JP3058705B2

JP3058705B2 - 放射性廃棄物の処理方法及び前処理設備

Info

Publication number: JP3058705B2
Application number: JP3057092A
Authority: JP
Inventors: 省一有馬; 博星; 位長井; 愼玉田; 正人大浦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH0611599A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性廃棄物の処理方
法及び前処理設備に係り、特に放射性物質取り扱い施設
である原子力発電所から発生する液状又はスラッジ状
（粉状又は粒状の使用済イオン交換樹脂等）の放射性廃
棄物を長期にわたり安定にかつ簡易に最終処分するのに
好適な放射性廃棄物の処理方法及び前処理設備に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する液状又はスラ
ッジ状の放射性廃棄物は減容処理されてドラム缶等の容
器にセメント等の固形化材料により固定化され、埋設処
分施設に長期に安定に保管することが考えられている。

【０００３】ところで、原子炉中では炉水中のＯ−１７
等が中性子により放射化されて、Ｃ−１４（放射性の炭
素）が発生することは良く知られている。また、発生し
たＣ−１４は、水中では安定なＣＯ₃ ^-2(炭酸イオン)な
いしはＣ_mＨ_n（炭化水素）としてとして存在するものと
考えられており、そのほとんどが排ガス系へ排出されて
しまうものと考えられている。このため、Ｃ−１４の除
去分離に関する技術として、原子力発電所の排ガス系に
おいてＣ−１４を監視ないしは除去する技術が提案され
ている（例えば特開昭58−71493号公報，特開昭57−123
98号公報，特開昭60−91296号公報，特開昭61−61098号
公報，特開昭55−65200号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来
は、原子炉内で発生したＣ-１４が全てＣＯ₂（炭酸ガ
ス）ないしはＣ_mＨ_n（炭化水素）として排ガス系へ排出
されるものと考えられている。このため、排ガス系のモ
ニタリング技術、排ガス系におけるＣ−１４の除去技術
が提案されてきた。

【０００５】しかし、Ｃ−１４については排ガス系へ放
出されるのは、発生量の８０〜９０％程度であり、残り
の１０〜２０％は次プロセス（復水系）以降へ持込まれ
ることが確認された。

【０００６】即ち、原子炉で発生したＣ−１４は、ほと
んどがＣＯ₂，Ｃ_mＨ_nという形態を取り、そのほとんど
はＣＯ₂の形で原子炉から蒸気系（タービン）へ移行す
る。蒸気系へ移行したＣＯ₂は、復水に溶解し水中では
下記の様に、ＣＯ₃ ^2-（炭酸イオン）およびＨＣＯ
₃ ^-（炭酸水素イオン）として存在するものと考えられ
る。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【化２】

【０００９】

【化３】

【００１０】このため、Ｃ−１４の一部は、復水浄化系
まで移行しイオン交換樹脂に捕捉される。この結果、復
水浄化系で使用されるイオン交換樹脂は、復水中にＣＯ
₃ ^2-（炭酸イオン）ないしはＨＣＯ₃ ^-（炭酸水素イオ
ン）として存在するＣ−１４を捕捉して濃縮することと
なる。沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラント）の場
合、復水浄化系は、通常復水中の固形状不純物のろ過を
目的とした粉状樹脂塔(復水ろ過器）とイオン成分不純
物の除去を目的とした粒状樹脂塔(復水脱塩器）より構
成されている。復水浄化系で除去されたＣ−１４は、こ
れら粒状イオン交換樹脂，粉状イオン交換樹脂に濃縮さ
れることとなる。

【００１１】また、粒状イオン交換樹脂は交換能力が低
下すると再生して再利用するため、この濃縮されたＣ−
１４は、イオン交換樹脂の再生時に、再生液（再生廃
液）側へ移行する。この再生廃液は他の廃液と合わせ
て、濃縮器で濃縮されて濃縮廃液となる。この際にＣ−
１４の一部は、濃縮器の蒸気側へ移行するが、濃縮廃液
側へもＣ−１４は濃縮されて残存する。

【００１２】また、復水浄化系で使用されたイオン交換
樹脂（粒状，粉状）は、所定の性能を発揮できなくなる
と、廃棄されタンクに貯蔵されることとなるが、このイ
オン交換樹脂の廃棄時には再生操作を実施しないため、
イオン交換樹脂はＣ−１４を捕捉して濃縮している。

【００１３】加圧水型原子力プラント（ＰＷＲプラン
ト）でも原子炉においてＣ−１４が発生する。そのほと
んどは、原子炉水の脱ガス操作により排ガス処理系へ排
出される。しかし、原子炉余剰水や機器ドレン等とし
て、Ｃ−１４を含有した廃液が発生する。これらの廃液
はＣ−１４を含有したままＢＷＲプラントと同様に濃縮
処理される。

【００１４】また、ＢＷＲおよびＰＷＲプラントにおい
ては原子炉炉水を浄化するために、浄化設備が設けられ
ている。従来は、炉内で発生したＣ−１４はガス系へ移
行し炉水浄化系のイオン交換樹脂には捕捉されないもの
と考えられていたが、現実には、ＢＷＲプラントの復水
浄化系と同様に、炉水浄化系のイオン交換樹脂に捕捉さ
れ濃縮される。

【００１５】以上のように、原子炉炉心で発生したＣ−
１４は、かなりの部分が排ガス系より排出されるものの
プラント内の各浄化系に濃縮されることが分かった。

【００１６】また、Ｃ−１４は、他のＣｏ−６０，Ｃｓ
−１３７等のγ線核種に比べると濃度はかなり低くプラ
ント内での作業者のひばくの観点からは、ほとんど影響
がなく、従来はプラント内においてほとんど問題視され
ていなかった。しかし、Ｃ−１４の半減期は５７３０年
と非常に長いため、放射性廃棄物の埋設処分時の評価上
重要な核種として近年注目を集めるようになった。

【００１７】埋設処分施設へ埋設された放射性廃棄物
は、廃棄物固形化材，埋設充填材，コンクートピット等
の人工バリアーと土壌等の天然バリアにより人間環境よ
り隔離される。これらのバリアは、廃棄物中の放射性物
質が人間環境へ戻ってくるまでの時間を長くする機能を
要求されている。これにより放射性物質（核種）は、各
バリアを通過して人間環境へ戻るまでにほとんどが減衰
してしまい人間環境へ影響を与えない。しかし、半減期
の非常に長い放射性物質（核種）は減衰効果があまり期
待できないため、放射性廃棄物の埋設処分時に評価上重
要な核種となる。このため、Ｃ−１４のように半減期の
特に長い核種については、より保持効果の大きいバリア
機能を付与する必要がある。このように半減期が非常に
長く評価上重要となる核種としては、Ｃ−１４が支配的
であることが分かった。

【００１８】Ｃ−１４は上述のように、水中ではＣＯ₃
^2-，ＨＣＯ₃ ^-の様に負電荷のイオンとして存在する。
埋設処分後、Ｃ−１４は地下水等にふれた場合も負電荷
のイオンとして存在するが、自然界には、負電荷の物質
を強力に吸着する物質が少なく、Ｃｏ−６０，Ｃｓ−１
３７等の正電荷イオンに比べ、Ｃ−１４に対しては人
工，天然バリアの作用効果が弱いため、現在は充分な人
工バリアを設ける処分施設の設計となっている。

【００１９】本発明の目的は、Ｃ−１４の除去量を増大
でき、放射性物質取り扱い施設から発生する液状の放射
性廃棄物又はスラッジ状の放射性廃棄物（粉状若しくは
粒状の使用済イオン交換樹脂など）を長期にわたり安定
にかつ簡易に処分することができる放射性廃棄物の処理
方法および放射性廃棄物前処理設備を提供することにあ
る。

【００２０】

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、放射性物質
取り扱い施設より発生する液状又はスラッジ状の放射性
廃棄物からＣ−１４を分離するプロセスと、分離したＣ
−１４を収集するプロセスと、Ｃ−１４を分離した前記
放射性廃棄物を容器内で固化するプロセスとを有し、前
記Ｃ−１４を分離するプロセスは、ｐＨを酸性側に調整
した前記放射性廃棄物からＣ−１４を分離するプロセス
であり、かつ炭酸ガスの分圧が空気より低い気体を前記
放射性廃棄物に注入するステップを含むことにより達成
される。

【００２２】上記目的は、放射性物質取り扱い施設より
発生する液状又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１
４を分離するプロセスと、分離したＣ−１４を収集する
プロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容
器内で固化するプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離
するプロセスは、前記放射性廃棄物に非放射性の炭酸ガ
スを供給するステップを含むことにより達成される。

【００２３】上記目的は、放射性物質取り扱い施設より
発生する液状又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１
４を分離するプロセスと、分離したＣ−１４を収集する
プロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容
器内で固化するプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離
するプロセスは、前記放射性廃棄物のｐＨを調整しつつ
炭酸イオンと不溶解性の塩を形成する物質を前記放射性
廃棄物に添加するステップと、生成された不溶解性の塩
を前記放射性廃棄物から分離するステップとを含むこと
により達成される。

【００２４】放射性廃棄物から分離されたＣ−１４は収
集し不溶解性の炭酸塩にする等固定化することが望まし
い。また、ｐＨを調整する方法において、Ｃ−１４の分
離効率を上げるためには放射性廃棄物を覆う雰囲気若し
くは放射性廃棄物に炭酸ガスの分圧の低い気体を供給す
ることが望ましい。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】上記目的は、放射性物質取り扱い施設から
発生する液状又はスラッジ状の放射性廃棄物を収容する
容器と、前記容器内の放射性廃棄物のｐＨを酸性側に調
整する手段と、前記容器外へ排出されたガスを導き該ガ
スから炭酸イオン又は炭酸水素イオンを除去する排ガス
処理手段とを有することにより達成される。

【００３４】

【作用】放射性廃棄物からＣ−１４を分離して必要に応
じ減容処理等をして容器等に固定化すれば、この放射性
廃棄物には半減期の長いＣ−１４が含まれていないの
で、安定にかつ簡易に埋設施設内に保管することができ
る。また、半減期の長い放射性核種であるＣ−１４につ
いては、より安定な不溶性化合物（難水溶性物質）とす
るなどして、より保持効果の高いバリア機能を付与する
ことにより、Ｃ−１４をより長期にわたり安定に埋設施
設内に保持することができる。その結果、埋設施設（人
工バリア）の負荷の軽減も図ることができる。Ｃ−１４
を分離するプロセスが、ｐＨを酸性側に調整した放射性
廃棄物からＣ−１４を分離するプロセスであり、かつ炭
酸ガスの分圧が空気より低い気体を放射性廃棄物に注入
するステップを含んでいる場合には、放射性廃棄物から
分離できるＣ−１４の量が増大する。すなわち、放射性
廃棄物のｐＨを酸性側に調整することによって、炭酸イ
オン、炭酸水素イオンが放射性廃棄物に溶解しにくくな
るので、Ｃ−１４がガス状物質に含まれて放射性廃棄物
から排出される。また、炭酸ガスの分圧が空気より低い
気体を放射性廃棄物に注入することにより、放射性廃棄
物内のＣ−１４がその気体とともに外部に排出される。
これらの理由により、放射性廃棄から除去されるＣ−１
４の量が増加する。Ｃ−１４を分離するプロセスが、放
射性廃棄物に非放射性の炭酸ガスを供給するステップを
含む場合には、放射性廃棄物内のＣ−１４が非放射性炭
酸ガス中の非放射性炭素との同位体交換されるため、Ｃ
−１４が放射性廃棄物外に排出される。このため、放射
性廃棄物から除去されるＣ−１４の量が増加する。Ｃ−
１４を分離するプロセスが、放射性廃棄物のｐＨを調整
しつつ炭酸イオンと不溶解性の塩を形成する物質を放射
性廃棄物に添加するステップと、生成された不溶解性の
塩を放射性廃棄物から分離するステップとを含む場合に
は、炭酸イオンと不溶解性の塩を形成する物質を放射性
廃棄物に添加するため、Ｃ−１４は生成される不溶解性
の塩に含まれた状態で沈降分離される。その際、放射性
廃棄物のｐＨを調整するため、放射性廃棄物のｐＨが大
きく変化しなく、放射性廃棄物から除去されるＣ−１４
の量が増加する。特に、放射性廃棄物のｐＨは酸性側に
調整することが望ましい。これは、前述したようにＣ−
１４がガス状物質に含まれて放射性廃棄物から排出され
るからである。

【００３５】また、復水系へ持込まれるＣ−１４は炭酸
イオン，炭酸水素イオンとして復水に溶解するため、外
部より非放射性の炭酸ガス（ＣＯ₂ガス）を供給するこ
とにより、同位体交換の作用を利用してＣ−１４が復水
に溶解することを防止または復水から追い出してＣ−１
４を排ガス系へ排出させ、液状又はスラッジ状の放射性
廃棄物にＣ−１４が混入するのを低減させることができ
る。

【００３６】

【実施例】Ｃ−１４の放射性廃棄物処理系への移行経路
は、復水ろ過器，復水脱塩器中のイオン交換樹脂に吸着
濃縮されて移行するケースと、復水脱塩器のイオン交換
樹脂に吸着濃縮した後にイオン交換樹脂の再生操作によ
り再生廃液側へ移り、濃縮廃液へと移行していくケース
がある。両ケースともＣ−１４は、そのほとんどが炭酸
イオン，炭酸水素イオンとして存在している。

【００３７】先ず、イオン交換樹脂の再生廃液の処理に
ついて説明する。

【００３８】イオン交換樹脂は、通常アニオンイオン交
換樹脂とカチオンイオン交換樹脂とを混ぜて使用してい
る。一方、イオン交換樹脂の再生操作は、イオン交換樹
脂をアニオンイオン交換樹脂とカチオンイオン交換樹脂
とに分離した後に、アニオンイオン交換樹脂にはＮａＯ
Ｈ溶液を、カチオンイオン交換樹脂にはＨ₂ＳＯ₄溶液を
用いて再生操作を行う。アニオンイオン交換樹脂の再生
操作は５〜１０％程度のＮａＯＨ溶液をアニオンイオン
交換樹脂１ｍ³当り１〜５ｍ³程度用いて行う。通常はこ
のような再生操作によりイオン交換樹脂を再利用する。

【００３９】炭酸イオン等はアニオンイオン交換樹脂に
捕捉されているので、イオン交換樹脂に炭酸水素イオン
ないしは炭酸イオンとして付着していたＣ−１４のほと
んどはこの再生操作により再生廃液側へ移行する。つま
りアニオンイオン交換樹脂を再生したＮａＯＨを主成分
とする再生廃液中には樹脂から分離されたＣ−１４が炭
酸イオン，炭酸水素イオンの形で含有されている。従
来、再生廃液はアニオンイオン交換樹脂を再生したＮａ
ＯＨを主成分とする再生液液とカチオンイオン交換樹脂
を再生したＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液とを混ぜて
互いに中和してＮａ₂ＳＯ₄を主成分とする廃液としてこ
の後濃縮処理している。濃縮器の腐食を防いで健全性を
保ちながら濃縮処理を施すために廃液は弱アルカリ性
（ｐＨ８〜１０程度）に調整されている。このため、炭
酸ガスはアルカリ性の溶液に良く溶解するので、Ｃ−１
４は廃液中にずっと存在することとなる。

【００４０】これに対しアニオンイオン交換樹脂を再生
した後のＮａＯＨを主成分とする廃液のｐＨを酸性側、
即ち、ｐＨ７以下に調整することにより、炭酸イオン，
炭酸水素イオンは溶液中に溶解しにくくなるので、炭酸
ガスとして廃液中より追い出すことができ、その結果、
廃液中よりＣ−１４を除去することができる。

【００４１】図１により具体的プロセスを示す。

【００４２】再生廃液受タンク１５にはアニオンイオン
交換樹脂を再生した再生廃液等が受け入れられている。
この再生廃液はＮａＯＨを主成分とする廃液である。再
生廃液受タンク１５にはＨ₂ＳＯ₄貯蔵タンク１６からＨ
₂ＳＯ₄が、ＮａＯＨ貯蔵タンク１７からＮａＯＨが供給
され、再生廃液受タンク１５内の廃液のｐＨを調整でき
るようになっている。また、カチオンイオン交換樹脂を
再生したＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液が再生廃液受
タンク１８に収容されており、この再生廃液受タンク１
８からＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液が再生廃液受タ
ンク１５へ供給できるようになっている。

【００４３】アニオンイオン交換樹脂の再生廃液はアル
カリ性であるので、その再生廃液中には炭酸イオン，炭
酸水素イオンが良く溶解している。そこで、再生廃液受
タンク１５へＨ₂ＳＯ₄貯蔵タンク１６からＨ₂ＳＯ₄を供
給して再生廃液受タンク１５内の廃液を酸性側、即ちｐ
Ｈを７以下に調整し、タンク１５内を撹拌ないしはその
状態で保持する。なお、ｐＨの調整は再生廃液受タンク
１８からＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液の供給と合わ
せて行うようにしても良い。

【００４４】図２に炭酸ガス（ＣＯ₂）の溶解度のｐＨ
依存性を示す。炭酸ガスは溶液中では、炭酸イオン（Ｃ
Ｏ₃ ^2-）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）等のイオンの形
で存在する。溶液がアルカリ側では、この溶解量がｐＨ
に比例して増加する。この増加の程度は、溶媒の種類に
よって異なる。一方、酸性側では炭酸ガスは空気中の炭
酸ガスの分圧分しか溶解せず溶解量は大幅に少なくな
る。即ち、炭酸イオン，炭酸水素イオンはアルカリには
溶けやすいが、酸には溶けにくい性質を有している。従
って、ｐＨを７以下とすれば、ほとんどの炭酸イオン，
炭酸水素イオンを除去できるので、ｐＨを酸性側に調整
することによって、炭酸イオン，炭酸水素イオンとして
再生廃液中に存在していたＣ−１４を再生廃液から炭酸
ガスとして除去できる。Ｃ−１４が除去されたかどうか
は再生廃液受タンク１５内の廃液をサンプリングして分
析装置４１によりチェックする。分析装置４１では液体
シンチレーションカウンタによりＣ−１４の濃度を検出
するようになっている。

【００４５】上述のような前処理が施されて炭酸イオ
ン，炭酸水素イオンの殆どが除去された再生廃液は、Ｎ
ａＯＨ貯蔵タンク１７よりＮａＯＨが供給され、ｐＨが
弱アルカリ（ｐＨ８〜１０）に再調整された後に、廃液
濃縮設備２１へ移送される。このｐＨ調整は、廃液濃縮
設備２１等の腐食を防止するために行われる。なお、こ
のｐＨ調整は、廃液濃縮設備２１において、図に破線で
示したように、カチオンイオン交換樹脂の再生廃液と混
合して、ＮａＯＨ，Ｈ₂ＳＯ₄により廃液のｐＨを８〜１
０に調整するようにしても良い。ｐＨが調整された再生
廃液は廃液濃縮設備２１において濃縮され減容される。
濃縮処理された再生廃液は、必要に応じて粉体化，ペレ
ット化され、さらに減容される。濃縮処理された放射性
廃棄物は、廃液固化設備２２にて、プラスチック，セメ
ント，アスファルト等の固形化材料でドラム缶等の容器
内に固定化処理され、固化体が製作される。このように
して製作された固化体中には、Ｃ−１４はほとんど存在
せず、Ｃ−１４に対する人工バリア機能を軽減した合理
的な埋設処分施設の適用が可能となる。

【００４６】一方、再生廃液受タンク１５において廃液
中から除去されたＣ−１４（炭酸ガス）は、排ガス処理
系１９へ導びかれ、Ｃ−１４の除去処理を施した後排気
スタック２０より、大気中へ放出される。排ガス処理系
１９は、タービン系からの排ガスを処理する排ガス処理
設備（オフガス処理設備）を共用することができる。即
ち、オフガス処理設備では、タービン系からのＣ−１４
も集収されて処理されるので、再生廃液から分離したＣ
−１４をこのオフガス処理設備で処理することができ
る。この排ガス処理系１９の詳細な構成を図３の（ａ）
に示す。

【００４７】オフガス処理設備は、放射線等によって分
解された、Ｈ₂とＯ₂を再結合させる機能と、希ガス
（クリプトン，キセノン等）を減衰させる機能をもって
いるが、この機能に排ガス中の炭酸ガスを吸着分離する
機能を追加する必要がある。本実施例における排ガス処
理系１９では、オフガス中の水素と酸素を再結合器２３
で結合させた後に、排ガス復水器２４でガス中の蒸気を
水に戻し、除湿冷却器２５で１０℃以下に冷却してガス
中の水分を除去する。さらに、脱湿塔２６で水分をほぼ
完全に除去した後に、活性炭塔２７へ導いてガス中の希
ガスをトラップさせ放射能を減衰させる。次いで、ガス
中の炭酸ガスを除去するため、ソーダライム等の炭酸ガ
ス吸収材が充填された脱炭酸ガス塔２８を通してＣ−１
４をCO₂として捕捉吸着する。

【００４８】また、排ガス処理系をオフガス処理設備と
共用しない場合には、放射性廃棄物から分離されたＣ−
１４を含有するガスは、図３の（ｂ）に示すように、脱
炭酸ガス塔２８を通してＣＯ₂を除去した後換気空調系
等へ排出することもできる。排ガス処理系１９で炭酸ガ
スを吸着除去する方法としては、ソーダーライム等のＣ
Ｏ₂吸収材による乾式吸収処理の他に、炭酸イオン，炭
酸水素イオンと反応して不溶解性塩を生成するＣａ(Ｏ
Ｈ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂溶液のスクラバー等による湿式処理
方式がある。これらの炭酸ガス処理手段では、ＣＯ₂ガ
スは、不溶性のＣａＣＯ₃（炭酸カルシウム）等として
取り出されるので、セメント等の固形化材料で容器等に
安定な形態で固定化できる。

【００４９】図２に示すようにｐＨを７以下に調整すれ
ば溶解する炭酸ガスを大気中の炭酸ガス分圧分まで減ら
すことができる。このことは、再生廃液受タンク１５内
の雰囲気中の炭酸ガス分圧が下がれば、さらに炭酸ガス
を溶液中から除去できることを意味する。従って、再生
廃液受タンク１５に炭酸ガスを含まない気体を供給する
装置（図示省略）を設けて、炭酸ガスを含まない気体を
供給して再生廃液受タンク１５内の雰囲気中の炭酸ガス
の分圧を下げるようにすれば、炭酸イオン等として存在
するＣ−１４をさらに廃液から除去することができる。

【００５０】また、再生廃液中に純粋な（非放射性の）
炭酸ガスを供給すれば、同位体効果作用により、炭酸イ
オン等として廃液中に溶解しているＣ−１４は廃液中か
ら追い出されることになる。純粋な炭酸ガスの再生廃液
への供給は、例えば、純粋な炭酸ガスをバブリングさせ
る装置（図示省略）を再生廃液受タンク１５に設けるこ
とによって行われる。これにより、ｐＨの調整に合わせ
て廃液中からさらにＣ−１４を除去することが可能とな
る。

【００５１】ｐＨ調整に追加して行われるこれらのＣ−
１４の除去操作は分析装置４１における液体シンチレー
ションカウンタの検出限界値以下となるまで行うことが
望ましい。

【００５２】上述の実施例では、ｐＨ調整に追加して純
粋な炭素ガス等を供給するものであるが、ｐＨ調整を実
施せず、純粋な炭酸ガスを再生廃液受タンク１５内にバ
ブリングすることにより、廃液中に溶解しているＣ−１
４を同位体効果により雰囲気中へ放出させることもでき
る。ただし、この場合にはｐＨ調整を実施しておらず、
また、Ｃ−１４の溶解量も多いため、Ｃ−１４を除去す
るのに要する時間が増加する。しかし、設備的には簡易
な方法であるというメリットがある。なお、適用するプ
ロセスは濃縮前であっても濃縮後であっても構わない。
また、バブリングさせる気体としては空気を用いても良
い。即ち、空気中には炭酸ガスが含まれているので、こ
れを利用するものである。また、分離除去されたＣ−１
４は前述の方法により処理される。

【００５３】上述の実施例では、廃液中からＣ−１４を
炭酸ガスとして追い出すようにしてるが、炭酸イオン等
として存在するＣ−１４は廃液中から追い出さなくても
Ｃａ等と反応させて不溶解性の炭酸塩（Ｃａ塩等）とし
て廃液から分離し固定化することもできる。この実施例
を図４にもとづき説明する。

【００５４】沈降分離槽３０には再生廃液が受け入れら
れる。この再生廃液はアニオンイオン交換樹脂の再生廃
液単独であっても、カチオンイオン交換樹脂の再生廃液
と混合したものであっても良い。炭酸イオン，炭酸水素
イオンと反応して不溶性沈殿物を生成する沈降材、例え
ばＣａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の水溶液を沈降材供給タ
ンク３１より沈降分離槽３０へ供給する。図２に示すよ
うに対象廃液のｐＨにより炭酸ガスの溶解量が異なるた
め、処理対象廃液のｐＨおよび廃液量より算出される最
大量の沈降材を沈降分離槽３０へ供給して廃液中に溶解
している炭酸イオン，炭酸水素イオンを全て沈降させ
る。Ｃ−１４は主に、炭酸イオン，炭酸水素イオンとし
て存在するため、これらのイオン成分を沈降除去するこ
とによりＣ−１４を廃液中より分離できる。また、本実
施例では、ＮａＯＨ貯蔵タンク１７，Ｈ₂ＳＯ₄貯蔵タン
ク１６からＮａＯＨ又はＨ₂ＳＯ₄を供給してｐＨを７以
下に調整している。つまり、図２に示すように酸性側
（ｐＨ７以下）では炭酸ガスの溶解量は空気中の炭酸ガ
スの分圧分しか溶解しないので、ｐＨを酸性側に調整す
れば、Ｃａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の添加量を低減でき
ることになる。また、Ｃａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の沈
降材を廃液に供給すると、ｐＨがアルカリ側に変化する
ことになり、そして、アルカリ側に大きく変化すると空
気中の炭酸ガスも廃液に多く溶解し、Ｃ−１４の除去効
率が悪くなる可能性があるので、廃液のｐＨが大きく変
化しないように廃液のｐＨを調整することが望ましい。
なお、アルカリ側へｐＨ調整したことにより発生する炭
酸ガスは上述の実施例と同様に排ガス処理系１９で処理
する。

【００５５】不溶性の炭酸塩として沈降した沈降分は、
沈降分受タンク３２へ抜き出す。Ｃ−１４の炭酸イオ
ン，炭酸水素イオンを除去した上ずみ側は、廃液濃縮設
備２１へ移送される。廃液濃縮設備２１では、Ｃ−１４
を分離した廃液を濃縮処理して減容する。必要に応じて
粉体化，ペレット化してさらに減容するようにしても良
い。濃縮処理された放射性廃棄物は廃液固化設備２２へ
移送され、プラスチック，セメント，アスファルト等の
固形化材料でドラム缶等の容器に固定化処理する。一
方、沈降受分タンク３２へ抜き出した沈降分は、沈降分
固化設備３３にて、同様に、プラスチック，セメント，
アスファルト等の固形化材料でドラム缶等の容器に固定
化処理する。

【００５６】再生廃液の状態で沈降分離処理する場合に
は、対象廃液を再生廃液のみに限定できるが、沈降材と
してＣａ(ＯＨ)₂を添加したことに基づいて廃液中に余
剰なＣａイオンが存在し、濃縮操作時に廃液濃縮設備２
１における濃縮器内面にスケール等が発生しやすくなる
という問題がある。この問題は、図５のように沈降分離
操作を濃縮操作後実施することによってさけられる。こ
の場合、濃縮廃液は、再生廃液，床ドレン等の濃縮物の
混合廃液であるので、処理範囲が拡大してしまうが、処
理対象となる廃液量が濃縮してあるので少なくてすむと
いう利点がある。しかし、これらの問題は、本質的なも
のではなく運用等により対処できるので、実状に適した
方式を選べばよい。

【００５７】次ぎに使用済イオン交換樹の処理へ本発明
を適用した場合について図６に基づき説明する。

【００５８】使用済イオン交換樹脂（使用済樹脂）は廃
棄時には再生操作を実施せずに廃棄するため、使用済樹
脂はＣ−１４をイオン交換により濃縮した状態で廃棄さ
れている。本実施例では、使用済樹脂から予め炭酸イオ
ン等を除去して使用済樹脂を焼却処理又は固定化処理し
ようとするものである。このため、使用済樹脂を使用済
樹脂貯蔵タンク３４より抜き出し分離タンク３５へ導び
く。ここでＣ−１４の炭酸イオン，炭酸水素イオンを吸
着しているのはアニオンイオン交換樹脂であるので、カ
チオンイオン交換樹脂を分離してアニオンイオン交換樹
脂のみを分離して分離タンク３５へ供給しても良い。次
いで、分離タンク３５へＮａＯＨ貯蔵タンク１７から分
離液であるＮａＯＨ溶液（アルカリ性溶液）を供給し、
使用済樹脂から炭酸イオン，炭酸水素イオン（Ｃ−１
４）等を分離する。分離終了後、使用済樹脂は使用済樹
脂処理設備３６へ移送し、焼却処理ないしはセメント，
プラスチック等の固形化材料でドラム缶等の容器に固定
化処理を施す。固定化処理の前に使用済樹脂を粉体化，
ペレット化しても良い。また、焼却処理したものを固定
化処理するようにしても良い。これにより、Ｃ−１４を
ほとんど含有しない固化体を製作することができる。な
お、焼却処理を施す場合には、多量の燃焼ガス（排ガ
ス）が発生するため、後述の実施例のように前処理をし
ないで焼却処理を行うと、この排ガス中よりＣ−１４等
を除去するために大規模な排ガス処理設備が必要とな
る。本実施例のように焼却処理に先立って、使用済樹脂
よりＣ−１４を分離除去しておけば排ガス処理設備を小
型にできるというメリットがある。

【００５９】一方、炭酸イオン，炭酸水素イオン等のイ
オンを含有する分離液は、再生廃液受タンク１５へ移送
し、以下、上述の実施例と同様にｐＨ調整処理を施す。
勿論、上述の他の実施例と同様に沈降分離処理を施すこ
とも可能である。

【００６０】プラントの型式によっては、Ｃ−１４の形
態が炭酸イオン，炭酸水素イオン等の無機形態ではな
く、一部有機形態（Ｃ_mＨ_n）で存在する場合が報告され
ている。有機物の場合には、その形態を特定することは
難しく、廃液中に含有される有機物を全て除去する必要
がある。Ｃ−１４が有機形態である場合の廃液中からの
Ｃ−１４の分離回収方法について図７に基づき説明す
る。

【００６１】廃液を分解槽３８に受けた後、廃液中へオ
ゾン発生器３７より発生したオゾンをバブリングさせ
て、分解槽３８内を撹拌する。オゾンは強力な酸化作用
を有しており、廃液中に存在する有機物をＣＯ₂とＨ₂
Ｏに分解する。このため、Ｃ−１４よりなる有機物も
分解される。オゾンによる有機物の分解の達成度は全有
機炭素量（ＴＯＣ）として測定評価することができる。
即ち、このＴＯＣを分析装置４２により検出し、この検
出値が所定値以下となるまでオゾンによる分解操作を行
う。また、予め廃液のＴＯＣを測定し、所定値よりも大
きい場合に、上述のオゾンによる有機物の分解操作を行
うようにしても良い。

【００６２】有機物をこのようにオゾンによりＣＯ₂，
Ｈ₂Ｏに分解すると、Ｃ−１４は、ＣＯ₂となるが、Ｃ
Ｏ₂はその一部がその廃液の性状での溶解度分だけ炭酸
イオン，炭酸水素イオン等の形で残存するためＣ−１４
も廃液中に残存する。このため、有機物を分解しただけ
では不十分な場合がある。そこで、Ｃ−１４の除去率を
上げるため、次いで、脱炭酸ガス設備３９で脱炭酸ガス
処理を行う。この脱炭酸ガス設備３９における処理は、
廃液中からの炭酸イオン，炭酸水素イオンを除去する方
法である。上述の実施例と同様な処理、例えば、ｐＨを
調整してＣＯ₂として廃液中から追い出す処理、炭酸イ
オン，炭酸水素イオンと不溶解性塩を生成する物質を添
加して沈降分離する処理又は純粋な炭酸ガスを供給して
同位体効果によりＣ−１４のＣＯ₂を廃液から追い出す
処理を廃液に対し施せば良い。

【００６３】このようにして、Ｃ−１４の炭酸イオン，
炭酸水素イオンが除去された廃液は、廃液濃縮設備２１
で廃液の濃縮を行ない、廃液固化設備２２でアスファル
ト，セメント，プラスチック等の固形化材料でドラム缶
等の容器に固定化処理を施す。固定化処理の前に濃縮廃
液を粉体化，ペレット化しても良い。これにより、Ｃ−
１４をほとんど含有しない放射性廃液物固化体を製作す
ることができる。

【００６４】また、オゾンによる有機物の分解及びＣ−
１４除去効果向上のために行われるｐＨ調整の結果、Ｃ
Ｏ₂として発生したガスは、廃ガス処理系１９にて前述
の処理と同様の処理が行われる。

【００６５】次に使用済イオン交換樹脂を処理する場合
の他の実施例について図８を用いて説明する。

【００６６】この実施例では使用済イオン交換樹脂貯蔵
タンク３４からの使用済イオン交換樹脂を焼却炉４３で
焼却処理している。焼却処理することによって使用済イ
オン交換樹脂に吸着しているＣ−１４は排ガスとして分
離されるので、焼却灰にはＣ−１４が含まれず、安定に
処理することが可能となる。ただし、排ガス中にはＣ−
１４が含まれているので、焼却炉４３から発生する排ガ
スを、セラミックフィルタ４４により処理した後、脱炭
素ガス塔２８へ通過させＣ−１４の除去をするようにす
る。脱炭素ガス塔２８で捕捉されたＣ−１４は上述の実
施例と同様に固定化処理される。

【００６７】上述の実施例では原子力発電所から発生し
た放射性廃棄物からＣ−１４の除去操作をするものであ
る。しかし、放射性廃棄物にＣ−１４が混入していなけ
ればこれらの操作は必要ない。放射性廃棄物にＣ−１４
を混入させないようにした実施例について図９を用いて
説明する。

【００６８】図９はＢＷＲプラントを示し、図中、１は
原子炉、２は原子炉１で発生した蒸気により駆動される
タービン、３はタービン系からのオフガスを処理する排
ガス系、４はタービンにより駆動される発電機、５はタ
ービン２からの蒸気を凝縮させる復水器、６，７は復水
器５からの復水を浄化する復水ろか器，復水脱塩器、８
は脱塩器７を再生するときに発生する再生廃液を受ける
再生廃液受タンク、９は浄化設備６，７等に使用される
イオン交換樹脂の使用済樹脂を貯蔵する使用済樹脂貯蔵
タンク、１０は再生廃液等を濃縮器に供給するための濃
縮器供給タンク、１１は再生廃液等を濃縮する濃縮器、
１２は濃縮廃液を受け他の減容機器へ廃液を供給するた
めの濃縮廃液供給タンク、１３は原子炉１へ浄化された
復水を供給する給水系、１４は炉水を浄化する原子炉水
ろ過器である。このような構成のＢＷＲプラントにおい
て復水器５内の復水に純粋な（非放射性の）炭酸ガスを
供給する設備４０が設けられている。

【００６９】前述したように、Ｃ−１４は、原子炉で発
生後その８０〜９０％が排ガス系から放出され、残り１
０〜２０％が復水系へ持込まれる。復水系へ持込まれる
Ｃ−１４は炭酸イオン，炭酸水素イオンとして復水に溶
解する。従って、上記構成のように外部より純粋な（非
放射性の）炭酸ガスを供給すれば、Ｃ−１４が復水に溶
解することを防止することができる。即ち、同位体効果
を利用してＣ−１４よりなる炭酸ガスが炭酸イオンとし
て復水に溶け込む割合を低減することが可能である。従
って、再生廃液や使用済イオン交換樹脂にＣ−１４が含
まれることを防止できる。なお、供給する気体としては
炭酸ガスが含まれている通常の空気であっても効果が期
待できる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、半減期が非常に長いＣ
−１４の除去量が増大するため、それが除去された放射
性廃棄物については処理処分を簡便にでき、分離したＣ
−１４についてはより安定性の高い処理処分方法を適用
している。即ち、放射性廃棄物からＣ−１４を分離して
容器等に固化処理等をしているので、放射性廃棄物には
半減期の長いＣ−１４が含まれず、処分を簡便にでき
る。その結果、放射性物質取り扱い施設から発生する液
状又はスラッジ状の放射性廃棄物を長期にわたり安定に
かつ簡易に埋設施設内に保管することができる。

【００７１】また、本発明によれば、原子力発電所から
発生する液状又はスラッジ状の放射性廃棄物にＣ−１４
が混入するのを低減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液の処理に適
用した処理系統図である。

【図２】溶液に対する炭酸ガス溶解量のｐＨ依存性を示
す図である。

【図３】図１に示す排ガス処理系の詳細な処理系統図
で、（ａ）はタービン系からの排ガスを処理するオフガ
ス処理設備を利用する場合の処理系統図、（ｂ）は専用
の排ガス処理設備を設置する場合の処理系統図である。

【図４】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液の処理に適
用した処理系統図である。

【図５】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液を含む放射
性廃液の処理に適用した処理系統図である。

【図６】本発明を使用済イオン交換樹脂の処理に適用し
た処理系統図である。

【図７】本発明を有機物としてＣ−１４を含む放射性廃
液の処理に適用した処理系統図である。

【図８】本発明を使用済イオン交換樹の処理に適用した
処理系統図である。

【図９】本発明を沸騰水型原子力発電所に適用した場合
の系統図である。

【符号の説明】

１５…アニオンイオン交換樹脂再生廃液受タンク、１６
…Ｈ₂ＳＯ₄貯蔵タンク、１７…ＮａＯＨ貯蔵タンク、１
８…カチオンイオン交換樹脂再生廃液受タンク、１９…
排ガス処理系、２８…脱炭酸ガス塔、３０…沈降分離
槽、３１…沈降分離剤供給タンク、３２…沈降分受タン
ク、３４…使用済樹脂貯蔵タンク、３５…分離タンク、
３７…オゾン発生器、３８…分解槽、３９…脱炭酸ガス
設備、４０…炭酸ガス供給装置、４１…Ｃ−１４分析装
置、４２…全有機炭素量分析装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ２１Ｆ 9/10 Ｇ２１Ｆ 9/10 Ｅ 9/30 ５７１ 9/30 ５７１Ｂ (72)発明者長井位茨城県日立幸町三丁目２番２号株式会社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者玉田愼茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者大浦正人茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開平２−287299（ＪＰ，Ａ) 特開平４−93798（ＪＰ，Ａ) 特開平４−93799（ＪＰ，Ａ) 特開平４−115198（ＪＰ，Ａ) 特開平４−186200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 9/08 G21F 9/10 G21F 9/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性物質取り扱い施設より発生する液状
又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１４を分離する
プロセスと、分離したＣ−１４を収集するプロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容器内で固化す
るプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離するプロセスは、ｐＨを酸性側に調
整した前記放射性廃棄物からＣ−１４を分離するプロセ
スであり、かつ炭酸ガスの分圧が空気より低い気体を前
記放射性廃棄物に注入するステップを含む放射性廃棄物
の処理方法。
【請求項２】放射性物質取り扱い施設より発生する液状
又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１４を分離する
プロセスと、分離したＣ−１４を収集するプロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容器内で固化す
るプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離するプロセスは、前記放射性廃棄物
に非放射性の炭酸ガスを供給するステップを含む放射性
廃棄物の処理方法。
【請求項３】放射性物質取り扱い施設より発生する液状
又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１４を分離する
プロセスと、分離したＣ−１４を収集するプロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容器内で固化す
るプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離するプロセスは、ｐＨを酸性側に調
整した前記放射性廃棄物からＣ−１４を分離するプロセ
スであり、かつ前記放射性廃棄物に非放射性の炭酸ガス
を供給するステップを含む放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】前記分離したＣ−１４を収集し固化するプ
ロセスとを有する請求項１又は請求項３の放射性廃棄物
の処理方法。
【請求項５】前記Ｃ−１４を収集し固定化するプロセス
は、Ｃ−１４を不溶解性の炭酸塩として収集し容器内で
固化するプロセスである請求項４の放射性廃棄物の処理
方法。
【請求項６】前記放射性物質が放射性廃液であり、Ｃ−
１４を分離した前記放射性廃液が、ｐＨをアルカリ側に
調整した後に、濃縮されるプロセスを含む請求項１，請
求項３及び請求項４のうちのいずれかの放射性廃棄物の
処理方法。
【請求項７】前記Ｃ−１４を分離するプロセスは、さら
に前記放射性廃棄物を覆う雰囲気中の炭酸ガスの分圧を
下げるステップを含む請求項１，請求項３及び請求項４
のうちのいずれかの放射性廃棄物の処理方法。
【請求項８】放射性物質取り扱い施設より発生する液状
又はスラッジ状の放射性廃棄物からＣ−１４を分離する
プロセスと、分離したＣ−１４を収集するプロセスと、Ｃ−１４を分離した前記放射性廃棄物を容器内で固化す
るプロセスとを有し、前記Ｃ−１４を分離するプロセスは、前記放射性廃棄物
のｐＨを調整しつつ炭酸イオンと不溶解性の塩を形成す
る物質を前記放射性廃棄物に添加するステップと、生成
された不溶解性の塩を前記放射性廃棄物から分離するス
テップとを含む請求項１の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項９】前記ｐＨを酸性側に調整する請求項８の放
射性廃棄物の処理方法。
【請求項１０】放射性物質取り扱い施設から発生する液
状又はスラッジ状の放射性廃棄物を収容する容器と、前記容器内の放射性廃棄物のｐＨを酸性側に調整する手
段と、前記容器外へ排出されたガスを導き該ガスから炭酸イオ
ン又は炭酸水素イオンを除去する排ガス処理手段とを有
する放射性廃棄物前処理設備。