６においては、実施例４と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例４と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0060】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１１００℃

【0061】

（実施例７）
実施例７においては、粘土鉱物の混合割合が下記である点を除き、実施例１と同様にして、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、水とを混合した。その後、実施例１と同様に、成形ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを、順次、行うことによって、固化体（焼成体）を作製した。

【0062】

（混合条件）
・粘土鉱物（ベントナイト） ５重量部

【0063】

（実施例８）
実施例８においては、実施例７と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例７と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0064】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１０００℃

【0065】

（実施例９）
実施例９においては、実施例７と同様にして、混合ステップ（ＳＴ１）と、成形ステップ（ＳＴ２）とを行った。その後、焼成ステップ（ＳＴ３）においては、焼成温度が下記である点を除き、実施例７と同様な焼成条件で成形体を焼成し、固化体（焼成体）を形成した。

【0066】

（焼成条件）
・焼成温度 ・・・１１００℃

【0067】

表１では、上記実施例について、収縮率を求めた結果を示している。ここでは、焼成前の成形体の寸法と、焼成後の固化体（焼成体）の寸法とを計測し、焼成によって収縮した割合を収縮率として求めた。各実施例においては、２つのサンプルを準備し、その２つのサンプルについて収縮率を求めた。そして、表１では、その求めた収縮率の平均値を示している。

【0068】

【表1】

【0069】

表１に示すように、実施例１から実施例９のそれぞれは、収縮率が１．４〜２．７％であり、焼結固化が確認された。

【0070】

［Ｄ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、放射性物質を含有する焼却灰Ｆ１１に粘土鉱物Ｆ１２を添加して混合する。そして、その焼却灰Ｆ１１と粘土鉱物Ｆ１２とが混合された混合物Ｆ２１を成形する。そして、成形体Ｆ３１を焼成して固化する。

【0071】

このように、本実施形態では、焼却灰Ｆ１１に粘土鉱物Ｆ１２を添加しているので、焼成によって形成される固化体Ｆ４１に、ひびや、欠けが発生することを抑制することができる。特に、本実施形態では、焼却灰Ｆ１１に粘土鉱物Ｆ１２を添加する他に、少量の水Ｆ１３を添加しているので、可塑性が生じて、好適に成形を行うことができる。

【0072】

さらに、本実施形態では、焼却灰Ｆ１１に含有する放射性核種が、粘土鉱物Ｆ１２に吸着するので、焼成の際の加熱により、放射性核種が揮発することを防止することができる。特に、本実施形態では、焼却灰Ｆ１１に粘土鉱物Ｆ１２を添加する他に、少量の水Ｆ１３を添加しているので、放射性セシウムなどの放射性核種が、効果的に粘土鉱物Ｆ１２に吸着するため、好ましい。

【0073】

したがって、本実施形態においては、放射性廃棄物について効率的に固化処理を行うことができる。

【0074】

上記したように、本実施形態においては、粘土鉱物Ｆ１２として、たとえば、ベントナイト、カオリン、モルデナイト、モンモリオナイト、イライト、トドロカイト、ハロイサイト、セリサイト、アロフェンの少なくとも１種を添加する。このため、本実施形態では、放射性核種を効果的に吸着し、かつ、可塑性を向上するため、少量の添加によりそれらの効果が得られる。

【0075】

上記したように、本実施形態においては、プレス機および金型を用いて混合物Ｆ２１を成形する。
このため、本実施形態では、大量の焼却灰を短時間に処理し、かつ、同じ寸法と形状に成形する効果が得られる。

【0076】

上記したように、押出成形機を用いて混合物Ｆ２１を成形してもよい。この場合には、大量の焼却灰を連続的工程で短時間に処理できるという効果が得られる。

【0077】

上記したように、本実施形態では、混合物Ｆ２１を円筒形の成形体Ｆ３１に成形する。このため、成形体Ｆ３１を焼成させて得た固化体Ｆ４１を、円筒形状の容器５１に、多数、充填することができる。また、混合物Ｆ２１を直方体の成形体Ｆ３１に成形した場合には、その成形体Ｆ３１を焼成させて得た固化体Ｆ４１を、直方体の容器５１に、多数、充填することができるので、好適である。さらに、円筒形または直方体の成形体Ｆ３１にしたときには、放射能が高い場合であっても、ロボットアームなどの搬送装置によって、容易に取り扱うことができ、効率的に搬送を行うことができる。

【0078】

上記したように、本実施形態では、大気雰囲気において、電気炉もしくはガス炉を用いて成形体Ｆ３１を焼成して固化する。この場合には、一度に大量の成形体を焼成できるという効果が得られる。

【0079】

［Ｅ］変形例
上記の実施形態では、成形ステップ（ＳＴ２）において、円筒形状の成形体を形成する場合について説明したが、これに限らない。たとえば、成形体を直方体形状に形成してもよい。固化物を収容する保管容器が円筒形状の場合には、成形体を円筒形状に成形し、保管容器が直方体形状の場合には、成形体を直方体形状に成形することが好ましい。これにより、保管容器に固化体を効率よく充填することができる。この他に、成形体を円筒形状または直方体形状にしたときには、遠隔操作の際に取り扱いが容易で搬送しやすいため、好適である。

【0080】

＜第２実施形態＞
［Ａ］放射性廃棄物固化装置
図３は、第２実施形態に係る放射性廃棄物固化装置の概要を示すブロック図である。

【0081】

本実施形態は、図３に示すように、第４供給部１４を更に有する点が、第１実施形態の場合と異なる（図１参照）。本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において重複する個所については、適宜、記載を省略する。

【0082】

本実施形態においては、図３に示すように、第１実施形態の場合と同様に、焼却灰Ｆ１１の粉体と、粘土鉱物Ｆ１２の粉体と、水Ｆ１３とのそれぞれが、第１供給部１１と第２供給部１２と第３供給部１３とのそれぞれから、混合部２１に供給される。

【0083】

この他に、本実施形態では、図３に示すように、第１実施形態の場合と異なり、混合部２１にガラスＦ１４の粉末が更に添加されて混合される。

【0084】

そして、第１実施形態の場合と同様に、混合部２１において焼却灰Ｆ１１と粘土鉱物Ｆ１２と水Ｆ１３とガラスＦ１４とが混合された混合物Ｆ２１が、成形部３１において成形される。

【0085】

その後、成形部３１によって成形された成形体Ｆ３１が、焼成部４１において焼成され固化される。

【0086】

［Ｂ］放射性廃棄物の処分方法
放射性物質を含有する焼却灰Ｆ１１（図３参照）について処分するために、焼却灰Ｆ１１を固化処理する手順について、図２を参照して、具体的に説明する。

【0087】

本実施形態では、まず、混合ステップ（ＳＴ１，図２参照）において、焼却灰Ｆ１１の粉体と、粘土鉱物Ｆ１２の粉体と、水Ｆ１３と共に、ガラスＦ１４の粉体を混合する。

【0088】

ガラスＦ１４としては、たとえば、酸化ケイ素と酸化ビスマスとの少なくとも１種を含むものを添加して混合する。

【0089】

本実施形態のようにガラスＦ１４を添加する場合、粘土鉱物Ｆ１２については、焼却灰Ｆ１１が１００重量部に対して、たとえば、下記の割合で添加する。この範囲よりも少ない場合には、可塑性が低下し、ひび割れ等が発生する不具合が生ずる場合がある。また、この範囲よりも多い場合には、成形体および焼成体の体積が増加し、容器の本数が増加するという不具合が生ずる場合がある。

【0090】

（粘土鉱物Ｆ１２の添加条件）
・粘土鉱物・・・１重量部以上、３０重量部以下

【0091】

水Ｆ１３については、焼却灰Ｆ１１が１００重量部に対して、たとえば、下記の割合で添加する。この範囲よりも少ない場合には、成形体の可塑性が劣化しひび割れが発生する不具合が生ずる場合がある。また、この範囲よりも多い場合には、成形体の流動性が増加し、形状を保持できないという不具合が生ずる場合がある。

【0092】

（水Ｆ１３の添加条件）
・水 ・・・０．１重量部以上、５重量部以下

【0093】

ガラスＦ１４については、焼却灰Ｆ１１が１００重量部に対して、たとえば、下記の割合で添加する。この範囲よりも少ない場合には、焼成時の収縮の度合いが小さく、高い減容率を得たい場合に不十分であるという不具合が生ずる場合がある。また、この範囲よりも多い場合には、成形体および焼成体の体積が増加し、容器の本数が増加するという不具合が生ずる場合がある。

【0094】

（ガラスＦ１４の添加条件）
・ガラス ・・・１０重量部以上、５０重量部以下

【0095】

そして、上記のように混合ステップ（ＳＴ１）を行った後には、第１実施形態の場合と同様に、成形ステップ（ＳＴ２）、焼成ステップ（ＳＴ３）を順次行う（図２参照）。

【0096】

［Ｃ］実施例
以下より、本実施形態の実施例について説明する。

【0097】

（実施例１０１）
実施例１０１では、まず、混合ステップ（ＳＴ１，図２）において、下記の混合条件で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、ガラスの粉体と、水とを混合した。ここでは、下記の組成Ａで構成されたガラスの粉体を用いた。

【0098】

（混合条件）
・焼却灰 １００重量部
・粘土鉱物（ベントナイト） １重量部
・ガラス １０重量部
・水 １０重量部

【0099】

（ガラスの組成Ａ）
・ＳｉＯ_２ ・・・ １５重量％以上，３０重量％以下
・Ａｌ_２Ｏ_３ ・・・ １５重量％，３０重量％以下
・Ｂ_２Ｏ_３ ・・・ ２５重量％，４０重量％以下
・ＭｇＯ ・・・ １重量％，５重量％以下
・ＣａＯ ・・・ １重量％，５重量％以下
・ＢａＯ ・・・ １重量％，５重量％以下
・ＺｎＯ ・・・ １重量％，５重量％以下
・Ｌｉ_２Ｏ ・・・ ５重量％，１０重量％以下

【0100】

その後、実施例１と同様に、成形ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを、順次、行うことによって、固化体を作製した。

【0101】

（実施例１０２）
実施例１０２では、まず、混合ステップ（ＳＴ１，図２）において、実施例１０１の場合と同様な混合割合で、焼却灰の粉体と、粘土鉱物の粉体と、ガラスの粉体と、水とを混合した。ここでは、実施例１０１の場合と異なり、下記の組成Ｂで構成されたガラスの粉体を用いた。

【0102】

（ガラスの組成Ｂ）
・ＳｉＯ_２ ・・・ ５重量％以上，１５重量％以下
・Ａｌ_２Ｏ_３ ・・・ １重量％以上，５重量％以下
・Ｂ_２Ｏ_３ ・・・ ６０重量％以上，８０重量％以下

【0103】

その後、実施例１と同様に、成形ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを、順次、行うことによって、固化体を作製した。

【0104】

表２では、上記実施例について、収縮率を求めた結果を示している。ここでは、焼成前の成形体の寸法と、焼成後の固化体（焼成体）の寸法とを計測し、焼成によって収縮した割合を収縮率として求めた。各実施例においては、２つのサンプルを準備し、その２つのサンプルについて収縮率を求めた。そして、表２では、その求めた収縮率の平均値を示している。

【0105】

【表2】

【0106】

表２に示すように、実施例１０１，実施例１０２では、収縮率が７．０％，５．８％であり、焼結固化が確認された。

【0107】

［Ｄ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、焼却灰Ｆ１１よりも融点が低いガラスＦ１４を更に添加している。このため、焼成のときの加熱により、ガラスＦ１４が溶融したときには、焼却灰Ｆ１１および粘土鉱物Ｆ１２に存在する空隙が、その液化したガラスＦ１４の表面張力によって収縮する。その結果、固化が促進される。

【0108】

したがって、本実施形態においては、放射性廃棄物について効率的に固化処理を行うことができる。

【0109】

本実施形態において、ガラスＦ１４は、粉末であるため、混合により、均一に分散させることができる。

【0110】

また、本実施形態において、ガラスＦ１４は、酸化ケイ素と酸化ビスマスとの少なくとも１種を主成分として含むものであって、比較的安定して入手が可能なものであるため、好適である。

【0111】

＜その他＞
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。

【符号の説明】

【0112】

１…放射性廃棄物固化装置、１１…第１供給部、１２…第２供給部、１３…第３供給部、１４…第４供給部、２１…混合部、３１…成形部、４１…焼成部、５１…容器、Ｆ１１…焼却灰、Ｆ１２…粘土鉱物、Ｆ１３…水、Ｆ１４…ガラス、Ｆ２１…混合物、Ｆ３１…成形体、Ｆ４１…固化体

【図1】

【図2】

【図3】