JP2005345440A

JP2005345440A - ホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置

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Publication number: JP2005345440A
Application number: JP2004168957A
Authority: JP
Inventors: Hidechika Nagayama; 英睦永山; Masaru Nishikubo; 勝西久保; Tatsuaki Sato; 龍明佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: JP4208768B2

Abstract

【課題】ホウ酸含有廃液の粘度の上昇を抑制することができ、配管の閉塞などが生じることなく、安定してホウ酸含有廃液を処理することのできるホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】放射性ホウ酸を含むホウ酸含有廃液（１）に、アルカリ金属元素化合物（２）を適量添加して中和した後、８５℃より高温に加熱（３）し、アルカリ土類金属元素化合物（４）を適量添加して、所定時間（例えば３時間以上）一定撹拌（５）し、７０℃以上の温度に降温する（６）。この後乾燥処理（７）を行い、セメント固化（８）を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等において発生するホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置に関する。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等において発生するホウ酸含有廃液は、放射性核種を含むホウ酸が含まれているため、最終的にはセメントなどで固化する必要がある。しかしながら、ホウ酸はセメントの固化を妨害するため、セメント中へ添加できるホウ酸量には限界がある。このため、ホウ酸含有廃液中に予め水酸化カルシウム等のカルシウム化合物を添加してホウ酸を不溶化しホウ酸カルシウムを析出させる前処理を行い、この析出物を乾燥させて粉体化し、セメント固化することにより、ホウ酸によるセメント固化の妨害作用を回避する方法が知られている。

しかしながら、上記の方法では、ホウ酸含有廃液の粘度が上昇し、配管内の滞留部などにホウ酸カルシウムが沈降、堆積して配管が閉塞してまうという課題があった。このため、８０℃に加熱したホウ酸含有廃液に、アルカリ金属元素化合物とアルカリ土類金属元素化合物とを添加し、この廃液を析出温度以上に保ちつつ配管内を通流させて乾燥機に供給し、乾燥処理することによって、配管内の滞留部への沈降等を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２８４０９２号公報（第１１−１２頁）

上述した改良された背景技術においても、ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物とアルカリ土類金属元素化合物とを添加することによって廃液の粘度が上昇し、配管内の滞留部への沈降、堆積する可能性があるため、配管が閉塞してしまうという課題は以前としてあった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、ホウ酸含有廃液の粘度の上昇を抑制することができ、配管の閉塞などが生じることなく、安定してホウ酸含有廃液を処理することのできるホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置を提供しようとするものである。

本発明のホウ酸含有廃液の処理方法は、セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する方法であって、前記ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物を添加する工程と、前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温し、アルカリ土類金属化合物を添加して撹拌する工程とを具備したことを特徴とする。

また、本発明のホウ酸含有廃液の処理装置は、ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、前記廃液供給タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、前記廃液供給タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、前記廃液タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、を具備したことを特徴とする。

また、本発明の他のホウ酸含有廃液の処理装置は、ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、前記廃液供給タンクに供給する前記ホウ酸含有廃液を前処理するための前処理タンクと、前記前処理タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、前記前処理タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ホウ酸含有廃液の粘度の上昇を抑制することができ、配管の閉塞などが生じることなく、安定してホウ酸含有廃液を処理することができる。

以下、本発明のホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置の詳細を実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のホウ酸含有廃液の処理方法の一実施形態の構成を示すフロー図である。同図に示すように、本実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理方法では、原子力発電所等から発生するホウ酸が主成分で、放射性ホウ酸を含むホウ酸含有廃液（１）に、アルカリ金属元素化合物（例えばＮａＯＨ）（２）を適量添加して中和した後、８５℃より高温（好ましくは８８℃〜９５℃、更に好ましくは略９０℃）に加熱（３）し、この後、アルカリ土類金属元素化合物（例えばＣａ（ＯＨ）₂）（４）を適量添加して、所定時間（例えば３時間以上）一定撹拌（５）し、７０℃以上の温度に降温する（６）。そしてこの後、乾燥処理（７）を行い、セメント固化（８）を行う。

なお、アルカリ金属元素化合物としては、例えば、ナトリウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物、あるいは、カリウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物などを使用することができる。このアルカリ金属元素化合物の添加量は、例えばＮａＯＨの場合、好ましくは、Ｎａ／Ｂ（モル比）＝０．３〜０．４である。

また、アルカリ土類金属元素化合物としては、例えば、カルシウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物、あるいは、マグネシウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物などを使用することができる。このアルカリ土類金属元素化合物の添加量は、例えばＣａ（ＯＨ）₂の場合、好ましくは、Ｃａ／Ｂ（モル比）＝０．５〜０．７である。

図２は、縦軸を粘度（ｍＰａ・ｓ）、横軸を時間（ｈ）として、上記実施形態における放射性ホウ酸含有廃液（１）の加熱（２）温度と、粘度の時間的な変化の関係を調べた結果を示すものである。なお、同図において、曲線Ａは８５℃、曲線Ｂは８８℃、曲線Ｃは９０℃、曲線Ｄは９５℃の場合を示している。

同図の曲線Ａに示すように、加熱温度が８５℃の場合、一時的に粘度が３０ｍＰａ・ｓ以上に高くなるが、８５℃より高い温度、例えば、曲線Ｂに示す加熱温度が８８℃の場合、曲線Ｃに示す加熱温度が９０℃の場合、曲線Ｄに示す加熱温度が９５℃の場合のいずれも、粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下に保たれる。このため、加熱温度は、８５℃より高温、好ましくは８８℃〜９５℃、更に好ましくは略９０℃とする。これによって、粘度が低い安定した状態で、放射性ホウ酸含有廃液（１）を乾燥処理（７）の工程に送ることができ、配管が閉塞してしまうような事態が生じることを防止することができる。なお、アルカリ土類金属元素化合物添加後の撹拌は、反応を促進しかつ粘度の上昇を抑制するために所定時間以上行うことが必要であり、３時間以上とすることが好ましい。

図３は、上述したホウ酸含有廃液の処理方法を実施するためのホウ酸含有廃液の処理装置の一実施形態の構成を示すものである。同図に示すように、本実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置は、濃縮廃液供給タンク１１と、濃縮廃液供給ポンプ１２及びヘッドタンク１３などからなる移送機構と、乾燥処理装置（竪型薄膜乾燥機）１４とを具備している。

また、濃縮廃液供給タンク１１には、中和剤であるアルカリ金属元素化合物を添加するためのアルカリ金属元素化合物添加装置１５と、アルカリ土類金属元素化合物を添加するための、添加物測定装置１６ａを有し添加量を制御するアルカリ土類金属元素化合物添加装置１６が設けられている。さらに、濃縮廃液供給タンク１１には、タンク中の液温を一定に保つ電気式加温機１７と、液温を降温させるための冷却装置１８、ベント冷却器１９、タンク中の液位を測定するための液位計２０、タンク中の液温を測定するための温度計２１、タンク中の廃液を撹拌するための機械式撹拌機２２が設けられている。なお、同図において２３，２４は流量計、２５はレベル計、２６は調整弁、２７は洗浄ラインである。

上記構成のホウ酸含有廃液の処理装置では、濃縮廃液供給タンク１１にホウ酸含有濃縮廃液を収容し、アルカリ金属元素化合物添加装置１５から例えばＮａＯＨなどのアルカリ金属元素化合物を所定量添加して中和した後、電気式加温機１７によってホウ酸含有濃縮廃液を８５℃より高温（例えば９０℃）に加熱する。そして、アルカリ土類金属元素化合物添加装置１６から例えばＣａ（ＯＨ）₂などのアルカリ土類金属元素化合物を所定量添加し、機械式撹拌機２３で一定時間（３時間以上）撹拌する。しかる後、冷却装置１８によって、ホウ酸含有濃縮廃液を所定温度（例えば略７０℃）に降温する。

上記のような処理（難溶化処理）を行うことにより、ホウ酸含有廃液の廃液性状を安定化することができ、粘度上昇を抑制することができる。そして、この粘度上昇幅が低いホウ酸含有濃縮廃液を、濃縮廃液供給ポンプ１２及びヘッドタンク１３などにより、乾燥処理装置１４へ給液するので、配管が閉塞してしまうような事態が生じることを防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。また、濃縮廃液供給タンク１１で、前述したホウ酸含有濃縮廃液の難溶化処理を行うことができるので、構成機器が比較的少なく、占有スペースを少なくすることができる。

図４は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、濃縮廃液供給タンク１１を２系列備えており、一方の濃縮廃液供給タンク１１でホウ酸含有濃縮廃液の難溶化処理工程を行っている間に、他方の濃縮廃液供給タンク１１では既に難溶化処理を行ったホウ酸含有濃縮廃液の給液工程を行うことができ、これによって全体的な処理時間の短縮を図ることができる。また、一方の濃縮廃液供給タンク１１のみを用いた処理も行うことができ、他方の濃縮廃液供給タンク１１のメンテナンスを行う時などに有効である。

図５は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、ヘッドタンクを介することなく、濃縮廃液供給タンク１１から、濃縮廃液供給ポンプ１２によって、直接乾燥処理装置１４に難溶化処理したホウ酸含有濃縮廃液を給液するようになっている。このため粘度上昇する前に乾燥処理装置１４における乾燥処理を行うことができる。

なお、この場合、乾燥処理装置１４を洗浄する乾燥機洗浄水を受け入れるための乾燥機洗浄水タンク３０、乾燥機洗浄水ポンプ３１などが設けられている。また、乾燥機洗浄水タンク３０には、ヒータ３２、温度計３３、液位計３４、機械式撹拌機３５などが設けられている。

図６は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、濃縮廃液供給タンク１１に、前処理タンク４０を設け、さらに、この前処理タンク４０に、アルカリ金属元素化合物添加装置１５、アルカリ土類金属元素化合物添加装置１６、電気式加温機１７、冷却装置１８、温度計４２、機械式撹拌機４３、液位計４４などを設けたものである。なお、この場合、濃縮廃液供給タンク１１には、保温装置４１が設けられている。

上記構成のホウ酸含有廃液の処理装置では、前処理タンク４０と、濃縮廃液供給タンク１１とを有するので、前処理（難溶化処理）工程と給液工程とをこれらによって同時に行うことができ、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。

本発明のホウ酸含有廃液の処理方法の一実施形態の構成を示すフロー図。本発明の一実施形態における廃液粘度の時間的な変化を示すグラフ。本発明の一実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示す概略系統図。本発明の他の実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示す概略系統図。本発明の他の実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示す概略系統図。本発明の他の実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示す概略系統図。

符号の説明

１１…濃縮廃液供給タンク、１２…濃縮廃液供給ポンプ、１３…ヘッドタンク、１４…乾燥処理装置、１５…アルカリ金属元素化合物添加装置、１６…アルカリ土類金属元素化合物添加装置、１７…電気式加温機、１８…冷却装置、１９…ベント冷却器、２０…液位計、２１…温度計、２２…機械式撹拌機。

Claims

セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する方法であって、
前記ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物を添加する工程と、
前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温し、アルカリ土類金属化合物を添加して撹拌する工程と
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理方法。
前記撹拌を３時間以上行うことを特徴とする請求項１記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
前記所定温度が８８〜９５℃であることを特徴とする請求項１又は２記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
前記所定温度に昇温した前記ホウ酸含有廃液の温度を、略７０℃に降温する工程をさらに具備したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、
前記廃液供給タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、
前記廃液供給タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、
前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、
前記廃液タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理装置。
前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を略７０℃に降温する冷却装置をさらに具備したことを特徴とする請求項５項載のホウ酸含有廃液の処理装置。
前記廃液供給タンクを複数具備したことを特徴とする請求項５又は６記載のホウ酸含有廃液の処理装置。
ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、
前記廃液供給タンクに供給する前記ホウ酸含有廃液を前処理するための前処理タンクと、
前記前処理タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、
前記前処理タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、
前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、
前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理装置。
前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を略７０℃に降温する冷却装置と、前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を略７０℃に保持する保温装置とをさらに具備したことを特徴とする請求項８項記載のホウ酸含有廃液の処理装置。
前記移送機構がヘッドタンクを具備したことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載のホウ酸含有廃液の処理装置。
前記移送機構が定量移送ポンプを具備したことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載のホウ酸含有廃液の処理装置。
前記加熱機構の前記所定温度が８８〜９５℃であることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項記載のホウ酸含有廃液の処理装置。