ナトリウム処理技術の開発; ナトリウム化合物の固化技術に関する試験

Development of sodium disposal technology; Experiment of sodium compound solidification process

松本 寿之; 大浦 正人*; 谷藤 康雄*

Matsumoto, Toshiyuki; Oura, Masato*; Yato, Yasuo*

将来国内において、ナトリウム冷却型高速炉プラントの廃止措置に伴い、大量の放射性ナトリウムの発生が予想される。しかし、既存の技術ではこれらの放射性ナトリウムを直接放射性廃棄物として処分する方法が確立していない。放射性廃棄物として処分するためには、長期保管に対して安定な固化体とすることが必要である。ナトリウムの処分方法の一つとしては、放射性ナトリウムを化学的に安定な化合物に転換処理し、さらにこれを固化した後、処分することが考えられる。これには、安全で経済的かつ廃棄物量低減に有効な方法により固化処理することが求められる。そこで、ナトリウムから転換した水酸化ナトリウムに関して、放射性廃棄物として処分可能とする固化処理方法を開発するため、非放射化での基礎試験を実施した。その結果、以下の知見を得た。固化処理法として廃液スラグ固化法を採用して、水酸化ナトリウムの温度,濃度及びスラグ固化材との混練比による固化体の強度への影響を評価した。これにより固化体の圧縮強度(目標値)を満足する水酸化ナトリウムの最大充填条件を得た。これをベースに、小規模固化体の長期保管に伴う外観,比重及び圧縮強度の経年変化、また、実規模レベルの固化体による均質性について確認し、目標を満足した固化体を得ることができた。以上のことから、ナトリウム転換後の水酸化ナトリウムの固化処理方法として廃液スラグ固化法が有効である見通しを得た。

A large amount of sodium containing radioactive waste will come up at the time of final shutdown/ decommission of FBR plant. The radioactive waste is managed as solid state material in a closed can in Japan. As for the sodium, there is no established method to convert the radioactive sodium to solid waste. Further, the sodium is highly reactive. Thus, it is recommended to convert the sodium to a stable substance before the solidification process. One of the stabilizing methods is conversion of sodium into sodium hydroxide solution. These stabilization and solidification processes should be safe, economical, and efficient. In order to develop such sodium disposal technology, nonradioactive sodium was used and a basic experiment was performed. Waste-fluid Slag Solidification method was employed as the solidification process of sodium hydroxide solution. Experimental parameters were mixing ratio of the sodium hydroxide and the slag solidification material, temperature and concentration of the sodium hydroxide. The best parameters were obtained to achieve the maximum filling ratio of the sodium hydroxide under a condition of enough high compressive strength of the solidified waste. In a beaker level test, the solidified waste was kept in a long term and it was shown that there was no change of appearance, density, and also the compressive strength was kept at a target value. In a real scale test, homogeneous profiles of the density and the compressive strength were obtained. The compressive strength was higher than the target value. It was shown that the Waste-fluid Slag Solidification method can be applied to the solidification process of the sodium hydroxide solution, which was produced by the stabilization process.