特許 7210498 放射性廃棄物固化システム、および、放射性廃棄物固化方法

(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】

(24)【登録日】2023-01-13

(45)【発行日】2023-01-23

(54)【発明の名称】放射性廃棄物固化システム、および、放射性廃棄物固化方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20230116BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20230116BHJP

【ＦＩ】

G21F9/30 511B

G21F9/36 511F

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020039667

(22)【出願日】2020-03-09

(65)【公開番号】P2021139834

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-03-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】湯原 勝

(72)【発明者】

【氏名】川内 加苗

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 龍明

(72)【発明者】

【氏名】並木 千晶

(72)【発明者】

【氏名】山下 雄生

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５６６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１９６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６７６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２６０５１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５３４９１１８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／２８－９／３６

Ｃ０４Ｂ ２８／２６

Ｂ２８Ｃ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケイ素を含む第１基材と、ケイ素およびアルミニウムを含み第１基材よりもアルミニウムが多い第２基材と、マグネシムを含む第３基材と、アルカリ材とを原料として用いて作成されるジオポリマーを使用することによって、放射性廃棄物について固化処理を行う放射性廃棄物固化システムであって、
前記第１基材を貯蔵する第１基材貯蔵部と、
前記第２基材を貯蔵する第２基材貯蔵部と、
前記第３基材を貯蔵する第３基材貯蔵部と、
前記アルカリ材を貯蔵するアルカリ材貯蔵部と、
前記第１基材貯蔵部から供給された前記第１基材と前記アルカリ材貯蔵部から供給された前記アルカリ材とを混合し溶液を作成する溶液作成部と、
前記第２基材貯蔵部から供給された前記第２基材と前記第３基材貯蔵部から供給された前記第３基材と前記溶液作成部から供給された前記溶液とを混合することによってスラリーを作成し、放射性廃棄物が収容される廃棄物容器に前記スラリーが投入されるスラリー作成部と
を備え、
前記第３基材が水酸化マグネシウムであり、
シリコン元素の物質量とマグネシウム元素の物質量とを合計した合計量のうちマグネシウム元素の物質量が占める割合が０％を超え４４％以下である前記ジオポリマーによって固化処理を行う、
放射性廃棄物固化システム。

【請求項2】

アルミニウムおよびカルシウムを含まずにケイ素を含む第１基材と、アルミニウムおよびケイ素を含む第２基材と、マグネシムを含む第３基材と、アルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造する放射性廃棄物固化方法であって、
前記第１基材と前記アルカリ材とを水に溶解することによって溶液を作成する溶液作成ステップと、
前記溶液作成ステップで作成した前記溶液と前記第２基材と前記第３基材とを混合することによってスラリーを作成するスラリー作成ステップと、
廃棄物が収容される廃棄物容器に、前記スラリー作成ステップで作成した前記スラリーを充填するスラリー充填ステップと
を有し、
前記第３基材が水酸化マグネシウムであり、
シリコン元素の物質量とマグネシウム元素の物質量とを合計した合計量のうちマグネシウム元素の物質量が占める割合が０％を超え４４％以下である前記ジオポリマーによって固化処理を行う、
放射性廃棄物固化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性廃棄物固化システム、および、放射性廃棄物固化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ジオポリマーは、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの元素で構成された非晶質の重合体であって、セメントと同様に、無機材料である。ジオポリマーは、ケイ素、アルミニウムなどの元素を含む基材（固化材）と、アルカリ材（アルカリ刺激剤）とが原料として用いられる。基材とアルカリ材との間において縮重合反応が生じることによって、ジオポリマーの固化体が形成される。

【0003】

ジオポリマーは、セメントと異なり、固化体の構造に水和物が存在しない。このため、ジオポリマーを用いた場合には、余剰な水を加熱による乾燥で除去した場合であっても、固化体の構造に対して影響が小さい。したがって、ジオポリマーは、たとえば、高線量の放射性廃棄物について固化処理を実施する際に用いる材料として注目されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６７６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

放射性廃棄物について固化処理を行って作成された固化体は、たとえば、地下水との接触によって固化体から放射性核種が溶出する可能性がある。特に、Ｉ－１２９などの長半減期放射性核種であって、処分場の環境において陰イオンとして存在する元素は、鉱物等による吸着遅延効果を受けづらいので、被ばく線量に対する影響が大きい。また、Ｃｓなどの陽イオンは、存在量が多いので、処分場を閉鎖した後などの後期段階において、被ばく線量に影響する。このため、ジオポリマーによって放射性廃棄物について固化処理を行う際には、上記のような放射性核種を吸着する吸着性能を向上させ、放射性核種の溶出を抑制することが求められている。

【0006】

ジオポリマーの固化体を作成する際には、基材とアルカリ材とを混合することでスラリーを作成する。スラリーを作成する際には、基材とアルカリ材との間の反応が短時間で起こる。その結果、基材とアルカリ材とを含むスラリーの粘度が上昇する場合がある。このため、基材とアルカリ材とを含むスラリーの粘度が著しく高くなって流動性が低下する前に、そのスラリーを用いる必要がある。上記のような事情により、ジオポリマーの固化体を作成する際には、基材とアルカリ材とを含むスラリーの取り扱いが容易でなく、作業性が低下する場合がある。また、スラリーの流動性が低下するに伴って、スラリーを容器に均一に充填できなくなる場合があるので、密な固化体を形成することが困難になる場合がある。

【0007】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、放射性核種の溶出を抑制可能であると共に、作業性の向上等を容易に実現可能な、放射性廃棄物固化システム、および、放射性廃棄物固化方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態の放射性廃棄物固化システムは、ケイ素を含む第１基材と、ケイ素およびアルミニウムを含み第１基材よりもアルミニウムが多い第２基材と、マグネシムを含む第３基材と、アルカリ材とを原料として用いて作成されるジオポリマーを使用することによって、放射性廃棄物について固化処理を行う。放射性廃棄物固化システムは、第１基材を貯蔵する第１基材貯蔵部と、第２基材を貯蔵する第２基材貯蔵部と、第３基材を貯蔵する第３基材貯蔵部と、アルカリ材を貯蔵するアルカリ材貯蔵部と、第１基材貯蔵部から供給された第１基材とアルカリ材貯蔵部から供給されたアルカリ材とを混合し溶液を作成する溶液作成部と、第２基材貯蔵部から供給された第２基材と第３基材貯蔵部から供給された第３基材と溶液作成部から供給された溶液とを混合することによってスラリーを作成し、放射性廃棄物が収容される廃棄物容器にスラリーが投入されるスラリー作成部とを備える。第３基材は、水酸化マグネシウムである。ここでは、シリコン元素の物質量とマグネシウム元素の物質量とを合計した合計量のうちマグネシウム元素の物質量が占める割合が０％を超え４４％以下であるジオポリマーによって固化処理を行う。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、放射性核種の溶出を抑制可能であると共に、作業性の向上等を容易に実現可能な、放射性廃棄物固化システム、および、放射性廃棄物固化方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る放射性廃棄物固化システム１を模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る放射性廃棄物固化方法を示すフロー図である。

【図3】図３は、セシウムイオンに対する分配係数Ｋｄの結果を示している。

【図4】図４は、ヨウ化物イオンに対する分配係数Ｋｄの結果を示している。

【図5】図５は、一軸圧縮強度の測定結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［Ａ］放射性廃棄物固化システム１
図１は、実施形態に係る放射性廃棄物固化システム１を模式的に示す図である。

【0012】

図１に示すように、本実施形態において、放射性廃棄物固化システム１は、第１基材貯蔵部１０と第２基材貯蔵部２０と第３基材貯蔵部３０とアルカリ材貯蔵部４０と溶液作成部５０とスラリー作成部６０とを備えており、基材（第１基材、第２基材）とアルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造するように構成されている。

【0013】

以下より、放射性廃棄物固化システム１を構成する各部について順次説明する。

【0014】

［Ａ－１］第１基材貯蔵部１０
第１基材貯蔵部１０は、第１基材を貯蔵するために設置されている。第１基材は、ジオポリマーの基材であって、ケイ素を元素として含む物質である。第１基材は、アルミニウムおよびカルシウムを含まないことが好ましい。第１基材は、たとえば、シリカ（二酸化ケイ素）、シリカフュームである。

【0015】

本実施形態では、第１基材貯蔵部１０は、第１基材溶液タンク１１と第１基材粉体タンク１２とを有する。第１基材貯蔵部１０において、第１基材溶液タンク１１は、たとえば、第１基材としてシリカが水に溶解したシリカ水溶液（水ガラス）を貯蔵している。これに対して、第１基材粉体タンク１２は、たとえば、第１基材としてシリカの粉体を貯蔵している。

【0016】

［Ａ－２］第２基材貯蔵部２０
第２基材貯蔵部２０は、第２基材を貯蔵するタンクを含む。第２基材は、ジオポリマーの基材であって、ケイ素およびアルミニウムを元素として含み、アルミニウムを第１基材よりも多く含む物質である。第２基材は、たとえば、アルミナシリカである。アルミナシリカは、メタカオリン、高炉スラグ、焼却灰、飛灰、ゼオライト、モルデナイト等である。アルミニウム元素を含まずにケイ素元素を含む物質（二酸化ケイ素など）と、ケイ素元素を含まずにアルミニウム元素を含む物質（酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムなど）との混合物を、第２基材として用いてもよい。なお、飛灰は、フライアッシュを含む。フライアッシュは、微粉砕した石炭を燃焼した後に捕集された飛灰であり、製品として管理されるものである。

【0017】

［Ａ－３］第３基材貯蔵部３０
第３基材貯蔵部３０は、第３基材を貯蔵するタンクを含む。第３基材は、ジオポリマーの基材であって、マグネシムを元素として含む物質である。本実施形態では、第３基材は、水酸化マグネシウムである。

【0018】

［Ａ－４］アルカリ材貯蔵部４０
アルカリ材貯蔵部４０は、アルカリ材を貯蔵するタンクを含む。アルカリ材は、たとえば、アルカリ性の水酸化物、アルカリ性のケイ酸塩である。アルカリ性の水酸化物は、たとえば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムである。アルカリ性のケイ酸塩は、たとえば、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸ルビジウム、ケイ酸セシウムである。ケイ酸塩としては、オルトケイ酸塩、メタケイ酸塩など、さまざまな形態のものを用いることができる。また、上記と共に、アルミン酸塩をアルカリ材として添加してもよい。

【0019】

［Ａ－５］溶液作成部５０
溶液作成部５０は、第１基材貯蔵部１０から第１基材が供給されると共に、アルカリ材貯蔵部４０からアルカリ材が供給されるタンクを含み、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液を作成するために設けられている。

【0020】

具体的には、溶液作成部５０は、第１基材溶液タンク１１から第１基材が水に溶解した水溶液がポンプＰ１１を介して供給される。また、溶液作成部５０は、第１基材粉体タンク１２から第１基材の粉体が供給されると共に、アルカリ材の固体が供給される。溶液作成部５０では、第１基材が水に溶解した水溶液に、粉体の第１基材とアルカリ材の固体とが溶解するように、たとえば、撹拌機（図示省略）を用いて撹拌が実行される。その結果、溶液作成部５０において、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液が作成される。

【0021】

［Ａ－６］スラリー作成部６０
スラリー作成部６０は、第２基材貯蔵部２０から第２基材が供給され、第３基材貯蔵部３０から第３基材が供給され、かつ、溶液作成部５０から溶液が供給されるタンクを含み、その溶液に第２基材および第３基材が混合したスラリーを作成するために設けられている。

【0022】

具体的には、スラリー作成部６０は、溶液作成部５０で作成された溶液がポンプＰ５０を介して供給される。また、スラリー作成部６０は、第２基材貯蔵部２０から第２基材の粉体が供給されると共に、第３基材貯蔵部３０から第３基材の粉体が供給される。スラリー作成部６０では、第２基材の粉体および第３基材の粉体が溶液に混合されるように、たとえば、撹拌機（図示省略）を用いて撹拌が実行される。その結果、スラリー作成部６０、においては、懸濁した分散体であるスラリーが形成される。

【0023】

スラリー作成部６０で作成されたスラリーは、ポンプＰ６０を介して、放射性廃棄物が収容される廃棄物容器８１に充填される。廃棄物容器８１の内部に充填されたスラリーにおいては、基材（第１基材，第２基材、第３基材）とアルカリ材との反応が進行し、ジオポリマーの固化体が作成される。

【0024】

［Ｂ］放射性廃棄物固化方法
図２は、実施形態に係る放射性廃棄物固化方法を示すフロー図である。

【0025】

図２に示すように、溶液作成工程ＳＴ１０とスラリー作成工程ＳＴ２０とスラリー充填工程ＳＴ３０とを順次行うことによって、ジオポリマーの製造を行う。詳細については後述するが、ここでは、シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）とマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）とを合計した合計量（１００％）のうちマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）が占める割合が０％を超え４４％以下であるジオポリマーを作製することによって固化処理を行う（つまり、０（％）＜１００＊［Ｍｇ］／（［Ｓｉ］＋［Ｍｇ］）≦４４（％））。各工程の詳細について順次説明する。

【0026】

［Ｂ－１］溶液作成工程ＳＴ１０
まず、溶液作成工程ＳＴ１０では、上記したように、溶液作成部５０において、第１基材とアルカリ材とを水に溶解することによって溶液を作成する。

【0027】

溶液作成工程ＳＴ１０で作成される溶液は、各物質が、たとえば、下記範囲で混合している。
・第１基材・・・２．２～２３．７ｗｔ．％
・アルカリ材・・・３１．５～４０．４ｗｔ．％
・水・・・４４．８～５７．４ｗｔ．％

【0028】

［Ｂ－２］スラリー作成工程ＳＴ２０
つぎに、スラリー作成工程ＳＴ２０では、上記したように、スラリー作成部６０において、溶液作成工程ＳＴ１０で作成した溶液に第２基材を投入し、混合することによって、スラリーを作成する。ここでは、基材（第１基材，第２基材、第３基材）において、シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）をアルミニウム元素の物質量［Ａｌ］（ｍｏｌ）で割った値（［Ｓｉ］／［Ａｌ］）が２になるように、第２基材および第３基材が混合される（［Ｓｉ］／［Ａｌ］＝２）。

【0029】

スラリー作成工程ＳＴ２０で作成されるスラリーは、各物質が、たとえば、下記範囲で混合している。
・第１基材・・・２．２～２３．７ｗｔ．％
・第２基材・・・３０．７～３０．８ｗｔ．％
・第３基材・・・０．０ｗｔ．％を超え１４．９ｗｔ．％以下
・アルカリ材・・・２１．９～２２．０ｗｔ．％
・水・・・３１．１～３１．３ｗｔ．％

【0030】

［Ｂ－３］スラリー充填工程ＳＴ３０
つぎに、スラリー充填工程ＳＴ３０では、上記したように、スラリー作成工程ＳＴ２０で作成されたスラリーを廃棄物容器８１に充填する。廃棄物容器８１は、たとえば、高線量の放射性廃棄物が廃棄物として収容されたドラム缶である。充填されたスラリーは、廃棄物容器８１の内部において廃棄物と混合される。その後、スラリーにおいて基材（第１基材，第２基材、第３基材）とアルカリ材との反応が進行することで、ジオポリマーの固化体が作成される。

【0031】

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、まず、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液を作成する。そして、第１基材およびアルカリ材が水に溶解した溶液に、第２基材および第３基材を混合することによってスラリーを準備する。その後、そのスラリーを廃棄物容器８１に充填し、ジオポリマーの固化体を作成する。

【0032】

第１基材は、第２基材よりもアルミニウムが少ないため、第２基材よりもアルカリ材と反応しにくい。このため、本実施形態において第１基材とアルカリ材とが溶解した溶液は、粘度が低い状態を保持する。また、第３基材である水酸化マグネシウムは、溶解度が低く、第１基材よりも水に溶けにくい。本実施形態においてスラリーを作成する際には、第１基材とアルカリ材とが既に水に溶解している。その結果、本実施形態で作成したスラリーは、第１基材と第２基材と第３基材とアルカリ材とを同時に混合して作成したスラリーよりも、粘度が低い状態を長く保持することができる。

【0033】

したがって、本実施形態では、スラリーの流動性が低下する前に、スラリーを廃棄物容器８１に容易に充填することができるので、作業性を向上可能である。また、これに伴って、本実施形態では、スラリーを廃棄物容器８１に均一に充填することが容易になるため、密な固化体を形成することができる。第１基材がアルミニウムおよびカルシウムを含まない場合には、この効果を更に効果的に奏することができる。

【0034】

この他に、下記の実施例において具体的に説明するが、本実施形態では、第３基材として水酸化マグネシウムを用いているので、放射性核種を吸着する吸着性能を向上させることができる。また、シリコン元素の物質量とマグネシウム元素の物質量とを合計した合計量のうちマグネシウム元素の物質量が占める割合が４４％以下になるようにジオポリマーの固化体を作製するので、一軸圧縮強度を十分に確保することができる。

【実施例】

【0035】

実施例について、表１を用いて説明する。表１においては、実施例および比較例における各成分の配合を示している。

【0036】

【表1】

【0037】

［固化体の形成］
（実施例１）
実施例１では、表１に示すように、第１基材としてシリカフューム（ＳｉＯ_２）を用い、第２基材としてメタカオリンを用い、第３基材として水酸化マグネシウム（ＭｇＯＨ_２）を用いた。また、実施例１では、アルカリ材として、ケイ酸カリウム溶液（Ｋ_２ＳｉＯ_３）と水酸化カリウム（ＫＯＨ）とを用いた。ここでは、実施例１における全ての成分のうち、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が表１に示す関係（９０：１０）であると共に、アルミニウム元素の量［Ａｌ］に対して、シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）とマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）とを合計した合計量とが下記の関係になるように、図２に示した手順で各成分を混合し、固化体を形成した。

【0038】

（［Ｓｉ］＋［Ｍｇ］）／［Ａｌ］＝２

【0039】

（実施例２）
実施例２では、表１に示すように、実施例２における全ての成分のうち、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が表１に示す関係（７０：３０）である点を除き、実施例１と同様に、固化体の形成を行った。

【0040】

（実施例３）
実施例３では、表１に示すように、実施例３における全ての成分のうち、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が表１に示す関係（６０：４０）である点を除き、実施例１と同様に、固化体の形成を行った。

【0041】

（比較例１）
比較例１では、表１に示すように、第３基材である水酸化マグネシウム（ＭｇＯＨ_２）を用いなかった。つまり、比較例２における全ての成のうち、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が表１に示す関係（１００：０）である点を除き、実施例１と同様に、固化体の形成を行った。

【0042】

（比較例２）
比較例２では、表１に示すように、比較例２における全ての成分のうち、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が表１に示す関係（５０：５０）である点を除き、実施例１と同様に、固化体の形成を行った。

【0043】

［分配係数の測定］
分配係数の測定を行う際には、実施例１、実施例２、および、比較例１において作成した固化体について、粒径が１００μｍ未満である粉末になるように粉砕した。そして、液固比（Ｌ／Ｓ）が１０になる条件で、その粉砕で得た粉末をヨウ化セシウム水溶液に１週間浸漬させた。その後、ヨウ化セシウム水溶液の上澄み液について、セシウムイオンの濃度とヨウ化物イオンの濃度とを、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ）で測定した。セシウムイオンの濃度変化とヨウ化物イオンの濃度変化とのそれぞれから、図３および図４に示すように、分配係数を求めた。図３は、セシウムイオンに対する分配係数Ｋｄの結果を示している。図４は、ヨウ化物イオンに対する分配係数Ｋｄの結果を示している。

【0044】

図３に示すように、実施例１および実施例２は、比較例１よりも、セシウムイオンに対する分配係数Ｋｄが高い。このように、シリコン元素の一部がマグネシム元素に置換した固化体は、セシウムイオンに対する吸着性能が向上している。なお、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が９０：１０である場合（実施例１）と７０：３０である場合（実施例２）との間では、セシウムイオンに対する分配係数Ｋｄが同等であった。

【0045】

図４に示すように、実施例１および実施例２は、比較例１よりも、ヨウ化物イオンに対する分配係数Ｋｄが高い。このように、シリコン元素の一部がマグネシム元素に置換した固化体は、ヨウ化物イオンに対する吸着性能が向上している。ここでは、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル分比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が９０：１０である場合（実施例１）よりも７０：３０である場合（実施例２）の方が、ヨウ化物イオンに対する分配係数Ｋｄが高い。したがって、マグネシウム元素の割合が大きいほど、ヨウ化物イオンに対する吸着性能を向上させることができる。

【0046】

［一軸圧縮強度の測定］
一軸圧縮強度の測定を行う際には、各例において作成したスラリーを、円筒状のプラスチックモールド（直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ）に流し込んだ後に、４３日間、風乾養生を行った。そして、プラスチックモールドを取り外すことによって得た固化体について、一軸圧縮強度の測定を行った（ＪＩＳ Ａ１１０８：２００６コンクリートの圧縮強度試験方法）。

【0047】

図５は、一軸圧縮強度の測定結果を示す図である。図５において、縦軸は、一軸圧縮強度を示し、横軸の「Ｍｇ置換率」とは、「シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）とマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）とを合計した合計量（１００％）のうちマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）が占める割合」を示している。

【0048】

図５に示すように、一軸圧縮強度に関して、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が９０：１０である場合（実施例１）は、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が１００：０である場合（比較例１）とほぼ同等であった。これに対して、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が、７０：３０である場合（実施例２）、６０：４０である場合（実施例３）、および、５０：５０である場合（比較例２）には、１００：０である場合（比較例１）よりも低下した。

【0049】

一般に、充填固化体として利用する場合には、固化体の一軸圧縮強度が３０ＭＰａ以上であることが求められる。このため、充填固化体として利用する場合には、図５の近似式から判るように、シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）とマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）とを合計した合計量（１００％）のうちマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）が占める割合が２６％以下であることが好ましい（つまり、１００＊［Ｍｇ］／（［Ｓｉ］＋［Ｍｇ］）≦２６（％））。

【0050】

また、一般に、均質固化体として利用する場合には、固化体の一軸圧縮強度が１０ＭＰａ以上であることが求められる。このため、均質固化体として利用する場合には、図５の近似式から判るように、シリコン元素の物質量［Ｓｉ］（ｍｏｌ）とマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）とを合計した合計量（１００％）のうちマグネシウム元素の物質量［Ｍｇ］（ｍｏｌ）が占める割合が４４％以下であることが好ましい（つまり、１００＊［Ｍｇ］／（［Ｓｉ］＋［Ｍｇ］）≦４４（％））。

【0051】

このため、シリコン元素とマグネシウム元素とのモル比（［Ｓｉ］：［Ｍｇ］）が、７０：３０である場合（実施例２）、６０：４０である場合（実施例３）では、強度が十分な固化体を得ることができる。

【0052】

＜その他＞
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することができる。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、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。

【0053】

たとえば、上記の本実施形態では、第１基材貯蔵部１０に関して、第１基材としてシリカが水に溶解したシリカ水溶液（水ガラス）を貯蔵している第１基材溶液タンク１１と、第１基材としてシリカの粉体を貯蔵している第１基材粉体タンク１２とを含む場合について例示したが、これに限らない。第１基材貯蔵部１０は、第１基材溶液タンク１１が無く、第１基材粉体タンク１２のみで構成されていてもよい。この場合、溶液作成部５０では、第１基材の粉体とアルカリ材の固体とが水に投入されて混合されることで、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液が作成される。

【符号の説明】

【0054】

１…放射性廃棄物固化システム、１０…第１基材貯蔵部、１１…第１基材溶液タンク、１２…第１基材粉体タンク、２０…第２基材貯蔵部、３０…第３基材貯蔵部、４０…アルカリ材貯蔵部、５０…溶液作成部、６０…スラリー作成部、Ｐ１１…ポンプ、Ｐ５０…ポンプ、Ｐ６０…ポンプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】