JP2011196707A - 放射化コンクリートの処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射化コンクリート1を粉砕する粉砕工程2と、粉砕工程2で得られた粉砕物S1を処理液W1に浸し粉砕物S1に含まれるコバルトおよびユーロピウムを抽出する第一の洗浄工程3と、第一の洗浄工程3後の粉砕物S2と処理液W2とを固液分離する固液分離工程4と、固液分離工程4で分離した処理液からコバルトおよびユーロピウムを回収する回収工程6とを備える。第一の洗浄工程2では、処理液W1は70℃以上150℃以下の硝酸であり、処理液W1に粉砕物S1を3時間以上30時間以下浸す。
【選択図】図1
Description
本発明は、第一の洗浄工程では、処理液は70℃以上150℃以下の硝酸であり、処理液に粉砕物を3時間以上30時間以下浸すことにより、粉砕物に含まれるコバルトおよびユーロピウムの安定した抽出を行うことができる。
本発明は、回収工程を非決定核種回収工程と決定核種回収工程に分け、非決定核種と決定核種とをそれぞれ個別に回収することにより、従来の非決定核種と決定核種を同時に回収し合わせて放射性廃棄物として処理する場合と比較して、決定核種のみを放射性廃棄物として処理するので、処理量が少なく処理費を大幅に削減することができる。
本発明は、放射化コンクリートを所定の粒径を超える第一の粉砕物と所定の粒径以下の第二の粉砕物とに分級し、第二の粉砕物は第二の洗浄工程で処理することにより、第二の洗浄工程では第一の洗浄工程と比べて処理液の温度を低くすることができると共に、処理液に第二の粉砕物を浸す時間を短縮することができる。
回収工程では、固液分離工程で分離した処理液および第二の洗浄工程後の処理液を一緒に処理してもよいし、別々に処理して処理液中の決定核種であるコバルトおよびユーロピウムを沈殿させて回収してもよい。
本発明では、第一の粉砕物は、主に骨材の粉砕物であり、第二の粉砕物を骨材とセメント粉に分けて処理するので、骨材とセメント粉とをそれぞれ再利用する場合、処理後に骨材とセメント粉とを分離する必要がなく作業性がよい。
また、例えば、セメント粉の放射線量が所定の値よりも低い場合は、第二の洗浄工程および回収工程を行わなくてもよく、処理にかかる労力を軽減させることができる。
本発明では、粉砕工程で得られた粉砕物を粒径別に分別し、分別された粉砕物ごとに第一の洗浄工程を行うことにより、粒径別に処理液の硝酸の温度や硝酸に浸す時間を設定できるので、処理時間や硝酸の保温に無駄がなく処理時間が短縮できると共に、コストを削減できる。
第一の実施の形態による放射化コンクリートの処理方法は、例えば、原子力発電所などの原子力関連施設の改修・解体などに伴い固体廃棄物として発生する放射化コンクリートを処理する方法に関するものである。
まず、粉砕工程2では、粉砕機を用いて放射化コンクリート1を8mm以下の粒径となるように粉砕する。このとき、例えばロールクラッシャーなどの粉砕機を用いて、表面積を極力大きくした粉砕物S1が得られるように放射化コンクリート1を薄片状に粉砕することが望ましい。このとき、篩などで粉砕物S1の粒径が8mm以下であることを確認し、8mm以上のものに対しては、再度粉砕工程2を行い8mm以下にする。
このとき、粉砕物S1は、粒径が8mm以下であれば、それぞれの粒径が不揃いであってもよい。
続いて、粉砕物S1を洗浄する第一の洗浄工程3を行う。
第一の洗浄工程3では、まず、粉砕物S1を反応層に投入すると共に、この反応層に処理液W1を供給する。処理液W1には硝酸を使用する。硝酸の濃度は30重量%以上70重量%以下とする。
そして、処理液W1を約120℃の状態に保ち、処理液W1中に粉砕物S1を約24時間浸す。粉砕物S1が処理液W1に浸されることにより、粉砕物S1に含まれていた金属成分が処理液W1中に抽出される。
処理液W1中に抽出される金属成分は、決定核種のCo(コバルト)およびEu(ユーロピウム)や、非決定核種のFe(鉄)やAl(アルミニウム)などである。
第一の洗浄工程3後の、金属成分が溶け出て除去された粉砕物を粉砕物S2とし、金属成分が抽出された処理液を処理液W2とする。
続いて、第一の洗浄工程3後の粉砕物S2と処理液W2を分離する固液分離工程4を行う。
粉砕物S2と処理液W2は、テフロン(登録商標)製のフィルタやスクリーンまたはかご等を用いて簡便に固液分離され、固形分である粉砕物S2は必要に応じて再度第一の洗浄工程3に返送され、液体分である処理液W2は回収工程5に送られる。
このとき、第一の洗浄工程3で、粉砕物S1をテフロン(登録商標)製のフィルタやスクリーンまたはかごなどに入れた状態で反応層の処理液W1浸しておき、固液分離工程4で、反応層からこのテフロン(登録商標)製のフィルタやスクリーンまたはかごなどを粉砕物S2と共に取り出すことで粉砕物S2と処理液W2の分離を行うことができる。
なお、固液分離工程4後の処理液W2を、他の粉砕物S1を対象とする第一の洗浄工程3に再利用してもよい。この場合、再利用されて、再度固分離工程4で分離された処理液W2に回収工程5を行う。
続いて、固液分離工程4後の処理液W2から金属成分を回収する回収工程5を行う。
回収工程5では、非決定核種のFeやAlなどを回収する非決定核種回収工程5aを行い、非決定核種回収工程5aの後に決定核種のCoおよびEuを回収する決定核種回収工程5bを行う。
非決定核種回収工程5aでは、固液分離工程4後の強酸性の処理液W2を、アンモニア水や水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ、コンクリートを砕いたときのセメント粉を用いて徐々に中和させ、pH値が3〜5の弱酸域である処理液W3にする。
処理液W2が、中和されてpH値が3〜5の弱酸域の処理液W3となると、非決定核種のFeやAlなどが、水酸化物となり沈殿する。このとき、決定核種のCoおよびEuは、処理液W3に溶解した状態である。
そして、この処理液W3をフィルタープレスを用いて固液分離して、沈殿した非決定核種のFeやAlなどの水酸化物を回収する。そして、回収された非決定核種のFeやAlなどの水酸化物を、非決定核種乾燥工程6に送り、乾燥処理した後に一般廃棄物として処分したり、リサイクルしたりする。
なお、固液分離の際には、フィルタープレス以外に遠心脱水機や多重円盤型脱水機などを用いてもよい。
決定核種回収工程5bでは、更に、処理液W3にアルカリを添加して中和させ、pH値が7〜8の処理液W4にする。決定核種回収工程5bで使用するアルカリは、非決定核種回収工程5aで使用するアルカリと同じものでもよく、異なるものでもよい。
処理液W3がpH値が7〜8の処理液W4となると、決定核種のCoおよびEuが水酸化物となり沈殿する。
このとき、非決定核種回収工程5aで非決定核種の鉄やアルミニウムなどが回収されているため、非決定核種の鉄やアルミニウムなどの水酸化物は少なく、決定核種のCoとEuの水酸化物を多く含む沈殿物が生成される。
そして、処理液W4をフィルタープレスを用いて固液分離して、沈殿した決定核種のCoとEuの水酸化物を回収する。回収された決定核種のCoとEuの水酸化物を、決定核種乾燥工程7に送り、乾燥処理した後に、放射性廃棄物として処分する。
また、高塩水となった処理液W4は、希釈して放流する。
なお、固液分離の際には、フィルタープレス以外に遠心脱水機や多重円盤型脱水機などを用いてもよい。
回収工程5と前後して固液分離工程4で得られた固形分の粉砕物S2を一般廃棄物として処分する前に乾燥させ乾燥工程8を行う。
粉砕物S2を乾燥機で乾燥処理し、所定の含水率以下に調整する。乾燥後の粉砕物S3の放射線量を測定し、決定核種が確実に取り除かれていることを確認した上で、粉砕物S3を一般廃棄物として処分する。
なお、粉砕物S2をリサイクルする場合には、この乾燥工程8を行わない場合もある。
また、放射性廃棄物の量を減らすことができることにより、放射性廃棄物の最終処分場の新設や増設を抑制することができる。
また、回収工程5を非決定核種回収工程5aと決定核種回収工程5bに分けることにより、FeやAlなどの非決定核種の沈殿物と、決定核種のCoおよびEuの沈殿物をそれぞれ個別に回収することができる。これにより、従来の処理液W2を中和処理して非決定核種と決定核種を同時に沈殿させて回収する場合と比較し、決定核種のCoおよびEuの沈殿物を決定核種回収工程5b後に得ることができ、処理費を大幅に削減することが可能になる。よって、放射化コンクリート1をより効率的に且つより経済的に処理することが可能になる。
なお、上述した実施の形態では、回収工程5は、非決定核種回収工程5aと決定核種回収工程5bとに分けられていて、非決定核種と決定核種とを分けて回収しているが、非決定核種と決定核種とを分けずに回収する回収工程としてもよい。この場合でも、本実施の形態の放射化コンクリートの処理方法を用いなかった場合と比べて放射性廃棄物の処分量を削減できる。放射性廃棄物の処分量を大幅に削減する必要がない場合は、非決定核種回収工程5aを行わずに決定核種回収工程5bのみを行うようにしてもよい。
次に、他の第二の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図2に示すように、第二の実施の形態による放射化コンクリートの処理方法では、粉砕工程2の後に、粉砕工程2で得られた粉砕物S1を篩などを用いて粒径0.5mmを超える粉砕物(第一の粉砕物)Saと、粒径0.5mm以下の微粉砕物(第二の粉砕物)Sbとに分級する分級工程11を行う。このとき、粉砕物Saは、放射化コンクリート1の骨材の粉砕物であり、微粉砕物Sbは、放射化コンクリート1の骨材の微粉Scおよびセメント粉Sdである。
そして、粉砕物Saに、第一の実施の形態の粉砕物S1と同様に、第一の洗浄工程3および固液分離工程4をおこなう。
なお、本実施の形態では、粒径0.5mmを境として、粉砕物Saと微粉砕物Sbに分級しているが、分級される粒径の境の値は0.5mm以外でもよい。このとき、分級される粒径の境の値は、後に行われる固液分離工程4で使用されるテフロン(登録商標)製のフィルタやスクリーンまたはかご等の目から粉砕物Saが脱落しない値とすることが好ましい。
微粉砕物Sbを、骨材の微粉Scとセメント粉Sdに分離する骨材セメント分離工程12を行う。
骨材セメント分離工程12では、例えば、微粉砕物Sbをサイクロンを利用して骨材の微粉Scとセメント粉Sdに分離する。
このように分離された骨材の微粉Scを後述の工程で処理し、セメント粉Sdは、そのまま一般廃棄物として処分したり、リサイクルしたりする。
第一の洗浄工程3および第一の固液分離工程4と前後して、骨材セメント分離工程12で得られた骨材の微粉Scを洗浄する第二の洗浄工程13を行う。以下、この骨材の微粉Scを微粉砕物Scとして説明する。
第二の洗浄工程13では、まず、微粉砕物Scを反応層に投入すると共に、この反応層に処理液W6を供給する。処理液W6には第一の洗浄工程3で使用する処理液W1と同様に、硝酸を使用する。硝酸の濃度は30重量%以上70重量%以下とする。
第二の洗浄工程13後の、金属成分が溶け出て除去された微粉砕物を微粉砕物S6とし、金属成分が抽出された処理液を処理液W7とする。
なお、第二の洗浄工程13では、処理液W6に代わって、固液分離工程4で分離された処理液W2を再利用してもよい。この場合は、処理液W2の余熱を利用して処理を行うこともできる。また、処理液W6中に微粉砕物Scを浸す時間は適宜設定されてもよい。
そして、微粉砕物S6は、非決定核種回収工程5aで行うフィルタープレスを用いた固液分離によって、非決定核種のFeやAlなどの水酸化物と共に処理液W3から分離される。その後、非決定核種乾燥工程6を経て一般廃棄物として処分したり、リサイクルしたりする。
また、固液分離工程4で分離された粉砕物S2は、第一の実施の形態と同様に、乾燥工程6に送られ、リサイクルまたは一般廃棄物として処理できる形態の粉砕物S3となる。
また、放射化コンクリート1を骨材の粉砕物Sa、骨材の微粉砕物Sc、セメント粉Sdに分離して処理することにより、微粉砕物Scを処理する第二の洗浄工程13では、粉砕物Saを処理する第一の洗浄工程3と比べて処理液W1の温度を低くすることができると共に、処理液W1にセメント粉Sbを浸す時間を短縮することができる。
例えば、上述した実施の形態では、第一の洗浄工程3において、粉砕物S1を約120℃の処理液W1に約24時間浸しているが、処理液W1の温度は、70℃以上150℃以下であればよく、粉砕物S1を浸す時間は、3時間以上30時間以下であればよい。また、第一の洗浄工程3において、金属成分の溶出を促進するため、処理液W1を攪拌してもよい。
また、上述した実施の形態では、第二の洗浄工程13において、微粉砕物Scを約100℃の処理液W6に約24時間浸しているが、処理液W6の温度は、70℃以上150℃以下であればよく、微粉砕物Scを浸す時間は、3時間以上30時間以下であればよい。また、第二の洗浄工程13において、金属成分の溶出を促進するため、処理液W6を攪拌しても良い。
また、粉砕物S1の粒径別に第一の洗浄工程3を行う場合には、比較的粒径の大きい粉砕物S1の第一の洗浄工程3を高温の処理液W1で行った後に、この処理液W1の余熱を利用して比較的粒径の小さい粉砕物S1の第一の洗浄工程3を行ってもよい。
また、上述した第二の実施の形態では、第二の洗浄工程13後の処理液W7と微粉砕物S6を分離せずに回収工程5で処理しているが、処理液W7と微粉砕物S6とを分離して、処理液W7のみを回収工程5で処理し、微粉砕物S6を乾燥処理し、一般廃棄物として処分したり、リサイクルしたりしてもよい。なお、微粉砕物S6をリサイクルする場合は、乾燥処理を行わなくてもよい。
また、上述した第二の実施の形態では、処理液W2と処理液W7とは、回収工程5で一緒に処理されるが、別々に処理しても良い。その場合、処理液W2と処理液W7に、それぞれ回収工程5を行えばよい。
2 粉砕工程
3 第一の洗浄工程
4 固液分離工程
5 回収工程
5a 非決定核種回収工程
5b 決定核種回収工程
11 分級工程
12 骨材セメント分離工程
13 第二の洗浄工程
S1、S2、S3 粉砕物
Sa 粉砕物(第一の粉砕物)
Sb、Sc 微粉砕物(第二の粉砕物)
W1、W2、W6、W7 処理液(硝酸)
W3、W4 処理液
Claims (5)
- 放射化コンクリートを粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で得られた粉砕物を処理液に浸し前記粉砕物に含まれる決定核種のコバルトおよびユーロピウムを抽出する第一の洗浄工程と、
前記第一の洗浄工程後の粉砕物と処理液とを固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離した処理液からコバルトおよびユーロピウムを回収する回収工程を備え、
前記第一の洗浄工程では、前記処理液は70℃以上150℃以下の硝酸であり、前記処理液に前記粉砕物を3時間以上30時間以下浸すことを特徴とする放射化コンクリートの処理方法。 - 前記回収工程は、前記処理液中の非決定核種を沈殿させて回収する非決定核種回収工程と、非決定核種回収工程後に前記処理液中のコバルトおよびユーロピウムを沈殿させて回収する決定核種回収工程とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の放射化コンクリートの処理方法。
- 前記粉砕工程で得られた粉砕物を所定の粒径を超える第一の粉砕物と前記所定の粒径以下の第二の粉砕物とに分級する分級工程と、
前記分級工程で得られた第二の粉砕物を硝酸である処理液に浸して前記第二の粉砕物に含まれるコバルトおよびユーロピウムを抽出する第二の洗浄工程とを備え、
前記分級工程で得られた第一の粉砕物を前記第一の洗浄工程および固液分離工程で処理し、前記固液分離工程で分離した処理液および前記第二の洗浄工程後の処理液を前記回収工程で処理することを特徴とする請求項1または2に記載の放射化コンクリートの処理方法。 - 前記分級工程で得られた第二の粉砕物を、骨材とセメント粉に分ける骨材セメント分離工程を備え、前記骨材、または、前記骨材およびセメント粉を前記第二の洗浄工程以降の工程で処理することを特徴とする請求項3に記載の放射化コンクリートの処理方法。
- 前記粉砕工程で得られた粉砕物を粒径別に分別し、分別された前記粉砕物ごとに第一の洗浄工程を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の放射化コンクリートの処理方法。
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