DE102019217086A1

DE102019217086A1 - Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall

Info

Publication number: DE102019217086A1
Application number: DE102019217086.2A
Authority: DE
Inventors: Seung Joo Lim; Tak Hyun Kim; Kang Lee; Dong Woo Kim; Joon Pyo Jeun; In Tae Hwang; Joon Yong Sohn; Kyung Hoon Jeong
Original assignee: Korea Atomic Energy Research Institute KAERI
Current assignee: Korea Atomic Energy Research Institute KAERI
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-05-07
Also published as: JP2020076780A; US20200143952A1; KR102073018B1; JP7065819B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie für die Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall, der eine schwer abbaubare Zusammensetzung enthält, und insbesondere eine Technologie zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall, der ein Material, wie etwa ein organisches Dekontaminationsmittel, ein anorganisches Dekontaminationsmittel, Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall und Ähnliches enthält, die in Atomkraftwerken, Atomanlagen, Einrichtungen, in denen Strahlung (Radioaktivität) verwendet wird, und Ähnlichen erzeugt werden. Das Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung umfasst das Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen, und das Bestrahlen der Vorbehandlungslösung mit Strahlung.

Description

Technisches Gebiet
Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-135732 , eingereicht am 7. November 2018 beim koreanischen Patentamt, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall und insbesondere eine Technologie zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall, der ein organisches Dekontaminationsmittel, ein anorganisches Dekontaminationsmittel, Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall und Ähnliches enthält, die in Atomkraftwerken, Atomanlagen, Einrichtungen, in denen Strahlung (Radioaktivität) verwendet wird, und Ähnlichen erzeugt werden.
Hintergrundtechnik
Eine schwer abbaubare Zusammensetzung wird aufgrund der Verwendung und Ähnlichem eines organischen Dekontaminationsmittels, eines anorganischen Dekontaminationsmittels und von Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall in Atomkraftwerken, atomkraftbezogenen Anlagen und Einrichtungen, in denen Strahlung (Radioaktivität) verwendet wird, erzeugt.
Die chemische Dekontamination ist ein Verfahren zur Entfernung von Strahlung (Radioaktivität) von Vorrichtungen, Installationen oder Ähnlichen, die mit Strahlung (Radioaktivität) kontaminiert sind, und ist ein Verfahren, das Abwasser erzeugt, das die vorstehende schwer abbaubare Zusammensetzung enthält. Ebenso wird als eine Technologie zur Messung von Strahlung weithin eine Flüssigszintillationszähltechnologie verwendet. Insbesondere aufgrund der Verwendung eines Flüssigszintillationszählers wird eine große Menge an Abwasser, das Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall enthält, erzeugt.
Die vorstehende schwer abbaubare Zusammensetzung, wie etwa ein organisches Dekontaminationsmittel, ein anorganisches Dekontaminationsmittel, ein organisches Szintillationsmaterial und Ähnliches, die in radioaktivem Flüssigabfall vorhanden ist, verschlechtert die Leistung eines Reinigungssystems, das in einem Behandlungsprozess in der Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall verwendet wird, und reagiert mit metallischem radioaktivem Abfall, der in einem anderen Prozess erzeugt wird, wodurch seine Behandlung erschwert wird. Daher ist die Behandlung der schwer abbaubaren Zusammensetzung wichtig.
Wenn radioaktiver Flüssigabfall, der die vorstehende schwer abbaubare Zusammensetzung enthält, in einem Fass gelagert wird, reagieren außerdem die schwer abbaubare Zusammensetzung und ein Oxidationsmittel, wodurch der Druck im Inneren des Fasses steigt, so dass Explosionsgefahr besteht. Wenn außerdem in dem Fall der Verwendung eines Verdampfungskonzentrationsverfahrens, das eines der Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Abfall ist, eine schwer abbaubare Zusammensetzung in dem Abfall, der behandelt werden soll, enthalten ist, kann ein Umwelthormon, wie etwa Dioxin, ausgestoßen werden. Daher kann das vorstehende Verfahren auch ein Problem bei der Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall verursachen.
Folglich besteht ein Bedarf an einer Technologie, die fähig ist, eine schwer abbaubare Zusammensetzung, die in radioaktivem Flüssigabfall enthalten ist, auf eine geeignete Weise zu behandeln. Die heimischen chemischen Dekontaminationstechnologien, wie etwa die Systemdekontamination, die Teiledekontamination und Ähnliche, die gegenwärtig für den Abbau von Kernkraftwerken entwickelt wurden, umfassen niederkonzentrierte chemische Dekontaminationstechnologie, die einen organischen Komplexbildner, wie etwa eine organische Säure oder Ethylendiamin-N, N, N', N'-Tetraessigsäure (EDTA) und eine Dekontaminationstechnologie auf Basis organischer säurebasierter Regeneration von Metallionen mit niedrigem Oxidationszustand (LOMI). In den letzten Jahren wurden chemische Dekontaminationstechnologien basierend auf einem anorganischen Stoff, wie etwa Salpetersäure, Schwefelsäure, Hypochlorsäure und Hydrazin, entwickelt. Beispiele für die tatsächliche Anwendung eines Dekontaminationsmittels aus einem anorganischem Stoff wurden jedoch nicht gemeldet, was aufgrund der Tatsache sein kann, dass es die Verwendung des Dekontaminationsmittels aus anorganischem Stoff unterschiedlicher macht, Abfallflüssigkeit, die einen anorganischen Stoff enthält, zu behandeln. Folglich wurden bisher organische säurebasierte Dekontaminationsmittel an heimischen Atomkraftwerken verwendet, und die meisten organischen säurebasierten Dekontaminationstechnologien, die verwendet wurden, beruhen auf HP-CORD-Technologie hauptsächlich für Oxalsäure und einem UV-/Wasserstoffperoxidprozess zur Behandlung von Oxalsäure, die ausländische kommerziell verfügbar gemachte Technologien sind. Eine von AREVA, Frankreich, entwickelte organische säurebasierte Dekontaminations-Flüssigabfallbehandlungstechnologie, die bisher die am häufigsten verwendete Technologie ist, ist eine Technologie, die mit Ultraviolettstrahlen und Chemikalien aus Wasserstoffperoxid Hydroxylradikale erzeugt und Oxalsäure, die ein Dekontaminationsmittel ist, zersetzt.
Da diese Techniken jedoch UV mit einem hohen Energiepegel verwenden, ist der Bestrahlungsbereich von Ultraviolettstrahlen zur Erzeugung von Hydroxylradikalen sehr kurz, so dass Probleme gemeldet wurden, dass eine UV-Vorrichtung und eine große Menge an Wasserstoffperoxid benötigt werden und eine lange Prozessdauer, die 5 Stunden oder mehr beträgt, erforderlich ist.
Daher wurden fortlaufend Untersuchungen durchgeführt, um die Behandlungsmenge und die Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall bereit, wobei das Verfahren die Behandlungsmenge und die Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall hervorragend verbessert hat.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall bereit, das wenigstens eines umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einem organischen Dekontaminationsmittel, einem anorganischen Dekontaminationsmittel und einem Flüssigszintillationszähler-(LSC-) Flüssigabfall.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall bereitgestellt, wobei das Verfahren das Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen, und das Bestrahlen der Vorbehandlungslösung mit Strahlung umfasst.
Vorteilhafte Ergebnisse
Wenn das Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können/kann Dekontaminationsabfallflüssigkeit während eines Dekontaminationsprozesses und/oder erzeugter Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall mit hervorragender Effizienz behandelt werden. Insbesondere können ein organischer Stoff, wie etwa Oxalsäure, ein anorganischer Stoff, wie etwa Salpetersäure, Schwefelsäure, Hypochlorsäue und Hydrazin, ein flüssiges Szintillationsmaterial und Ähnliches zersetzt werden.
Auch kann mit einer mächtigen Oxidationszersetzungswirkung, die mit Strahlungsbehandlung allein nicht erreicht werden kann, ein Strahlungsschmelzbehandlungssystem, das fähig ist, radioaktiven Flüssigabfall vollständig zu behandeln, eingerichtet werden, um radioaktiven Flüssigabfall sicher und effizient zu behandeln.
Da außerdem der pH-Wert von radioaktivem Flüssigabfall, der behandelt werden kann, nicht auf Säure beschränkt ist, können auch Lauge und neutraler Flüssigabfall behandelt werden, wodurch die Zugänglichkeit des Verfahrens verbessert wird und Probleme, wie etwa die Korrosion von Vorrichtungen, gelöst werden.
Figurenliste
Die folgenden Zeichnungen, die an die Spezifikation angehängt sind, stellen bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar und dienen zusammen mit der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung der Erfindung dazu, zu ermöglichen, dass die technischen Konzepte der vorliegenden Erfindung weiter verstanden werden, und daher sollte die vorliegende Erfindung nicht nur mit Materialien in derartigen Zeichnungen interpretiert werden.

1 ist ein Diagramm, das die Konzentration von Oxalsäure über die Zeit zeigt, wenn die Oxalsäure bei einem pH-Wert von 3 mit UV/Wasserstoffperoxid behandelt wird;
2 ist ein Diagramm, das die Konzentration von Oxalsäure gemäß einer absorbierten Dosis zeigt, wenn die Oxalsäure bei einem pH-Wert von 3 mit Strahlung behandelt wird;
3 ist ein Diagramm, das die Behandlungseffizienz für Oxalsäure gemäß einer absorbierten Dosis zeigt, wenn die Oxalsäure bei einem pH-Wert von 9 behandelt wird, indem ein Metallion, ein Oxidationsmittel oder ein Metallion und ein Oxidationsmittel zugesetzt werden und dann bestrahlt wird;
4 ist ein Diagramm, das die Konzentration von Oxalsäure gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn die Oxalsäure bei einem pH-Wert von 9 behandelt wird, indem ein Metallion, ein Oxidationsmittel oder ein Metallion und Sauerstoff zugesetzt werden und dann bestrahlt wird;
5 ist ein Diagramm, das die Behandlungseffizienz für Oxalsäure gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn radioaktiver Flüssigabfall mit einem Metallion und/oder einem Halbleiter und Strahlung behandelt wird;
6 ist ein Diagramm, das die Behandlungseffizienz für Oxalsäure gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn radioaktiver Flüssigabfall, in den Luft eingespeist wird, mit einem Oxidationsmittel und/oder Gas (Sauerstoff) und Strahlung behandelt wird;
7 ist ein Diagramm, das die Behandlungseffizienz für Hydrazin gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn radioaktiver Flüssigabfall, der Hydrazin enthält, mit einem Oxidationsmittel und/oder Gas (Sauerstoff) und Strahlung behandelt wird;
8 ist ein Diagramm, das die Zersetzungseffizienz für Flüssigszintillationszähler (LSC) gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn Flüssigabfall (pH-Wert 3), der den LSC enthält, mit einem Metallion und/oder Gas (Stickstoffoxid) und Strahlung behandelt wird; und
9 ist ein Diagramm, das die Zersetzungseffizienz für Flüssigszintillationszähler (LSC) gemäß der absorbierten Dosis zeigt, wenn Flüssigabfall (pH-Wert 7), der den LSC enthält, mit einem Metallion und/oder Gas (Stickstoffoxid) und Strahlung behandelt wird.

Modus zur Ausführung der Erfindung
Ein Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung umfasst das Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen, und das Bestrahlen der Vorbehandlungslösung mit Strahlung.
In der vorliegenden Erfindung ist der ,radioaktive Flüssigabfall' Flüssigabfall, der ein radioaktives Material enthält, und umfasst Dekontaminationsabfallflüssigkeit, Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall und Ähnliches.
Der ,Dekontaminationsflüssigabfall' bezieht sich auf Flüssigabfall während eines Dekontaminationsprozesses, der an einer Nuklearentsorgungsanlage, einer Strahlungs- (Radioaktivitäts-) Anlage und Ähnlichen erzeugt wird, und kann sich insbesondere auf Flüssigabfall beziehen, der ein organisches Dekontaminationsmittel und/oder ein anorganisches Dekontaminationsmittel umfasst.
In der vorliegenden Spezifikation kann das ,organische Dekontaminationsmittel' ein oder mehrere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: Oxalsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Pikolinsäure, Ehtylendiamin-N, N, N', N'-Tetraessigsäure (EDTA), Glukonsäure, Essigsäure, Sulfaminsäure und Ähnlichen. Das ,anorganische Dekontaminationsmittel' kann ein oder mehrere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Hydrazin und Ähnlichen.
Der ,Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall' ist nicht besonders eingeschränkt, solange er dafür bekannt ist, die Strahlung zu messen, wie etwa Flüssigszintillationsmaterial, ein Kunststoffszintillationsmaterial und Ähnliches, und kann zum Beispiel ein Szintillationsmaterial sein, das aufgrund der Verwendung einer Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Technologie in Flüssigabfall enthalten ist.
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich die , Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall' auf die Verringerung des Gehalts wenigstens einer der schwer abbaubaren Zusammensetzungen, wie etwa eines organischen Dekontaminationsmittels, eines anorganischen Dekontaminationsmittels und Flüssigszintillationsmaterial in radioaktivem Flüssigabfall und kann sich schließlich im Wesentlichen auf die Entfernung von diesen (das heißt, die Verringerung des Gehalts schwer abbaubarer Zusammensetzungen wie etwa der Vorstehenden in radioaktivem Flüssigabfall auf ungefähr 0%) beziehen.
Das Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung umfasst: Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen; und Bestrahlen der Vorbehandlungslösung mit Strahlung.
Wenn radioaktiver Flüssigabfall mit Strahlung bestrahlt wird, wird ein aktives Material, wie etwa ein hydratisiertes Elektron, ein Radikal und ein hydratisiertes Ion, die äußerst reaktiv sind, erzeugt, und das aktive Material kann eine schwer abbaubare Zusammensetzung in dem radioaktiven Flüssigabfall zersetzen, wobei das Material zum Beispiel ein organisches Dekontaminationsmittel und/oder ein anorganisches Dekontaminationsmittel und/oder ein Flüssigszintillationsmaterial ist.
Ein aktives Material, das erzeugt wird, wenn Wasser mit Strahlung bestrahlt wird, kann zum Beispiel durch nachstehende Gleichung 1 dargestellt werden, ist aber nicht darauf beschränkt H₂O → e^- _aq, ·H, OH, H₂, H₂O₂, H⁺ _aq, OH^- _aq [Gleichung 1]
Das Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung umfasst vor der Bestrahlung mit Strahlung das Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es, wenn radioaktiver Flüssigabfall behandelt wird, wenn zwei oder mehrere von einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter zu dem radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt werden, worauf eine Bestrahlung mit Strahlung folgt, es im Vergleich zu einem Behandlungsverfahren, in dem jedes davon gefolgt von einer Bestrahlung mit Strahlung zugesetzt wird, eine gesteigerte Wirkung (Synergiewirkung) in der Behandlungseffizienz für den radioaktiven Flüssigabfall gibt, und haben die vorliegende Erfindung vollbracht.
In der vorliegenden Erfindung kann das ,Metallion' jedes Metallion sein, aber ist vorzugsweise ein Übergangsmetallion. Zum Beispiel kann das Metallion, wenngleich es nicht darauf beschränkt ist, ein oder mehrere umfassen, das/die aus der Gruppe ausgewählt wird/werden, die besteht aus: einem Scandiumion, einem Titanion, einem Vanadiumion, einem Chromion, einem Manganion, einem Eisenion, einem Kobaltion, einem Nickelion, einem Kupferion, einem Zinkion, einem Yttriumion, einem Zirconiumion, einem Niobion, einem Molybdänion, einem Technetiumion, einem Rutheniumion, einem Rhodiumion, einem Palladiumion, einem Silberion, einem Kadmiumion, einem Hafniumion, einem Tantalion, einem Wolframion, einem Rheniumion, einem Osmiumion, einem Iridium, einem Platinion, einem Goldion und einem Quecksilberion. Außerdem kann es stärker bevorzugt werden, dass das Metallion eines oder mehrere umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Eisenion, einem Kupferion und einem Nickelion besteht. Zum Beispiel kann das Eisenion im Hinblick auf die teilweise Zersetzungsrate einer schwer abbaubaren Zusammensetzung (zum Beispiel eines organischen Stoffs, wie etwa Oxalsäure, eines anorganischen Stoffs, wie etwa Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure und Hydrazin, eines organischen Szintillationsmaterials und Ähnlicher) eine hervorragendere Wirkung zeigen, und das Kupferion und das Nickelion können eine hervorragendere Wirkung im Hinblick auf die Geschwindigkeit der vollständigen Oxidation von Oxalsäure und eines organischen Materials, wie etwa Flüssigszintillationszähler, zu Kohlendioxid und die Zersetzung eines anorganischen Materials, wie etwa Hydrazin, Salpetersäure, Schwefelsäure und Salzsäure, zeigen.
Wenn dem radioaktiven Flüssigabfall das Metallion zugesetzt wird und er dann mit Strahlung bestrahlt wird, kann es eine Wirkung zur Behandlung des radioaktiven Flüssigabfalls geben, indem das Metallion durch einen Mechanismus, wie etwa in der nachstehenden Gleichung 2 aktiviert wird. Der Reaktionsmechanismus der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
(Wenn Bestrahlung mit Strahlung durchgeführt wird) H₂O → e^- _aq, ·H, ·OH, H₂, H₂O₂, H⁺ _aq, OH^- _aq M²⁺ + H₂O₂ → M³⁺ + · OH + OH^- [Gleichung 2]
(Hier stellt M²⁺ ein Metallion dar und kann namentlich ein Übergangsmetallion sein. Ein Beispiel dafür können Fe²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Al³⁺ und Ähnliche sein)
Nach einem Aspekt kann ein Übergangsmetallion in dem radioaktiven Flüssigabfall enthalten sein, wobei in diesem Fall die vorstehende Wirkung aufgrund des Übergangsmetallions in dem radioaktiven Flüssigabfall erreicht werden kann. Ebenso kann ein Übergangsmetallion zusätzlich eingespeist werden, wobei der Gehalt des Übergangsmetallions in dem radioaktiven Flüssigabfall berücksichtigt wird. Das zugesetzte Übergangsmetallion kann von der gleichen Art oder einer unterschiedlichen Art wie das bereits in dem radioaktiven Flüssigabfall vorhandene Übergangsmetallion sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wenn es ein Übergangsmetallion in dem radioaktiven Flüssigabfall gibt, und/oder wenn ein Übergangsmetallion in den radioaktiven Flüssigabfall eingespeist wird, wird bevorzugt, dass die Konzentration des Übergangsmetallions, das in dem radioaktiven Flüssigabfall vor der Bestrahlung mit Strahlung vorhanden ist, zum Beispiel 1 - 100 mM, insbesondere 2-50 mM, beträgt. Wenn der Gehalt des Übergangsmetallions in dem radioaktiven Flüssigabfall vor der Bestrahlung mit Strahlung geringer als 1 mM ist, kann ein Problem bestehen, dass die Behandlungseffizienz für eine schwer abbaubare Zusammensetzung verschlechtert sein kann. Wenn der Gehalt des Übergangsmetallions höher als 100 mM ist, kann das Ion eher als ein Radikalfänger wirken, so dass ein Problem darin besteht, dass die Zersetzungsleistung für eine schwer abbaubare Zusammensetzung verschlechtert werden kann.
In der vorliegenden Erfindung kann das Oxidationsmittel' zum Beispiel ein oder mehrere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Persulfat, Peroxymonosulfat, Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Wasserstoffperoxid und einem Salz davon besteht, ist aber nicht darauf beschränkt. Im Hinblick auf die Verbesserung der Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall kann bevorzugt werden, dass eine Zusammensetzung, die ein Sulfatradikal bilden kann, als das Oxidationsmittel verwendet wird. Die Zusammensetzung, die ein Sulfatradikal bilden kann, kann zum Beispiel Persulfat, Peroxymonosulfat, Schwefelsäure und ein Salz davon sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann das ,Salz' ein oder mehrere umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Kaliumsalz, Natriumsalz und Ammoniumsalz besteht.
Das Sulfatradikal kann zum Beispiel, wie in nachstehender Gleichung 3 gezeigt, erzeugt werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
(Wenn Bestrahlung mit Strahlung durchgeführt wird) 2e^- _aq + S₂O₈ ^2- → 2SO₄·^- e^- _aq + HSO₅ ^- → SO₄·^- + OH^- [Gleichung 3]
Wenn in der vorliegenden Erfindung außerdem der Halbleiter bestrahlt wird, tritt der Halbleiter in einen Anregungszustand über, und da der Elektronentransfer in dem Anregungszustand erleichtert wird, kann eine Wirkung, dass die Herstellungsmenge von Hydroxylradikalen in dem radioaktiven Flüssigabfall hervorragend verbessert wird, gezeigt werden. Folglich kann es eine Wirkung, wie etwa die Verbesserung der Behandlungsmenge des radioaktiven Flüssigabfalls, geben, wodurch Behandlungskosten verringert werden.
Als der Halbleiter kann zum Beispiel einer oder mehrere verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Silizium, Standium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Gallium, Yttrium, Zirkon, Molybdän, Lanthan, Cer, Tantal und einem Oxid davon besteht, ist aber nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann der Halbleiter, wenngleich er nicht darauf beschränkt ist, einer sein, der mit einem organischen Element oder einem anorganischen Element dotiert ist. Zum Beispiel können eines oder mehrere verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Übergangsmetalloxiden, wie etwa Titandioxid, Zinkoxid und Kupferoxid besteht.
Wenn radioaktiver Flüssigabfall gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung behandelt wird, kann ein Verfahren zur Zusetzung eines Metallions und eines Oxidationsmittels zu radioaktivem Flüssigabfall, gefolgt von einer Bestrahlung mit Strahlung, im Vergleich zu einem Verfahren zur getrennten Zusetzung eines Metallions und eines Oxidationsmittels, gefolgt von einer Bestrahlung mit Strahlung, eine gesteigerte Wirkung (Synergiewirkung) in der Behandlungseffizienz für den radioaktiven Flüssigabfall zeigen.
Insbesondere kann in der vorliegenden Erfindung durch Bestrahlen einer Vorbehandlungslösung, die sowohl ein Eisenion, ein Kupferion, ein Nickelion oder eine Mischung davon als auch eine Zusammensetzung umfasst, die fähig ist, mit Bestrahlung ein Sulfatradikal zu bilden, eine Maximierungswirkung für die Effizienz in der Behandlung von radioaktiven Flüssigabfall erreicht werden.
Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass die Behandlungseffizienz für den radioaktiven Flüssigabfall stärker verbessert wird, wenn das molekulare Äquivalentverhältnis des Metallions und des Oxidationsmittels in der Vorbehandlungslösung, die ein Metallion und ein Oxidationsmittel enthält, 1:1 bis 1:10 (Metallion : Oxidationsmittel), bevorzugt 1:1,5 bis 1:8, besser 1:2 bis 1:6 und am besten 1:2,5 bis 1:5 beträgt. Wenn außerdem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung radioaktiver Flüssigabfall behandelt wird, kann ein Verfahren zum Zusetzen eines Metallions und Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid, gefolgt von Bestrahlung mit Strahlung, im Vergleich zu einem Verfahren zum getrennten Zusetzen eines Metallions und Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid, gefolgt von Bestrahlung mit Strahlung eine Synergiewirkung bei der Zersetzungseffizienz einer schwer abbaubaren Zusammensetzung zeigen.
Insbesondere kann das molare Äquivalentverhältnis des Metallions und Luft, Sauerstoffs oder Stickstoffoxids in der Vorbehandlungslösung, die ein Metallion und Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid enthält, 1:0,001 bis 1:100 (Metallion : Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid) betragen. Wenn in einer Ausführungsform das Metallion und Sauerstoff in einem molaren Äquivalentverhältnis von 1:0,0221 enthalten waren und wenn das Metallion und Stickstoffoxid in einem molaren Äquivalentverhältnis von 1:63 enthalten waren, wurde bestätigt, dass die Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall sehr viel stärker verbessert wurde.
Wenn als ein Beispiel das Stickstoffoxid zu der Vorbehandlungslösung zugesetzt wurde, worauf die Bestrahlung mit Strahlung folgte, reagierte das in Wasser aufgelöste Stickstoffoxid schnell mit einem hydratisierten Elektron, das aufgrund der Bestrahlung mit Strahlung erzeugt wird, um Stickstoffgas und ein Hydroxylradikal zu erzeugen (Gleichung 4), wodurch die Reaktion zwischen dem hydratisierten Elektron und dem Hydroxylradikal unterdrückt wird, was aufgrund des Hydroxylradikals zu der Verbesserung in der Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall führt. Jedoch ist der Mechanismus der Wirkung zur Verbesserung der Behandlungseffizienz durch Zusetzen von Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid nicht darauf beschränkt. e^- _aq + N₂O + H₂O → OH^- + ·OH + N₂ [Gleichung 4]
Wenn, wie vorstehend erwähnt, zwei oder mehr, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen, und die Vorbehandlungslösung dann mit Strahlung bestrahlt wurde, wurde bestätigt, dass die Behandlungseffizienz für den radioaktiven Flüssigabfall im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Metallion, ein Oxidationsmittel, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid oder ein Halbleiter getrennt zugesetzt wurden, woraufhin die Bestrahlung mit Strahlung folgte, erheblich verbessert wurde. Jedoch ist eine Kombination der zwei oder mehreren des Metallions, des Oxidationsmittels, der Luft, des Sauerstoffs oder des Stickstoffoxids und des Halbleiters nicht auf die vorstehenden spezifischen Beispiele beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung kann die Bestrahlung mit Strahlung durchgeführt werden, indem zum Beispiel mit einem oder mehreren bestrahlt wird, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: einem Elektronenstrahl, einem Alphastrahl, einem Betastrahl, einem Gammastrahl, einem Röntgenstrahl, einem Neutronenstrahl, wenngleich sie nicht darauf beschränkt ist. Vorzugsweise kann die Bestrahlung mit Strahlung mit einem Elektronenstrahl, einem Gammastrahl oder einem Röntgenstrahl durchgeführt werden. Die Bestrahlung mit Strahlung kann zum Beispiel basierend auf einer absorbierten Dosis mit einer Bestrahlungsdosis von 1 - 100 kGy durchgeführt werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Im Hinblick auf die Verringerung des Energieverbrauchs und die Verbesserung der Behandlungseffizienz kann es bevorzugt werden, dass die Bestrahlung mit Strahlung mit einer Bestrahlungsdosis von 1 - 50 kGy durchgeführt wird.
In einer Ausführungsform haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass, wenn die Bestrahlung mit Strahlung basierend auf einer absorbierten Dosis mit einer Bestrahlungsdosis von 5 - 25 kGy durchgeführt wird, die Synergiewirkung des gemeinsamen Zusetzens eines Metallions und eines Oxidationsmittels zu der radioaktiven Abfalllösung hervorragender sein kann. Wenn daher ein Metallion und ein Oxidationsmittel dem radioaktiven Flüssigabfall gemeinsam zugesetzt werden, wird es am stärksten bevorzugt, dass die Bestrahlung mit Strahlung basierend auf einer absorbierten Dosis mit einer Bestrahlungsdosis von 5-25 kGy durchgeführt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist der pH-Wert der Vorbehandlungslösung vor der Bestrahlung mit Strahlung nicht speziell beschränkt, sondern kann zum Beispiel 2 bis 13 sein.
Da der pH-Wert von radioaktivem Flüssigabfall, der in einem Atomkraftwerk erzeugt wird, typischerweise 3 oder weniger beträgt, wurden Untersuchungen meistens für Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall mit einem pH-Wert von 3 oder weniger durchgeführt. Wie vorstehend beschrieben, kann jedoch gemäß dem Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall der vorliegenden Erfindung das Verfahren, welches das Zusetzen einer Kombination von wenigstens zwei eines Metallions, Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid und einem Halbleiter zu radioaktivem Flüssigabfall, gefolgt von einer Bestrahlung mit Strahlung umfasst, eine hervorragende Behandlungseffizienz für radioaktiven Flüssigabfall gezeigt werden, ohne auf den pH-Wert des radioaktiven Flüssigabfalls beschränkt zu sein.
Insbesondere ist das Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall gemäß der vorliegenden Erfindung fähig, radioaktiven Flüssigabfall mit einem pH-Wert von 2 bis 14 zu behandeln. Insbesondere kann das Verfahren für radioaktiven Flüssigabfall mit einem pH-Wert von 7 bis 10 und einem pH-Wert von 8 bis 9,5 eine hervorragende Behandlungseffizienz zeigen, wodurch es einen Vorteil der Lösung des Korrosionsproblems in einer Behandlungsvorrichtung hat.
Hier nachstehend werden Beispiele und Ähnliches im Detail beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Jedoch können Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung in andere vielfältige Formen modifiziert werden, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte nicht als auf die nachstehend beschriebenen Beispiele beschränkt ausgelegt werden. Beispiele der vorliegenden Erfindung werden bereitgestellt, um die vorliegende Erfindung für Fachleute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik, zu denen die Erfindung gehört, vollständiger zu beschreiben.
Vergleichsbeispielexperiment 1. Vergleich von UV/Wasserstoffperoxid-Behandlung und Bestrahlungsbehandlung (pH-Wert 3)
Um eine organische Säure und eine Oxalsäure, die als ein Komplexbildner in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwert verwendet werden, zu behandeln, wurden ein UV/Wasserstoffperoxidprozess und eine Strahlungszersetzungsverarbeitung, wobei ein Metallion und ein Oxidationsmittel zugesetzt wurden, verwendet.
In dem vorliegenden Experiment wurde eine wässrige Lösung aus Oxalsäure mit einer Konzentration von 10 mM hergestellt, und dann wurde ihr pH-Wert auf 3 eingestellt, um eine Lösung, die behandelt werden soll, herzustellen. Als das Metallion wurde ein Kupferion verwendet und Persulfat wurde als das Oxidationsmittel verwendet. Das molare Äquivalent des Kupferions und des Persulfats war 1:5.
Eine Mitteldruck-Ultraviolettlampe mit 1 kW wurde als UV verwendet und Wasserstoffperoxid mit 20 mM wurde zugesetzt. Die UV-Bestrahlung wurde 5 Stunden lang unter einer Temperaturbedingung von 35-55°C durchgeführt, und die Bestrahlung mit Strahlung wurde basierend auf einer absorbierten Dosis mit einer Bestrahlungsdosis von 0, 10, 20, 30 und 50 kGy durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 1 und 2 gezeigt.
Wenn die Oxalsäure bezugnehmend auf 1 durch den UV/Wasserstoffperoxidprozess bei einem pH-Wert 3 zersetzt wurde, wurde die Oxalsäure bei einer Dauer von 0, 1, 2, 3, 4 und 5 Stunden jeweils zu 10 mM, 3,0 mM (Zersetzungsrate 69,8%), 2,3 mM (77%), 1,7 mM (82,7%), 1,2 mM (88%) und 1,0 mM (90,4%) zersetzt, wobei sich die maximale Behandlungseffizienz von 90,4% bei 5 Stunden Dauer zeigte.
Wenn die Oxalsäure bezugnehmend auf 2 durch die Bestrahlung mit Strahlung bei einem pH-Wert 3 zersetzt wurde, wurde die Oxalsäure bei einer Bestrahlungsdosis von 0, 10, 20, 30 und 50 kGy jeweils zu 10 mM, 8,7 mM (Zersetzungsrate 16,7%), 6,8 mM (36,5%), 3,2 mM (69,5%), 1,7 mM (83,4%) und 0,8 mM (92,2%) zersetzt, wobei die maximale Behandlungseffizienz von 92,2% bei der Bestrahlungsdosis von 50 kGy gezeigt wird.
Als Solches wurde bestätigt, dass die Behandlungseffizienz für den radioaktiven Flüssigabfall im Vergleich zu der Verwendung des UV/Wasserstoffperoxidprozesses hervorragend war, wenn der Bestrahlungsprozess verwendet wurde.
Beispielexperiment 1. Verifizierung der Synergiewirkung des gemeinsamen Zusetzens von Metallion und Oxidationsmittel während der Bestrahlungsbehandlung
Um eine organische Säure und Oxalsäure, die als ein Komplexbildner in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwerk verwendet werden, zu behandeln, wurde ein Elektronenstrahl verwendet und eine Bestrahlungsdosis betrug 5, 10, 20 und 30 kGy. Die Konzentration der in dem vorliegenden Experiment verwendeten Oxalsäure betrug 2 mM und ihr pH-Wert wurde auf 9 eingestellt.
Eine Charge, die nur mit Strahlung behandelt wurde (Behandlungsbeispiel 1), eine Charge, der 2 mM Fe(II) zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 2), eine Charge, der 5 mM S₂O₈ ^2- zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 3) und eine Charge, der 2 mM Fe(II) und 5 mM S₂O₈ ^2- zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 4) wurden für das Experiment verwendet. Die Behandlungseffizienz (%) für Oxalsäure wurde berechnet, indem der Gehalt von restlicher Oxalsäure nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem Oxalsäuregehalt vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 3 gezeigt. Um außerdem die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 4, in dem das Metallion und das Oxidationsmittel gemeinsam verwendet wurden, zu verifizieren, zeigt 3 auch das Ergebnis des einfachen Summierens der Oxalsäurebehandlungseffizienz je des Behandlungsbeispiels 2 und Behandlungsbeispiels 3.
Zuerst wurde Bezugnehmend auf 3 bestätigt, dass, wenn ein Metallion, ein Oxidationsmittel oder eine Mischung daraus während der Bestrahlungsverarbeitung enthalten waren, selbst bei einem pH-Wert von 9 ein hervorragender Behandlungswirkungsgrad gezeigt wurde.
Außerdem wurde bezugnehmend auf 3 bestätigt, dass, im Vergleich zu einem Fall, in dem der radioaktive Flüssigabfall, wie etwa Dekontaminationsflüssigabfall, der Oxalsäure enthielt, entweder ein Metallion oder ein Oxidationsmittel zugesetzt wurde, worauf eine Bestrahlung mit Strahlung folgte, die Behandlungseffizienz eines Falls, in dem ein Metallion und ein Oxidationsmittel sämtlich zugesetzt wurden, woraufhin eine Bestrahlung mit Strahlung folgte, hervorragend verbessert wurde. Wenn außerdem eine Bestrahlungsdosis der Strahlung 5 - 20 kGy war, wurde bestätigt, dass ein Fall, in dem ein Metallion und ein Oxidationsmittel sämtlich zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 4), eine hervorragendere Behandlungswirkung zeigte als Fälle, in denen jeweils ein Metallion und ein Oxidationsmittel zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiele 2 und 3), indem die einfache Summe der Behandlungseffizienz jedes einzelnen davon überschritten wird.
Beispielexperiment 2. Verifizierung der Synergiewirkung des gemeinsamen Zusetzens von Metallion und Sauerstoff während der Strahlungsbehandlung
Um eine organische Säure und Oxalsäure, die als ein Komplexbildner in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwerk verwendet werden, zu behandeln, wurde ein Elektronenstrahl verwendet und eine Bestrahlungsdosis betrug 5, 10, 20 und 30 kGy. Die Konzentration der in dem Experiment verwendeten Oxalsäure betrug 2 mM und ihr pH-Wert wurde auf 9 eingestellt.
Eine Charge, die nur mit Strahlung behandelt wurde (Behandlungsbeispiel 1), eine Charge, der 2 mM Fe(II) zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 2), eine Charge, der 0,0442 mM Sauerstoff zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 5), und eine Charge, der 2 mM Fe(II) und 0,0442 mM Sauerstoff zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 6), wurden für das Experiment verwendet. Der Behandlungswirkungsgrad (%) für Oxalsäure wurde berechnet, indem der Gehalt von restlicher Oxalsäure nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem Oxalsäuregehalt vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 4 gezeigt. Um außerdem die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 6, in dem das Metallion und Sauerstoff gemeinsam verwendet wurden, zu verifizieren, zeigt 4 auch das Ergebnis des einfachen Summierens der Oxalsäurebehandlungseffizienz je des Behandlungsbeispiels 2 und Behandlungsbeispiels 5.
Zuerst wurde bezugnehmend auf 4 bestätigt, dass, wenn ein Metallion, Sauerstoff oder eine Mischung daraus während der Bestrahlungsverarbeitung enthalten waren, selbst bei einem pH-Wert von 9 eine hervorragende Behandlungseffizienz gezeigt wurde.
Außerdem wurde bezugnehmend auf 4 bestätigt, dass, im Vergleich zu einem Fall, in dem dem radioaktive Flüssigabfall entweder ein Metallion oder Sauerstoff zugesetzt wurde, worauf eine Bestrahlung mit Strahlung folgte, die Behandlungseffizienz eines Falls, in dem ein Metallion und ein Oxidationsmittel sämtlich zugesetzt wurden, woraufhin eine Bestrahlung mit Strahlung folgte, hervorragend verbessert wurde. Wenn außerdem eine Bestrahlungsdosis der Strahlung 5 - 50 kGy war, wurde bestätigt, dass ein Fall, in dem ein Metallion und ein Oxidationsmittel sämtlich zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 6), eine hervorragendere Behandlungswirkung zeigte als Fälle, in denen jeweils ein Metallion und ein Oxidationsmittel zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiele 2 und 5), indem die einfache Summe der Behandlungseffizienz jedes einzelnen davon überschritten wird.
Beispielexperiment 3. Verifizierung der Wirkung der Einspeisung von Luft, Metallion und Halbleiter während der Bestrahlungsbehandlung
Um eine organische Säure und Oxalsäure, die als ein Komplexbildner in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwerk verwendet werden, zu behandeln, wurde ein Gammastrahl verwendet und eine Bestrahlungsdosis betrug 5, 10 und 30 kGy. Die Konzentration der in dem vorliegenden Experiment verwendeten Oxalsäure betrug 2 mM und ihr pH-Wert betrug 2,5. Die Luft wurde 20 Minuten lang durch Substitution und Auflösung eingespeist.
1 mM Kupferion und 1 mM Titandioxid wurden jeweils als ein Metallion und als ein Halbleiter zugesetzt, um das Experiment durchzuführen. Insbesondere wurden eine Charge, in der das Kupferion zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 7), eine Charge, in der Titandioxid zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 8), und eine Charge, in der das Kupferion und Titandioxid dem radioaktiven Flüssigabfall zugesetzt wurden, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 9), für das Experiment verwendet. Die Behandlungseffizienz (%) für Oxalsäure wurde berechnet, indem der Gehalt von restlicher Oxalsäure nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem Oxalsäuregehalt vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 5 gezeigt.
Um die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 9, in dem das Metallion und der Halbleiter zusammen behandelt wurden, zu verifizieren, zeigt 5 Werte, die erhalten werden, indem die Behandlungseffizienz jedes Behandlungsbeispiels 7 und Behandlungsbeispiels 8 in dem Diagramm summiert werden.
Wenn eine Gammabestrahlungsdosis 5, 10 und 30 kGy war, wurde die Oxalsäure, wie in 5 bestätigt werden kann, in dem Fall des Behandlungsbeispiels 7 jeweils um 3,2%, 7,8% und 15,9% entfernt, und die Oxalsäure wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 8 jeweils um 4,5%, 28,8% und 50,5% entfernt. Die Oxalsäure wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 9 jeweils um 51,7%, 59,4% und 85,0% entfernt.
Beispielexperiment 4. Verifizierung der Wirkung der Einspeisung von Luft, Oxidationsmittel und Sauerstoff während der Bestrahlungsbehandlung
Um eine organische Säure und Oxalsäure, die als ein Komplexbildner in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwerk verwendet werden, zu behandeln, wurde ein Gammastrahl verwendet und die Bestrahlung mit Strahlung wurde mit einer Bestrahlungsdosis von 5, 10 und 30 kGy durchgeführt. Die Konzentration der in dem vorliegenden Experiment verwendeten Oxalsäure betrug 2 mM und ihr pH-Wert betrug 2,5. Die Luft wurde 20 Minuten lang durch Substitution und Auflösung eingespeist.
1 mM Persulfat wurde als ein Oxidationsmittel zugesetzt und 0,04 mM Sauerstoff wurde zugesetzt, um das Experiment durchzuführen. Insbesondere wurden eine Charge, in der Persulfat zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 10), eine Charge, in der Sauerstoff zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 11), und eine Charge, in der das Persulfat und Sauerstoff dem radioaktiven Flüssigabfall zugesetzt wurden, in den Luft eingespeist wurde (Behandlungsbeispiel 12), für das Experiment verwendet. Die Behandlungseffizienz (%) für Oxalsäure wurde berechnet, indem der Gehalt von restlicher Oxalsäure nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem Oxalsäuregehalt vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 6 gezeigt.
Um die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 12, in dem Oxidationsmittel und der Sauerstoff zusammen behandelt wurden, zu verifizieren, zeigt 6 Werte, die erhalten werden, indem die Behandlungseffizienz jedes Behandlungsbeispiels 10 und Behandlungsbeispiels 11 in dem Diagramm summiert werden.
Wenn eine Gammabestrahlungsdosis 5, 10 und 30 kGy war, wurde die Oxalsäure, wie in 6 bestätigt werden kann, in dem Fall des Behandlungsbeispiels 10 jeweils um 0,4%, 1,4% und 5,3% entfernt, und die Oxalsäure wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 11 jeweils um 10,0%, 12,7% und 27,6% entfernt. Die Oxalsäure wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 12 jeweils um 28,3%, 35,7% und 74,1% entfernt.
Beispielexperiment 5. Verifizierung der Wirkung der Einspeisung von Oxidationsmittel und Sauerstoff während der Bestrahlungsbehandlung
Um Hydrazin (N2H4), das als ein anorganisches Dekontaminationsmittel in einem Dekontaminationsprozess in einem Atomkraftwerk verwendet wird, zu behandeln, wurde ein Elektronenstrahl verwendet und eine Bestrahlungsdosis betrug 5, 10 und 30 kGy. Die Konzentration des in dem vorliegenden Experiment verwendeten Hydrazins betrug 40 mM und sein pH-Wert betrug 3.
20 mM Persulfat (PDS) wurde als ein Oxidationsmittel zugesetzt und 0,04 mM Sauerstoff wurde zugesetzt, um das Experiment durchzuführen. Insbesondere wurden eine Charge, in der Persulfat zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde (Behandlungsbeispiel 13), eine Charge, in der Sauerstoff zu radioaktivem Flüssigabfall zugesetzt wurde (Behandlungsbeispiel 14), und eine Charge, in der Persulfat und Sauerstoff dem radioaktiven Flüssigabfall zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 15), für das Experiment verwendet. Die Behandlungseffizienz (%) für Hydrazin wurde berechnet, indem der Gehalt von restlichem Hydrazin nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem Hydrazingehalt vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 7 gezeigt.
Um die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 15, in dem das Oxidationsmittel und Sauerstoff zusammen behandelt wurden, zu verifizieren, zeigt 7 Werte, die erhalten werden, indem die Behandlungseffizienz je des Behandlungsbeispiels 13 und Behandlungsbeispiels 14 in dem Diagramm summiert werden.
Wenn eine Elektronenstrahlbestrahlungsdosis 5, 10 und 30 kGy war, wurde das Hydrazin, wie in 7 bestätigt werden kann, in dem Fall des Behandlungsbeispiels 13 jeweils um 14,3%, 17,0% und 28,6% entfernt, und das Hydrazin wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 14 jeweils um 5,1%, 4,8% und 17,0% entfernt. Das Hydrazin wurde in dem Fall des Behandlungsbeispiels 15 jeweils um 35,4%, 40,4% und 53,0% entfernt.
Beispielexperiment 6. Verifizierung der Synergiewirkung von Metallionen, Oxidationsmittel, Stickstoffoxid während der Bestrahlungsbehandlung (pH-Wert 3)
Um Flüssigabfall zu behandeln, der Flüssigszintillationszähler (CarboSorb E und Permaflour E⁺ von PerkinElmer Co. wurden für die Verwendung 1:1 gemischt) enthält, wurde ein Gammastrahl verwendet und eine Bestrahlungsdosis betrug 5, 10 und 30 kGy. Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) des Flüssigabfalls, der Flüssigszintillationszähler (LSC) enthält, der in dem vorliegenden Experiment verwendet wurde, betrug 45 - 60 mg/l, und sein pH-Wert wurde unter Verwendung von 0,1 N Salpetersäure auf 3 aufbereitet.
1 mM Fe²⁺ wurde als ein Metallion zugesetzt und N₂O wurde 20 Minuten lang mit einer Rate von 0,1 MPa/10 ml eingespeist. 1 mM Persulfat wurde als ein Oxidationsmittel zugesetzt.
Insbesondere wurden eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler-(LSC-) Flüssigabfall nur das Metallion zugesetzt wurde (Behandlungsbeispiel 16), eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall das Oxidationsmittel und Stickstoffoxid zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 17), und eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall das Metallion, das Oxidationsmittel und Stickstoffoxid zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 18), für das Experiment verwendet. Die Behandlungseffizienz (%) für Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall wurde berechnet, indem die gesamte organische Kohlenstoff- (TOC-) Konzentration des Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfalls nach der Bestrahlung mit Strahlung von dem seiner gesamten organischen Kohlenstoff- (TOC-) Konzentration vor der Bestrahlung mit Strahlung subtrahiert wurde, und ist in 8 gezeigt.
Um die Synergiewirkung des Behandlungsbeispiels 18, in dem das Metallion, das Oxidationsmittel und Stickstoffoxid zusammen behandelt wurden, zu verifizieren, zeigt 8 Werte, die erhalten werden, indem die Behandlungseffizienz jedes Behandlungsbeispiels 16 und Behandlungsbeispiels 17 in dem Diagramm summiert werden.
Wenn eine Gammabestrahlungsdosis 5, 10 und 30 kGy war, war die Behandlungseffizienz, wie in 8 bestätigt werden kann, in dem Fall des Behandlungsbeispiels 16 jeweils 3,7%, 6,6% und 14,2%, und die Behandlungseffizienz in dem Fall des Behandlungsbeispiels 17 war jeweils 6%, 18,4% und 37,1%. In dem Fall des Behandlungsbeispiels 18 war die Behandlungseffizienz jeweils 22,1%, 34,6% und 73,9%.
Beispielexperiment 7. Verifizierung der Synergiewirkung von Metallionen, Oxidationsmittel, Stickstoffoxid während der Bestrahlungsbehandlung (pH-Wert 7)
Das Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in dem Beispielexperiment 6 durchgeführt, abgesehen davon, dass Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall mit einem pH-Wert von 7 verwendet wurde und 1 mM Cu²⁺ als ein Metallion zugesetzt wurde, und das Ergebnis ist in 9 gezeigt. Insbesondere wurden eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall nur das Metallion zugesetzt wurde (Behandlungsbeispiel 19), eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall das Oxidationsmittel und Stickstoffoxid zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 20), und eine Charge, in der dem Flüssigszintillationszähler- (LSC-) Flüssigabfall das Metallion, das Oxidationsmittel und Stickstoffoxid zugesetzt wurden (Behandlungsbeispiel 21), für das Experiment verwendet.
Wenn eine Gammabestrahlungsdosis 5, 10 und 30 kGy war, war die Behandlungseffizienz, wie in 9 bestätigt werden kann, in dem Fall des Behandlungsbeispiels 19 jeweils 0%, und die Behandlungseffizienz in dem Fall des Behandlungsbeispiels 21 war jeweils 28,1%, 35,7% und 49,4%. In dem Fall des Behandlungsbeispiels 21 war die Behandlungseffizienz jeweils 29,5%, 48,4% und 89,8%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 102018135732 [0001]

Claims

Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Flüssigabfall, wobei das Verfahren aufweist: Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Metallion, einem Oxidationsmittel, Sauerstoff oder Stickstoffoxid, Luft und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, oder Zusetzen von zwei oder mehreren, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Oxidationsmittel, Sauerstoff oder Stickstoffoxid, Luft und einem Halbleiter besteht, zu radioaktivem Flüssigabfall, der ein Metallion enthält, um eine Vorbehandlungslösung herzustellen; und Bestrahlen der Vorbehandlungslösung mit Strahlung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallion ein Übergangsmetallion ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Übergangsion ein oder mehrere aufweist, das/die aus der Gruppe ausgewählt wird/werden, die besteht aus: einem Scandiumion, einem Titanion, einem Vanadiumion, einem Chromion, einem Manganion, einem Eisenion, einem Kobaltion, einem Nickelion, einem Kupferion, einem Zinkion, einem Yttriumion, einem Zirconiumion, einem Niobion, einem Molybdänion, einem Technetiumion, einem Rutheniumion, einem Rhodiumion, einem Palladiumion, einem Silberion, einem Kadmiumion, einem Hafniumion, einem Tantalion, einem Wolframion, einem Rheniumion, einem Osmiumion, einem Iridiumion, einem Platinion, einem Goldion und einem Quecksilberion.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Übergangsmetallion ein Eisenion, ein Kupferion, ein Nickelion oder eine Mischung davon ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Oxidationsmittel ein oder mehrere aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Persulfat, Schwefelsäure, Peroxymonosulfat, Salzsäure, Salpetersäure, Wasserstoffperoxid und einem Salz davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Oxidationsmittel eine Zusammensetzung ist, die fähig ist, durch Bestrahlung mit Strahlung ein Sulfatradikal zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zusammensetzung, die fähig ist, durch Bestrahlung mit Strahlung ein Sulfat zu bilden, ein oder mehrere aufweist, das/die aus der Gruppe ausgewählt wird/werden, die aus Persulfat, Schwefelsäure Peroxymonosulfat und einem Salz davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Halbleiter mit einem organischen Element oder einem anorganischen Element dotiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Herstellung einer Vorbehandlungslösung die Herstellung von radioaktiver Abfallflüssigkeit aufweist, die das Metallion und das Oxidationsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das molare Äquivalentverhältnis des Metallions und des Oxidationsmittels in der Vorbehandlungslösung 1:1 bis 1:10 ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das molare Äquivalentverhältnis des Metallions und des Oxidationsmittels 1:2 bis 1:5 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Herstellung einer Vorbehandlungslösung entweder das Zusetzen eines Metallions und Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid zu der radioaktiven Abfallflüssigkeit oder das Zusetzen von Luft, Sauerstoff oder Stickstoffoxid zu der radioaktiven Abfallflüssigkeit, die das Metallion enthält, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das molare Äquivalentverhältnis des Metallions und Luft, Sauerstoffs oder Stickstoffoxids 1:0,001 bis 1:100 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestrahlung mit Strahlung das Bestrahlen eines oder mehrerer ist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus einem Elektronenstrahl, einem Alphastrahl, einem Betastrahl, einem Gammastrahl, einem Röntgenstrahl und einem Neutronenstrahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bestrahlungsdosis der Bestrahlungsstrahlung basierend auf einer absorbierten Dosis 1 bis 100 kGy beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Bestrahlungsdosis der Bestrahlungsstrahlung basierend auf einer absorbierten Dosis 5 bis 25 kGy beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert des radioaktiven Flüssigabfalls 2 bis 13 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die radioaktive Abfallflüssigkeit wenigstens eine schwer abbaubare Zusammensetzung aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem organischen Dekontaminationsmittel, einem anorganischen Dekontaminationsmittel und Flüssigszintillationszähler-Flüssigabfall besteht, und wobei die Behandlung der radioaktiven Abfallflüssigkeit das Entfernen der schwer abbaubaren Zusammensetzung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das organische Dekontaminationsmittel ein oder mehrere aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Oxalsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Pikolinsäure, Ehtylendiamin-N, N, N', N'-Tetraessigsäure (EDTA), Glukonsäure, Essigsäure, Sulfaminsäure besteht.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das anorganische Dekontaminationsmittel ein oder mehrere aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Hydrazin besteht.