Published March 1986 | Version v1
Journal article

Hydrothermal immobilization of glass powder containing simulated high level radioactive waste

  • 1. Kochi Univ. (Japan). Faculty of Science

Description

The lithification of borosilicate glass powder containing simulated high level radioactive waste with the hot pressing technique under hydrothermal conditions was investigated. The glass powder was easily formed to hardened body with a little distilled water (5 ∼ 10 w/o). This glass body showed a high compressive strength above 2,500 kg/cm2. The lithification occurred at 240 ∼ 270℃ with the rapid shrinkage. The initial shrinkage kinetics were examined in consideration of the dissolution core model: 1-(1-x)1/3 = kt1/2, 1-(1-x)1/3 = k't, where x is the shrinkage ratio, k and k' the constants and t the reaction time. The apparent activation energy of shrinkage below 250℃ was found to be about 20 kcal/mol, which was good agreement with that of the growth of surface reaction layer in hydrothermal solution. It was suggested that the initial stage of lithification followed the dissolution-deposition model. (author)

Availability note (English)

Available from DOI: https://doi.org/10.3327/jaesj.28.266

Abstract (Japanese)

使用済み核燃料の再処理工程から排出される核分裂生成物の処理処分に関しては多くの試みがなされているが、現在ではこれら多くの試みの中でガラス融解法が主流となりつつある。著者らは既報において、低温型石英を主体とする酸性鉱物の粉末中に模擬廃棄物をアルカリ溶液とともに混練した後、300℃付近の水熱条件下で熱間圧搾すれば堆積岩状の固化体を生じることから、放射性廃棄物の新しい処理方法となり得ることを示した。ガラスは天然の酸性鉱物と比較して均質でかつ非晶質であり、化学的に活性であることから、アルカリ水熱条件下の硬化基材(マトリックス)として有効な原料であると考えられる。天然に存在する非晶質のガラス状物質、例えばシラス(九州地方に大量に産する火山灰の一種)のような火山ガラス状のものは水熱条件下で容易に硬化反応を示すことが知られている。また、非晶質ケイ酸(ケイ藻骨格)を起源とした水溶液中の硬化反応(堆積岩をつくる続成作用)の例としてはチャートがよく知られている。本研究においては、高レベル放射性廃棄物の模擬物を融解したホウケイ酸ガラス粉末の水熱硬化反応について検討した。現在計画中の融解ガラス法では、キャニスタ中で30∼50年前後保存してから地中埋没処分が行われる予定である。水熱法によるガラス粉末の固化反応では、非晶質の粒子間が結晶質の媒体で結合されると考えられる。この固化体は堆積岩状の物質でもあり、風化に対する強い抵抗性が期待できる。したがって、地中処分時にガラス固化体の容器であるキャニスタに熱水を注入し、さらに圧搾を加えることによってキャニスタ中でより安定な形に変えることができる。また熱源としては放射性物質自身のγ-発熱の利用も考慮すれば、キャニスタに一定量の水を注入して圧搾するだけで内部ガラスの再結合を可能とする。本研究の目的は、融解法によるガラス固化体を長期間保管後最終地層処分する場合の処理形態として、水熱固化を行うための基礎資料を得ることにある。(著者)

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Original title (Japanese)
模擬高レベル放射性廃棄物を含んだガラス粉末の水熱固化反応

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Nippon Genshiryoku Gakkai-Shi
Journal Volume
28
Journal Issue
3
Journal Page Range
p. 266-273
ISSN
0004-7120
CODEN
NGEGAL

Optional Information

Notes
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