放射性廃液の固化方法および固化装置

トップ :: G 物理学 :: G21 核物理;核工学

【発明の名称】	放射性廃液の固化方法および固化装置
【発明者】	【氏名】中山準平【氏名】岩田俊雄【氏名】田中良明【氏名】渡辺敏克
【要約】	【課題】簡単な作業工程でもって短時間で減容化を完了することができと共に、払い出しのタイミングを正確に知ることを可能にする。【解決手段】ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を蒸発缶２に投入した後、放射性廃液を撹拌および加熱し、蒸発缶２からガスを引き出すことにより放射性廃液を濃縮する。そして、撹拌時の負荷と、蒸発缶２内の放射性廃液の重量と、ガスから生成される凝縮液の液量とに基づいて放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定し、所定濃度となったときに放射性廃液を蒸発缶２から固化容器２３に移し替えて固化させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を蒸発缶に投入した後、該放射性廃液を撹拌および加熱し、蒸発缶からガスを引き出すことにより放射性廃液を濃縮し、所定濃度となったときに放射性廃液を蒸発缶から固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化方法であって、前記撹拌時の負荷と、前記蒸発缶内の放射性廃液の重量と、前記ガスから生成される凝縮液の液量とに基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定することを特徴とする放射性廃液の固化方法。
【請求項２】ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を濃縮し、所定濃度となったときに固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化装置であって、前記放射性廃液を収容し、底部に排出口が形成された蒸発缶と、前記蒸発缶の排出口を開閉可能に設けられ、前記固化容器に接続可能な払出し装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を任意の蒸発速度で加熱可能な加熱装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を撹拌する撹拌装置と、前記蒸発缶からガスを引き出す真空排気装置と、前記ガスを冷却して凝縮液を生成する凝縮器と、前記凝縮液を貯留する凝縮液槽と、前記撹拌装置の負荷を検出する負荷検出器と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液の重量を検出する重量検出器と、前記凝縮液槽における凝縮液の貯留量を検出する貯留量検出器と、前記撹拌装置の負荷、放射性廃液の重量および凝縮液の貯留量に基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定する判定装置とを有することを特徴とする放射性廃液の固化装置。
【請求項３】前記凝縮液槽における凝縮液の貯留速度を検出する貯留速度検出器と、前記貯留速度が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第１加熱制御装置とを有することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項４】前記凝縮器でガスの冷却に使用された冷却媒体の消費熱量を検出する消費熱量検出器と、前記消費熱量が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第２加熱制御装置とを有することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項５】前記真空排気装置によりガスが引き出された前記蒸発缶の内部空間と、前記固化容器の内部空間とを連通可能な連通機構を有することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項６】前記蒸発缶に接続され、該蒸発缶内の放射性廃液を希釈する希釈材を投入可能な希釈材注入ラインを有することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項７】前記凝縮器で生成された凝縮液の電気伝導度を検出する電気伝導度検出器を有することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項８】前記固化容器が、前記払出し装置に接続可能にされた１次蓋と、該１次蓋を密閉状態に覆う２次蓋とを備えた二重蓋構造にされていることを特徴としている請求項２ないし７の何れか１項に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項９】前記固化容器の容積が、前記蒸発缶で所定濃度に濃縮された放射性廃液の全量を収容可能な程度に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項１０】前記固化容器が、円筒形状の胴部と、この胴部の内側上方を塞ぐ蓋と、前記胴部の上縁から内周方向に延在する引っ掛け部とを備えていることを特徴とする請求項２ないし７の何れか１項に記載の放射性廃液の固化装置。
【請求項１１】前記引っ掛け部が、前記上縁内周の全周に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の放射性廃液の固化装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発缶から固化容器に払い出すことによる放射性廃液の固化方法および固化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所等から排出された放射性廃液は、保管場所を有効に利用するため、廃液中から水分を除去して減容化する必要がある。従って、従来から放射性廃液を減容化するための各種の方法が提案および実施されており、例えば特公昭６３－６７８７８号公報には、廃液中のホウ酸とＰＨ値との関係に着目して放射性廃液を大幅に減容化する方法が提案されている。
【０００３】即ち、蒸発缶に放射性廃液を投入すると共に水酸化ナトリウム溶液を投入することによって、廃液のＰＨ値を中性状態にする。そして、この中性状態を維持しながら、廃液を加熱し、水分を蒸発させることによって、廃液を濃縮して十分に減容化させる。放射性廃液が高濃度のホウ酸を含む廃液濃縮物になると、この廃液濃縮物を蒸発缶から貯蔵容器に移し替え、貯蔵容器において廃液濃縮物にしゅう酸等を投入してＰＨ値を酸性側に変化させると共に冷却する。そして、廃液濃縮物をホウ酸塩等からなる沈降物と液状体とに分離し、液状体を上述の蒸発缶に戻して再濃縮する一方、沈降物を真空蒸留器に移し替え、真空蒸留器において沈降物を僅かに湿った粉状体となるまで乾燥させる。これにより、従来の方法によれば、蒸発缶と貯蔵容器と真空蒸留器とで放射性廃液を順に減容化していくことによって、最終的には粉状体にまで減容化することが可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の方法では、放射性廃液を減容化する過程において蒸発缶、貯蔵容器および真空蒸留器への移し替えが必要であるため、作業工程が複雑化していると共に、移し替えに要する時間により粉状体に減容化するまでに長時間を要し易いという問題がある。
【０００５】そこで、このような各機器への移し替えを不要にするため、蒸発缶における放射性廃液の蒸発による濃縮を、溶解しているホウ酸がホウ酸塩として析出する直前まで継続した後、蒸発缶から固化容器に一気に抜き出してホウ酸塩を固化する方法が考えられている。ところが、この方法の場合には、ホウ酸塩として析出する直前の状態を検出する方法が不明であったため、払い出しのタイミングを正確に把握することができず、結果として不十分な濃縮により固化容器内でホウ酸塩を固化することができなかったり、過剰な濃縮により蒸発缶内でホウ酸塩を固化させてしまうことがあるという問題がある。
【０００６】従って、本発明は、簡単な作業工程でもって短時間で減容化を完了することができる共に、払い出しのタイミングを正確に知ることができる放射性廃液の固化方法および固化装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を蒸発缶に投入した後、該放射性廃液を撹拌および加熱し、蒸発缶からガスを引き出すことにより放射性廃液を濃縮し、所定濃度となったときに放射性廃液を蒸発缶から固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化方法であって、前記撹拌時の負荷と、前記蒸発缶内の放射性廃液の重量と、前記ガスから生成される凝縮液の液量とに基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定することを特徴としている。
【０００８】上記の構成によれば、蒸発缶で十分に放射性廃液を濃縮して減容化した後、蒸発缶から固化容器に払い出すことによって、固化容器内で放射性廃液をホウ酸塩等として固化させることができる。これにより、放射性廃液を減容化する際に各機器に放射性廃液を移し替える必要がないため、簡単な作業工程でもって短時間で大幅な減容化を実現することができる。
【０００９】さらに、撹拌時の負荷と放射性廃液の重量と凝縮液の液量という検出の容易なパラメータに基づいてホウ酸塩等として析出する直前の濃縮度を検出し、蒸発缶から放射性廃液を払い出すタイミングを正確に知ることができる。この結果、過剰に濃縮することにより蒸発缶内で放射性廃液を固化させたり、濃縮が不十分で固化容器内で固化させることができないという不具合を確実に防止することができる。
【００１０】請求項２の発明は、ホウ酸を含む放射性廃液を中性状態に維持しながら濃縮し、所定濃度となったときに固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化装置であって、前記放射性廃液を収容し、底部に排出口が形成された蒸発缶と、前記蒸発缶の排出口を開閉可能に設けられ、前記固化容器に接続可能な払出し装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を任意の蒸発速度に加熱可能な加熱装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を撹拌する撹拌装置と、前記蒸発缶からガスを引き出す真空排気装置と、前記ガスを冷却して凝縮液を生成する凝縮器と、前記凝縮液を貯留する凝縮液槽と、前記撹拌装置の負荷を検出する負荷検出器と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液の重量を検出する重量検出器と、前記凝縮液槽における凝縮液の貯留量を検出する貯留量検出器と、前記撹拌装置の負荷、放射性廃液の重量および凝縮液の貯留量に基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定する判定装置とを有することを特徴としている。
【００１１】上記の構成によれば、簡単な機器構成により請求項１の固化方法を実現することができる。そして、簡単な作業工程でもって短時間で減容化を完了することができると共に、払い出しのタイミングを正確に知ることができる。
【００１２】請求項３の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮液槽における凝縮液の貯留速度を検出する貯留速度検出器と、前記貯留速度が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第１加熱制御装置とを有することを特徴としている。上記の構成によれば、加熱装置が放射性廃液の加熱量（蒸発速度）を間違えることによる除染効率の低下を確実に防止することができる。
【００１３】請求項４の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮器でガスの冷却に使用された冷却媒体の消費熱量を検出する消費熱量検出器と、前記消費熱量が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第２加熱制御装置とを有することを特徴としている。上記の構成によれば、加熱装置が放射性廃液の加熱量（蒸発速度）を間違えることによる除染効率の低下を確実に防止することができる。
【００１４】請求項５の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記真空排気装置によりガスが引き出された前記蒸発缶の内部空間と、前記固化容器の内部空間とを連通可能な連通機構を有することを特徴としている。上記の構成によれば、固化容器と蒸発缶とを約同圧にすることができるため、蒸発缶から固化容器への放射性廃液の払い出しを確実に瞬間的に行うことができる。
【００１５】請求項６の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記蒸発缶に接続され、該蒸発缶内の放射性廃液を希釈する希釈材を投入可能な希釈材注入ラインを有することを特徴としている。上記の構成によれば、蒸発缶内で放射性廃液の濃縮状態に異常が生じたときに、希釈液を投入することによって、蒸発缶内での放射性廃液の固化を防止することができる。この結果、蒸発缶から固化物を除去したり、固化物を溶解させるという困難な復旧作業を回避することができる。
【００１６】請求項７の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮器で生成された凝縮液の電気伝導度を検出する電気伝導度検出器を有することを特徴としている。上記の構成によれば、蒸発缶内における放射性廃液の発泡状態を電気伝導度を介して把握することができるため、放射性廃液の濃縮物が気泡の成長でガスと共に排気されて凝縮液を汚染するという不具合を防止することが可能になる。
【００１７】請求項８の発明は、請求項２ないし７の何れか１項に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記固化容器が、前記払出し装置に接続可能にされた１次蓋と、該１次蓋を密閉状態に覆う２次蓋とを備えた二重蓋構造にされていることを特徴としている。上記の構成によれば、払出し装置から固化容器に払い出す際に、放射性廃液が１次蓋上に付着することがあっても、この１次蓋を密閉状態に２次蓋により覆うため、固化容器の保管時に１次蓋上の放射性廃液が外部に漏洩することがない。
【００１８】請求項９の発明は、請求項８に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記固化容器の容積が、前記蒸発缶で所定濃度に濃縮された放射性廃液の全量を収容可能な程度に設定されていることを特徴としている。上記の構成によれば、蒸発缶内の全放射性廃液を大きな流出量で一気に固化容器に排出させることができるため、複数回に分割して払い出しを行う場合のように、放射性廃液が小さな流出量となって蒸発缶内や払出し装置に固化物として残留することがない。
【００１９】請求項１０の発明は、請求項２ないし７の何れかの１項に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記固化容器が、円筒形状の胴部と、この胴部の内側上方を塞ぐ蓋と、前期胴部の上縁から内周方向に延在する引っ掛け部とを備えていることを特徴としている。上記の構成によれば、引っ掛け部に対する内掴みにより固化容器の装脱着およびハンドリングが行える。その結果、固化容器の外径以外に容器吊具がはみ出ることがないため、スペースの制限された搬送ルートでも容器ハンドリングが可能となる。また、吊具の装脱着時に隣接する固化容器との干渉を回避することができる。
【００２０】請求項１１の発明は、請求項１０に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記引っ掛け部が前記上縁内周の全周に設けられていることを特徴としている。上記の構成によれば、吊具の把持時における方向性に関係なく、あらゆる方向から引っ掛け部に対して内掴みにより固化容器を把持することができる。その結果、特に遠隔操作等の操作性が制限された状況において有効に操作ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし図９に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る放射性廃液の固化方法は、図１に示すように、原子力発電所や再処理工場、研究実験施設等から排出される放射性廃液の固化処理施設において実施される。この固化処理施設は、放射性廃液を蒸発させる蒸発装置１を備えている。蒸発装置１は、硝酸ナトリウム等を含む放射性廃液や添加剤を気密状態に収容する蒸発缶２を有している。尚、添加剤は、濃縮物を固化容器に払い出した後、濃縮物中の遊離水を結晶水として取り込んで固化させるためのものである。ホウ酸が高濃度になってもホウ酸塩として析出しないように、放射性廃液を中和して中性状態に維持させるためのものであり、例えば１０個の結晶水を持つNa2B4O7 や１２個の結晶水を持つNa2SO4等がある。
【００２２】上記の蒸発缶２は、円筒形状に形成された側面壁２ａと、側面壁２ａの上端面を塞ぐように設けられた上面壁２ｂと、側面壁２ａの下縁部から逆円錐形状に形成され、下端を開口された下面壁２ｃとを有している。蒸発缶２における側面壁２ａおよび下面壁２ｃの周囲には、加熱装置２０が設けられており、加熱装置２０は、蒸発缶２内に収容された放射性廃液等を所定の蒸発速度で加熱および維持する。また、蒸発缶２は、ロードセル２１を介して支持されている。ロードセル２１は、放射性廃液等を収容した蒸発缶２の全重量を検出し、この検出値を重量信号として後述の判定装置１９に出力する。
【００２３】また、蒸発缶２における上面壁２ｂの中心部には、蒸発缶２内の放射性廃液を撹拌する撹拌装置７が設けられている。撹拌装置７は、上面壁２ｂの中心部を鉛直方向に回転自在に貫設された回転軸７ａと、回転軸７ａの下端部に設けられ、蒸発缶２内の放射性廃液を撹拌する図示しない撹拌羽根と、回転軸７ａの上端部に連結され、回転軸７ａを回転駆動する駆動モータ７ｂとを有している。撹拌装置７には、負荷検出器８が設けられており、負荷検出器８は、駆動モータ７ｂの負荷（消費電力）を駆動電流や駆動電圧に基づいて検出し、この検出値を負荷信号として後述の判定装置１９に出力する。
【００２４】さらに、蒸発缶２の上面壁２ｂには、予め添加剤が添加された放射性廃液を蒸発缶２に流入させる廃液用配管４と、水や蒸気等の希釈材を蒸発缶２に流入させる希釈材用配管４２と、蒸発缶２から空気や蒸気等のガスを流出させる排気用配管６とが接続されている。排気用配管６には、凝縮器９が接続されている。凝縮器９は、ガスを流通させる胴体部９ａと、胴体部９ａの周囲に巻回された冷却水路９ｂとを有しており、胴体部９ａを流通するガスを冷却することにより凝縮液を生成する。そして、胴体部９ａの後段側には、ガスを排出する排気配管１０ａが上面に接続されている一方、滴下した凝縮液を排出する排水配管１０ｂが下面に接続されている。
【００２５】上記の排気配管１０ａは、真空排気装置１１に接続されている。真空排気装置１１は、ファン１２と真空槽１３とを備えた構成にされている。ファン１２は、真空槽１３を介して上述の排気配管１０ａが接続されており、凝縮器９からのガスを吸引し、オフガス系に排出する。凝縮液槽１５には、凝縮器９の排水配管１０ｂが接続されている。そして、凝縮液槽１５は、凝縮器９からの凝縮液を貯留し、蒸発缶２における１バッチ分の固化処理が完了したときに凝縮液貯槽に排出する。また、この凝縮液槽１５には、液面計１７が設けられており、液面計１７は、凝縮液の液面の高さ位置を検出し、この検出値を液面信号として判定装置１９および加熱制御装置４３に出力する。
【００２６】上記の加熱制御装置４３は、液面信号に基づいて凝縮液槽１５における凝縮液の液面の上昇速度を求め、この上昇速度が所定値となるように加熱装置２０からの加熱蒸気供給量を制御するようになっている。一方、判定装置１９は、液面計１７からの液面信号と、上述のロードセル２１からの重量信号と、負荷検出器８からの負荷信号とを取り込み、これらの信号に基づいて蒸発缶２内の放射性廃液の濃縮状態を求め、所定の濃縮状態となったときに開栓情報をオペレータに報知する。即ち、判定装置１９は、重量信号で示される重量を第１比較値と比較する第１比較部と、負荷信号で示される負荷値を第２比較値と比較する第２比較部と、液面信号で示される液面高さを第３比較値と比較する第３比較部と、第１～第３比較部からの比較信号をそれぞれ受け取り、第１比較部の比較信号が第１比較値未満の重量を示し、第２比較部の比較信号が第２比較値以上の負荷値を示し、第３判定部の比較信号が第３比較値以上の液面高さを示したときに、払出し装置２２の開栓タイミングであると判定する開栓判定部と、この開栓タイミングを音や光でオペレータに報知する報知部とを有している。
【００２７】上記の判定装置１９により開栓タイミングが報知される払出し装置２２は、蒸発缶２の下面壁２ｃの下端部に設けられている。払出し装置２２は、蒸発缶２の開口部を開閉可能なバルブ部と、固化容器２３に密閉状態に接続可能な接続部とを有している。さらに、払出し装置２２には、連通配管４０の一端部が接続されている。連通配管４０は、他端部が蒸発缶２における上側の内部空間に接続されており、バルブ４１により流路が開閉可能にされている。そして、連通配管４０およびバルブ４１は、払出し装置２２とで蒸発缶２の内部空間と固化容器２３の内部空間とを連通する連通機構を構成しており、固化容器２３を蒸発缶２と同圧に減圧させるようになっている。
【００２８】上記の固化容器２３は、図２（ａ）・（ｂ）に示すように、払出し時の放射性廃液の全量を収容可能な程度の容積を有し、円筒形状の胴部２４と、胴部２４の下端面から所定の距離を隔てて設けられた底面部２５とを備えたドラム缶形状に形成されている。胴部２４の上部には、胴部２４の上面を塞ぐための１次蓋２６が上端面から所定の距離を隔てて設けられている。１次蓋２６は、胴部２４の内壁面に外周端が接合された円環形状の第１環状板２６ａと、第１環状板２６ａの内周端に設けられ、中心部に払出し口２６ｃが形成された第２環状板２６ｂと、第２環状板２６ｂの下面に突設された複数の螺合部２６ｄと、払出し口２６ｃに嵌合する凸状部を有し、第２環状板２６ｂの上面に接合される封止板２６ｅと、螺合部２６ｄに螺合することにより封止板２６ｅと第２環状板２６ｂとを締結するボルト部材２６ｆと、封止板２６ｅの上面中心部に形成された把手部２６ｇとを備えている。第１環状板２６ａと第２環状板２６ｂは一体として製作した構造としてもよい。
【００２９】また、胴部２４の上縁には、引っ掛け部２４ａが内周方向全周に曲折されて形成されていると共に、リング部材２７が外周面に設けられている。そして、胴部２４の上縁には、図３（ａ）・（ｂ）に示すように、１次蓋２６上に付着した放射性廃液の濃縮物を外部に漏洩させないための２次蓋２８が取付け可能にされている。２次蓋２８は、必要に応じて遠隔操作により取付けることが可能である。２次蓋２８は、胴部２４の上面全体を覆うように形成された平板部２８ａと、平板部２８ａの外周端から下方に湾曲された湾曲部２８ｂと、湾曲部２８ｂの下面に貼設され、胴部２４の引っ掛け部２４ａおよびリング部材２７に対して密接可能なパッキン２９と、１次蓋２６に当接するように平板部２８ａの下面外周側に等間隔で設けられた支持部２８ｃとを有している。
【００３０】上記の２次蓋２８は、常用バンド３０または積重ね用バンド３１により胴部２４に取付け可能にされている。常用バンド３０は、図４および図５に示すように、円環状の一端部を切り離された断面Ｕ字形状のバンド部材３５と、バンド部材３５の上部に接合された平板部材３６とを有している。平板部材３６は、バンド部材３５の取付け時に２次蓋２８の平板部２８ａに当接するように、バンド部材３５の複数箇所に等間隔で配置されている。さらに、常用バンド部材３０は、切り離された一端部に締付部材３２が設けられている。締付部材３２は、図６（ａ）・（ｂ）に示すように、バンド部材３５の上面に接合された後、垂下されて下端部に挿通穴３２ｂが形成された挿通部材３２ａを有している。この挿通部材３２ａは、バンド部材３５の各端部にそれぞれ設けられている。そして、これらの挿通部材３２ａ・３２ａが設けられた常用バンド３０は、ボルト部材３３が一方の挿通穴３２ｂに挿通され、他方の挿通部材３２ａに螺合されることによって、２次蓋２８と胴部２４との強固な接合を可能にしている。
【００３１】また、積重ね用バンド３１は、図７および図８に示すように、上述の常用バンド３０の構成に加えてガイド金具３７を有している。ガイド金具３７は、バンド部材３５の上面に接合された後、バンド部材３５の外周方向に傾斜されながら立ち上げられた形状に形成されている。そして、このガイド金具３７は、バンド部材３５の複数箇所に配置されており、図２（ｂ）の固化容器２３を積み重ねるときに、上下の固化容器２３・２３の中心軸を一致させるようになっている。
【００３２】固化容器１２３の好ましい他の形態例を図９および図１０により説明する。胴部１２４の上縁には、リング部材１２７が外周方向に曲折されて形成されるとともに、引っ掛け部１２４ａがアングルを内周面の全長に固設して設けられている。一次蓋１２６の外周端は、胴部１２４の内壁面に接合され、中心部に払い出し口１２６ｃが形成された環状板１２６ａと、払い出し口１２６ｃを封止する封止板１２６ｅとを備えている。１次蓋１２６は、図９および図１０に示すように、環状板１２６ａの内側周縁部に、遠隔操作で固化容器１２３を封止板１２６ｅで閉じる際に位置決めをするために、長さ及び径を異にする大小二種のガイドピン１３９を設ける。環状板１２６ａには、ガイド孔１４３が六つ設けられており、この対応位置下面に螺合部１４１が突設されている。この螺合部１４１にはねじ穴１４１ａが設けられている。ガイド孔１４３はねじ穴１４１ａより径が大きく形成されている。
【００３３】上記の封止板１２６ｅには、ボルト部材１４０を挿通させるねじ孔１４１ａが設けられている。このボルト部材は、略円錐状に突出したボルト頭部１４０ａと、中間部の軸部１４０ｂと、ねじ部１４０ｃとを有する。ボルト部材１４０をねじ孔１４１ａにねじ込んで、ねじ部１４０ｃがねじ孔１４１ａを抜けると軸部１４０ｂが自由に貫通し、頭部１４０ａとねじ部１４０ｃとでねじ孔１４１ａから抜け止めされる。このボルト部材１４０は環状板１２６ａのガイド孔１４３を自由に貫通して螺合部１４１内に至りねじ穴１４１ａに螺合して固定される。また、封止板１２６ｅにおけるガイドピン１３９の対応位置にはこれらを貫通させる大小二種の位置決め孔１４２が設けられている。
【００３４】上記の構成において、固化処理施設の動作を通じて放射性廃液の固化方法について説明する。
【００３５】先ず、図１に示すように、添加剤を添加された所定量の放射性廃液が廃液用配管４を介して蒸発缶２に投入される。この後、放射性廃液および添加剤を収容した蒸発缶２の重量がロードセル２１により一定時間毎に検出され、重量信号として判定装置１９に出力される。
【００３６】次に、撹拌装置７により蒸発缶２内の放射性廃液が撹拌されながら加熱装置２０により所定温度に加熱される。そして、撹拌装置７の駆動モータ７ｂの負荷（消費電力）が負荷検出器８により検出され、負荷信号として判定装置１９に出力される。また、放射性廃液の加熱および撹拌が開始されると、真空排気装置１１が作動することによって、蒸発缶２内の空気や放射性廃液の蒸気が排気ガスとして引き出される。このガスは、排気用配管６を介して凝縮器９に流入し、凝縮器９において冷却される。この結果、ガス中の大部分の蒸気が凝縮し、滴下した凝縮液が排水配管１０ｂを介して凝縮液槽１５に排出される。一方、非凝縮性の気体成分は、真空排気装置１１に吸引され、オフガス系に排出される。そして、凝縮液槽１５において、凝縮器９からの凝縮液が貯留される。
【００３７】凝縮液槽１５に貯留された凝縮液は、液面計１７により液面の高さ位置が検出される。この検出値は、液面信号として判定装置１９および加熱制御装置４３に出力される。加熱制御装置４３においては、液面信号が微分されて液面の上昇速度が求められ、この上昇速度が所定値となるように、加熱装置２０からの加熱蒸気供給量が制御される。これにより、加熱装置２０による蒸発缶２内の放射性廃液の蒸発速度が所望の蒸発速度に維持されることによって、例えば加熱装置２０の故障や設定ミス等が生じていても、過剰な加熱による除染効率の低下が防止される。
【００３８】一方、判定装置１９においては、上述のロードセル２１の重量信号と負荷検出器８の負荷信号とで開栓信号の出力タイミングが判定される。即ち、重量信号は、蒸発缶２で蒸発しながら濃度を上昇させた放射性廃液の重量（残留量）を示すものとして取り込まれ、第１比較部において第１比較値と比較される。また、負荷信号は、濃度上昇に伴って上昇した放射性廃液の粘度を示すものとして取り込まれ、第２判定部において第２比較値と比較される。また、液面信号は、放射性廃液から取り除かれた水分量を示すものとして取り込まれ、第３判定部において第３比較値と比較される。
【００３９】第１～第３判定部での判定結果は、比較信号として開栓タイミング判定部に出力される。そして、開栓タイミング判定部において、重量（残留量）が第１比較値以下、負荷値（粘度）が第２比較値以上、および液面高さ（水分量）が第３比較値以上となったときに、払出し装置２２の開栓タイミングであると判定され、その旨を示す開栓情報が音や光によりオペレータに報知される。また、上記の判定結果が得られると、凝縮液槽１５の凝縮液が凝縮液保管庫に排出され、次のロット分の濃縮のための準備が行われる。尚、信号状態が運転の異常を示すものであれば、異常情報がオペレータに報知され、希釈材用配管４２から蒸発缶２に希釈材が投入されることによって、蒸発缶２内での放射性廃液の固化が阻止される。
【００４０】オペレータにより開栓タイミングが認識されると、真空排気装置１１による吸引を停止し、弱負圧にされる。図３（ａ）・（ｂ）の２次蓋２８および図２（ａ）・（ｂ）の１次蓋２６の封止板２６ｅが取り除かれることによって、上面が開口された固化容器２３が払出し装置２２に接続される。この後、バルブ４１が開栓状態に切り換えられ、固化容器２３内の空気が蒸発缶２を介してオフガス系に吸引される。そして、固化容器２３の圧力が蒸発缶２と同圧の程度にまで均圧されたときに、払出し装置２２が開栓され、蒸発缶２内の高濃度の放射性廃液の全量が自重により固化容器２３に一気（瞬間的）に排出される。この結果、極めて高濃度に濃縮された放射性廃液が固化容器２３内で急激に冷却および固化されることによって、大きな強度を有した固形物が生成される。この後、固化容器２３が払出し装置２２から切り離され、作業場所に運搬される。一方、蒸発缶２においては、次ロット分の放射性廃液に対して上述の一連の投入や加熱、撹拌、排気等の処理が行われる。
【００４１】作業場所への運搬は、固化容器２３に対する内掴み用吊具２０１のハンドリングにより行われる。図１１に示すように、吊具２０１は、ホイスト等の揚重設備に取り付けられ、固化容器２３の上部に位置して昇降自在である。この吊具２０１は、吊環２０２の上下動作により自動ストッパ用フック２０３がロックと解除を交互に繰り返すことにより、吊具ピン２０４及びリンク支持板２０５で構成されるカム機構によって、固化容器２３の胴部２４の上縁から内周方向に延在する引っ掛け部２４ａに容器ガイド２０６を拡縮させ、固化容器２３の装着を行うものである。その後、固化容器２３の吊上げおよび運搬はホイスト等の揚重設備を用いて行なわれる。引っ掛け部２４ａに対して内掴みが可能であり、固化容器２３の外径以上に吊具２０１の掴み具部分がはみ出ることがないため、スペースの制限された搬送ルートでも容器ハンドリングが可能となる。固化容器２３の脱着は、容器の装着時と同様の操作により固化容器２３上部の引っ掛け部２４ａから容器ガイド２０６が開放される。
【００４２】固化容器２３が作業場所に運搬されると、遠隔操作により固化容器２３の第２環状板２６ｂに封止板２６ｅが載置され、ボルト部材２６ｆにより封止板２６ｅと第２環状板２６ｂとが締結されることにより１次蓋２６による封止が行われる。図９、１０に示すように、他の形態の固化容器を使用する場合、封止板１２６ｅは遠隔作業用の工具に把手部１２６ｇを把持されて、ガイドピン１３９をガイド孔１４３に合致させることにより環状板１２６ａに対して位置決めされる。そしてガイドピン１３９を位置決め孔１４２に通して封止板１２６ｅを環状板１２６ａに接近させていくと、ボルト部材１４０がガイド孔１４３を貫通し、さらに螺合部１４１のねじ穴１４１ａに達する。この位置でボルト部材１４０を回転させれば、ねじ部１４０ｃがねじ穴１４１ａに螺合していき封止板１２６ｅが環状板１２６ａに固定される。この後、固化容器２３の上端には必要に応じて遠隔操作により図３（ａ）・（ｂ）の２次蓋２８が固定される。
【００４３】２次蓋２８が固化容器２３のリング部材２７にあてて載置された後、固化容器２３が最上段で保管されるものであれば、図４の常用バンド３０が２次蓋２８の周囲に取り付けられる。一方、固化容器２３が最上段以外で保管されるものであれば、図７の積重ね用バンド３１が２次蓋２８の周囲に取り付けられる。
【００４４】常用バンド３０や積重ね用バンド３１が取り付けられると、図６（ａ）・（ｂ）の締付部材３２がボルト部材３３とナット部材３４とで締結されることによって、２次蓋２８が固化容器２３に固定される。この結果、蒸発缶２から固化容器２３を切り離したときに、蒸発缶２から１次蓋２６の第１環状板２６ａ等に放射性廃液が付着した場合であっても、この放射性廃液の外部への漏洩が２次蓋２８による二重蓋構造により確実に防止される。また、ボルト部材２６ｆは抜け止めピン３３ｃで挿通部材３２ａ、３２ａかあら抜け止めされて離脱せず、特別な位置決めを必要としないため、遠隔操作が可能である。そして、このようにして１次蓋２６と２次蓋２８とで二重に封止された固化容器２３が固化物貯蔵場所に搬送されて段積みされる。この搬送に際して、固化容器２３はリング部材２７に対する外掴みの吊具を用いて把持される。
【００４５】以上のように、本実施形態の放射性廃液の固化方法は、図１に示すように、ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を蒸発缶２に投入した後、放射性廃液を撹拌および加熱し、蒸発缶２からガスを引き出すことにより放射性廃液を濃縮し、撹拌時の負荷と、蒸発缶２内の放射性廃液の重量と、ガスから生成される凝縮液の液量とに基づいて放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定し、所定濃度となったときに放射性廃液を蒸発缶２から固化容器２３に移し替えて固化させるものである。そして、この固化方法は、下記の構成を有した固化装置により実施されている。
【００４６】即ち、放射性廃液を収容し、底部に排出口が形成された蒸発缶２と、蒸発缶２の排出口を開閉可能に設けられ、固化容器２３に接続可能な払出し装置２２と、蒸発缶２に収容された放射性廃液を任意の温度に加熱可能な加熱装置２０と、蒸発缶２に収容された放射性廃液を撹拌する撹拌装置７と、蒸発缶２からガスを引き出す真空排気装置１１と、ガスを冷却して凝縮液を生成する凝縮器９と、凝縮液を貯留する凝縮液槽１５と、撹拌装置７の負荷を検出する負荷検出器８と、蒸発缶２に収容された放射性廃液の重量を検出するロードセル２１（重量検出器）と、凝縮液槽１５における凝縮液の貯留量を検出する液面計１７（貯留量検出器）と、撹拌装置７の負荷、放射性廃液の重量および凝縮液の貯留量に基づいて放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定する判定装置１９とを有した構成にされている。
【００４７】尚、本実施形態においては、凝縮液槽１５における凝縮液の貯留量を検出する液面計１７を貯留量検出器として例示しているが、これに限定されるものではなく、凝縮液の液面に近接や接触したときに、検出信号を出力する液面検出器であっても良い。この場合には、液面検出器による液面の検出位置を所定位置に調整することによって、検出信号を判定装置１９で判定する処理を省略することができる。
【００４８】上記の放射性廃液の固化方法や固化装置によれば、蒸発缶２で十分に放射性廃液を濃縮して減容化した後、蒸発缶２から固化容器２３に払い出すことによって、固化容器２３内で放射性廃液を、溶解している塩の結晶として固化させることができる。これにより、放射性廃液を減容化する際に各機器に放射性廃液を移し替える必要がないため、簡単な作業工程でもって短時間で大幅な減容化を実現することができる。さらに、撹拌時の負荷と放射性廃液の重量と凝縮液の液量という検出の容易なパラメータに基づいて溶解している塩の結晶が析出する直前の濃縮度を検出し、蒸発缶２から放射性廃液を払い出すタイミングを正確に知ることができる。この結果、過剰に濃縮することにより蒸発缶２内で放射性廃液を固化させたり、濃縮が不十分で固化容器２３内で固化させることができないという不具合を確実に防止することができる。
【００４９】また、本実施形態における固化装置は、凝縮液槽１５における凝縮液の貯留速度を検出する貯留速度検出器（液面計１７および加熱制御装置４３）と、貯留速度が所定値となるように、加熱装置２０による放射性廃液の加熱を制御する第１加熱制御装置（加熱制御装置４３）とを有した構成にされることによって、放射性廃液を過剰に加熱することによる凝縮液の汚染を防止することが可能になっている。
【００５０】尚、本実施形態においては、凝縮液槽１５の貯留速度を液面の上昇速度に基づいて求めているが、これに限定されるものではなく、凝縮液槽１５にロードセルを設け、このロードセルから得られる凝縮液槽１５の重量の変化速度に基づいて求めるようになっていても良い。さらに、本実施形態における固化装置は、凝縮液槽１５の貯留速度を求めて加熱装置２０を制御する構成の代わりに下記のように構成されていても良い。
【００５１】即ち、図９に示すように、凝縮器９の冷却水路の入口側および出口側にそれぞれ温度検出器４５ａ・４５ｂを設けると共に、冷却水路を流動する冷却水の流量を検出する流量検出器４４を設け、これら流量検出器４４および温度検出器４５ａ・４５ｂの検出信号に基づいて凝縮器９でガスの冷却に使用された冷却水の消費熱量を検出する（消費熱量検出器）。そして、消費熱量が所定値（第２設定値）となるように、加熱制御装置４６により加熱装置２０による放射性廃液の加熱を制御するように構成されていても良い。
【００５２】さらに、本実施形態の固化装置は、凝縮器９で生成された凝縮液の電気伝導度を検出する図示しない電気伝導度検出器を備えていることが望ましい。これは、以下の理由による。即ち、放射性廃液に有機物が混入すると、沸騰による気泡の影響も加わって蒸発缶２内で発泡する。そして、この泡が成長して泡自身が蒸発缶２からガスと共に排気される結果、後段の凝縮器９や凝縮液槽１５における凝縮液を汚染することになる。従って、蒸発缶２内における放射性廃液の発泡状態を監視することが望ましいが、直接的に監視することが困難である。そこで、放射性廃液の濃縮物粒子に含まれる塩分の濃度上昇が凝縮液の電気伝導度を上昇させるという性質に着目し、電気伝導度検出器により凝縮液の電気伝導度を検出すれば、間接的に蒸発缶２内の発泡状態を監視することができるからである。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の発明は、ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を蒸発缶に投入した後、該放射性廃液を撹拌および加熱し、蒸発缶からガスを引き出すことにより放射性廃液を濃縮し、所定濃度となったときに放射性廃液を蒸発缶から固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化方法であって、前記撹拌時の負荷と、前記蒸発缶内の放射性廃液の重量と、前記ガスから生成される凝縮液の液量とに基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定する構成である。
【００５４】上記の構成によれば、蒸発缶で十分に放射性廃液を濃縮して減容化した後、蒸発缶から固化容器に払い出すことによって、固化容器内で放射性廃液を、溶解している塩の結晶として固化させることができる。これにより、放射性廃液を減容化する際に各機器に放射性廃液を移し替える必要がないため、簡単な作業工程でもって短時間で大幅な減容化を実現することができる。
【００５５】さらに、撹拌時の負荷と放射性廃液の重量と凝縮液の液量という検出の容易なパラメータに基づいて溶解している塩の結晶が析出する直前の濃縮度を検出し、蒸発缶から放射性廃液を払い出すタイミングを正確に知ることができる。この結果、過剰に濃縮することにより蒸発缶内で放射性廃液を固化させたり、濃縮が不十分で固化容器内で固化させることができないという不具合を確実に防止することができるという効果を奏する。
【００５６】請求項２の発明は、ホウ酸もしくはホウ酸塩等の結晶水を取り込む塩を含む放射性廃液を濃縮し、所定濃度となったときに固化容器に移し替えて固化させる放射性廃液の固化装置であって、前記放射性廃液を収容し、底部に排出口が形成された蒸発缶と、前記蒸発缶の排出口を開閉可能に設けられ、前記固化容器に接続可能な払出し装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を任意の蒸発速度で加熱可能な加熱装置と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液を撹拌する撹拌装置と、前記蒸発缶からガスを引き出す真空排気装置と、前記ガスを冷却して凝縮液を生成する凝縮器と、前記凝縮液を貯留する凝縮液槽と、前記撹拌装置の負荷を検出する負荷検出器と、前記蒸発缶に収容された放射性廃液の重量を検出する重量検出器と、前記凝縮液槽における凝縮液の貯留量を検出する貯留量検出器と、前記撹拌装置の負荷、放射性廃液の重量および凝縮液の貯留量に基づいて前記放射性廃液が所定濃度に濃縮されたか否かを判定する判定装置とを有する構成である。
【００５７】上記の構成によれば、簡単な機器構成により請求項１の固化方法を実現することができる。そして、簡単な作業工程でもって短時間で減容化を完了することができると共に、払い出しのタイミングを正確に知ることができる。
【００５８】請求項３の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮液槽における凝縮液の貯留速度を検出する貯留速度検出器と、前記貯留速度が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第１加熱制御装置とを有する構成である。上記の構成によれば、加熱装置が放射性廃液の加熱量（蒸発速度）を間違えることによる除染効率の低下を確実に防止することができるという効果を奏する。
【００５９】請求項４の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮器でガスの冷却に使用された冷却媒体の消費熱量を検出する消費熱量検出器と、前記消費熱量が所定値となるように、前記加熱装置による放射性廃液の加熱を制御する第２加熱制御装置とを有する構成である。上記の構成によれば、加熱装置が放射性廃液の加熱量（蒸発速度）を間違えることによる除染効率の低下を確実に防止することができるという効果を奏する。
【００６０】請求項５の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記真空排気装置によりガスが引き出された前記蒸発缶の内部空間と、前記固化容器の内部空間とを連通可能な連通機構を有する構成である。上記の構成によれば、固化容器と蒸発缶とを略同圧にすることができるため、蒸発缶から固化容器への放射性廃液の払い出しを確実に瞬間的に行うことができるという効果を奏する。
【００６１】請求項６の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記蒸発缶に接続され、該蒸発缶内の放射性廃液を希釈する希釈材を投入可能な希釈材注入ラインを有する構成である。上記の構成によれば、蒸発缶内で放射性廃液の濃縮状態に異常が生じたときに、希釈液を投入することによって、蒸発缶内での放射性廃液の固化を防止することができる。この結果、蒸発缶から固化物を除去したり、固化物を溶解させるという困難な復旧作業を回避することができるという効果を奏する。
【００６２】請求項７の発明は、請求項２に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記凝縮器で生成された凝縮液の電気伝導度を検出する電気伝導度検出器を有する構成である。上記の構成によれば、蒸発缶内における放射性廃液の発泡状態を電気伝導度を介して把握することができるため、放射性廃液の濃縮物が気泡の成長でガスと共に排気されて凝縮液を汚染するという不具合を防止することが可能になるという効果を奏する。
【００６３】請求項８の発明は、請求項２ないし７の何れか１項に記載の放射性廃液の固化装置に使用される固化容器であって、前記払出し装置に接続可能にされた１次蓋と、該１次蓋を密閉状態に覆う２次蓋とを備えた二重蓋構造にされている構成である。上記の構成によれば、払出し装置から固化容器に払い出す際に、放射性廃液が１次蓋上に付着することがあっても、この１次蓋を密閉状態に２次蓋により覆うため、固化容器の保管時に１次蓋上の放射性廃液が外部に漏洩することがないという効果を奏する。
【００６４】請求項９の発明は、請求項８に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記固化容器の容積が、前記蒸発缶で所定濃度に濃縮された放射性廃液の全量を収容可能な程度に設定されている構成である。上記の構成によれば、蒸発缶内の全放射性廃液を大きな流出量で一気に固化容器に排出させることができるため、複数回に分割して払い出しを行う場合のように、放射性廃液が小さな流出量となって蒸発缶内や払出し装置に固化物として残留することがないという効果を奏する。
【００６５】請求項１０の発明は、請求項２ないし７の何れかの１項に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記固化容器が、円筒形状の胴部と、この胴部の内側上方を塞ぐ蓋と、前期胴部の上縁から内周方向に延在する引っ掛け部とを備えている構成である。上記の構成によれば、リング部材に対する外掴みだけでなく引っ掛け部に対する内掴みにより固化容器の装脱着およびハンドリングが行える。その結果、固化容器の外形以外に容器吊具がはみ出ることがないため、スペースの制限された搬送ルートでも容器ハンドリングが可能となる。また、吊具の装脱着時に隣接する固化容器との干渉を回避することができるという効果を奏する。
【００６６】請求項１１の発明は、請求項１０に記載の放射性廃液の固化装置であって、前記引っ掛け部が前記上縁内周の全周に設けられている構造である。上記の構成によれば、吊具の把持時における方向性に関係なく、あらゆる方向から引っ掛け部に対して内掴みにより固化容器を把持することができる。その結果、特に遠隔操作等の操作性が制限された状況において有効に操作ができるという効果を奏する。

【出願人】	【識別番号】０００００１１９９【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
【出願日】	平成１３年９月３日（２００１．９．３）
【代理人】	【識別番号】１０００８９１９６【弁理士】【氏名又は名称】梶良之（外１名）
【公開番号】	特開２００２－１４８３８９（Ｐ２００２－１４８３８９Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】	特願２００１－２６５２９０（Ｐ２００１－２６５２９０）