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入澤 啓太; 小松崎 利夫; 川戸 喜実; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘
JAEA-Technology 2015-008, 28 Pages, 2015/03
JAEA-Technology-2015-008.pdf:13.63MB
東海再処理施設で製作された約3万本のアスファルト固化体のうち、16,671本のMA系アスファルト固化体がアスファルト固化体貯蔵施設内に保管されている。MA系アスファルト固化体の処分に向けた評価の不確実性を低減する手段の1つとして、アスファルト固化体から硝酸塩を分離できる脱硝技術である水浸漬法を検討した。水浸漬法による脱硝技術開発における要素技術として、(1)アスファルト固化体の粉砕技術、(2)水浸漬法による粉砕したアスファルト固化体の脱硝技術に関して調査した。粉砕技術は硝酸塩等の浸出を速めるために必要であり、粗砕及び微粉砕試験ごとに試料粒径の分布を求めた。脱硝技術の調査は硝酸イオン及び亜硝酸イオンの浸出挙動に加え、放射性核種として取り込まれている元素の浸出挙動を求めた。
中山 卓也; 川戸 喜実; 大杉 武史; 嶋崎 竹二郎; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘
JAEA-Technology 2014-046, 56 Pages, 2015/03
JAEA-Technology-2014-046.pdf:7.61MB
日本原子力研究開発機構では、保有する原子力施設等の研究開発活動で発生した放射性の可燃性及び難燃性廃棄物を、減容のため焼却処理をしている。焼却処理により発生した焼却灰はセメント固化して処分する計画としている。焼却灰は各拠点で発生するが、焼却炉型や廃棄物により特徴が異なるため、セメントの固化条件を設定するための基礎試験を拠点毎に行い、データを取得する必要がある。また、セメント固化試験においては、共通に評価すべき項目があるため、統一した手順で試験を進めていくことが重要である。本手引書は、セメント固化処理設備の設計に向けた基礎的なデータ取得を計画する際に、試験方法や条件設定の参考として利用するために作成した。焼却灰のセメント固化試験において評価すべき項目として、法規制において廃棄体に求められる要件について整理し、一軸圧縮強度や流動性などの技術的な7つの評価項目を抽出した。試験を計画する際に必要となる焼却灰, セメント, 水, 混和材料の選定方法の項目、試験固化体の作製手順の項目及び膨張、一軸圧縮強度、溶出量等の評価の方法の項目については、これまでの知見から注意すべき点を記載した。同時に、固化条件の最適化に向けた試験フロー及び調整の指針についてまとめた。最後に、各拠点でセメント固化試験に着手する際の助けとなるよう、目標とする固化条件を満足する固化可能な範囲の目安及び固化技術開発の課題について取りまとめたものである。
入澤 啓太; 小松崎 利夫; 川戸 喜実; 榊原 哲朗; 中澤 修; 目黒 義弘
JAEA-Technology 2014-039, 28 Pages, 2014/12
JAEA-Technology-2014-039.pdf:6.13MB
東海再処理施設で作製されたLA系アスファルト固化体は200Lドラム缶内に封入されており、アスファルト固化体貯蔵施設に13,296本収納されている。LA系アスファルト固化体の処分に向け、処分場設置スペースの効率化を図るための減容化策の一つとして、200Lドラム缶からアスファルト固化体を角型容器に詰め替えるための要素技術を検討した。詰め替え工程として、(1)ドラム缶からのアスファルト固化体の取り出し、(2)ポストフィーリング部の分離、(3)角型容器への充填といった一連の工程を考案し、個々の工程に対して2通りの操作方法を検討し、それぞれの技術の作業効率等を調べた。
中山 卓也; 鈴木 眞司; 花田 圭司; 富岡 修; 佐藤 淳也; 入澤 啓太; 加藤 潤; 川戸 喜実; 目黒 義弘
Proceedings of 2nd International Symposium on Cement-based Materials for Nuclear Wastes (NUWCEM 2014) (CD-ROM), 12 Pages, 2014/06
A method, in which incinerated ash is solidified with a cement material, has been developed to dispose of radioactive incinerated ash waste. A small amount of metallic Al, which was not oxidized in the incineration, existed in the ash. When such ash was kneaded with a cement material and water, H
generation began immediately just after the kneading, H bubbles pushed up the kneaded muddy material and an expanded solidified form was obtained. In this study, we tried to control H generation by means of following two methods, one was a method to let metallic Al react prior to the cementation and the other was a method to add an expansion inhibitor that made an oxide film on the surface of metallic Al. The solidified forms prepared using the pre-treated ash and lithium nitrite were not expanded.
川戸 喜実; 富岡 修; 高橋 邦明; 目黒 義弘; 坂本 浩幸*; 芳賀 和子*
JAEA-Technology 2010-013, 38 Pages, 2010/07
JAEA-Technology-2010-013.pdf:1.36MB
原子力機構の各拠点から放射性廃棄物として発生する可燃物や難燃物の焼却灰を固型化するために、セメント系固型化材を用いて模擬焼却灰(飛灰)の基本的な固化特性を調べた。固型化材の種類,焼却灰の充填率,固化遅延物質の含有量などの固化条件をパラメータに固化体の一軸圧縮強度を調べるとともに、不溶化剤を添加して固化体からの焼却灰中の重金属成分の溶出率を調べた。普通ポルトランドセメント(OPC),高炉セメント(BB),低アルカリ性セメント(LAC)は、評価の目安とした一軸圧縮強度1.47N/mm
を超えることを確認した。一軸圧縮強度は、BBは焼却灰の充填率を40%にすると1.47N/mmを超えなかったが、LACは40%でも1.47N/mmを超えた。BBとLACについて、セメントの硬化遅延物質である鉛と亜鉛の含有量を増加させた固化体を作製し、硬化性への影響を調べた。両固化体ともすべての含有率で1.47N/mmを超える固化体が得られた。重金属の不溶化剤として、硫酸鉄,硫化ナトリウムはクロムに対する抑制効果が認められたが、ゼオライトとベントナイトは顕著な溶出抑制効果が見られなかった。
高橋 邦明; 川戸 喜実; 花田 圭司
JAEA-Review 2009-010, 37 Pages, 2009/07
JAEA-Review-2009-010.pdf:2.39MB
今後、放射性廃棄物の処分が本格化すると、大量の廃棄体を処理施設から埋設処分施設へ輸送することが予想されることから、廃棄体の輸送については、安全,確実な方法の検討が必要であるとともに、輸送作業の軽減や輸送コストの低減が重要な検討課題となる。そこで、輸送計画の具体化に資するため、廃棄体輸送に関する関係法令,規則及び規準等を調査・整理するとともに、一例として原子力機構の再処理施設及びMOX施設から発生する廃棄体の輸送区分や一定規模の廃棄体量を想定したときの輸送回数,輸送コスト等について検討を行った。検討にあたっては、平成17年に取りまとめたTRU廃棄物処分技術検討書等で想定した原子力機構の廃棄体を例に行った。その結果、輸送区分は、IP型輸送物は86%、A型輸送物は2%、B型輸送物は12%であった。一方、輸送回数に関しては、TRU廃棄物処分技術検討書等で想定した再処理施設及びMOX施設廃棄物の廃棄体量を海上輸送した場合、120回程度になることがわかった。
高橋 邦明; 目黒 義弘; 川戸 喜実; 黒田 一彦*; 小川 尚樹*
JAEA-Technology 2008-084, 12 Pages, 2009/02
JAEA-Technology-2008-084.pdf:1.06MB
再処理施設から発生する低レベル濃縮廃液は、硝酸ナトリウムを含んでおり、これをセメント等で直接固化して埋設処分した場合、固化体中の硝酸ナトリウムが地下水を介して環境中に移行する可能性がある。そこで、硝酸ナトリウム廃液を分解,処理する方法として一般産業界で広く普及している生物処理技術について、4wt%の硝酸ナトリウムを含む廃液への適用試験を行った。生物処理技術が抱える課題に対して、余剰汚泥発生量の削減試験,脱窒性能の限界見極め試験を行い、以下の結果を得た。(1)余剰汚泥の焼却灰発生量は従来比1/10に低減され、二次廃棄物処分費低減の目途を得た。(2)脱窒性能はこれまでの4kg-N/m
/dから7kg-N/m/dまで上昇させることができた。膜分離システムの改良を行うことによりさらに装置の小型化が期待できる。
高橋 邦明; 目黒 義弘; 川戸 喜実; 小川 尚樹*; 黒田 一彦*; 柴田 勝志*
no journal, ,
再処理プロセスで発生する高濃度硝酸ナトリウム廃液の処理処分法については、硝酸による環境汚染の懸念から脱窒処理の機運が高まっている。一方で、高濃度硝酸を対象とした処理技術は完成しておらず、一般産業界で最も普及している生物処理技術の適用を検討してきた。生物処理の課題である処理速度の向上,高濃度廃液への対応,二次廃棄物発生量の低減を解決したことで、生物処理方式が低コストで処理できる技術となり得る。
中山 卓也; 鈴木 眞司; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
焼却灰は炉型や焼却対象により成分や性質が異なる。このため、種々の焼却灰を用いて固化体を作製し、作製時の混練状況及び作製した固化体の性能に及ぼす灰の違いの影響を調べた。その結果、流動性,圧縮強度,硬化時間は焼却灰の種類によって大きく異なることを見いだした。
中山 卓也; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により環境中に放出された放射性物質のうち、焼却により排出された焼却灰に含まれる放射性セシウムの抑制対策として、8000Bq/kgから100000Bq/kg以下の焼却灰は、焼却灰にセメントを混ぜて0.98MPa以上の強度を有する固化物とするなどの処分方法が環境省の方針に示されている。一方、焼却灰は種々の成分を含んでいることに加え、焼却対象物により成分が異なることがわかっている。そこで、除染作業等で発生すると思われる農作物や樹木等を焼却した焼却灰の成分を分析し、セメント固化の硬化性に影響を与える成分の調査を行うとともに、セメント固化の条件等について検討を行った。
佐藤 淳也; 中山 卓也; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
福島原子力発電所における汚染水処理設備から発生した放射性スラッジは硫酸バリウム,フェロシアン化ニッケル,水酸化鉄が主成分であり、加えて多量の放射性核種を含有している。そのため、処分のためにスラッジを固型化した固化体への放射線影響が懸念されている。本試験では4種類の無機固型化材を用いた模擬スラッジ固化体について
線照射を行い、水素発生のG値を算出するとともに、シアンガスの発生挙動を調べた。結果、セメント系固型化材においては、先行研究の結果とよく一致し、固化体中の自由水量がG値を決定する上で重要な因子の一つであることが示唆された。また他固型化材との比較では、自由水量とG値に一貫性が見られず、固型化材の種類も水素ガス発生に影響を与えている可能性が示唆された。一方、シアンガスはいずれの試料も検出下限値以下であった。
線照射による焼却灰のセメント固化体からの水素ガス発生,2中山 卓也; 川戸 喜実; 鈴木 眞司; 目黒 義弘
no journal, ,
原子力機構で発生した可燃物,難燃物の放射性廃棄物は焼却処理し、セメント固化体として廃棄体化することが検討されている。セメント固化体は内包する水の放射線分解により水素ガスが発生するおそれがある。廃棄体の健全性を評価するため、焼却灰の充填率,水セメント比,自由水の有無,線量率をパラメータとし、
Coを線源とする線照射を行い、焼却灰セメント固化体から発生する水素のG値の算出を試みた。焼却灰の充填率,水セメント比を変化させてもG値は2.8
0.6molecule/100eVと大きな差はなく、G値への顕著な影響は観察されなかった。一方、線量率が低く長時間照射した固化体ほどG値は大きくなる傾向を示した。また、固化体を乾燥させて自由水を蒸発させると、G値は乾燥前後で3.0から0.18molecule/100eVと大きく減少し、固化体から発生する水素は自由水量に大きく依存することがわかった。
佐藤 淳也; 中山 卓也; 鈴木 眞司; 富岡 修; 川戸 喜実; 菅谷 篤志; 堀口 賢一; 圷 茂; 目黒 義弘
no journal, ,
福島第一原子力発電所における汚染水処理で発生したスラッジの長期保管方策の検討において十分な保管性能が担保されないケースに対応し、処分を見据えた廃棄体化に係る処理技術の基礎的検討を行っている。本件では無機固型化材(セメント2種(OPC, BB), 水ガラス(CG), ジオポリマー(GP))を用いてスラッジ模擬物を対象とした固化体を作製し、水浸漬による固化体からのCN
の溶出濃度及びCoを線源とした線照射時における水素発生量への固型化材の影響を調べた。水浸漬試験では、充填率40%のBB固化体を除きすべての試料で廃棄物処理法上の基準値を超過した。いずれもpH10以上であるため、難溶性フェロシアン化合物中からCNが溶離してきたと推察される。照射試験では、CGは他固型化材よりG値が高く、含有成分による水素発生促進や発生した水素の再吸収が少ない等の可能性が示唆された。以上から、スラッジをセメント等で固化する場合、固化体からのシアン成分の溶出が処分上の課題となる可能性がある。将来的な処理処分に向けて、シアン化合物の処理等の方策の検討が必要である。
中山 卓也; 佐藤 淳也; 鈴木 眞司; 富岡 修; 川戸 喜実; 菅谷 篤志; 堀口 賢一; 圷 茂; 目黒 義弘
no journal, ,
福島第一原子力発電所における汚染水処理によって発生したスラッジの模擬試料を、無機固型化材(セメント2種,ジオポリマー,水ガラス)を用いて固化した。硬化性に及ぼすスラッジの充填率、スラッジ中の海水塩濃度、固型化材の種類の影響を調査した。スラッジに含まれる海水塩がセメント及び水ガラス固化法では混練時の流動性を低下させるが、ジオポリマー固化法では影響が小さいことを明らかにした。
高橋 邦明; 目黒 義弘; 川戸 喜実; 柴田 勝志*
no journal, ,
東海再処理施設から発生する低レベル濃縮廃液は、高濃度の硝酸ナトリウムを含んでおり、この固化体処分した場合、周辺環境における硝酸態窒素濃度が高くなる。そこで硝酸ナトリウム廃液を分解,処理する方法として生物処理技術の開発を行った。生物処理技術が抱える課題に対して、余剰汚泥焼却灰発生量の削減試験,脱窒性能の限界見極め試験を行い、以下の結果を得た。(1)焼却灰発生量は従来比1/10に低減され、廃棄体処分費低減の目途を得た。(2)脱窒性能はこれまでの4kg-N/m/dから7kg-N/m/dまで上昇させることができた。
線照射による焼却灰のセメント固化体からの水素ガス発生,3中山 卓也; 花田 圭司; 鈴木 眞司; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
原子力機構で発生した可燃物,難燃物の放射性廃棄物は焼却処理し、セメント固化体として廃棄体化することが検討されている。セメント固化体は内包する水の放射線分解により水素ガスが発生するおそれがある。廃棄体の健全性を評価するため、焼却灰の充填率,水セメント比,吸収線量率,吸収線量をパラメータとし、Coを線源とする線照射を行い、焼却灰セメント固化体から発生する水素のG値の算出を試みた。固化体中の自由水量が多くなるにつれ水素ガス発生量は多くなる傾向を示した。一方、自由水に対するG値は自由水量が多くなるにつれ、G値が小さくなる傾向が見られた。
富岡 修; 川戸 喜実; 目黒 義弘; 芳賀 和子*; 坂本 浩幸*
no journal, ,
放射性廃棄物の処理においてセメント系材料は処分容器に放射性廃棄物を固型化する材料として使用されている。原子力機構の各拠点から発生する焼却灰についてもセメント系材料を用いて固型化し処分する計画である。そこで、焼却灰のセメント固化設備の設計等に向けて固化条件の設定及び固化体性能の把握等に資する基礎データの取得を開始した。本報では、重金属を含む焼却灰を想定し、種々のセメント材及び重金属不溶化剤を使用してセメント固化体を製作し、圧縮強度及び重金属の溶出の観点から、最適な固型化材を検討した。「重金属等にかかわる土壌汚染調査・対策指針」に定められる溶出量基準値からPb, Cdの溶出濃度は0.3mg/L以下、Cr(VI)は1.5mg/L以下、圧縮強度は廃棄体基準(1.47N/mm)を評価基準としたところ、本試験条件では、高炉セメントは不溶化剤によらず目標とした基準値を満足した。低アルカリ性セメントは不溶化剤として硫酸鉄を添加した場合で基準値を満足した。普通ポルトランドセメントはPbの溶出を抑えることができなかった。高炉セメントもしくは硫酸鉄を添加した低アルカリ性セメントが固型化材料として適していることがわかった。
芳賀 和子*; 坂本 浩幸*; 富岡 修; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
放射性廃棄物である焼却灰をセメント系材料を用いて固型化し処分する技術の開発を進めている。本報では、セメント固化体からの重金属溶出機構検討のために、重金属溶出濃度と圧縮強度及び溶出液組成の相関を検討した。焼却灰セメント固化体からのPbの溶出試験の結果、低アルカリ性セメント固化体はすべての試料でPbの溶出は低く抑えられた。高炉セメント固化体は圧縮強度が高い試料ほどPbの溶出濃度が低くなった。圧縮強度は水和の進行や配合により異なり、水和が進み固化体の組織が緻密化することによって物質移動しにくくなりPbの溶出が抑えられたと考えた。また、灰量が多い場合は圧縮強度が低く、溶出したPbの濃度が高かった。これはセメント成分の相対的な減少によりPbの固定化能が低下したためと考えられる。さらに、固化体の溶出液のpHとPb溶出濃度の関係を調べた結果、pHが低い固化体で溶出濃度が低かった。Cdは高アルカリ性環境で溶出濃度が低くなり、Cr(VI)は還元剤である硫酸鉄の添加により溶出濃度が低くなることがわかった。
線照射による焼却灰のセメント固化体からの水素ガス発生中山 卓也; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
原子力機構で発生した可燃物,難燃物の放射性廃棄物は焼却処理し、セメント固化体として廃棄体化することが検討されている。セメント固化体は水の放射線分解により水素ガスが発生するおそれがあるため、廃棄体の健全性を評価するため水素生成のG値の算出を試みた。Coを線源とする線照射を1時間行ったところ、焼却灰セメント固化体の吸収線量は2.7kGyであり、30から50
Lの水素ガスが発生した。吸収線量,固化体重量及び水素ガス発生量から求めた焼却灰セメント固化体のG値は、1.220.18molecule/100eVであった。
菅谷 篤志; 堀口 賢一; 圷 茂; 佐藤 淳也; 中山 卓也; 川戸 喜実; 目黒 義弘
no journal, ,
福島第一原子力発電所における汚染水処理によって発生したスラッジを、セメント材を用いて固化する技術について検討した。模擬スラッジを用いて、セメント硬化性に及ぼす水セメント比やスラッジの充填率、混在する成分の影響を調べた。汚染水処理で発生した沈殿物(スラッジ)の長期保管方策の検討において十分な保管性能が担保されないケースに対応し、処分を見据えた廃棄体化にかかわる処理技術の基礎的検討としてセメント固化法を用いた廃棄体化技術開発を行い、固化特性の評価を行った。当該スラッジは、一般的なセメント材を用い固化可能であることを確認した。今後は、スラッジ成分や性状の変動に対する冗長性の確認、含有する有害成分や放射性セシウムの固化体からの溶出挙動について調査を行う予定である。