JP2014523529A - リン酸溶液の除染方法および設備 - Google Patents

Abstract

本発明は、放射性成分によって汚染されたリン酸溶液を除染槽（４）からリサイクルするための方法および設備に関する。消費されたリン酸溶液を含水シュウ酸溶液で希薄化することで、その際にシュウ酸鉄を分離させ、リン酸溶液を他の設備部品を除染するために使用する。前記除染槽（４）内でのリン酸（３ｂ）の鉄イオン含有量を連続的に測定し、前記除染槽（４）からリン酸（３ｂ）を連続的に取り出して、濃縮され浄化されたリン酸（３ａ）に交換することで、前記除染槽（４）内で溶解している鉄が特定の濃度を越えないようにする。本発明による解決手段には、リン酸溶液を除染槽からリサイクルするための設備内に、少量のリン酸溶液を循環させればよく、設備内の複数の槽に必要な作業容積が著しく低減されるという利点がある。その結果、電気化学的除染からの鉄（ＩＩ）イオンのリン酸溶液の浄化を移動型設備を用いて行うことが可能である。

Description

本発明は、請求項１の構成による方法および請求項７の構成による設備に関するものである。
本発明は、放射線で汚染された設備部品の表面を化学的および／または電気化学的に除染する際に、リン酸溶液内に鉄（ＩＩ）イオンが存在し、リン酸溶液を鉄（ＩＩ）イオンによって浄化することで、リン酸溶液を再び放射線で汚染した設備部品を除染するために使用可能であるような分野であればいかなる分野に対しても適用可能である。
本発明は、特に、リン酸を除染槽内で連続的に浄化して再び除染槽に供給するようにした小型の移動型設備での使用に適している。

リン酸電解液槽は、電気化学的除染を行なうために従来より使用されている。電解液中の鉄含有量と活性度は長時間使用すると上昇する。リン酸電解液槽内の鉄濃度が特定の値になると、たとえば１００ｇＦｅ／リットルになると、電解液の使用は不経済になる。というのは、除染効果が得られず、時間コストが極端に高くなるからである。このため、電解液を廃棄処分する。他の可能性は、除染槽の含水リン酸溶液を再生させて再び除染槽に供給することである。

除染効果は、リン酸を用いて鋼要素の表面をほぼ０．０３ｍｍの深さで剥離および／または溶解させることにある。溶解した鋼または鉄には放射性がなく、表面に付着している塵埃のみに放射性がある。塵埃は鉄と一緒に沈殿するが、体積のほんの一部分でしかない。

含水リン酸溶液を再生させる可能性は、特許文献１に記載されている。この方法では、バッチ方式でリン酸溶液を含水シュウ酸と混合させ、その際シュウ酸鉄を沈殿させて分離させることができる。希薄化されたリン酸は濃縮され、除染へ再供給される（リサイクル）。形成されたシュウ酸鉄は加熱分解でコンディショニングされる。

加熱分解は、原料を加熱によって複数の生産物に分解する化学反応である。熱による分解（熱分解）とは異なり、加熱分解は所定の生産物を析出させるため、または、中間段階を得るために使用される。

この方法は不連続に実施されるため、リン酸溶液を浄化するためには適宜大きな容器を使用せねばならず、このことは対応的に大型の設備を前提としており、方法を高価なものとする。これにより、総じて比較的多量の放射性物質が循環することになり、危険ポテンシャルがより高くなる。少量のリン酸溶液を処理するこの種の移動型設備は利潤性が少なく、しかも実現はほとんど不可能である。

ＥＰ０２６１２５５２７

本発明の課題は、少量のリン酸溶液を循環させるようにした、危険ポテンシャルが低い、除染槽からリン酸溶液をリサイクルさせるための方法および設備を開発することである。

この課題は、請求項１の構成による方法および請求項７の構成による設備によって解決される。

従属項は、本発明の有利な構成を記載している。

本発明による解決手段によれば、放射性成分で汚染されているリン酸溶液を除染槽からリサイクルかるための方法において、使用済みのリン酸を含水シュウ酸溶液で希薄化することで、シュウ酸鉄を分離させ、リン酸溶液を他の設備部品の除染に使用する。

本発明によれば、除染槽内でのリン酸の鉄イオン含有量を連続的に読み取って測定する。連続的な読み取りは人または読み取り装置によって行うことができる。プロセスパラメータの設定のためには、鉄（ＩＩ）イオンが重要である。というのは、液体の中にも存在する鉄（ＩＩＩ）イオンは沈殿せず、プロセスを不変に進行させるからである。連続的な測定はオンラインで、１分間隔で、１時間間隔で、または１日間隔で行うことができる。

本発明によれば、除染槽からリン酸を連続的に取り出して、濃縮され浄化されたリン酸に交換し、その結果溶解した鉄は特定の濃度を越えない。
除染槽内でのこの鉄濃度は、４０ないし１２０ｇＦｅ／リットル、好ましくは７５ないし９５ｇＦｅ／リットルであるべきである。

溶解した鉄で汚染したリン酸にシュウ酸溶液を添加するのが有利である。これは化学量論的にまたは準化学量論的(unterstoechiometrisch)に行うことができる。これによって最適な効率は達成されないが、シュウ酸がプロセス全体を負荷するのが阻止される。添加は人または添加装置によって連続的に行ってよい。

さらに、溶解した鉄イオンで汚染したリン酸とシュウ酸との混合を多段混合プロセスで実施するのが有利である。適しているのは２段または４段混合プロセスである。この混合プロセスは、当業者にとって公知の手段を用いて行うことができる。このために当業者に知られているのは撹拌機、混合機、または混合プロセスに適したアッセンブリである。

さらに、希薄化したリン酸から分離したシュウ酸鉄スラッジを、加熱器を用いて連続的に酸化鉄とＣＯ_２とＣＯに分離させるのが有利である。

更なる実施態様では、加熱器の下流側に、ＣＯをＣＯ_２へ酸化させるための触媒を接続するのが有利である。

本発明による、鉄イオンで汚染したリン酸をリサイクルするための設備は、汚染したリン酸を含んでいる除染槽と、リン酸を含んでいる槽と、沈殿槽とを有している。この設備は、シュウ酸と酸化鉄で汚染したリン酸とを混合させる連続作動混合機を特徴としている。

さらに、混合機の混合室の後に搬出装置が配置され、たとえば混合機から沈殿槽へのオーバーフロー部が配置され、この場合沈殿槽からシュウ酸鉄スラッジと希薄化したリン酸とが連続的に取り出される。

蒸発器へ通じるオーバーフロー部を備えた二次処理槽を配置するのが有利であり、この場合蒸発器からは、濃縮したリン酸のための管が除染槽へ通じている。

本発明による設備は、さらに、シュウ酸鉄を連続的に酸化鉄とＣＯ_２とＣＯに分解するベルト炉を有している。

設備が除染層内部または表面の鉄イオン含有量を連続的に測定するための測定装置を有していれば有利である。

さらに、設備が濃縮したリン酸を除染槽に連続的に添加するための装置を有していれば有利である。これはたとえば配量装置、たとえば調整可能なポンプによって行うことができる。

さらに、設備がシュウ酸を混合器内へ連続的に添加するための装置を有していれば有利である。

濃縮したリン酸および／またはシュウ酸の添加は、中間槽が十分高い位置に配置されていれば、重力により行うことができる。このケースに該当していなければ、１つまたは複数のポンプを配置するのが有利である。混合プロセスを多段で実施できるようにするには、複数の混合機を配置し、たとえば２つまたは４つの混合機を配置し、それらの間に混合室と搬出装置とを備えさせるのが有利である。

設備内の搬出装置としては、オーバーフロー部、ポンプまたは弁を使用できる。

本発明による解決手段には、リン酸溶液を除染槽からリサイクルするための設備内に、少量のリン酸溶液を循環させればよく、設備内の複数の槽に必要な作業容積が著しく低減されるという利点がある。その結果、電気化学的除染からの鉄（ＩＩ）イオンのリン酸溶液の浄化を移動型設備を用いて行うことが可能である。

次に、本発明を添付の図面を用いて１実施形態に関し詳細に説明する。
リン酸溶液を除染する設備を示す図である。

図は、リン酸溶液３ｂを除染する設備を示している。除染設備は除染槽４を有し、この除染槽の中に鉄（ＩＩ）と鉄（ＩＩＩ）とを溶かしたリン酸がある。鉄（ＩＩ）と鉄（ＩＩＩ）とを溶かしたリン酸は、管とポンプとを介して、撹拌器２０が内設されている多段混合機１０に供給される。別の容器からはシュウ酸９がこの多段混合機にポンプで供給される。多段混合機１０の複数の容器の間にはオーバーフロー部１６が配置されている。希薄化されたリン酸３は混合機１０からポンプで沈殿槽１１へ送られ、沈殿槽１１内では、沈殿工程によって希薄化されたリン酸３とシュウ酸鉄スラッジ１とが生じる。沈殿槽１１の下部には振動機構１７がある。振動機構１７により、沈殿スラッジは固化せずに、下方へ申し分なく搬出させることができる。沈殿槽１１の下方には加熱器が配置されている。図ではそのコンベア炉２が図示してある。本実施形態では、ベルト上方の複数の加熱要素１８が湿ったシュウ酸鉄スラッジを乾燥し、熱分解させる。シュウ酸鉄スラッジは酸化鉄５として投下されてさらに処理を行うことができる。乾燥工程を加速し、酸化を行なうために、ベルトを介して供給空気１９が誘導される。この場合、ベルト上方に、塵埃をフィルタリングするフィルタ８が配置されている。

沈殿槽１１の希薄化されたリン酸３は、本実施形態では、ポンプで二次処理槽１２へ送られてシュウ酸鉄スラッジ１１の残量を沈殿させる。希薄化したリン酸３はこの二次処理槽１２から中間槽１４へ誘導される。中間槽１４下流側には蒸発器１３が配置され、濃縮されたリン酸３ａは蒸発器１３を離れて除染槽４へ戻される。

１ シュウ酸鉄スラッジ
２ 加熱器／ベルト炉
３ 希薄化されたリン酸
３ａ 濃縮されたリン酸
３ｂ 鉄（ＩＩ）と鉄（ＩＩＩ）が溶解したリン酸
４ 除染槽
５ 酸化鉄／リン酸鉄
６ ＣＯ_２
７ ＣＯ
８ フィルタ／触媒
９ シュウ酸
１０ 多段混合機
１１ 除染槽／沈殿槽
１２ 二次処理槽
１３ 蒸発器
１４ 中間槽
１５ 水
１６ オーバーフロー部
１７ 振動機構
１８ 加熱部
１９ 供給空気
２０ 撹拌器

Claims (12)

1. 放射性成分によって汚染されたリン酸溶液を除染槽（４）からリサイクルするための方法であって、消費されたリン酸溶液を含水シュウ酸溶液で希薄化することで、その際にシュウ酸鉄を分離させ、リン酸溶液を他の設備部品を除染するために使用するようにした前記方法において、
   前記除染槽（４）内でのリン酸（３ｂ）の鉄イオン含有量を連続的に測定すること、
   前記除染槽（４）からリン酸（３ｂ）を連続的に取り出して、濃縮され浄化されたリン酸（３ａ）に交換することで、前記除染槽（４）内で溶解している鉄が特定の濃度を越えないようにすること、
   を特徴とする方法。
2. リン酸（３ｂ）の鉄イオン含有量が、リン酸（３ｂ）１リットルにつき４０と１２０ｇＦｅの間であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. リン酸（３ｂ）の鉄イオン含有量が、リン酸（３ｂ）１リットルにつき７５と９５ｇＦｅの間であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 溶解した鉄で汚染されているリン酸（３ｂ）に、溶解している鉄が含まれているような量でシュウ酸溶液（９）を添加することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 溶解した酸化鉄で汚染されているリン酸（３ｂ）とシュウ酸（９）とを多段混合プロセスで混合することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
6. 希薄化したリン酸（３）から分離させたシュウ酸鉄スラッジ（１）を、加熱器内で連続的に酸化鉄（５）とＣＯ_２（６）とＣＯ（７）とに分離させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
7. 汚染したリン酸（３ｂ）を含んでいる除染槽（４）と、シュウ酸（９）を含んだ容器と、沈殿槽（１１）とを備えた、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法を実施するための設備において、
   シュウ酸（９）と酸化鉄で汚染したリン酸（３ｂ）とを混合させる、連続作動される混合機（１０）と、
   前記混合機（１０）の複数の混合室の間にある搬出装置と、
   前記混合機（１０）から、シュウ酸鉄（１）と希薄化したリン酸（３）とが連続的に取り出される前記沈殿槽（１１）へ搬出するための搬出装置と、
   シュウ酸鉄（１）を酸化鉄と、ＣＯ_２（６）と、ＣＯ（７）とに連続的に分解するベルト炉（２）と、
   を備えた設備。
8. オーバーフロー部（１９）、ポンプまたは弁を備えた二次処理槽（１２）が設けられ、該二次処理槽が蒸発器（１３）に通じ、該蒸発器から、濃縮されたリン酸（３ａ）用の管が除染槽（４）へ通じていることを特徴とする、請求項７に記載の設備。
9. ２段ないし４段の混合機（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の設備。
10. 濃縮されたリン酸（３ａ）を前記除染槽（４）へ連続的に添加するための装置が設けられていることを特徴とする、請求項６または７に記載の設備。
11. シュウ酸（９）を前記混合機（１０）内部に連続的に添加するための装置が設けられていることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか一つに記載の設備。
12. 前記搬出装置または点火装置がポンプ、弁、またはオーバーフロー部であることを特徴とする、請求項７から１１までのいずれか一つに記載の設備。

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