JP2020051958A - 余剰水の処理方法及び余剰水の処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去する。【解決手段】余剰水の処理方法Ｓ１００は、原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理方法である。余剰水の処理方法余剰水の処理方法は、は、前記余剰水が貯留されたタンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを６．０以下に調整するｐＨ調整工程Ｓ２１０と、ｐＨ調整工程Ｓ２１０後の前記余剰水に過マンガン酸カリウムを添加して前記余剰水中のシュウ酸を分解するシュウ酸分解工程Ｓ２２０と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、余剰水の処理方法及び余剰水の処理システムに関する。

原子力プラントでは、運用中のメンテナンス作業や、廃炉時の解体作業に際して、機器や配管等に付着した放射性核種を除去する除染作業が行われる。特に、原子力プラントの系統を構成する配管部材（主としてステンレス鋼及びインコネルを含む）は、運用中に高温高圧の環境下に曝されることから、表面に酸化被膜が形成され、被膜中に放射性核種が取り込まれる。この酸化被膜を除去し、部材を除染する方法として、化学除染と呼ばれる方法が知られている。

化学除染方法では、まず、部材を過マンガン酸等の酸化剤が添加された水溶液中に接触させて、部材の表面に付着した酸化被膜に含まれるクロム系酸化物中のクロムを酸化溶出させる。次に、シュウ酸等の有機酸を水溶液に添加して、酸化被膜の主要成分である鉄系酸化物中の鉄やニッケルを溶出させる。このとき、コバルト等の放射性核種も同時に溶出される。そして、化学除染方法では、放射性核種が溶出された水溶液をイオン交換樹脂に接触させて、酸化皮膜とともに放射性物質を除去している。

このような化学除染方法として、例えば、特許文献１には、過マンガン酸を沈殿させる還元剤を処理水に添加することで、過マンガン酸を沈殿物として除去する除染廃液処理方法が記載されている。この除染廃液処理方法では、処理水中のマンガンを減少させることで、イオン交換樹脂の使用量を低減させている。

また、化学除染方法によって原子力プラント内を除染する系統除染では、化学溶液である処理水が、一次冷却水のように原子力プラント内を循環される。処理水を循環させるために、一次冷却水を圧送するために設けられた一次冷却材ポンプが使用される。この際、処理水中に含まれる様々な微粒子が一次冷却材ポンプのシール部分に流入すると、一次冷却材ポンプの破損の原因となる。そのため、純水を一次冷却材ポンプに供給することで、一次冷却材ポンプを保護しながら、系統除染は行われる。純水を供給することで、系統内を流れる処理水の流量が増加してしまい、不要な余剰水が発生する。

このような余剰水は、処理水と同様に、過マンガン酸イオンが含まれているために別途処理する必要がある。具体的な処理方法として、余剰水は、原子力プラント内から回収されてタンク内に溜められる。その後、亜硫酸水素ナトリウムが添加されることで、余剰水中の過マンガン酸イオンが分解除去されている。過マンガン酸イオンが除去された余剰水は、最終的にエバポレータによって濃縮された後に廃棄される。

特開２０１４−９２４４２号公報

ところで、このような余剰水は、処理水にシュウ酸を添加した後にも生じる。そのため、余剰水中にシュウ酸が含まれている場合がある。余剰水は、濃縮された後にアスファルト固化されて廃棄されるが、シュウ酸が含有されているとアスファルト固化時に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去することが望まれている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去することが可能な余剰水の処理方法及び余剰水の処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る余剰水の処理方法は、原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理方法であって、前記余剰水が貯留されたタンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを６．０以下に調整するｐＨ調整工程と、前記ｐＨ調整工程後の前記余剰水に過マンガン酸カリウムを添加して前記余剰水中のシュウ酸を分解するシュウ酸分解工程と、を含む。

このような構成によれば、ｐＨ調整工程で事前に余剰水のｐＨが６．０以下とされていることで、過マンガン酸カリウムを添加した際のシュウ酸の分解反応が促進される。

また、本発明の第二態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが３．０以上６．０以下に調整されてもよい。

このような構成とすることで、シュウ酸を効率的に分解することができ、シュウ酸を速やかに除去することができる。

また、本発明の第三態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが４．０以上５．０以下に調整されてもよい。

このような構成とすることで、シュウ酸をより一層効率的に分解することができ、シュウ酸を速やかに除去することができる。

また、本発明の第四態様に係る余剰水の処理方法では、第一から第三態様のいずれか一つにおいて、前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程と、前記過マンガン酸イオン分解工程後に、前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加工程と、前記水酸化物添加工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、前記ｐＨ調整工程は、前記濃縮工程後に実施されてもよい。

このような構成とすることで、濃縮工程で濃縮された後の余剰水のｐＨが調整され、過マンガン酸カリウムが添加されている。そのため、シュウ酸がまとめて分解され、効率的に処理することができる。

また、本発明の第五態様に係る余剰水の処理方法では、第四態様において、還元剤が添加された前記余剰水を第一余剰水として取水する第一余剰水取得工程と、酸化剤が添加された前記余剰水を第二余剰水として取水する第二余剰水取得工程と、を含み、前記濃縮工程では、前記第一余剰水及び前記第二余剰水とをまとめた余剰水が濃縮されてもよい。

また、本発明の第六態様に係る余剰水の処理方法では、第一から第三態様のいずれか一つにおいて、還元剤が添加された前記余剰水を第一余剰水として取水する第一余剰水取得工程と、酸化剤が添加された前記余剰水を第二余剰水として取水する第二余剰水取得工程と、前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程と、前記過マンガン酸イオン分解工程後に、前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加工程と、前記水酸化物添加工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、前記ｐＨ調整工程は、前記濃縮工程前に、前記第一余剰水に対して実施してもよい。

また、本発明の第七態様に係る余剰水の処理方法では、第五又は第六態様において、前記水酸化物添加工程は、前記第一余剰水に前記水酸化物の添加する第一水酸化物添加工程と、前記第二余剰水に前記水酸化物の添加する第二水酸化物添加工程と、を含んでいてもよい。

また、本発明の第八態様に係る余剰水の処理システムは、原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理システムであって、前記余剰水が貯留されたタンクと、前記タンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを６．０以下に調整するｐＨ調整部と、前記ｐＨ調整部でｐＨが調整された前記余剰水に過マンガン酸カリウムを添加して前記余剰水中のシュウ酸を分解するシュウ酸分解部と、を備える。

また、本発明の第九態様に係る余剰水の処理システムでは、第八態様において、前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解部と、前記過マンガン酸イオン分解部で前記亜硫酸水素ナトリウムが添加された前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加部と、前記水酸化物添加部で前記水酸化物が添加された前記余剰水を濃縮する濃縮と、を備え、前記ｐＨ調整部には、前記濃縮部で濃縮された前記余剰水が供給されてもよい。

本発明によれば、余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去することができる。

化学除染方法の対象となる除染対象物の例を示す図である。 化学除染方法のフロー図である。 第一実施形態における余剰水の処理方法のフロー図である。 第一実施形態における余剰水の処理システムの模式図である。 第二実施形態における余剰水の処理方法のフロー図である。 第二実施形態における余剰水の処理システムの模式図である。

《第一実施形態》
以下、本発明に係る実施形態について図１から図４を参照して説明する。
まず、化学除染方法Ｓ１の対象となる除染対象物Ｚについて説明する。化学除染の対象となる除染対象物Ｚは、原子力プラントの系統を構成する配管、容器、各種機器等の部品であって、炉水が接触する部品である。

ここで、原子力プラントとしては、例えば、図１に示すように、加圧水型原子炉５０を備える原子力発電プラントＰがある。この原子力発電プラントＰは、燃料棒５１等が収納される加圧水型原子炉５０と、加圧水型原子炉５０内の一次冷却水（軽水）の沸騰を抑えるために一次冷却水を加圧する加圧器５２と、一次冷却水の熱により二次冷却水を蒸気にする蒸気発生器５３と、蒸気発生器５３からの一次冷却水を加圧水型原子炉５０に戻す一次冷却材ポンプ５４と、蒸気発生器５３で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン５６と、蒸気タービン５６の駆動で発電する発電機５７と、蒸気タービン５６からの蒸気を水に戻す復水器５８と、復水器５８からの水を蒸気発生器５３に戻す給水ポンプ５９と、を備えている。

この加圧水型原子炉５０と蒸気発生器５３とは一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂで接続されている。蒸気発生器５３と蒸気タービン５６とは蒸気配管５５ｃで接続されている。復水器５８と蒸気タービン５６とは給水配管５５ｄで接続されている。

このように構成された原子力発電プラントＰにおいて、炉水、即ち一次冷却水に接する部材である一次冷却系部材が除染対象物Ｚである。除染対象物Ｚとしては、加圧水型原子炉５０、加圧器５２、蒸気発生器５３、一次冷却材ポンプ５４、これらを接続する一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂ、この一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂ等に設けられている各種弁等がある。これら除染対象物Ｚは、鉄を主成分としてクロムやニッケルを含むステンレス鋼やニッケル基合金であるインコネル等で形成されている。

この除染対象物Ｚを構成する金属元素は、わずかに炉水に溶出して、一部が加圧水型原子炉５０内の燃料棒５１表面に付着する。燃料棒５１の表面に付着した金属元素は、燃料から中性子線が照射させることにより、原子核反応を起こして、クロム、鉄、ニッケル、コバルト等の放射性核種となる。これら放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒５１表面に付着したままであるが、その一部が炉水中に溶出されたり、不溶性固体として放出されたりする。炉水中に溶出又は放出された放射性核種は、除染対象物Ｚの炉水接触面に付着する。このため、除染対象物Ｚ近傍で作業する作業員は、部品に形成された酸化皮膜中の放射性核種からの放射線に晒されることになる。

化学除染方法Ｓ１は、上記で説明した原子力発電プラントＰを廃止する際等に行われる系統除染に関するものである。化学除染方法Ｓ１では、除染対象物Ｚである配管等の内部で化学溶液である処理水を循環させる。これにより、除染対象物Ｚの内表面に付着している放射性核種を含んだ酸化被膜を除去して廃棄している。化学除染方法Ｓ１は、図２に示すように、酸化工程Ｓ２と、還元工程Ｓ３と、除染工程Ｓ４と、分解工程Ｓ５と、浄化工程Ｓ６とを含んでいる。

酸化工程Ｓ２は、除染対象物Ｚ内部に酸化剤を添加した処理水を供給し循環させる。具体的には、酸化剤として過マンガン酸を添加する。酸化工程Ｓ２では、除染対象物Ｚ内部に過マンガン酸を添加した処理水を循環させることで、ステンレス鋼やニッケル基合金を含む除染対象物Ｚに付着した酸化被膜中のクロムがＣｒ_６ ^＋として酸化溶出する。その結果、酸化工程Ｓ２では、この放射性核種であるクロムを含有する処理水である一次処理水が生成される。

還元工程Ｓ３は、酸化工程Ｓ２後に実施される。還元工程Ｓ３では、一次処理水に、還元剤として、微量のシュウ酸が添加される。還元工程Ｓ３では、過マンガン酸を添加したことで、一次処理水に含まれている過マンガン酸イオンや、沈殿している二酸化マンガンがシュウ酸によって分解される。つまり、還元工程Ｓ３では、一次処理水に含まれた過マンガン酸イオンや、沈殿している二酸化マンガンが分解可能な量のシュウ酸が添加される。また、微量のシュウ酸が添加されることで、除染対象物Ｚからニッケルが一次処理水中に溶出される。

除染工程Ｓ４は、還元工程Ｓ３後に実施される。除染工程Ｓ４では、一次処理水に有機酸として、還元工程Ｓ３よりも多量のシュウ酸が添加される。また、本実施形態の除染工程Ｓ４では、イオン交換樹脂等の吸着材へ多量のシュウ酸が添加された一次処理水である二次処理水を通水させることで、溶出した金属が除去される。具体的には、二次処理水は循環され、除染対象物Ｚの内部に何度も供給される。二次処理水が除染対象物Ｚの内部に供給されることで、除染対象物Ｚから鉄、ニッケル、及びコバルトが処理水中に溶出される。さらに、除染対象物Ｚから二次処理水中に溶出されたらクロム、鉄、ニッケル、及びコバルトが吸着材を用いて除去される。

分解工程Ｓ５は、除染工程Ｓ４後に実施される。分解工程Ｓ５では、二次処理水中のシュウ酸が分解される。分解工程Ｓ５では、例えば、二次処理水に紫外線を照射することで、二次処理水中のシュウ酸が水と二酸化炭素に分解される。なお、分解工程Ｓ５では、シュウ酸が他の方法で分解されてもよい。これにより、二次処理水からシュウ酸が分解除去された三次処理水が生成される。

浄化工程Ｓ６は、分解工程Ｓ５後に実施される。本実施形態の浄化工程Ｓ６では、除染工程Ｓ４で除去しきれなかったクロム、鉄、ニッケル、及びコバルトが除去される。具体的には、浄化工程Ｓ６では、例えば、イオン交換樹脂等の吸着材を用いて、処理水中に含まれるクロム、鉄、ニッケル、及びコバルト等の放射性核種や、これら放射性核種で汚染された残留成分（シュウ酸等のイオン）を除去することで除染が行われる。その後、除染対象物Ｚの線量を測定し、十分に線量が低下している場合には、化学除染方法Ｓ１が終了される。また、除染対象物Ｚの線量が未だ高い場合には、必要に応じて酸化工程Ｓ２から浄化工程Ｓ６が繰り返し実施される。除染された処理水は、次サイクル以降で再び利用することができる。

ここで、原子力プラントの系統の化学除染時に、系統中の機器に純水を供給することにより生じる余剰水の処理方法について説明する。上述した化学除染方法Ｓ１では、一次冷却材ポンプ５４を保護するために、一次冷却材ポンプ５４に純水が供給されながら、酸化工程Ｓ２、還元工程Ｓ３、及び除染工程Ｓ４が実施される。酸化工程Ｓ２、還元工程Ｓ３、及び除染工程Ｓ４では、純水が供給されることで、除染対象物Ｚ内を循環する処理水の量が増加する。そのため、処理水の一部（供給された純水の量と同量の処理水）が、余剰水として、除染対象物Ｚ内部から回収されてタンク（不図示）に溜められる。本実施形態の余剰水の処理方法Ｓ１００では、還元工程Ｓ３及び除染工程Ｓ４で回収された余剰水であって、シュウ酸が含有された余剰水に対して各種処理が行われる。具体的には、余剰水の処理方法Ｓ１００は、第一余剰水取得工程Ｓ２００と、ｐＨ調整工程Ｓ２１０と、第一シュウ酸分解工程（シュウ酸分解工程）Ｓ２２０と、第一過マンガン酸イオン分解工程（過マンガン酸イオン分解工程）Ｓ２３０と、第一水酸化物添加工程（水酸化物添加工程）Ｓ２４０と、第二余剰水取得工程Ｓ３００と、第二シュウ酸分解工程（シュウ酸分解工程）Ｓ３１０と、第二過マンガン酸イオン分解工程（過マンガン酸イオン分解工程）Ｓ３２０と、第二水酸化物添加工程（水酸化物添加工程）Ｓ３３０と、濃縮工程Ｓ４００と、廃棄工程Ｓ５００とを含んでいる。

また、余剰水の処理方法Ｓ１００は、図４に示すような余剰水の処理システム１００によって実施される。余剰水の処理システム１００は、第一ホールドアップタンク（タンク）１１１と、第一薬剤供給部１４５と、第二ホールドアップタンク（タンク）１１２と、第二薬剤供給部１４７と、ウェストホールドアップタンク１５０と、廃液エバポレータ１６０とを備えている。

図３及び図４に示すように、第一余剰水取得工程Ｓ２００では、シュウ酸が添加された後の余剰水が第一余剰水として複数の第一ホールドアップタンク１１１に取水される。本実施形態では、還元工程Ｓ３で生じた余剰水が第一ホールドアップタンク１１１に回収される。還元工程Ｓ３で生じる余剰水のｐＨは、６．０〜７．０程度となっている。

ｐＨ調整工程Ｓ２１０は、第一余剰水取得工程Ｓ２００後に実施される。ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、第一余剰水取得工程Ｓ２００で回収された余剰水が貯留された第一ホールドアップタンク１１１にｐＨ調整剤として硫酸が添加される。ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、第一薬剤供給部１４５によって硫酸が添加される。したがって、ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、第一ホールドアップタンク１１１及び第一薬剤供給部１４５が、ｐＨ調整部となる。

第一薬剤供給部１４５は、途中に弁が設けられた第一薬注ライン１４１を介して第一ホールドアップタンク１１１に接続されている。第一薬剤供給部１４５では、余剰水に供給する各種薬剤が準備され、必要な量を第一ホールドアップタンク１１１に供給している。ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、第一薬剤供給部１４５には、硫酸が準備されている。第一薬剤供給部１４５は、硫酸を第一薬注ライン１４１を介して第一ホールドアップタンク１１１に供給する。第一薬剤供給部１４５は、第一ホールドアップタンク１１１に硫酸を供給した後に、フラッシングされる。

ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、余剰水のｐＨが６．０以下になるまで硫酸が添加される。この際、余剰水のｐＨは、３．０以上６．０以下に調整されることが好ましく、４．０以上５．０以下に調整されることがより好ましい。また、ｐＨ調整工程Ｓ２１０では、余剰水のｐＨを一定時間経過ごとに測定して確認しながら、硫酸が添加される。

第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０は、ｐＨ調整工程Ｓ２１０後に実施される。第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０では、第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水に過マンガン酸カリウムが第一薬剤供給部１４５によって添加される。即ち、第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０では、第一薬剤供給部１４５には、過マンガン酸カリウムが準備されている。第一薬剤供給部１４５は、過マンガン酸カリウムを第一薬注ライン１４１を介して第一ホールドアップタンク１１１に供給する。これにより、ｐＨが調整された余剰水中に含まれるシュウ酸が分解される。したがって、第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０では、第一ホールドアップタンク１１１及び第一薬剤供給部１４５が、第一シュウ酸分解部となる。第一薬剤供給部１４５は、第一ホールドアップタンク１１１に過マンガン酸カリウムを供給した後に、フラッシングされる。

第一過マンガン酸イオン分解工程Ｓ２３０は、第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０後に実施される。第一過マンガン酸イオン分解工程Ｓ２３０では、第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水に亜硫酸水素ナトリウムが第一薬剤供給部１４５によって添加される。即ち、第一過マンガン酸イオン分解工程Ｓ２３０では、第一薬剤供給部１４５には、亜硫酸水素ナトリウムが準備されている。第一薬剤供給部１４５は、亜硫酸水素ナトリウムを第一薬注ライン１４１を介して第一ホールドアップタンク１１１に供給する。これにより、シュウ酸が分解された後の余剰水中に含まれる過マンガン酸イオンが分解される。したがって、第一過マンガン酸イオン分解工程Ｓ２３０では、第一ホールドアップタンク１１１及び第一薬剤供給部１４５が、第一過マンガン酸イオン分解部となる。第一薬剤供給部１４５は、第一ホールドアップタンク１１１に亜硫酸水素ナトリウムを供給した後に、フラッシングされる。

第一水酸化物添加工程Ｓ２４０は、第一過マンガン酸イオン分解工程Ｓ２３０後に実施される。第一水酸化物添加工程Ｓ２４０では、第一薬剤供給部１４５によって、水酸化ナトリウムが第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水に添加される。即ち、第一水酸化物添加工程Ｓ２４０では、第一薬剤供給部１４５には、水酸化ナトリウムが準備されている。第一薬剤供給部１４５は、水酸化ナトリウムを第一薬注ライン１４１を介して第一ホールドアップタンク１１１に供給する。これにより、過マンガン酸イオンが分解された後の余剰水が弱アルカリ性とされる。したがって、第一水酸化物添加工程Ｓ２４０では、第一ホールドアップタンク１１１及び第一薬剤供給部１４５が、第一水酸化物添加部となる。

水酸化ナトリウムを添加した後に、第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水のｐＨが測定される。測定した余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっており、弱アルカリ性となっていれば濃縮工程Ｓ４００に進む。余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっていなければ、再び余剰水に水酸化ナトリウムが添加される。第一薬剤供給部１４５は、第一ホールドアップタンク１１１への水酸化ナトリウムの供給が完了した後に、フラッシングされる。

第二余剰水取得工程Ｓ３００では、シュウ酸が添加された後の余剰水が、第一余剰水取得工程Ｓ２００で取得した余剰水が溜められている第一ホールドアップタンク１１１とは異なる複数の第二ホールドアップタンク１１２に、第二余剰水として取水される。本実施形態では、第二余剰水取得工程Ｓ３００は、除染工程Ｓ４で生じた余剰水が第二ホールドアップタンク１１２に回収される。除染工程Ｓ４で生じる余剰水のｐＨは、２．０〜３．０程度となっている。

第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０は、第二余剰水取得工程Ｓ３００後に実施される。第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０では、第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水に過マンガン酸カリウムが第二薬剤供給部１４７によって添加される。

第二薬剤供給部１４７は、途中に弁が設けられた第二薬注ライン１４２を介して第二ホールドアップタンク１１２に接続されている。第二薬剤供給部１４７では、余剰水に供給する各種薬剤が準備され、必要な量を第二ホールドアップタンク１１２に供給している。第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０では、第二薬剤供給部１４７には、過マンガン酸カリウムが準備されている。第二薬剤供給部１４７は、過マンガン酸カリウムを第二薬注ライン１４２を介して第二ホールドアップタンク１１２に供給する。これにより、第二余剰水取得工程Ｓ３００で回収された余剰水中に含まれるシュウ酸が分解される。したがって、第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０では、第二ホールドアップタンク１１２及び第二薬剤供給部１４７が、第二シュウ酸分解部となる。第二薬剤供給部１４７は、第二ホールドアップタンク１１２に過マンガン酸カリウムを供給した後に、フラッシングされる。

第二過マンガン酸イオン分解工程Ｓ３２０は、第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０後に実施される。第二過マンガン酸イオン分解工程Ｓ３２０では、第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水に亜硫酸水素ナトリウムが第二薬剤供給部１４７によって添加される。即ち、第二過マンガン酸イオン分解工程Ｓ３２０では、第二薬剤供給部１４７には、亜硫酸水素ナトリウムが準備されている。第二薬剤供給部１４７は、亜硫酸水素ナトリウムを第二薬注ライン１４２を介して第二ホールドアップタンク１１２に供給する。これにより、シュウ酸が分解された後の余剰水中に含まれる過マンガン酸イオンが分解される。したがって、第二過マンガン酸イオン分解工程Ｓ３２０では、第二ホールドアップタンク１１２及び第二薬剤供給部１４７が、第二過マンガン酸イオン分解部となる。第二薬剤供給部１４７は、第二ホールドアップタンク１１２に亜硫酸水素ナトリウムを供給した後に、フラッシングされる。

第二水酸化物添加工程Ｓ３３０は、第二過マンガン酸イオン分解工程Ｓ３２０後に実施される。第二水酸化物添加工程Ｓ３３０では、第二薬剤供給部１４７によって、水酸化ナトリウムが第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水に添加される。即ち、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０では、第二薬剤供給部１４７には、水酸化ナトリウムが準備されている。第二薬剤供給部１４７は、水酸化ナトリウムを第二薬注ライン１４２を介して第二ホールドアップタンク１１２に供給する。これにより、過マンガン酸イオンが分解された後の余剰水が弱アルカリ性とされる。したがって、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０では、第二ホールドアップタンク１１２及び第二薬剤供給部１４７が、第一水酸化物添加部となる。

水酸化ナトリウムを添加した後に、第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水のｐＨが測定される。測定した余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まって弱アルカリ性となっていれば濃縮工程Ｓ４００に進む。余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっていなければ、再び余剰水に水酸化ナトリウムが添加される。第二薬剤供給部１４７は、第二ホールドアップタンク１１２への水酸化ナトリウムの供給が完了した後に、フラッシングされる。

濃縮工程Ｓ４００は、第一水酸化物添加工程Ｓ２４０及び第二水酸化物添加工程Ｓ３３０後に実施される。濃縮工程Ｓ４００では、第一水酸化物添加工程Ｓ２４０で水酸化ナトリウムが添加された第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水と、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０で水酸化ナトリウムが添加された第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水とがまとめて処理される。具体的には、第一ホールドアップタンク１１１及び第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水は、ウェストホールドアップタンク１５０を介して廃液エバポレータ１６０に送られる。

ウェストホールドアップタンク１５０は、途中にポンプ及び弁の設けられた移送ライン１５１を介して第一ホールドアップタンク１１１に接続されている。また、移送ライン１５１には、ポンプ及び弁の間で分岐して第二ホールドアップタンク１１２に接続される分岐ライン１５２が繋がっている。分岐ライン１５２には、途中に弁の設けられている。廃液エバポレータ１６０は、途中にポンプの設けられた廃液ライン１６１を介してウェストホールドアップタンク１５０に接続されている。

濃縮工程Ｓ４００では、廃液エバポレータ１６０に送られた余剰水は、エバポレータによって蒸発させられて、数十倍に濃縮される。したがって、濃縮工程Ｓ４００では、廃液エバポレータ１６０が、濃縮部となる。これにより、余剰水は、残留物が濃縮された濃縮水と、残留物がほとんど含まれていない蒸留水とに分離される。

廃棄工程Ｓ５００では、濃縮工程Ｓ４００で生じた濃縮水がアスファルト固化され、廃棄される。

上記のような余剰水の処理方法Ｓ１００によれば、ｐＨ調整工程Ｓ２１０によって第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０の前に還元工程Ｓ３で回収された余剰水のｐＨが調整される。シュウ酸が含まれた余剰水のｐＨが６．０以上である場合には、過マンガン酸カリウムを添加してもシュウ酸の分解がほとんど進まないことが発明者らの研究により見出されている。ところが、ｐＨ調整工程Ｓ２１０で余剰水のｐＨが６．０以下とされていることで、第一シュウ酸分解工程Ｓ２２０で過マンガン酸カリウムを添加した際のシュウ酸の分解反応が促進される。これにより、余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去することができる。

また、余剰水のｐＨが３．０以下になると、ニッケルとの反応が促進されてシュウ酸ニッケルの沈殿物の形成が進んだり、六価クロムと反応が促進されてシュウ酸クロムの形成が進んだりしてしまう。その結果、シュウ酸の分解が抑制されてしまうことが発明者らの研究により見出されている。そのため、余剰水のｐＨを３．０以上６．０以下に調整した後に過マンガン酸カリウムを添加することで、ニッケルや六価クロムとの反応を抑えてシュウ酸を効率的に分解することができ、シュウ酸を速やかに除去することができる。

特に、余剰水のｐＨが４．０以上５．０以下になると、シュウ酸の分解速度は大きく向上することが発明者らの研究により見出されている。したがって、余剰水のｐＨを４．０以上５．０以下に調整した後に過マンガン酸カリウムを添加することで、シュウ酸をより一層効率的に分解することができ、シュウ酸を速やかに除去することができる。

《第二実施形態》
次に、本発明の余剰水の処理方法の第二実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。第二実施形態で示す余剰水の処理方法は、ｐＨ調整工程が濃縮工程後に実施される点が第一実施形態と異なっている。したがって、第二実施形態の説明においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。

図５に示すように、第二実施形態の余剰水の処理方法Ｓ１０１は、第一余剰水取得工程Ｓ２００と、第一水酸化物添加工程Ｓ２４１と、第二余剰水取得工程Ｓ３００と、第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０と、第二過マンガン酸イオン分解工程（過マンガン酸イオン分解工程）Ｓ３２０と、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０と、濃縮工程Ｓ４００と、ｐＨ調整工程Ｓ２９０と、シュウ酸再分解工程（シュウ酸分解工程）Ｓ６００と、過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０と、水酸化物再添加工程Ｓ６２０と、再濃縮工程Ｓ６３０と、廃棄工程Ｓ５０１とを含んでいる。

第二実施形態の余剰水の処理システム方法１０１は、第一実施形態の余剰水の処理システム１００と異なり、第三薬剤供給部１４９及び戻しライン１６２をさらに備えている。

第二実施形態の第一水酸化物添加工程Ｓ２４１は、第一余剰水取得工程Ｓ２００後に直接実施される。即ち、第一水酸化物添加工程Ｓ２４１では、余剰水中に硫酸や、過マンガン酸カリウムや、亜硫酸水素ナトリウム等の薬品は添加されていない。第一水酸化物添加工程Ｓ２４１では、水酸化ナトリウムが第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水に添加される。これにより、余剰水が弱アルカリ性とされる。水酸化ナトリウムを添加した後に、第一ホールドアップタンク１１１内の余剰水のｐＨが測定される。測定した余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっており、弱アルカリ性となっていれば濃縮工程Ｓ４００に進む。余剰水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっていなければ、再び余剰水に水酸化ナトリウムが添加される。

第二実施形態のｐＨ調整工程Ｓ２９０は、濃縮工程Ｓ４００後に実施される。したがって、ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、濃縮工程Ｓ４００での余剰水であって、第一水酸化物添加工程Ｓ２４１を経た余剰水及び第二水酸化物添加工程Ｓ３３０を経た余剰水がまとめて濃縮された後の濃縮水のｐＨが調整される。具体的には、ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、第一ホールドアップタンク１１１及び第二ホールドアップタンク１１２内の余剰水は、ウェストホールドアップタンク１５０を介して廃液エバポレータ１６０に送られる。その後、廃液エバポレータ１６０で生じた濃縮水は、再びウェストホールドアップタンク１５０に戻される。ウェストホールドアップタンク１５０及び廃液エバポレータ１６０は、廃液ライン１６１とは別に、濃縮水を送ることが可能な戻しライン１６２が設けられている。ウェストホールドアップタンク１５０内に戻された濃縮水に対して第三薬剤供給部１４９を介して硫酸が添加される。したがって、ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、ウェストホールドアップタンク１５０及び第三薬剤供給部１４９が、ｐＨ調整部となる。

第三薬剤供給部１４９は、途中に弁が設けられた第三薬注ライン１４３を介してウェストホールドアップタンク１５０に接続されている第三薬剤供給部１４９では、余剰水に供給する各種薬剤が準備され、必要な量をウェストホールドアップタンク１５０に供給している。ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、第三薬剤供給部１４９には、硫酸が準備されている。第三薬剤供給部１４９は、硫酸を第三薬注ライン１４３を介してウェストホールドアップタンク１５０に供給する。

ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、濃縮水のｐＨが４．０以上６．０以下に調整されることが特に好ましい。また、ｐＨ調整工程Ｓ２９０では、濃縮水のｐＨを一定時間経過ごとに測定して確認しながら、硫酸が添加される。第三薬剤供給部１４９は、ウェストホールドアップタンク１５０に硫酸を供給した後に、フラッシングされる。

シュウ酸再分解工程Ｓ６００は、ｐＨ調整工程Ｓ２９０後に実施される。シュウ酸再分解工程Ｓ６００では、ウェストホールドアップタンク１５０内の濃縮水に過マンガン酸カリウムが第三薬剤供給部１４９によって添加される。即ち、シュウ酸再分解工程Ｓ６００では、第三薬剤供給部１４９には、過マンガン酸カリウムが準備されている。第三薬剤供給部１４９は、過マンガン酸カリウムを第三薬注ライン１４３を介してウェストホールドアップタンク１５０に供給する。これにより、ｐＨが調整された濃縮水中に含まれるシュウ酸が分解される。

過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０は、シュウ酸再分解工程Ｓ６００後に実施される。過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０では、ウェストホールドアップタンク１５０内の濃縮水に亜硫酸水素ナトリウムが第三薬剤供給部１４９によって添加される。即ち、過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０では第三薬剤供給部１４９には、亜硫酸水素ナトリウムが準備されている。第三薬剤供給部１４９は、亜硫酸水素ナトリウムを第三薬注ライン１４３を介してウェストホールドアップタンク１５０に供給する。これにより、シュウ酸が分解された濃縮水中に含まれる過マンガン酸イオンが分解される。したがって、過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０では、ウェストホールドアップタンク１５０及び第三薬剤供給部１４９が、過マンガン酸イオン再分解部となる。第三薬剤供給部１４９は、ウェストホールドアップタンク１５０に亜硫酸水素ナトリウムを供給した後に、フラッシングされる。

水酸化物再添加工程Ｓ６２０は、過マンガン酸イオン再分解工程Ｓ６１０後に実施される。水酸化物再添加工程Ｓ６２０では、第三薬剤供給部１４９によって水酸化ナトリウムがウェストホールドアップタンク１５０内の濃縮水に添加される。即ち、水酸化物再添加工程Ｓ６２０では、第三薬剤供給部１４９には、水酸化ナトリウムが準備されている。第三薬剤供給部１４９は、水酸化ナトリウムを第三薬注ライン１４３を介してウェストホールドアップタンク１５０に供給する。これにより、過マンガン酸イオンが分解された後の濃縮水が弱アルカリ性とされる。したがって、水酸化物再添加工程Ｓ６２０では、ウェストホールドアップタンク１５０及び第三薬剤供給部１４９が、水酸化物再添加部となる。

水酸化ナトリウムを添加した後に、ウェストホールドアップタンク１５０内の濃縮水のｐＨが測定される。測定した濃縮水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっており、弱アルカリ性となっていれば再濃縮工程Ｓ６３０に進む。濃縮水のｐＨが８．０〜１０．５の範囲に収まっていなければ、再び濃縮水に水酸化ナトリウムが添加される。第三薬剤供給部１４９は、ウェストホールドアップタンク１５０への水酸化ナトリウムの供給が完了した後に、フラッシングされる。

再濃縮工程Ｓ６３０は、水酸化物再添加工程Ｓ６２０後に実施される。再濃縮工程Ｓ６３０では、水酸化物再添加工程Ｓ６２０で水酸化ナトリウムが添加されたウェストホールドアップタンク１５０内の濃縮水を濃縮する。濃縮水は、ウェストホールドアップタンク１５０から廃液エバポレータ１６０に送られ、廃液エバポレータ１６０によって蒸発させられて、再び数倍に濃縮される。したがって、再濃縮工程Ｓ６３０では、廃液エバポレータ１６０が、再濃縮部となる。

廃棄工程Ｓ５０１では、再濃縮工程Ｓ６３０で濃縮された濃縮水の残渣がアスファルト固化され、廃棄される。

第二実施形態の余剰水の処理方法Ｓ１０１によれば、濃縮工程Ｓ４００で濃縮された後の余剰水である濃縮水のｐＨが調整され、過マンガン酸カリウムが添加されている。そのため、シュウ酸がまとめて分解され、効率的に処理することができる。

また、本実施形態では、還元工程Ｓ３で回収された余剰水と除染工程Ｓ４で回収された余剰水とをまとめた後に、シュウ酸を分解している。したがって、系統除染を行う際に様々な工程で生じる余剰水をまとめて処理することができる。

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

なお、ｐＨ調整工程Ｓ２１０，Ｓ２９０は、第一実施形態や第二実施形態のようなタイミングで実施されることに限られるものではなく、余剰水に過マンガン酸カリウムが添加される前に実施されればよい。したがって、ｐＨ調整工程Ｓ２１０，Ｓ２９０は、第二余剰水取得工程Ｓ３００後であって第二シュウ酸分解工程Ｓ３１０前に実施されてもよい。

また、余剰水の処理方法Ｓ１００，Ｓ１０１において、還元工程Ｓ３で生じた余剰水と、除染工程Ｓ４で生じた余剰水とは、第一実施形態及び第二実施形態の濃縮工程Ｓ４００のように最終的にまとめて濃縮されて処理されることに限定されるものではない。つまり、還元工程Ｓ３で生じた余剰水と、除染工程Ｓ４で生じた余剰水とは、別々に濃縮されて廃棄されてもよい。

また、第一水酸化物添加工程Ｓ２４０，Ｓ２４１や、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０で添加される薬品は、水酸化ナトリウムであることに限定されるものではない。第一水酸化物添加工程Ｓ２４０，Ｓ２４１や、第二水酸化物添加工程Ｓ３３０で添加される薬品は、余剰水をアルカリ性にすることが可能なアルカリ金属の水酸化物であればよく、例えば水酸化カリウムであってもよい。

また、余剰水が貯留されるタンクとして、第一ホールドアップタンク１１１及び第二ホールドアップタンク１１２を用いたが、タンクはこの二つに限定されるものではなく三つ以上設けられていもよい。

また、各種薬剤を供給するために第一ホールドアップタンク１１１に対して第一薬剤供給部１４５、第二ホールドアップタンク１１２に対して第二薬剤供給部１４７をそれぞれ設け、供給する薬剤を変更する後にフラッシングして使用したがこのような構成に限定されるものではない。各タンクに対して、供給する薬剤ごとに別の薬剤供給部を設けてもよい。

Ｚ 除染対象物
Ｐ 原子力発電プラント
５１ 燃料棒
５０ 加圧水型原子炉
５２ 加圧器
５３ 蒸気発生器
５４ 一次冷却材ポンプ
５６ 蒸気タービン
５７ 発電機
５８ 復水器
５９ 給水ポンプ
５５ａ 一次冷却水配管
５５ｂ 一次冷却水配管
５５ｃ 蒸気配管
５５ｄ 給水配管
１００、１１０ 余剰水の処理システム
１１１ 第一ホールドアップタンク
１１２ 第二ホールドアップタンク
１４１ 第一薬注ライン
１４２ 第二薬注ライン
１４３ 第三薬注ライン
１４５ 第一薬剤供給部
１４７ 第二薬剤供給部
１４９ 第三薬剤供給部
１５０ ウェストホールドアップタンク
１５１ 移送ライン
１６０ 廃液エバポレータ
１６１ 廃液ライン
１６２ 戻しライン
Ｓ１ 化学除染方法
Ｓ２ 酸化工程
Ｓ３ 還元工程
Ｓ４ 除染工程
Ｓ５ 分解工程
Ｓ６ 浄化工程
Ｓ１００，Ｓ１０１ 余剰水の処理方法
Ｓ２００ 第一余剰水取得工程
Ｓ２１０，Ｓ２９０ ｐＨ調整工程
Ｓ２２０ 第一シュウ酸分解工程
Ｓ２３０ 第一過マンガン酸イオン分解工程
Ｓ２４０，Ｓ２４１ 第一水酸化物添加工程
Ｓ３００ 第二余剰水取得工程
Ｓ３１０ 第二シュウ酸分解工程
Ｓ３２０ 第二過マンガン酸イオン分解工程
Ｓ３３０ 第二水酸化物添加工程
Ｓ４００ 濃縮工程
Ｓ５００，Ｓ５０１ 廃棄工程
Ｓ６００ シュウ酸再分解工程
Ｓ６１０ 過マンガン酸イオン再分解工程
Ｓ６２０ 水酸化物再添加工程
Ｓ６３０ 再濃縮工程

Claims (9)

1. 原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理方法であって、
   前記余剰水が貯留されたタンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを６．０以下に調整するｐＨ調整工程と、
   前記ｐＨ調整工程後の前記余剰水に過マンガン酸カリウムを添加して前記余剰水中のシュウ酸を分解するシュウ酸分解工程と、を含む余剰水の処理方法。
2. 前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが３．０以上６．０以下に調整される請求項１に記載の余剰水の処理方法。
3. 前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが４．０以上５．０以下に調整される請求項１に記載の余剰水の処理方法。
4. 前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程と、
   前記過マンガン酸イオン分解工程後に、前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加工程と、
   前記水酸化物添加工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、
   前記ｐＨ調整工程は、前記濃縮工程後に実施される請求項１から請求項３の何れか一項に記載の余剰水の処理方法。
5. 還元剤が添加された前記余剰水を第一余剰水として取水する第一余剰水取得工程と、
   酸化剤が添加された前記余剰水を第二余剰水として取水する第二余剰水取得工程と、を含み、
   前記濃縮工程では、前記第一余剰水及び前記第二余剰水とをまとめた余剰水が濃縮される請求項４に記載の余剰水の処理方法。
6. 還元剤が添加された前記余剰水を第一余剰水として取水する第一余剰水取得工程と、
   酸化剤が添加された前記余剰水を第二余剰水として取水する第二余剰水取得工程と、
   前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程と、
   前記過マンガン酸イオン分解工程後に、前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加工程と、
   前記水酸化物添加工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、
   前記ｐＨ調整工程は、前記濃縮工程前に、前記第一余剰水に対して実施される請求項１から請求項３の何れか一項に記載の余剰水の処理方法。
7. 前記水酸化物添加工程は、
   前記第一余剰水に前記水酸化物の添加する第一水酸化物添加工程と、
   前記第二余剰水に前記水酸化物の添加する第二水酸化物添加工程と、を含む請求項５又は請求項６に記載の余剰水の処理方法。
8. 原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理システムであって、
   前記余剰水が貯留されたタンクと、
   前記タンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを６．０以下に調整するｐＨ調整部と、
   前記ｐＨ調整部でｐＨが調整された前記余剰水に過マンガン酸カリウムを添加して前記余剰水中のシュウ酸を分解するシュウ酸分解部と、を備える余剰水の処理システム。
9. 前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解部と、
   前記過マンガン酸イオン分解部で前記亜硫酸水素ナトリウムが添加された前記余剰水にアルカリ金属の水酸化物の添加する水酸化物添加部と、
   前記水酸化物添加部で前記水酸化物が添加された前記余剰水を濃縮する濃縮部と、を備え、
   前記ｐＨ調整部には、前記濃縮部で濃縮された前記余剰水が供給される請求項８に記載の余剰水の処理システム。

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