JP2004069383A - Method and apparatus for processing waste from nuclear fuel cycle facility - Google Patents

Method and apparatus for processing waste from nuclear fuel cycle facility Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an amount of a secondary waste generated in processing a waste such as uranium adsorbent, etc. generated from a nuclear fuel cycle facility, and to reduce an operation cost. <P>SOLUTION: The method includes steps of reducing a radioactive material (UF<SB>6</SB>) adhered to a used uranium adsorbent (NaF), electrolyzing a fused salt in which a chloride (NaCl) having a common cation is added to the reduced uranium adsorbent and depositing uranium metal on a cathode, distilling and separating a salt mixture obtained after the electrolysis, returning the separated chloride to the fused salt in the electrolysis process, removing the salt mixture adhered to the deposited uranium metal, and processing a volatile gas generated in the reduction and electrolysis processes. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法およびその装置に係わり、特に、ウラン取り扱い施設および施設間の移送設備のような核燃料サイクル施設から発生するウラン、ウラン化合物等の放射性物質が付着したケミカルトラップ剤から、ウラン等を分離し回収する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、核燃料サイクル施設から発生するウラン、超ウラン元素または放射性核種の元素あるいは化合物(以下、放射性物質と示す。)は、NaF、CaF、MgFなどの吸着剤(ケミカルトラップ剤)に吸着・回収される。なお、核燃料サイクル施設は、ウラン採掘施設、製錬施設、転換施設、濃縮施設、加工施設、原子炉、再処理施設、廃棄物施設、およびそれらの施設間を移送する設備からなっている。
【0003】
前記した吸着剤から付着したウラン、超ウラン元素等の放射性物質を分離し回収する方法として、従来から、特開2000−88991号公報に示す方法が行われている。
【0004】
この方法は、図7に示すように、水素ガス等の還元性ガスにより、使用済みウラン吸着剤51に付着しているUFをUFに還元する還元工程52と、ウラン吸着剤にこれと共通のカチオンを有する塩化物を加えて加熱溶融し、この溶融塩中に陽極と陰極を設置し電圧を印加して電解する溶融塩電解工程53を有している。溶融塩電解工程53により、陰極に放射性廃棄物54である金属ウランが析出・回収され、電解槽内に、除染済みのウラン吸着剤とこれに添加された共通のカチオンを有する塩化物55が残留する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法においては、溶融塩電解後のウラン吸着剤とともに、ウラン吸着剤と共通のカチオンを有する塩化物が廃棄物となるため、塩化物の添加量によっては、処理される使用済みのウラン吸着剤51の量よりも多量の二次廃棄物が発生していた。
【0006】
また、溶融塩電解工程53の1回毎に、ウラン吸着剤と共通のカチオンを有する塩化物を添加する必要があるため、処理コストが高くなるという問題があった。さらに、還元工程52や溶融塩電解工程53で発生する揮発性ガスの処理が十分に行われていなかった。
【0007】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、核燃料サイクル施設から発生する廃棄物の処理において、二次廃棄物の発生量を低減することができるうえに、運用コストを安くすることができる廃棄物処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法は、核燃料サイクル施設から排出される放射性物質が付着した化学形態がフッ化物の塩である廃棄物の処理方法において、前記廃棄物に付着した前記放射性物質を還元する還元工程と、前記還元工程で還元された放射性物質が付着した廃棄物に、該廃棄物とカチオンが共通である塩化物を添加・混合した塩混合物の溶融塩を電解し、陰極に前記放射性物質の金属を析出・回収する溶融塩電解工程と、前記溶融塩電解工程後の前記塩混合物を蒸留し、フッ化物の塩である前記廃棄物と該廃棄物と共通のカチオンを有する前記塩化物とを分離する蒸留工程と、前記蒸留工程で分離された前記塩化物を、前記溶融塩電解工程の溶融塩中に戻す工程と、析出・回収された前記放射性物質の金属に付着している前記塩混合物を除去する付着塩除去工程と、前記還元工程および前記溶融塩電解工程で発生する揮発性のガスを処理するオフガス処理工程とを具備することを特徴とする。
【0009】
本発明の廃棄物処理方法では、還元工程において、還元性ガスを流しながら放射性物質が付着した廃棄物を段階的に加熱することができる。また、溶融塩電解工程後の溶融塩を冷却固化し、固化された塩を蒸留工程に送る固体塩移送工程を有することができる。また、溶融塩電解工程後の溶融塩を、溶融状態で蒸留工程に移送する溶融塩移送工程を有することができる。
【0010】
さらに、付着塩除去工程が、析出・回収された放射性物質の金属に付着している塩混合物を、加熱し蒸発させて除去する加熱蒸発工程を有することができる。また、付着塩除去工程が、析出・回収された放射性物質の金属に付着している塩混合物を水により洗浄し除去する洗浄工程と、前記洗浄工程からの前記塩混合物を含む水溶液を前記放射性物質の金属から分離する固液分離工程と、分離された前記水溶液を蒸発・乾固する蒸発乾固工程とを有することができる。そして、この付着塩除去工程で除去された塩混合物を、蒸留工程に供給することができる。また、前記加熱蒸発工程を前記蒸留工程と同時に行い、溶融塩電解工程後の塩混合物を蒸留して分離するとともに、放射性物質の金属に付着した塩混合物を蒸留により除去することができる。
【0011】
本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置は、核燃料サイクル施設から排出される放射性物質が付着した化学形態がフッ化物の塩である廃棄物を、還元性ガスを流しながら加熱し、前記放射性物質を還元する還元装置と、前記還元装置により還元された放射性物質が付着した廃棄物に、該廃棄物とカチオンが共通である塩化物を添加・混合した塩混合物の溶融塩を電解し、陰極に前記放射性物質の金属を析出・回収する溶融塩電解装置と、前記溶融電解装置により除染された前記塩混合物を蒸留する蒸留装置と、前記蒸留装置により蒸留・分離された、前記廃棄物と共通のカチオンを有する塩化物を、前記溶融塩電解装置に戻すリサイクルラインと、前記溶融塩電解装置で陰極に析出・回収される前記放射性物質の金属に付着している塩混合物を除去する付着塩除去装置と、前記還元装置および前記溶融塩電解装置で発生する揮発性のガスを処理するオフガス処理装置とを具備することを特徴とする。
【0012】
本発明の廃棄物処理装置において、付着塩除去装置が、放射性物質の金属に付着している塩混合物を水により洗浄・除去する洗浄装置と、前記洗浄装置から排出される前記塩混合物を含む水溶液を前記放射性物質の金属から分離する固液分離装置と、分離された前記水溶液を蒸発・乾固する蒸発乾固装置とを有することができる。また、還元装置が、放射性物質が付着した廃棄物に還元性ガスを供給する還元性ガス供給装置と、該廃棄物を加熱する加熱装置と、前記加熱装置による加熱温度を段階的に制御する温度制御装置とを具備することができる。
【0013】
本発明の方法および装置によれば、核燃料サイクル施設から排出されるウラン等の放射性物質が付着したフッ化物塩である廃棄物の処理において、溶融塩電解工程で添加された廃棄物と共通のカチオンを有する塩化物を、蒸留により分離し、溶融塩電解工程で再利用するため、二次廃棄物の発生量を低減することができるうえに、溶融塩電解工程毎に前記塩化物を加える必要がないため、運用コストを低減することができる。
【0014】
また、還元工程および溶融塩電解工程で発生するHFガス、塩素ガス、フッ素ガス等の揮発性ガスが、オフガス処理工程において回収・処理されるので、気体成分を含めた廃棄物の回収・処理方法および装置として、十分に満足できるものである。
【0015】
本発明に係る核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法および処理装置は、ウラン取り扱い施設およびウラン取り扱い施設間を移送する設備から発生するウラン、ウラン化合物、超ウラン元素、超ウラン元素の化合物、あるいは放射性核種などの放射性物質が吸着されたNaF、CaF、MgFなどのケミカルトラップ剤の処理に好適する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、ウランのケミカルトラップ剤(ウラン吸着剤)としてNaFが使用され、このウラン吸着剤に付着している放射性物質であるUFが除去される。
【0017】
図1は、本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法の第1の実施形態を示すフローチャート(流れ図)である。
【0018】
第1の実施形態の処理方法は、使用済みウラン吸着剤1に付着したUFを還元する還元工程2と、還元された放射性物質が付着したウラン吸着剤とこのウラン吸着剤とカチオンが共通である塩化物とを混合した溶融塩を電解する溶融塩電解工程3と、電解後の溶融塩を冷却固化し固化塩を次工程に移送・供給する固体塩移送工程4と、移送された塩混合物を蒸留し分離する蒸留工程5と、蒸留・分離されたウラン吸着剤と共通のカチオンを有する塩化物6を、溶融塩電解工程3の溶融塩中に戻す工程7と、溶融塩電解工程3で析出された金属ウランに付着している塩混合物を加熱・除去する付着塩加熱除去工程8と、還元工程2および溶融塩電解工程3で発生する揮発性ガスを処理するオフガス処理工程9を有している。なお、図中符号10は、除染済みのウラン吸着剤、11は放射性廃棄物である金属ウラン、12は金属ウランから除去された付着塩をそれぞれ示す。
【0019】
還元工程2では、還元性ガスを流しながら使用済みウラン吸着剤1を加熱し、ウラン吸着剤1に付着した放射性物質である六フッ化ウランUFを四フッ化ウランUFに還元する。還元性ガスとしては、水素ガス、または水素ガスとアルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガスを使用することができる。
【0020】
次いで、溶融塩電解工程3において、ウラン吸着剤であるNaFに、これと共通のカチオンを有する塩化物例えばNaClを、NaF:NaCl=0.35:0.65のモル比となるように添加し、電気炉等により加熱溶融した溶融塩中に、陽極と陰極を設置する。例えば、陽極はグラッシーカーボン、陰極は低炭素鋼の固体電極を使用することができる。
【0021】
そして、陽極と陰極との間に直流電圧を印加して電解を行う。電解により溶融塩中の四フッ化ウランが還元され、陰極に金属ウランが析出する。
【0022】
固体塩移送工程4では、溶融塩電解工程3後の溶融塩中に、例えばグラファイトの引上げ棒を挿入し、そのまま溶融塩を冷却し固化する。溶融塩が固化する際に引上げ棒が一体に固着されるため、固化物を引上げ棒を掴んで引上げることができる。こうして、固化した塩混合物を引上げて次工程に移送することができる。
【0023】
次に、こうして移送された塩混合物を、蒸留工程5において常圧もしくは減圧状態で蒸留し、ウラン吸着剤であるNaFと、溶融塩電解工程で添加された共通のカチオンを有する塩化物(NaCl)とに分離する。
【0024】
NaFの沸点が1704℃、NaClの沸点が1413℃であるため、これらの沸点の差により、NaClがNaFと蒸留・分離される。分離されたNaClは、溶融塩電解工程3の溶融塩中に戻され再使用される。こうしてNaClが蒸留・分離され、除染されたウラン吸着剤10が得られる。
【0025】
付着塩加熱除去工程8においては、溶融塩電解工程3で陰極に析出・回収された金属ウランを加熱し、付着している塩混合物を蒸発させて除去する。こうして放射性廃棄物11として金属ウランが得られる。金属ウランから除去された塩混合物は、付着塩12として蒸留工程5に送り込まれる。そして、固体塩移送工程4を経て送り込まれた塩混合物と同様に蒸留され、NaFとNaClとに分離される。
【0026】
オフガス処理工程9においては、還元工程2および溶融塩電解工程3で発生する揮発性のガス、例えばフッ化水素、溶融塩(NaF−NaCl)の蒸気、Naの蒸気、フッ素ガス、塩素ガス等を、活性炭のような化学的吸着剤や高温ベーパートラップ、還流型ベーパートラップ等で収集し処理する。
【0027】
第1の実施形態によれば、溶融塩電解工程3後の蒸留工程5において、ウラン吸着剤であるNaFに添加された共通のカチオンを有する塩化物(NaCl)が分離され、この塩化物が溶融塩電解工程3にリサイクルされて再び使用される。また、陰極析出物である金属ウランに付着した塩混合物も、金属ウランから除去された後、蒸留工程で蒸留・分離されて、塩化物(NaCl)が溶融塩電解工程で再利用されるため、二次廃棄物の発生量を大幅に低減することができる。そして、溶融塩電解工程の1工程毎に前記塩化物を添加する必要がないため、運用コストを安くすることができる。
【0028】
さらに、オフガス処理工程9において、還元工程2および溶融塩電解工程3で発生するHFガス、塩素ガス、フッ素ガス等の揮発性ガスが処理されるので、気体成分を含めた廃棄物の回収・処理方法として十分に満足できる方法である。
【0029】
次に、核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法の第2乃至第4の実施形態を、図2乃至図4に基づいて説明する。これらの図中、図1と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の説明を省略する。
【0030】
第2の実施形態では、図2に示すように、第1の実施形態における固体塩移送工程の代りに、溶融塩移送工程13が設けられている。溶融塩移送工程13では、溶融塩電解工程3後の溶融塩を、冷却することなく溶融した状態のままで次工程(蒸留工程5)に移送する。ヒータ等の加熱手段が付加された移送管を通し、ポンプを用いて圧送する方法を採ることができる。
【0031】
第2の実施形態によれば、溶融塩電解後の塩混合物を溶融塩の状態で移送するため、溶融塩を冷却し固化する必要がない。したがって、溶融塩の冷却固化に要する時間を削減することができ、廃棄物処理の速度を上げることができる。
【0032】
第3の実施形態では、図3に示すように、第1の実施形態における付着塩加熱除去工程の代りに、水洗工程14と固液分離工程15および蒸発乾固工程16が順に設けられている。
【0033】
水洗工程14では、溶融塩電解工程3で陰極に析出した金属ウランに付着した塩混合物(NaF−NaCl)を、水に溶解させて除去する。水の他に、硝酸、硫酸、塩酸などの酸の水溶液を使用することができる。
【0034】
次いで、固液分離工程15で、固体である金属ウランと洗浄液とをろ過により分離した後、ろ液を加熱し水分を蒸発させることにより、塩混合物を析出させて回収する(蒸発乾固工程16)。回収された塩混合物は、金属ウランから除去された付着塩12として蒸留工程5に送り込まれ、固体塩移送工程4を経て送り込まれた塩混合物と同様に蒸留され、NaFとNaClとに分離される。
【0035】
溶融塩電解後の陰極析出物である金属ウランに付着した塩混合物は微量であるため、水洗等の洗浄により除去することが可能である。第3の実施形態によれば、金属ウランに付着した塩混合物を、加熱させて蒸発させるよりも簡便な装置および操作で除去し、放射性廃棄物11である金属ウランのみを回収することができる。
【0036】
第4の実施形態では、図4に示すように、溶融塩電解工程3で陰極に析出された陰極析出物17を、蒸留工程5に直接送り込み、ここで蒸留・分離する。陰極析出物17は、金属ウランであり、これに溶融塩電解工程3で使用された塩混合物が付着している。蒸留工程5で、この陰極析出物17を固体塩移送工程4を経て送り込まれた塩混合物と同様に蒸留し、金属ウランに付着している塩混合物を除去すると同時に、この塩混合物を、ウラン吸着剤であるNaFと、それに添加された塩化物(NaCl)とに分離する。
【0037】
第4の実施形態によれば、金属ウランからの付着塩の除去を、蒸留工程と同一の工程および装置で行うことができ、経済性が向上する。
【0038】
次に、核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。図5は、本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置の第1の実施形態を示すブロック図である。
【0039】
この処理装置は、使用済みウラン吸着剤を還元性ガスを流しながら加熱し、付着したUFをUFに還元する還元装置18と、還元装置18により還元されたUFが付着したウラン吸着剤(NaF)に、これとカチオンが共通である塩化物(NaCl)を添加・混合した溶融塩を電解し、陰極に金属ウランを析出・回収する溶融塩電解装置19と、この溶融電解装置19により除染された塩混合物を蒸留し、ウラン吸着剤であるNaFと塩化物NaClとを分離する蒸留装置20と、蒸留装置20により蒸留・分離されたNaClを溶融塩電解装置19に戻すリサイクルライン21と、溶融塩電解装置19で陰極に析出された金属ウランに付着している塩混合物(NaF−NaCl)を除去する付着塩除去装置22、および還元装置18および溶融塩電解装置19で発生する揮発性ガスを集めて処理するオフガス処理装置23を有している。また、付着塩除去装置22により除去された、金属ウランに付着している塩混合物を、蒸留装置20に供給する付着塩リサイクルライン24を有している。
【0040】
還元装置18は、図6に示すように、使用済みのウラン吸着剤(NaF)を収納するNaF収納容器25と、このNaF収納容器25内に還元性ガス(HガスまたはH+Arガス)を供給する還元性ガス供給装置26と、NaF収納容器25を加熱するヒータ27と、ヒータ27による加熱温度を調節する温度制御装置28と、NaF収納容器25から蒸発し排出されるガス中から、揮発性のフッ化ウラン(UF)を吸着し回収するトラップ用NaF収納容器29を備えている。図中、符号30は還元性ガスボンベ、31は還元性ガス供給口、32は還元性ガス排出口をそれぞれ示している。
【0041】
この還元装置18は、以下に示すように用いられる。まず、NaF収納容器25に、使用済みのウラン吸着剤(NaF)を収納し、ヒータ27により加熱する。このとき、温度制御装置28によりヒータ27の動作を調節し、加熱温度を段階的に上昇させる。
【0042】
そして、200℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃の各温度で2時間づつ加熱しながら、ボンベ30中の還元性ガス(HガスまたはH+Arガス)を、還元性ガス供給口31からNaF収納容器25内に流すことにより、下記の化学反応式(1)に示すように、NaFに吸着していたUFがUFに還元される。生成したフッ化水素ガスは、使用されなかったHガスおよびArガスとともに、還元性ガス排出口32から排出される。
UF+H→UF+2HF………(1)
【0043】
このように加熱温度を段階的に上昇させるのは、低温においてはUFの還元が部分的にしか行なわれず、加熱時間を長くしても還元反応が進まず、一方高温にした場合には、UFが還元される前に昇華してしまうためである。低い加熱温度において、前記(1)式で示す化学反応が進まなくなったときに加熱温度を上昇させると、(1)式の化学反応が再び起こる。先ず低い加熱温度から(1)式の化学反応を起こさせ、その反応が進まなくなった場合に段階的に加熱温度を上昇させることによって、UFが昇華することなくUFに還元される。
【0044】
UFの昇華点が56℃であるのに対して、UFの沸点は1100℃と極めて高いため、UFがUFに還元されない場合は、還元時の加熱によりUFが揮発(昇華)する。揮発したUFはトラップ用NaF収納容器29中のNaFに吸着される。
【0045】
この還元装置18により、使用済みのウラン吸着剤(NaF)に吸着されたUFを還元し、トラップ用NaF中のウラン量を測定したところ、還元前と還元後のいずれにおいてもウラン量は測定限界以下であった。これにより、使用済みのウラン吸着剤(NaF)に吸着されたUFが、100%の還元率でUFに還元されたことがわかった。
【0046】
溶融塩電解装置19は、ウラン吸着剤(NaF)とこれと共通のカチオンを有する塩化物(NaCl)とを混合し加熱溶融した溶融塩を収容する、例えばグラファイト製の電解槽と、この電解槽内に溶融塩に浸漬するように設置された固体電極(陽極および陰極)と、これらの電極間に直流電圧を印加する直流電源を有している。直流電源により通電すると、溶融塩が電解され、この電解により溶融塩中の四フッ化ウラン(UF)が還元され、陰極に金属ウランとして析出・回収される。
【0047】
蒸留装置20は、溶融塩電解装置19から移送された固化された塩混合物あるいは溶融状態の塩混合物を、常圧もしくは減圧状態で蒸留し、ウラン吸着剤であるNaFと塩化物(NaCl)とに分離する働きをする。化学工学の単位操作で使用されているものを選択し使用することができる。
【0048】
リサイクルライン21は、蒸留装置20により蒸留・分離された塩化物(NaCl)を溶融塩電解装置19に戻す機能を有し、移送管によることもコンベア形式を選択することもできる。
【0049】
付着塩除去装置22は、溶融塩電解装置19の陰極に析出された金属ウランからこれに付着している塩混合物を、例えば加熱・蒸発させて除去する機能を有する。この付着塩除去装置22には、除去された塩混合物(付着塩)を蒸留装置20に送り込む付着塩リサイクルライン24が付設される。
【0050】
オフガス処理装置23では、還元装置18および溶融塩電解装置19で発生する揮発性のガス、例えばフッ化水素、溶融塩(NaF−NaCl)の蒸気、Naの蒸気、フッ素ガス、塩素ガス等が収集され処理される。オフガス処理装置23としては、活性炭のような化学的吸着剤や高温ベーパートラップ、還流型ベーパートラップ等を用いることができる。
【0051】
この実施形態の廃棄物処理装置によれば、ウラン吸着剤(NaF)に添加された塩化物(NaCl)が蒸留装置20により蒸留・分離され、分離された塩化物が、リサイクルライン21を通って溶融塩電解装置19に供給され再使用されるため、二次廃棄物の発生量を大幅に低減することができる。そして、溶融塩電解の1工程ごとに前記塩化物を添加する必要がないため、運用コストを安くすることができる。
【0052】
また、オフガス処理装置23により、還元装置18および溶融塩電解装置19で発生するHFガス、塩素ガス、フッ素ガス等の揮発性ガスが処理されるので、気体成分を含めた廃棄物の総合的な回収・処理を十分に行うことができる。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の方法および装置によれば、核燃料サイクル施設から排出されるウラン等の放射性物質が付着したフッ化物塩廃棄物の処理において、溶融塩電解工程で添加された廃棄物と共通のカチオンを有する塩化物を、蒸留工程で分離し、溶融塩電解工程で再利用するため、二次廃棄物の発生量を低減することができる。また、溶融塩電解工程の工程毎に前記塩化物を加える必要がないため、運用コストを低減することができる。
【0054】
さらに、還元工程および溶融塩電解工程で発生する揮発性ガスが、オフガス処理工程において回収・処理されるので、気体成分を含めた廃棄物の回収・処理が十分に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法の第1の実施形態を示すフローチャート。
【図2】本発明の廃棄物処理方法の第2の実施形態を示すフローチャート。
【図3】本発明の廃棄物処理方法の第3の実施形態を示すフローチャート。
【図4】本発明の廃棄物処理方法の第4の実施形態を示すフローチャート。
【図5】本発明の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置の第1の実施形態を示すブロック図。
【図6】廃棄物処理装置の第1の実施形態に使用される還元装置の構造を示す図。
【図7】核燃料サイクル施設からの廃棄物処理の従来からの方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
1………使用済ウラン吸着剤、2………還元工程、3………溶融塩電解工程、4………・固体塩移送工程、5………蒸留工程、6………ウラン吸着剤と共通のカチオンを有する塩化物、7………溶融塩中に戻す工程、8………付着塩加熱除去工程、9………オフガス処理工程、10………除染済ウラン吸着剤、11………放射性廃棄物、12………付着塩、13………溶融塩移送工程、14………水洗工程、15………固液分離工程、16………蒸発乾固工程、17………陰極析出物、18………還元装置、19………溶融塩電解装置、20………蒸留装置、21………リサイクルライン、22………付着塩除去装置、23………オフガス処理装置、24………付着塩リサイクルライン、25………NaF収納容器、26………還元性ガス供給装置、27………ヒータ、28………温度制御装置、29………トラップ用NaF収納容器、30………還元性ガスボンベ、31………還元性ガス供給口、32………還元性ガス排出口
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method and an apparatus for treating waste from a nuclear fuel cycle facility, and in particular, radioactive substances such as uranium and uranium compounds generated from a nuclear fuel cycle facility such as a uranium handling facility and a transfer facility between facilities are attached. The present invention relates to a method and an apparatus for separating and recovering uranium and the like from a chemical trap agent.
[0002]
[Prior art]
Generally, uranium, transuranium elements or radionuclide elements or compounds (hereinafter referred to as radioactive substances) generated from a nuclear fuel cycle facility are adsorbed on an adsorbent (chemical trapping agent) such as NaF, CaF 2 or MgF 2. Collected. The nuclear fuel cycle facility includes a uranium mining facility, a smelting facility, a conversion facility, an enrichment facility, a processing facility, a nuclear reactor, a reprocessing facility, a waste facility, and a facility for transferring between these facilities.
[0003]
As a method for separating and recovering radioactive substances such as uranium and transuranium elements attached from the adsorbent, a method disclosed in JP-A-2000-88991 has been conventionally used.
[0004]
As shown in FIG. 7, this method includes a reducing step 52 of reducing UF 6 adhering to the used uranium adsorbent 51 to UF 4 by a reducing gas such as hydrogen gas, There is a molten salt electrolysis step 53 in which a chloride having a common cation is added and heated and melted, an anode and a cathode are placed in the molten salt, and a voltage is applied to perform electrolysis. In the molten salt electrolysis step 53, metallic uranium, which is a radioactive waste 54, is deposited and collected on the cathode, and in the electrolytic cell, a decontaminated uranium adsorbent and a chloride 55 having a common cation added thereto are added. Remains.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, the uranium adsorbent after the molten salt electrolysis and the chloride having the same cation as the uranium adsorbent become waste. A larger amount of secondary waste was generated than the amount of the adsorbent 51.
[0006]
In addition, since it is necessary to add a chloride having a cation common to the uranium adsorbent every time the molten salt electrolysis step 53 is performed, there is a problem that the processing cost is increased. Furthermore, volatile gas generated in the reduction step 52 and the molten salt electrolysis step 53 has not been sufficiently treated.
[0007]
The present invention has been made in order to solve these problems, and in the treatment of waste generated from a nuclear fuel cycle facility, it is possible to reduce the amount of secondary waste generated and to reduce operating costs. It is an object of the present invention to provide a waste treatment method and a waste treatment apparatus that can perform the treatment.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention is a method for treating a waste in which the chemical form to which the radioactive substance discharged from the nuclear fuel cycle facility is attached is a salt of fluoride, wherein the radioactive substance attached to the waste is A reduction step of reducing the substance, and to the waste to which the radioactive substance reduced in the reduction step adheres, electrolyze a molten salt of a salt mixture obtained by adding and mixing chloride having a cation common to the waste, and forming a cathode. A molten salt electrolysis step of precipitating and recovering the metal of the radioactive substance, and distilling the salt mixture after the molten salt electrolysis step, and having the same waste and the same cation as the waste as a fluoride salt A distillation step of separating the chloride, a step of returning the chloride separated in the distillation step to the molten salt in the molten salt electrolysis step, and attaching to the metal of the radioactive substance deposited and recovered. And the adhered salt-removing step of removing the salt mixture is characterized by comprising the off-gas treatment step of treating the volatile gas generated in the reduction step and the molten salt electrolysis process.
[0009]
In the waste treatment method of the present invention, in the reduction step, the waste to which the radioactive substance has adhered can be heated stepwise while flowing the reducing gas. Further, the method may have a solid salt transfer step of cooling and solidifying the molten salt after the molten salt electrolysis step and sending the solidified salt to the distillation step. Further, the method may include a molten salt transfer step of transferring the molten salt after the molten salt electrolysis step to a distillation step in a molten state.
[0010]
Further, the attached salt removing step may include a heating and evaporating step of heating and evaporating and removing the salt mixture attached to the metal of the radioactive substance deposited and recovered. Further, the attached salt removing step is a washing step of washing and removing a salt mixture attached to the metal of the radioactive substance deposited and recovered with water, and the aqueous solution containing the salt mixture from the washing step is treated with the radioactive substance. And an evaporating and drying step of evaporating and drying the separated aqueous solution. Then, the salt mixture removed in the attached salt removing step can be supplied to the distillation step. In addition, the heating and evaporating step is performed simultaneously with the distillation step, and the salt mixture after the molten salt electrolysis step is distilled and separated, and the salt mixture attached to the metal of the radioactive substance can be removed by distillation.
[0011]
The waste treatment apparatus from a nuclear fuel cycle facility of the present invention heats, while flowing a reducing gas, waste in which a chemical form to which a radioactive substance discharged from the nuclear fuel cycle facility adheres is a salt of fluoride, A reduction device for reducing the substance, and a waste to which a radioactive substance reduced by the reduction device is attached, and a molten salt of a salt mixture obtained by adding / mixing a chloride having a cation common to the waste, and electrolyzing the cathode A molten salt electrolyzer for precipitating and recovering the metal of the radioactive substance, a distillation apparatus for distilling the salt mixture decontaminated by the molten electrolysis apparatus, and a waste that has been distilled and separated by the distillation apparatus. A recycling line for returning chlorides having a common cation to the molten salt electrolyzer, and attaching to the metal of the radioactive substance deposited and collected on the cathode in the molten salt electrolyzer; Characterized by comprising the deposited salt removal device for removing the salt mixture, and off-gas treatment apparatus for treating volatile gas generated in the reduction device and the molten salt electrolysis apparatus.
[0012]
In the waste treatment apparatus of the present invention, the attached salt removing apparatus is a washing apparatus for washing / removing a salt mixture attached to a radioactive metal with water, and an aqueous solution containing the salt mixture discharged from the washing apparatus. And a solid-liquid separation device for separating the aqueous solution from the metal of the radioactive substance, and an evaporating and drying device for evaporating and drying the separated aqueous solution. Also, a reducing device supplies a reducing gas to the waste to which the radioactive substance is attached, a reducing gas supply device, a heating device for heating the waste, and a temperature for controlling the heating temperature of the heating device in a stepwise manner. And a control device.
[0013]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the method and apparatus of this invention, in the processing of the waste which is a fluoride salt to which radioactive substances such as uranium discharged from a nuclear fuel cycle facility are attached, the same cation as the waste added in the molten salt electrolysis step is used. Is separated by distillation and reused in the molten salt electrolysis step, it is possible to reduce the amount of secondary waste generated, and it is necessary to add the chloride for each molten salt electrolysis step Because there is no operation cost, the operation cost can be reduced.
[0014]
Further, since volatile gases such as HF gas, chlorine gas, and fluorine gas generated in the reduction step and the molten salt electrolysis step are collected and treated in the off-gas treatment step, a method for collecting and treating waste including gas components is included. And as a device, it is fully satisfactory.
[0015]
The method and apparatus for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention includes uranium, a uranium compound, a transuranium element, a compound of a transuranium element, or a radioactive substance generated from a uranium handling facility and a facility for transferring between the uranium handling facilities. It is suitable for treating chemical trapping agents such as NaF, CaF 2 , and MgF 2 to which radioactive substances such as nuclides are adsorbed.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, NaF is used as a uranium chemical trapping agent (uranium adsorbent), and UF 6 which is a radioactive substance attached to the uranium adsorbent is removed.
[0017]
FIG. 1 is a flowchart (flow chart) showing a first embodiment of the method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility of the present invention.
[0018]
The treatment method of the first embodiment includes a reduction step 2 for reducing UF 6 attached to the used uranium adsorbent 1, a uranium adsorbent to which the reduced radioactive substance is attached, and a cation common to the uranium adsorbent and the cation. A molten salt electrolysis step 3 for electrolyzing a molten salt mixed with a certain chloride, a solid salt transporting step 4 for cooling and solidifying the molten salt after electrolysis and transporting and supplying a solidified salt to the next step; A distillation step 5 of distilling and separating the uranium adsorbent, a chloride 6 having a cation common to the distilled and separated uranium adsorbent, into the molten salt of the molten salt electrolysis step 3, and a molten salt electrolysis step 3. It has an attached salt heating and removing step 8 for heating and removing the salt mixture attached to the deposited metal uranium, and an off-gas treating step 9 for treating volatile gas generated in the reduction step 2 and the molten salt electrolysis step 3. ing. In addition, the code | symbol 10 in a figure shows the decontaminated uranium adsorbent, 11 shows the radioactive waste metal uranium, 12 shows the adhesion salt removed from the metal uranium, respectively.
[0019]
In the reduction step 2, the used uranium adsorbent 1 is heated while flowing a reducing gas, and uranium hexafluoride UF 6 which is a radioactive substance attached to the uranium adsorbent 1 is reduced to uranium tetrafluoride UF 4 . As the reducing gas, hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas such as argon gas can be used.
[0020]
Next, in the molten salt electrolysis step 3, a chloride having a common cation, such as NaCl, is added to NaF, which is a uranium adsorbent, so that a molar ratio of NaF: NaCl = 0.35: 0.65 is obtained. An anode and a cathode are placed in a molten salt heated and melted by an electric furnace or the like. For example, a solid electrode of glassy carbon for the anode and a low carbon steel for the cathode can be used.
[0021]
Then, electrolysis is performed by applying a DC voltage between the anode and the cathode. Uranium tetrafluoride in the molten salt is reduced by the electrolysis, and uranium metal is deposited on the cathode.
[0022]
In the solid salt transfer step 4, for example, a graphite pulling rod is inserted into the molten salt after the molten salt electrolysis step 3, and the molten salt is cooled and solidified as it is. When the molten salt is solidified, the pulling rod is integrally fixed, so that the solidified material can be pulled up by grasping the pulling rod. Thus, the solidified salt mixture can be pulled up and transferred to the next step.
[0023]
Next, the salt mixture thus transferred is distilled at normal pressure or reduced pressure in a distillation step 5, and NaF as a uranium adsorbent and chloride (NaCl) having a common cation added in the molten salt electrolysis step are used. And separated into
[0024]
Since the boiling point of NaF is 1704 ° C. and the boiling point of NaCl is 1413 ° C., NaCl is distilled and separated from NaF due to the difference between these boiling points. The separated NaCl is returned to the molten salt in the molten salt electrolysis step 3 and reused. Thus, NaCl is distilled and separated, and the decontaminated uranium adsorbent 10 is obtained.
[0025]
In the attached salt heating and removing step 8, the metallic uranium deposited and collected on the cathode in the molten salt electrolysis step 3 is heated, and the attached salt mixture is evaporated and removed. Thus, metal uranium is obtained as the radioactive waste 11. The salt mixture removed from the metal uranium is sent to the distillation step 5 as a deposit salt 12. Then, it is distilled in the same manner as the salt mixture sent through the solid salt transfer step 4 to be separated into NaF and NaCl.
[0026]
In the off-gas treatment step 9, volatile gas generated in the reduction step 2 and the molten salt electrolysis step 3, for example, hydrogen fluoride, vapor of molten salt (NaF—NaCl), vapor of Na, fluorine gas, chlorine gas, etc. It is collected and treated with a chemical adsorbent such as activated carbon, a high-temperature vapor trap, a reflux vapor trap, or the like.
[0027]
According to the first embodiment, in the distillation step 5 after the molten salt electrolysis step 3, chloride (NaCl) having a common cation added to NaF as a uranium adsorbent is separated, and this chloride is melted. It is recycled to the salt electrolysis step 3 and used again. In addition, the salt mixture attached to the metal uranium, which is a cathode precipitate, is also removed from the metal uranium, then distilled and separated in a distillation step, and chloride (NaCl) is reused in a molten salt electrolysis step. The amount of secondary waste generated can be significantly reduced. And since there is no need to add the chloride for each step of the molten salt electrolysis step, the operation cost can be reduced.
[0028]
Further, in the off-gas treatment step 9, volatile gases such as HF gas, chlorine gas and fluorine gas generated in the reduction step 2 and the molten salt electrolysis step 3 are treated, so that waste including gas components is collected and treated. This is a satisfactory method.
[0029]
Next, second to fourth embodiments of a method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility will be described with reference to FIGS. In these figures, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping parts will be omitted.
[0030]
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, a molten salt transfer step 13 is provided instead of the solid salt transfer step in the first embodiment. In the molten salt transfer step 13, the molten salt after the molten salt electrolysis step 3 is transferred to the next step (distillation step 5) in a molten state without cooling. It is possible to adopt a method of pumping through a transfer pipe provided with a heating means such as a heater and using a pump.
[0031]
According to the second embodiment, since the salt mixture after the electrolysis of the molten salt is transferred in a molten salt state, there is no need to cool and solidify the molten salt. Therefore, the time required for cooling and solidifying the molten salt can be reduced, and the speed of waste disposal can be increased.
[0032]
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, instead of the attached salt heating and removing step in the first embodiment, a water washing step 14, a solid-liquid separation step 15, and an evaporation to dryness step 16 are provided in order. .
[0033]
In the water washing step 14, the salt mixture (NaF-NaCl) attached to the metal uranium deposited on the cathode in the molten salt electrolysis step 3 is dissolved in water and removed. In addition to water, an aqueous solution of an acid such as nitric acid, sulfuric acid, or hydrochloric acid can be used.
[0034]
Next, in a solid-liquid separation step 15, after the solid metal uranium and the washing liquid are separated by filtration, the filtrate is heated to evaporate water to precipitate and recover a salt mixture (evaporation and drying step 16). ). The recovered salt mixture is sent to the distillation step 5 as the attached salt 12 removed from the uranium metal, and is distilled in the same manner as the salt mixture sent through the solid salt transfer step 4 to be separated into NaF and NaCl. .
[0035]
Since the amount of the salt mixture adhering to the metallic uranium, which is the cathode deposit after the electrolysis of the molten salt, is very small, it can be removed by washing such as washing with water. According to the third embodiment, it is possible to remove the salt mixture adhering to the metal uranium by a simpler device and operation than by heating and evaporating, and to recover only the radioactive waste 11, that is, the metal uranium.
[0036]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, the cathode deposit 17 deposited on the cathode in the molten salt electrolysis step 3 is directly sent to the distillation step 5, where it is distilled and separated. The cathode deposit 17 is metallic uranium, on which the salt mixture used in the molten salt electrolysis step 3 is attached. In the distillation step 5, the cathode precipitate 17 is distilled in the same manner as the salt mixture fed through the solid salt transfer step 4 to remove the salt mixture adhering to the metal uranium, and at the same time, the salt mixture is adsorbed on the uranium. The agent NaF and the chloride (NaCl) added to it are separated.
[0037]
According to the fourth embodiment, the removal of the attached salt from the metal uranium can be performed in the same step and the same apparatus as the distillation step, and the economic efficiency is improved.
[0038]
Next, an embodiment of a device for treating waste from a nuclear fuel cycle facility will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of the apparatus for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention.
[0039]
This processing apparatus heats a used uranium adsorbent while flowing a reducing gas to reduce the attached UF 6 to UF 4 , and a uranium adsorbent to which the UF 4 reduced by the reduction apparatus 18 is attached. (NaF) is electrolyzed with a molten salt obtained by adding and mixing a chloride (NaCl) having a common cation with the molten salt, and a molten salt electrolysis apparatus 19 for precipitating and recovering metallic uranium at the cathode is provided. A distillation device 20 for distilling the decontaminated salt mixture to separate NaF and chloride NaCl as a uranium adsorbent, and a recycling line 21 for returning the NaCl distilled and separated by the distillation device 20 to the molten salt electrolysis device 19 And an attached salt removing device 22 for removing a salt mixture (NaF—NaCl) attached to metal uranium deposited on the cathode in the molten salt electrolyzing device 19, and a reducing device 1 And it has an off-gas treatment apparatus 23 for collecting and processing volatile gas generated in the molten salt electrolysis apparatus 19. Further, the apparatus has an attached salt recycling line 24 for supplying the salt mixture attached to the metal uranium removed by the attached salt removing device 22 to the distillation device 20.
[0040]
As shown in FIG. 6, the reducing device 18 includes a NaF storage container 25 that stores a used uranium adsorbent (NaF), and a reducing gas (H 2 gas or H 2 + Ar gas) in the NaF storage container 25. , A heater 27 for heating the NaF storage container 25, a temperature control device 28 for adjusting the heating temperature of the heater 27, and a gas evaporating and discharged from the NaF storage container 25. A trap NaF storage container 29 for absorbing and recovering volatile uranium fluoride (UF 6 ) is provided. In the drawing, reference numeral 30 indicates a reducing gas cylinder, 31 indicates a reducing gas supply port, and 32 indicates a reducing gas discharge port.
[0041]
This reduction device 18 is used as described below. First, the used uranium adsorbent (NaF) is stored in the NaF storage container 25 and heated by the heater 27. At this time, the operation of the heater 27 is adjusted by the temperature control device 28, and the heating temperature is increased stepwise.
[0042]
The reducing gas (H 2 gas or H 2 + Ar gas) in the cylinder 30 is reduced while heating at 200 ° C., 300 ° C., 350 ° C., 400 ° C., 450 ° C., and 500 ° C. for 2 hours. The UF 6 adsorbed on NaF is reduced to UF 4 as shown in the following chemical reaction formula (1) by flowing the gas from the reactive gas supply port 31 into the NaF storage container 25. The generated hydrogen fluoride gas is discharged from the reducing gas discharge port 32 together with the unused H 2 gas and Ar gas.
UF 6 + H 2 → UF 4 + 2HF (1)
[0043]
In this way, the heating temperature is increased stepwise because the reduction of UF 6 is only partially performed at a low temperature, and the reduction reaction does not proceed even if the heating time is increased. This is because UF 6 sublimates before being reduced. At a low heating temperature, if the heating temperature is increased when the chemical reaction represented by the above formula (1) does not proceed, the chemical reaction of the formula (1) occurs again. First, the chemical reaction of the formula (1) is caused from a low heating temperature, and when the reaction does not proceed, the heating temperature is increased stepwise, whereby UF 6 is reduced to UF 4 without sublimation.
[0044]
UF 6 has a sublimation point of 56 ° C., whereas UF 4 has a very high boiling point of 1100 ° C., so that when UF 6 is not reduced to UF 4 , UF 6 is volatilized (sublimated) by heating at the time of reduction. I do. The volatilized UF 6 is adsorbed by the NaF in the NaF storage container 29 for trapping.
[0045]
When the UF 6 adsorbed on the used uranium adsorbent (NaF) is reduced by the reducing device 18 and the amount of uranium in the NaF for trap is measured, the uranium amount is measured both before and after the reduction. It was below the limit. Thus, it was found that UF 6 adsorbed on the used uranium adsorbent (NaF) was reduced to UF 4 at a reduction rate of 100%.
[0046]
The molten salt electrolysis apparatus 19 includes, for example, an electrolytic cell made of, for example, graphite, in which a uranium adsorbent (NaF) and a chloride (NaCl) having a cation in common with the uranium adsorbent are mixed, and the molten salt is heated and melted. It has a solid electrode (anode and cathode) installed so as to be immersed in a molten salt therein, and a DC power supply for applying a DC voltage between these electrodes. When electricity is supplied by a DC power supply, the molten salt is electrolyzed, and uranium tetrafluoride (UF 4 ) in the molten salt is reduced by the electrolysis, and is precipitated and recovered as uranium metal on the cathode.
[0047]
The distillation apparatus 20 distills the solidified salt mixture or the molten salt mixture transferred from the molten salt electrolysis apparatus 19 under normal pressure or reduced pressure to form a uranium adsorbent, NaF and chloride (NaCl). It works to separate. You can select and use those used in chemical engineering unit operations.
[0048]
The recycle line 21 has a function of returning the chloride (NaCl) distilled and separated by the distillation apparatus 20 to the molten salt electrolysis apparatus 19, and can use a transfer pipe or a conveyor type.
[0049]
The attached salt removing device 22 has a function of removing the salt mixture attached to the uranium deposited on the cathode of the molten salt electrolyzer 19 by, for example, heating and evaporating the salt mixture. The attached salt removing device 22 is provided with an attached salt recycling line 24 for feeding the removed salt mixture (adhered salt) to the distillation device 20.
[0050]
In the off-gas treatment device 23, volatile gas generated in the reduction device 18 and the molten salt electrolysis device 19, for example, hydrogen fluoride, vapor of molten salt (NaF—NaCl), vapor of Na, fluorine gas, chlorine gas and the like are collected. And processed. As the off-gas treatment device 23, a chemical adsorbent such as activated carbon, a high-temperature vapor trap, a reflux vapor trap, or the like can be used.
[0051]
According to the waste treatment apparatus of this embodiment, the chloride (NaCl) added to the uranium adsorbent (NaF) is distilled and separated by the distillation device 20, and the separated chloride passes through the recycling line 21. Since the molten salt is supplied to the molten salt electrolysis device 19 and reused, the amount of secondary waste generated can be significantly reduced. In addition, since it is not necessary to add the chloride for each step of the molten salt electrolysis, the operation cost can be reduced.
[0052]
In addition, since volatile gases such as HF gas, chlorine gas, and fluorine gas generated in the reduction device 18 and the molten salt electrolysis device 19 are treated by the off-gas treatment device 23, comprehensive waste including gas components is treated. Collection and processing can be performed sufficiently.
[0053]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method and apparatus of the present invention, in the treatment of fluoride salt waste to which radioactive substances such as uranium discharged from a nuclear fuel cycle facility are attached, the radioactive substances are added in the molten salt electrolysis step. Since the chloride having the same cation as the waste waste is separated in the distillation step and reused in the molten salt electrolysis step, the amount of secondary waste generated can be reduced. Further, since it is not necessary to add the chloride for each step of the molten salt electrolysis step, the operation cost can be reduced.
[0054]
Furthermore, since volatile gas generated in the reduction step and the molten salt electrolysis step is collected and processed in the off-gas processing step, collection and processing of waste including gas components is sufficiently performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a first embodiment of a method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a waste disposal method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a waste disposal method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a waste disposal method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of a device for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a reduction device used in the first embodiment of the waste treatment device.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a conventional method of treating waste from a nuclear fuel cycle facility.
[Explanation of symbols]
1 ... used uranium adsorbent, 2 ... reduction step, 3 ... molten salt electrolysis step, 4 ... solid salt transfer step, 5 ... distillation step, 6 ... uranium adsorbent Chloride having the same cation as above, 7: Step of returning to molten salt, 8: Step of removing adhered salt by heating, 9: Off-gas treatment step, 10: Decontaminated uranium adsorbent, 11 ... radioactive waste, 12 ... attached salt, 13 ... molten salt transfer step, 14 ... washing step, 15 ... solid-liquid separation step, 16 ... evaporative drying step, 17 ... ... Cathode deposit, 18 ... Reduction device, 19 ... Molten salt electrolysis device, 20 ... Distillation device, 21 ... Recycling line, 22 ... Deposited salt removal device, 23 ... Offgas Processing equipment, 24: Adhered salt recycling line, 25: NaF storage container, 26: Supply of reducing gas Device 27 Heater 28 Temperature control device 29 NaF storage container for trap 30 Reducing gas cylinder 31 Reducing gas supply port 32 Reducing Gas outlet

Claims (11)

核燃料サイクル施設から排出される放射性物質が付着した化学形態がフッ化物の塩である廃棄物の処理方法において、
前記廃棄物に付着した前記放射性物質を還元する還元工程と、
前記還元工程で還元された放射性物質が付着した廃棄物に、該廃棄物とカチオンが共通である塩化物を添加・混合した塩混合物の溶融塩を電解し、陰極に前記放射性物質の金属を析出・回収する溶融塩電解工程と、
前記溶融塩電解工程後の前記塩混合物を蒸留し、フッ化物の塩である前記廃棄物と該廃棄物と共通のカチオンを有する前記塩化物とを分離する蒸留工程と、
前記蒸留工程で分離された前記塩化物を、前記溶融塩電解工程の溶融塩中に戻す工程と、
析出・回収された前記放射性物質の金属に付着している前記塩混合物を除去する付着塩除去工程と、
前記還元工程および前記溶融塩電解工程で発生する揮発性のガスを処理するオフガス処理工程と
を具備することを特徴とする核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。
In a method for treating waste in which a chemical form to which radioactive substances emitted from a nuclear fuel cycle facility are attached is a fluoride salt,
A reduction step of reducing the radioactive material attached to the waste,
To the waste to which the radioactive substance reduced in the reduction step is attached, a molten salt of a salt mixture obtained by adding and mixing chloride having the same cation as the waste is electrolyzed, and the metal of the radioactive substance is deposited on a cathode. A molten salt electrolysis process for recovery;
A distillation step of distilling the salt mixture after the molten salt electrolysis step to separate the waste having a fluoride salt and the chloride having a common cation with the waste,
Returning the chloride separated in the distillation step into the molten salt in the molten salt electrolysis step,
An attached salt removing step of removing the salt mixture attached to the deposited and recovered metal of the radioactive substance,
A method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility, comprising: an off-gas treatment step of treating volatile gas generated in the reduction step and the molten salt electrolysis step.
前記還元工程において、還元性ガスを流しながら前記放射性物質が付着した廃棄物を段階的に加熱することを特徴とする請求項1記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。2. The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 1, wherein in the reducing step, the waste to which the radioactive substance is attached is heated stepwise while flowing a reducing gas. 前記溶融塩電解工程後の溶融塩を冷却固化し、固化された塩を前記蒸留工程に送る固体塩移送工程を有することを特徴とする請求項1記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。2. The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 1, further comprising a solid salt transfer step of cooling and solidifying the molten salt after the molten salt electrolysis step and sending the solidified salt to the distillation step. 前記溶融塩電解工程後の溶融塩を、溶融状態で前記蒸留工程に移送する溶融塩移送工程を有することを特徴とする請求項1記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 1, further comprising a molten salt transfer step of transferring the molten salt after the molten salt electrolysis step to the distillation step in a molten state. 前記付着塩除去工程が、析出・回収された前記放射性物質の金属に付着している前記塩混合物を、加熱し蒸発させて除去する加熱蒸発工程を有することを特徴とする請求項1記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。2. The nuclear fuel according to claim 1, wherein the attached salt removing step includes a heating / evaporating step of heating and evaporating and removing the salt mixture attached to the metal of the radioactive substance deposited and recovered. How to process waste from cycle facilities. 前記付着塩除去工程が、析出・回収された前記放射性物質の金属に付着している前記塩混合物を水により洗浄し除去する洗浄工程と、前記洗浄工程からの前記塩混合物を含む水溶液を前記放射性物質の金属から分離する固液分離工程と、分離された前記水溶液を蒸発・乾固する蒸発乾固工程とを有することを特徴とする請求項1記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。A washing step of washing and removing the salt mixture adhering to the metal of the radioactive substance deposited and recovered by water, and removing the aqueous solution containing the salt mixture from the washing step with the radioactive salt; The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 1, further comprising a solid-liquid separation step of separating the separated aqueous solution from the metal, and an evaporation-drying step of evaporating and drying the separated aqueous solution. 前記付着塩除去工程で除去された前記放射性物質の金属に付着した塩混合物を、前記蒸留工程に供給することを特徴とする請求項5または6記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 5 or 6, wherein the salt mixture attached to the metal of the radioactive substance removed in the attached salt removing step is supplied to the distillation step. 前記加熱蒸発工程を前記蒸留工程と同時に行い、前記溶融塩電解工程後の塩混合物を蒸留して分離するとともに、前記放射性物質の金属に付着した塩混合物を蒸留により除去することを特徴とする請求項5記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理方法。The heat evaporation step is performed simultaneously with the distillation step, and the salt mixture after the molten salt electrolysis step is distilled and separated, and the salt mixture attached to the metal of the radioactive substance is removed by distillation. Item 6. The method for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to Item 5. 核燃料サイクル施設から排出される放射性物質が付着した化学形態がフッ化物の塩である廃棄物を、還元性ガスを流しながら加熱し、前記放射性物質を還元する還元装置と、
前記還元装置により還元された放射性物質が付着した廃棄物に、該廃棄物とカチオンが共通である塩化物を添加・混合した塩混合物の溶融塩を電解し、陰極に前記放射性物質の金属を析出・回収する溶融塩電解装置と、
前記溶融電解装置により除染された前記塩混合物を蒸留する蒸留装置と、
前記蒸留装置により蒸留・分離された、前記廃棄物と共通のカチオンを有する塩化物を、前記溶融塩電解装置に戻すリサイクルラインと、
前記溶融塩電解装置で陰極に析出・回収される前記放射性物質の金属に付着している塩混合物を除去する付着塩除去装置と、
前記還元装置および前記溶融塩電解装置で発生する揮発性のガスを処理するオフガス処理装置と
を具備することを特徴とする核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置。
A reduction device that heats a waste in which the chemical form to which the radioactive material discharged from the nuclear fuel cycle facility adheres is a salt of fluoride while flowing a reducing gas, and reduces the radioactive material,
To the waste to which the radioactive substance reduced by the reducing device is attached, a molten salt of a salt mixture obtained by adding and mixing a chloride having the same cation as the waste is electrolyzed, and the metal of the radioactive substance is deposited on a cathode. A molten salt electrolysis device for recovery;
A distillation device for distilling the salt mixture decontaminated by the molten electrolysis device,
A recycling line that is distilled / separated by the distillation apparatus and has a chloride having a common cation with the waste, and is returned to the molten salt electrolysis apparatus.
An attached salt removal device that removes a salt mixture attached to the metal of the radioactive substance deposited and collected on the cathode in the molten salt electrolysis device,
An apparatus for treating waste from a nuclear fuel cycle facility, comprising: an apparatus for treating volatile gas generated by the reducing apparatus and the molten salt electrolysis apparatus.
前記付着塩除去装置が、前記放射性物質の金属に付着している前記塩混合物を水により洗浄・除去する洗浄装置と、前記洗浄装置から排出される前記塩混合物を含む水溶液を前記放射性物質の金属から分離する固液分離装置と、分離された前記水溶液を蒸発・乾固する蒸発乾固装置とを有することを特徴とする請求項9記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置。A washing apparatus for washing and removing the salt mixture adhering to the metal of the radioactive substance with water, and an aqueous solution containing the salt mixture discharged from the washing apparatus, the metal of the radioactive substance, 10. The apparatus for treating waste from a nuclear fuel cycle facility according to claim 9, further comprising: a solid-liquid separation device for separating the aqueous solution, and an evaporating and drying device for evaporating and drying the separated aqueous solution. 前記還元装置が、前記放射性物質が付着した廃棄物に前記還元性ガスを供給する還元性ガス供給装置と、該廃棄物を加熱する加熱装置と、前記加熱装置による加熱温度を段階的に制御する温度制御装置とを具備することを特徴とする請求項9記載の核燃料サイクル施設からの廃棄物処理装置。The reducing device controls the heating temperature by the reducing gas supply device that supplies the reducing gas to the waste to which the radioactive substance is attached, the heating device that heats the waste, and the heating device. The apparatus for treating waste from nuclear fuel cycle facilities according to claim 9, further comprising a temperature controller.
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