JP3119538B2 - 放射性廃樹脂の除染方法 - Google Patents
放射性廃樹脂の除染方法Info
- Publication number
- JP3119538B2 JP3119538B2 JP04340257A JP34025792A JP3119538B2 JP 3119538 B2 JP3119538 B2 JP 3119538B2 JP 04340257 A JP04340257 A JP 04340257A JP 34025792 A JP34025792 A JP 34025792A JP 3119538 B2 JP3119538 B2 JP 3119538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- cladding
- waste resin
- radioactive waste
- slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子力発電所から発生す
る放射性廃棄物の処理に係わり、特に原子力発電所の脱
塩器から発生する使用済イオン交換樹脂から吸着イオン
または付着クラッドを分離、除去することにより廃樹脂
を除染する方法に関する。
る放射性廃棄物の処理に係わり、特に原子力発電所の脱
塩器から発生する使用済イオン交換樹脂から吸着イオン
または付着クラッドを分離、除去することにより廃樹脂
を除染する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所においては冷却材として水
が使用されており、冷却材の水質を維持するため、冷却
材中の粒子状の不純物については粒子除去フィルタで、
イオン状の不純物については脱塩器により、また両者を
濾過脱塩器により除去し、冷却水を浄化している。具体
的に図２を用いて説明する。軽水炉では原子炉１で炉心
の冷却材である水が蒸気になりその蒸気によりタービン
２を回転させ発電する。その後の蒸気は復水器３により
凝縮し再び水になり原子炉にリサイクルされる。原子炉
には炉水を浄化するため炉水浄化系４が設けられてい
る。同様に原子炉への給水を浄化するため復水浄化系５
が設けられている。使用済みの燃料は燃料プール６に貯
蔵されているが、プール水の浄化のため燃料プール水浄
化系７が設けられている。その他、不図示の廃液処理系
にも機器ドレイン水等の処理系等の系統にこれらのフィ
ルタ、脱塩器が設置されている。
が使用されており、冷却材の水質を維持するため、冷却
材中の粒子状の不純物については粒子除去フィルタで、
イオン状の不純物については脱塩器により、また両者を
濾過脱塩器により除去し、冷却水を浄化している。具体
的に図２を用いて説明する。軽水炉では原子炉１で炉心
の冷却材である水が蒸気になりその蒸気によりタービン
２を回転させ発電する。その後の蒸気は復水器３により
凝縮し再び水になり原子炉にリサイクルされる。原子炉
には炉水を浄化するため炉水浄化系４が設けられてい
る。同様に原子炉への給水を浄化するため復水浄化系５
が設けられている。使用済みの燃料は燃料プール６に貯
蔵されているが、プール水の浄化のため燃料プール水浄
化系７が設けられている。その他、不図示の廃液処理系
にも機器ドレイン水等の処理系等の系統にこれらのフィ
ルタ、脱塩器が設置されている。
【０００３】原子炉炉内の構造物や系統配管は主として
ステンレス製であり、冷却材中の不純物はその腐食生成
物である鉄、ニッケル、クロム、コバルトのイオン及び
酸化物である。後者は特にクラッドと呼ばれている。こ
れらの不純物は炉内で中性子照射により放射化し、Ｃｏ
−６０，Ｃｏ−５８，Ｎｉ−５９，Ｎｉ−６３，Ｃｒ−
５１，Ｆｅ−５９等の放射性核種が生成する。これらの
放射性核種を含んだ不純物は一部、炉内構造物や配管に
付着するが、大部分は炉水浄化系４の濾過脱塩器にトラ
ップされ炉水から除去される。極微量の不純物は蒸気と
共にキャリーオーバーし、復水浄化系５の濾過器、脱塩
器で除去される。
ステンレス製であり、冷却材中の不純物はその腐食生成
物である鉄、ニッケル、クロム、コバルトのイオン及び
酸化物である。後者は特にクラッドと呼ばれている。こ
れらの不純物は炉内で中性子照射により放射化し、Ｃｏ
−６０，Ｃｏ−５８，Ｎｉ−５９，Ｎｉ−６３，Ｃｒ−
５１，Ｆｅ−５９等の放射性核種が生成する。これらの
放射性核種を含んだ不純物は一部、炉内構造物や配管に
付着するが、大部分は炉水浄化系４の濾過脱塩器にトラ
ップされ炉水から除去される。極微量の不純物は蒸気と
共にキャリーオーバーし、復水浄化系５の濾過器、脱塩
器で除去される。
【０００４】一般的には復水浄化系やラド系（機器ドレ
ン系）のイオン交換樹脂は通常再生運用されており、樹
脂の物理的な劣化が認められるまで使用された後、貯蔵
タンクに保管され廃棄される。これらの廃樹脂は乾燥造
粒化、焼却あるいは熱分解により減容した後、セメント
系の固化材で固化し埋設処分される計画である。一方、
炉水浄化系４や燃料プール浄化系７の濾過脱塩器は放射
能レベルが高く非再生で運用される。即ち、脱塩器の差
圧上昇曲線や破過曲線から樹脂の寿命を判定し、寿命が
来れば貯蔵タンクに保管され廃棄される。これらの廃樹
脂は現状では放射能レベルが高く処理、処分が困難であ
り、長期貯蔵して放射性核種の減衰を待つか、あるいは
なんらかの方法で放射性核種を廃樹脂から分離して除染
した後処理処分する必要がある。
ン系）のイオン交換樹脂は通常再生運用されており、樹
脂の物理的な劣化が認められるまで使用された後、貯蔵
タンクに保管され廃棄される。これらの廃樹脂は乾燥造
粒化、焼却あるいは熱分解により減容した後、セメント
系の固化材で固化し埋設処分される計画である。一方、
炉水浄化系４や燃料プール浄化系７の濾過脱塩器は放射
能レベルが高く非再生で運用される。即ち、脱塩器の差
圧上昇曲線や破過曲線から樹脂の寿命を判定し、寿命が
来れば貯蔵タンクに保管され廃棄される。これらの廃樹
脂は現状では放射能レベルが高く処理、処分が困難であ
り、長期貯蔵して放射性核種の減衰を待つか、あるいは
なんらかの方法で放射性核種を廃樹脂から分離して除染
した後処理処分する必要がある。
【０００５】前述のように廃樹脂には放射性核種がイオ
ン状及びクラッド状で付着しているため、廃樹脂の比放
射能を低減するためには両方の形態の核種を樹脂から分
離しなければならない。放射性廃樹脂を除染する方法と
して、例えば特開昭５７−１４７０９９に記載されてい
るように、樹脂のスラリーに超音波を照射して樹脂に付
着しているクラッドを除去する方法がある。この方法で
は、超音波振動により樹脂とクラッドの間にキャビテー
ションを発生させクラッドを剥離する。その他の方法と
しては例えば特開昭６３−９６６００に記載されている
ように、硫酸のような強酸を用いて主としてイオン状の
放射性核種を溶離再生する方法がある。この方法では除
染された廃樹脂は焼却減容し、廃液は拡散透析により濃
縮セメント固化する。ここで硫酸再生の際、加熱処理す
ればクラッドも酸に溶解し、樹脂から分離することがで
きる。その他の方法としては特開昭６１−１７９９５に
記載されているように、酒石酸塩のようなキレート化剤
を用いて廃樹脂から放射性のイオンを溶離再生する方法
がある。本方法では再生廃液をゼオライトのような無機
吸着材により処理し、処理後の吸着材を水熱合成により
岩石化することに特徴がある。その他の方法としては日
本原子力学会昭和５７年年会予稿集Ｆ４４に記載されて
いるように、鉄触媒の存在下で過酸化水素により樹脂自
身を分解する方法がある。この方法では樹脂は酸化分解
を受け、一部は二酸化炭素に一部は低分子量の液体状の
有機物に転化される。付着クラッドはそのまま沈降す
る。
ン状及びクラッド状で付着しているため、廃樹脂の比放
射能を低減するためには両方の形態の核種を樹脂から分
離しなければならない。放射性廃樹脂を除染する方法と
して、例えば特開昭５７−１４７０９９に記載されてい
るように、樹脂のスラリーに超音波を照射して樹脂に付
着しているクラッドを除去する方法がある。この方法で
は、超音波振動により樹脂とクラッドの間にキャビテー
ションを発生させクラッドを剥離する。その他の方法と
しては例えば特開昭６３−９６６００に記載されている
ように、硫酸のような強酸を用いて主としてイオン状の
放射性核種を溶離再生する方法がある。この方法では除
染された廃樹脂は焼却減容し、廃液は拡散透析により濃
縮セメント固化する。ここで硫酸再生の際、加熱処理す
ればクラッドも酸に溶解し、樹脂から分離することがで
きる。その他の方法としては特開昭６１−１７９９５に
記載されているように、酒石酸塩のようなキレート化剤
を用いて廃樹脂から放射性のイオンを溶離再生する方法
がある。本方法では再生廃液をゼオライトのような無機
吸着材により処理し、処理後の吸着材を水熱合成により
岩石化することに特徴がある。その他の方法としては日
本原子力学会昭和５７年年会予稿集Ｆ４４に記載されて
いるように、鉄触媒の存在下で過酸化水素により樹脂自
身を分解する方法がある。この方法では樹脂は酸化分解
を受け、一部は二酸化炭素に一部は低分子量の液体状の
有機物に転化される。付着クラッドはそのまま沈降す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち、
超音波法は樹脂、及びクラッドの表面電荷の影響が考慮
されておらず、クラッド除去効率が低い問題があった。
また、イオン状の放射性核種が分離されない問題があっ
た。
超音波法は樹脂、及びクラッドの表面電荷の影響が考慮
されておらず、クラッド除去効率が低い問題があった。
また、イオン状の放射性核種が分離されない問題があっ
た。
【０００７】硫酸再生法では高濃度の酸を使用するた
め、廃液処理には中和等の操作が必要であり、クラッド
も溶解するため廃液の放射性濃度が高くなる問題があっ
た。また、酸による機器や配管の腐食の問題がある。
め、廃液処理には中和等の操作が必要であり、クラッド
も溶解するため廃液の放射性濃度が高くなる問題があっ
た。また、酸による機器や配管の腐食の問題がある。
【０００８】キレート化剤による溶離再生ではイオン状
の放射性核種は除染できるが、クラッド状の放射性核種
は除染できない問題があった。
の放射性核種は除染できるが、クラッド状の放射性核種
は除染できない問題があった。
【０００９】過酸化水素による湿式酸化分解法では処理
後の廃液の処理が考慮されておらず、樹脂の分解生成物
である可溶性の有機物が混在する放射性廃液を多量に発
生するため、かえって廃液処理を困難にする問題があっ
た。
後の廃液の処理が考慮されておらず、樹脂の分解生成物
である可溶性の有機物が混在する放射性廃液を多量に発
生するため、かえって廃液処理を困難にする問題があっ
た。
【００１０】本発明の目的は、第１に廃樹脂中に含まれ
るクラッド及びイオン状の放射性核種を高い除染係数で
除去すること、第２に処理にともなって発生する二次廃
棄物量を低減すること、第３に機器腐食を低減し、機器
の寿命を伸ばすことにある。
るクラッド及びイオン状の放射性核種を高い除染係数で
除去すること、第２に処理にともなって発生する二次廃
棄物量を低減すること、第３に機器腐食を低減し、機器
の寿命を伸ばすことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、独立項としての請求項１に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、原子力発電所の脱塩器又は濾過脱塩
器から発生したクラッド付着の使用済みイオン交換樹脂
から付着クラッドを除去する放射性廃樹脂の除染方法に
おいて、前記使用済みイオン交換樹脂のスラリーのｐＨ
を７〜１０に調整することで、少なくとも前記付着クラ
ッドの表面電荷を中和した状態にし、かかる状態のもと
で超音波照射、あるいは攪拌等の機械的操作を加えるこ
とにより付着クラッドを分離、除去することを特徴とす
るものである。
め、独立項としての請求項１に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、原子力発電所の脱塩器又は濾過脱塩
器から発生したクラッド付着の使用済みイオン交換樹脂
から付着クラッドを除去する放射性廃樹脂の除染方法に
おいて、前記使用済みイオン交換樹脂のスラリーのｐＨ
を７〜１０に調整することで、少なくとも前記付着クラ
ッドの表面電荷を中和した状態にし、かかる状態のもと
で超音波照射、あるいは攪拌等の機械的操作を加えるこ
とにより付着クラッドを分離、除去することを特徴とす
るものである。
【００１２】同じく、従属項としての請求項２に係る発
明による放射性廃樹脂の除染方法は、請求項１に係る発
明において、前記使用済みイオン交換樹脂が原子力発電
所の炉水浄化系又は燃料プール浄化系の濾過脱塩器から
発生したものであることを特徴とするものである。 同じ
く、従属項としての請求項３に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、請求項１又は２に係る発明におい
て、ｐＨ緩衝剤として四ホウ酸ナトリウム、トリス緩衝
液、リン酸塩のなかから選ばれたものを使用することを
特徴とするものである。
明による放射性廃樹脂の除染方法は、請求項１に係る発
明において、前記使用済みイオン交換樹脂が原子力発電
所の炉水浄化系又は燃料プール浄化系の濾過脱塩器から
発生したものであることを特徴とするものである。 同じ
く、従属項としての請求項３に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、請求項１又は２に係る発明におい
て、ｐＨ緩衝剤として四ホウ酸ナトリウム、トリス緩衝
液、リン酸塩のなかから選ばれたものを使用することを
特徴とするものである。
【００１３】同じく、従属項としての請求項４に係る発
明による放射性廃樹脂の除染方法は、請求項１ないし３
のいずれかに係る発明において、スラリーに中性塩を添
加し樹脂の非交換基を交換した後にスラリーのｐＨを７
〜１０に調整することを特徴とするものである。 同じ
く、従属項としての請求項５に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、請求項４に係る発明において、前記
中性塩がアルカリ土類金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩の
うちから選ばれたものであることを特徴とするものであ
る。
明による放射性廃樹脂の除染方法は、請求項１ないし３
のいずれかに係る発明において、スラリーに中性塩を添
加し樹脂の非交換基を交換した後にスラリーのｐＨを７
〜１０に調整することを特徴とするものである。 同じ
く、従属項としての請求項５に係る発明による放射性廃
樹脂の除染方法は、請求項４に係る発明において、前記
中性塩がアルカリ土類金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩の
うちから選ばれたものであることを特徴とするものであ
る。
【００１４】
【作用】本発明の作用を図３を用いて説明する。図３は
水中のクラッド（Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 ，Ｆｅ（Ｏ
Ｈ）3 等）と陽イオン交換樹脂の表面電位（ゼータ電
位）の測定結果を水溶液のｐＨで整理したものである。
クラッドのような酸化物（Ｍ）は水中では表面が水和し
てＭＯＨの形態をとる。酸性では水素イオンが表面に吸
着して ＭＯＨ＋Ｈ+ →ＭＯＨ2 + （１） となり表面は正に帯電する。一方、アルカリ性では水酸
基が解離して ＭＯＨ→ＭＯ- ＋Ｈ+ （２） となり表面は負に帯電する。図３に示すように、クラッ
ドの構成物である数種の鉄の酸化物の表面電荷がゼロに
なるｐＨ（等電位点）は中性域から弱アルカリの領域、
即ちｐＨ＝７〜９の間に分布している。
水中のクラッド（Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｆｅ3 Ｏ4 ，Ｆｅ（Ｏ
Ｈ）3 等）と陽イオン交換樹脂の表面電位（ゼータ電
位）の測定結果を水溶液のｐＨで整理したものである。
クラッドのような酸化物（Ｍ）は水中では表面が水和し
てＭＯＨの形態をとる。酸性では水素イオンが表面に吸
着して ＭＯＨ＋Ｈ+ →ＭＯＨ2 + （１） となり表面は正に帯電する。一方、アルカリ性では水酸
基が解離して ＭＯＨ→ＭＯ- ＋Ｈ+ （２） となり表面は負に帯電する。図３に示すように、クラッ
ドの構成物である数種の鉄の酸化物の表面電荷がゼロに
なるｐＨ（等電位点）は中性域から弱アルカリの領域、
即ちｐＨ＝７〜９の間に分布している。
【００１５】一方、陽イオン交換樹脂（Ｒ−ＳＯ3 Ｈ）
は Ｒ−ＳＯ3 Ｈ→Ｒ−ＳＯ3 -＋Ｈ+ （３） の解離反応により表面は負に帯電しているが、低ｐＨで
は解離度が低下し、表面電荷が小さくなる。また、高ｐ
Ｈでは共存する陽イオン（Ｎａ等）が吸着して Ｒ−ＳＯ3 -＋Ｎａ+ →Ｒ−ＳＯ3 Ｎａ （４） となり表面電荷が中和される。
は Ｒ−ＳＯ3 Ｈ→Ｒ−ＳＯ3 -＋Ｈ+ （３） の解離反応により表面は負に帯電しているが、低ｐＨで
は解離度が低下し、表面電荷が小さくなる。また、高ｐ
Ｈでは共存する陽イオン（Ｎａ等）が吸着して Ｒ−ＳＯ3 -＋Ｎａ+ →Ｒ−ＳＯ3 Ｎａ （４） となり表面電荷が中和される。
【００１６】例えば炉水浄化系の廃樹脂を考えると、炉
水のｐＨは６程度であるので、クラッド表面は正に、陽
イオン交換樹脂は負に帯電しており、クラッドは樹脂に
静電的に吸着されている。従って、液のｐＨを７〜１０
に調整することによって、クラッド表面の電位がゼロま
たはやや負となり、陽イオン交換樹脂に対する静電的吸
着力を弱め、樹脂からクラッドを分離しやすくする。こ
の範囲にｐＨを調整するためには、リン酸塩、四ホウ酸
塩、またはトリスアミノメタンを用いたｐＨ緩衝溶液が
適する。
水のｐＨは６程度であるので、クラッド表面は正に、陽
イオン交換樹脂は負に帯電しており、クラッドは樹脂に
静電的に吸着されている。従って、液のｐＨを７〜１０
に調整することによって、クラッド表面の電位がゼロま
たはやや負となり、陽イオン交換樹脂に対する静電的吸
着力を弱め、樹脂からクラッドを分離しやすくする。こ
の範囲にｐＨを調整するためには、リン酸塩、四ホウ酸
塩、またはトリスアミノメタンを用いたｐＨ緩衝溶液が
適する。
【００１７】なお、予め樹脂のスラリーに中性塩を添加
しておくと、（４）式の反応により樹脂の表面電荷が中
和されるので、樹脂に対するクラッドの吸着力が更に弱
まり分離が容易になる。ここで樹脂に対する吸着選択性
がＣｏよりも大きいアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａ）の中性塩を用いることによって、廃樹脂にイ
オン吸着している放射性のコバルトイオンを効率的に除
染することができる副次的な効果が得られる。中性塩と
しては塩化物、硝酸塩、硫酸塩等が適当である。一例と
して塩化バリウム水溶液を用いて樹脂に吸着したコバル
トイオンを溶離する場合を考え、コバルトの除染係数１
０を達成するのに必要な処理液／樹脂比を計算した結果
を等濃度の塩酸による再生の場合と比較して表１に示
す。
しておくと、（４）式の反応により樹脂の表面電荷が中
和されるので、樹脂に対するクラッドの吸着力が更に弱
まり分離が容易になる。ここで樹脂に対する吸着選択性
がＣｏよりも大きいアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａ）の中性塩を用いることによって、廃樹脂にイ
オン吸着している放射性のコバルトイオンを効率的に除
染することができる副次的な効果が得られる。中性塩と
しては塩化物、硝酸塩、硫酸塩等が適当である。一例と
して塩化バリウム水溶液を用いて樹脂に吸着したコバル
トイオンを溶離する場合を考え、コバルトの除染係数１
０を達成するのに必要な処理液／樹脂比を計算した結果
を等濃度の塩酸による再生の場合と比較して表１に示
す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示すように、塩化バリウムの場合は
酸による再生に比べて二次廃液の発生量１／９になるこ
とがわかった。
酸による再生に比べて二次廃液の発生量１／９になるこ
とがわかった。
【００２０】超音波照射と撹伴は物理的な作用によりク
ラッドの剥離を促進させる働きがある。特に超音波の照
射は樹脂とクラッドの間にキャビテーション（気泡）を
発生させる効果がある。キャビテーション発生に必要な
最低の音波強度（出力密度）は図４に示すように超音波
の周波数と関係がある。一般には周波数が小さいほどキ
ャビテーションが発生しやすい傾向があるが、実用的な
発振子の存在を考えると、周波数としては１ｋＨｚ〜１
００ｋＨｚ、出力密度としては０．１〜１Ｗ／ｃｍ2 が
好適である。
ラッドの剥離を促進させる働きがある。特に超音波の照
射は樹脂とクラッドの間にキャビテーション（気泡）を
発生させる効果がある。キャビテーション発生に必要な
最低の音波強度（出力密度）は図４に示すように超音波
の周波数と関係がある。一般には周波数が小さいほどキ
ャビテーションが発生しやすい傾向があるが、実用的な
発振子の存在を考えると、周波数としては１ｋＨｚ〜１
００ｋＨｚ、出力密度としては０．１〜１Ｗ／ｃｍ2 が
好適である。
【００２１】
【実施例１】本発明の一実施例を図１により説明する。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みの樹脂を除染するのに適した方
法に関する。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みの樹脂を除染するのに適した方
法に関する。
【００２２】貯蔵タンク８に貯蔵されている廃樹脂のス
ラリーを定量ポンプ９を用いて分離槽１０に一定量供給
する。分離槽１０には撹伴器１１とｐＨセンサー１２が
設置されている。ｐＨセンサー１２によりスラリーのｐ
Ｈを監視しながら、制御装置１４により緩衝剤貯蔵タン
ク１３からの緩衝剤添加量を制御し、スラリーのｐＨを
７〜１０に調整、維持する。ｐＨの調整後、撹伴器１１
と超音波発振機１７を駆動し、廃樹脂に付着したクラッ
ドを機械的に剥離させる。一定時間経過後、撹伴器１１
と超音波発振機１７を止めスラリーを静置する。樹脂か
ら剥離したクラッドは上澄み液に浮遊し、樹脂は沈降す
るため、上澄み液をポンプ１６を用いて粒子除去フィル
タ１５へ循環させ、浮遊クラッドを除去することによっ
て分離液をリサイクル使用することができる。この操作
を数回繰返した後、沈降した樹脂をポンプ１８により樹
脂の処理系へ排出する。
ラリーを定量ポンプ９を用いて分離槽１０に一定量供給
する。分離槽１０には撹伴器１１とｐＨセンサー１２が
設置されている。ｐＨセンサー１２によりスラリーのｐ
Ｈを監視しながら、制御装置１４により緩衝剤貯蔵タン
ク１３からの緩衝剤添加量を制御し、スラリーのｐＨを
７〜１０に調整、維持する。ｐＨの調整後、撹伴器１１
と超音波発振機１７を駆動し、廃樹脂に付着したクラッ
ドを機械的に剥離させる。一定時間経過後、撹伴器１１
と超音波発振機１７を止めスラリーを静置する。樹脂か
ら剥離したクラッドは上澄み液に浮遊し、樹脂は沈降す
るため、上澄み液をポンプ１６を用いて粒子除去フィル
タ１５へ循環させ、浮遊クラッドを除去することによっ
て分離液をリサイクル使用することができる。この操作
を数回繰返した後、沈降した樹脂をポンプ１８により樹
脂の処理系へ排出する。
【００２３】粒子除去フィルタには電磁フィルタ、中空
糸フィルタ、超濾過フィルタが適当である。このような
粒子除去フィルタは差圧をモニターし、定期的に逆洗す
る。逆洗水は既設のクラッドスラリータンクに移送し貯
蔵する。
糸フィルタ、超濾過フィルタが適当である。このような
粒子除去フィルタは差圧をモニターし、定期的に逆洗す
る。逆洗水は既設のクラッドスラリータンクに移送し貯
蔵する。
【００２４】本実施例によれば、廃樹脂に付着したクラ
ッドを高効率で分離でき、しかも処理に伴って発生する
二次廃棄物量を低減できる効果がある。
ッドを高効率で分離でき、しかも処理に伴って発生する
二次廃棄物量を低減できる効果がある。
【００２５】
【実施例２】本発明の一実施例を図５により説明する。
本実施例は樹脂に吸着したヘマタイト（Ｆｅ2 Ｏ3 ）を
超音波分離した結果を示す。
本実施例は樹脂に吸着したヘマタイト（Ｆｅ2 Ｏ3 ）を
超音波分離した結果を示す。
【００２６】用いた樹脂は粉状のイオン交換樹脂で陽イ
オン用：陰イオン用＝２：１の配合であった。ヘマタイ
トは平均粒子径５μｍで樹脂にたいして２０％添加し
た。表面にヘマタイトを吸着した樹脂３ｇをビーカーに
とり、分離液０．１ｌを注入し、市販の超音波洗浄器内
で超音波照射した。超音波の周波数は４５ｋＨｚ、出力
は１００Ｗであった。超音波は３０分照射した後、５分
間静置し、上澄み液と沈殿物に分別した。ここで剥離し
たクラッドは上澄み液中に浮遊している。上澄み液は
０．４５μｍのミリポアフィルタで濾過し、濾紙上のヘ
マタイトを３ＭのＨＣｌ中で加熱溶解し、溶解液中の鉄
濃度をＩＣＰにより分析しクラッド除去率を求めた。こ
の操作を５回繰り返した結果を図５に示す。使用した分
離液の組成とｐＨを表２に示す。
オン用：陰イオン用＝２：１の配合であった。ヘマタイ
トは平均粒子径５μｍで樹脂にたいして２０％添加し
た。表面にヘマタイトを吸着した樹脂３ｇをビーカーに
とり、分離液０．１ｌを注入し、市販の超音波洗浄器内
で超音波照射した。超音波の周波数は４５ｋＨｚ、出力
は１００Ｗであった。超音波は３０分照射した後、５分
間静置し、上澄み液と沈殿物に分別した。ここで剥離し
たクラッドは上澄み液中に浮遊している。上澄み液は
０．４５μｍのミリポアフィルタで濾過し、濾紙上のヘ
マタイトを３ＭのＨＣｌ中で加熱溶解し、溶解液中の鉄
濃度をＩＣＰにより分析しクラッド除去率を求めた。こ
の操作を５回繰り返した結果を図５に示す。使用した分
離液の組成とｐＨを表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】本実験結果より四ホウ酸ナトリウム緩衝溶
液中では、スラリーのｐＨが９．２に維持されているの
で、クラッド表面電荷が中和されており、クラッド除去
率がイオン交換水の場合の５倍以上に向上した。廃液処
理を考えると、処理液が中性に近いため強酸、強塩基を
使用するプロセスに比べ中和処理が不要となり、またク
ラッド分離段階での放射性イオン成分の溶離が抑えられ
るので、処理液の線量率上昇がゆるやかで、リサイクル
使用に都合が良い。
液中では、スラリーのｐＨが９．２に維持されているの
で、クラッド表面電荷が中和されており、クラッド除去
率がイオン交換水の場合の５倍以上に向上した。廃液処
理を考えると、処理液が中性に近いため強酸、強塩基を
使用するプロセスに比べ中和処理が不要となり、またク
ラッド分離段階での放射性イオン成分の溶離が抑えられ
るので、処理液の線量率上昇がゆるやかで、リサイクル
使用に都合が良い。
【００２９】その他の緩衝液としては、トリス緩衝液
（トリスアミノメタン溶液と塩酸の混合液）やリン酸塩
系緩衝液（リン酸水素二ナトリウムとリン酸二水素ナト
リウムの混合液）が使用可能である。
（トリスアミノメタン溶液と塩酸の混合液）やリン酸塩
系緩衝液（リン酸水素二ナトリウムとリン酸二水素ナト
リウムの混合液）が使用可能である。
【００３０】
【実施例３】本発明の一実施例を図６により説明する。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みのイオン交換樹脂を固化するの
に適した方法に関する。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みのイオン交換樹脂を固化するの
に適した方法に関する。
【００３１】タンク貯蔵されていた使用済みのイオン交
換樹脂はクラッド分離槽１９にて超音波照射により付着
クラッドを除去する。その後、脱水機２０で水きりし、
所定量を廃棄容器２４に供給する。一方、固化材である
セメントはセメント貯蔵タンク２１よりセメントを、混
練水タンク２２より混練水を所定量、混練機２３へ供給
し、充分に混練しペーストにしておく。使用済みのイオ
ン交換樹脂を充填した廃棄容器２４にセメントペースト
を注入しながら、撹伴器２５により撹伴混合し、容器内
の所定レベルまでセメントペーストを注入する。樹脂と
セメントが均一になるまで撹伴器２５を駆動し混合す
る。その後、廃棄容器２４は上蓋をして静置し１か月以
上養生する。
換樹脂はクラッド分離槽１９にて超音波照射により付着
クラッドを除去する。その後、脱水機２０で水きりし、
所定量を廃棄容器２４に供給する。一方、固化材である
セメントはセメント貯蔵タンク２１よりセメントを、混
練水タンク２２より混練水を所定量、混練機２３へ供給
し、充分に混練しペーストにしておく。使用済みのイオ
ン交換樹脂を充填した廃棄容器２４にセメントペースト
を注入しながら、撹伴器２５により撹伴混合し、容器内
の所定レベルまでセメントペーストを注入する。樹脂と
セメントが均一になるまで撹伴器２５を駆動し混合す
る。その後、廃棄容器２４は上蓋をして静置し１か月以
上養生する。
【００３２】本実施例によれば、従来は比放射能が高く
て搬出できなかった使用済みのイオン交換樹脂に対して
も、搬出可能な固化体を作成することができる。
て搬出できなかった使用済みのイオン交換樹脂に対して
も、搬出可能な固化体を作成することができる。
【００３３】
【実施例４】本発明の一実施例を図７により説明する。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みの樹脂を除染するのに適した方
法で実施例１の前処理法として、樹脂の表面電荷を中和
するとともに、樹脂に吸着している放射性のイオン成分
を除去するのに好適な方法に関するものである。
本実施例は原子力発電所の炉水浄化系や燃料プール浄化
系から発生する使用済みの樹脂を除染するのに適した方
法で実施例１の前処理法として、樹脂の表面電荷を中和
するとともに、樹脂に吸着している放射性のイオン成分
を除去するのに好適な方法に関するものである。
【００３４】貯蔵タンク２６に貯蔵されている廃樹脂の
スラリーを定量ポンプ２７を用いて分離槽２８に一定量
供給する。分離槽２８には撹伴器２９が設置されてい
る。ここに中性塩貯蔵タンク３０より中性塩を一定量、
分離槽２８に供給し撹伴器２９を駆動し充分に混合す
る。ここで中性塩としてはアルカリ土類金属の塩化物、
硝酸塩、硫酸塩の中から選ばれたものが適する。特にバ
リウムの中性塩が樹脂に吸着した放射性コバルトイオン
を除去するために最適である。中性塩の濃度は高ければ
高いほど廃液の発生量は少なくできるが、廃液の処理を
考慮するとスラリー中濃度で１モル／ｌ程度が望まし
い。
スラリーを定量ポンプ２７を用いて分離槽２８に一定量
供給する。分離槽２８には撹伴器２９が設置されてい
る。ここに中性塩貯蔵タンク３０より中性塩を一定量、
分離槽２８に供給し撹伴器２９を駆動し充分に混合す
る。ここで中性塩としてはアルカリ土類金属の塩化物、
硝酸塩、硫酸塩の中から選ばれたものが適する。特にバ
リウムの中性塩が樹脂に吸着した放射性コバルトイオン
を除去するために最適である。中性塩の濃度は高ければ
高いほど廃液の発生量は少なくできるが、廃液の処理を
考慮するとスラリー中濃度で１モル／ｌ程度が望まし
い。
【００３５】廃樹脂の中性塩溶液への浸漬期間は１日程
度が必要である。この間、撹伴は継続しておくことが望
ましい。その後、スラリーを数分間静置し、上澄み液と
沈殿物に分別する。ここで遠心分離により樹脂と上澄み
液に分別する方が効率的である。樹脂は付着クラッドを
分離するため、実施例１に記述した方法で処理すること
ができる。一方、上澄み液は廃樹脂から溶出した放射性
のイオンを含んでいるため、そのままタンク貯蔵する
か、またはセメントと混合し均質固化体にすることもで
きる。また図７に示すように、アルカリ貯蔵タンク３１
より一定量のアルカリ塩を上澄み液タンク３１に供給
し、放射性のイオンを沈殿として回収し、クラッドスラ
リータンク３２で貯蔵するか、セメントと混合して固化
することもできる。沈殿分離後の廃液は既設の廃液処理
系で処理することができる。
度が必要である。この間、撹伴は継続しておくことが望
ましい。その後、スラリーを数分間静置し、上澄み液と
沈殿物に分別する。ここで遠心分離により樹脂と上澄み
液に分別する方が効率的である。樹脂は付着クラッドを
分離するため、実施例１に記述した方法で処理すること
ができる。一方、上澄み液は廃樹脂から溶出した放射性
のイオンを含んでいるため、そのままタンク貯蔵する
か、またはセメントと混合し均質固化体にすることもで
きる。また図７に示すように、アルカリ貯蔵タンク３１
より一定量のアルカリ塩を上澄み液タンク３１に供給
し、放射性のイオンを沈殿として回収し、クラッドスラ
リータンク３２で貯蔵するか、セメントと混合して固化
することもできる。沈殿分離後の廃液は既設の廃液処理
系で処理することができる。
【００３６】本実施例によれば樹脂の表面電荷を中和で
きるのでクラッド分離効率が向上するとともに、樹脂に
吸着している放射性のイオン成分を効率的に除去するこ
とができる。
きるのでクラッド分離効率が向上するとともに、樹脂に
吸着している放射性のイオン成分を効率的に除去するこ
とができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、廃樹脂中に含まれるク
ラッド及びイオン状の放射性核種を高い除染系数で除去
することができる。また処理にともなって発生する二次
廃棄物量を低減することができる。また機器腐食を低減
し、機器の寿命を伸ばすことができる。
ラッド及びイオン状の放射性核種を高い除染系数で除去
することができる。また処理にともなって発生する二次
廃棄物量を低減することができる。また機器腐食を低減
し、機器の寿命を伸ばすことができる。
【００３８】さらに本発明によれば、従来は比放射能が
高くて搬出できなかった使用済みのイオン交換樹脂に対
しても、搬出可能な固化体を作成することができる。
高くて搬出できなかった使用済みのイオン交換樹脂に対
しても、搬出可能な固化体を作成することができる。
【図１】本発明の一実施例である原子力発電所の炉水浄
化系や燃料プール浄化系から発生する使用済みの樹脂を
除染するのに適した方法のシステム図
化系や燃料プール浄化系から発生する使用済みの樹脂を
除染するのに適した方法のシステム図
【図２】ＢＷＲプラントの冷却水浄化系のシステムフロ
ー図
ー図
【図３】イオン交換樹脂とクラッドの表面電荷と液性の
関係図
関係図
【図４】キャビテーション発生に必要な出力密度と周波
数の関係図
数の関係図
【図５】クラッド除去率の比較図
【図６】本発明の一実施例である原子力発電所の炉水浄
化系や燃料プール浄化系から発生する使用済みのイオン
交換樹脂を固化するのに適した方法のシステム図
化系や燃料プール浄化系から発生する使用済みのイオン
交換樹脂を固化するのに適した方法のシステム図
【図７】クラッド分離の前処理法として、樹脂の表面電
荷を中和するとともに、樹脂に吸着している放射性のイ
オン成分を除去するのに好適な方法のシステム図
荷を中和するとともに、樹脂に吸着している放射性のイ
オン成分を除去するのに好適な方法のシステム図
１…原子炉 ２…タービン ３…復水器 ４…炉水浄化系 ５…復水浄化系 ６…燃料プール ７…燃料プール浄化系 ８…廃樹脂貯蔵タ
ンク ９…定量ポンプ １０…クラッド分
離槽 １１…撹伴器 １２…ｐＨセンサ
ー １３…緩衝剤貯蔵タンク １４…制御装置 １５…粒子除去フィルタ １６…ポンプ １７…超音波発振子 １８…ポンプ １９…クラッド分離槽 ２０…脱水機 ２１…混練水タンク ２２…セメント貯
蔵タンク ２３…混練機 ２４…廃棄容器 ２５…撹伴器 ２６…貯蔵タンク ２７…定量ポンプ ２８…分離槽 ２９…撹伴器 ３０…中性塩貯蔵
タンク ３１…クラッドスラリータンク
ンク ９…定量ポンプ １０…クラッド分
離槽 １１…撹伴器 １２…ｐＨセンサ
ー １３…緩衝剤貯蔵タンク １４…制御装置 １５…粒子除去フィルタ １６…ポンプ １７…超音波発振子 １８…ポンプ １９…クラッド分離槽 ２０…脱水機 ２１…混練水タンク ２２…セメント貯
蔵タンク ２３…混練機 ２４…廃棄容器 ２５…撹伴器 ２６…貯蔵タンク ２７…定量ポンプ ２８…分離槽 ２９…撹伴器 ３０…中性塩貯蔵
タンク ３１…クラッドスラリータンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野下健司 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 船橋清美 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 河村文雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−155899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−147099（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175800（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21F 9/30
Claims (5)
- 【請求項１】 原子力発電所の脱塩器又は濾過脱塩器か
ら発生したクラッド付着の使用済みイオン交換樹脂から
付着クラッドを除去する放射性廃樹脂の除染方法におい
て、前記使用済みイオン交換樹脂のスラリーのｐＨを７〜１
０に調整することで、少なくとも前記付着クラッドの 表
面電荷を中和した状態にし、かかる状態のもとで超音波
照射、あるいは攪拌等の機械的操作を加えることにより
付着クラッドを分離、除去することを特徴とする放射性
廃樹脂の除染方法。 - 【請求項２】 前記使用済みイオン交換樹脂が原子力発
電所の炉水浄化系又は燃料プール浄化系の濾過脱塩器か
ら発生したものであることを特徴とする請求項１に記載
の放射性廃樹脂の除染方法。 - 【請求項３】 ｐＨ緩衝剤として四ホウ酸ナトリウム、
トリス緩衝液、リン酸塩のなかから選ばれたものを使用
することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性廃
樹脂の除染方法。 - 【請求項４】 スラリーに中性塩を添加し樹脂の非交換
基を交換した後にスラリーのｐＨを７〜１０に調整する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
放射性廃樹脂の除染方法。 - 【請求項５】 前記中性塩がアルカリ土類金属の塩化
物、硝酸塩、硫酸塩のうちから選ばれたものであること
を特徴とする請求項４に記載の放射性廃樹脂の除染方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04340257A JP3119538B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 放射性廃樹脂の除染方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04340257A JP3119538B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 放射性廃樹脂の除染方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186397A JPH06186397A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3119538B2 true JP3119538B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=18335208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04340257A Expired - Fee Related JP3119538B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 放射性廃樹脂の除染方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101279718B1 (ko) * | 2013-03-18 | 2013-06-27 | 주식회사 멘도타 | 오염된 폐수지의 방사성핵종 제거방법 및 제거시스템 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5489124B2 (ja) * | 2011-08-23 | 2014-05-14 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 原子力発電所の廃樹脂処理方法及び処理システム |
| JP2017020892A (ja) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 株式会社東芝 | 使用済みイオン交換樹脂の処理方法及び処理装置 |
| JP6940448B2 (ja) | 2018-03-29 | 2021-09-29 | 株式会社日立製作所 | 濁質分離装置、濁質分離方法、及び濁質分離システム |
| CN114163685A (zh) * | 2020-09-10 | 2022-03-11 | 阳江核电有限公司 | 废树脂再生处理方法 |
| CN112133465B (zh) * | 2020-09-23 | 2022-02-11 | 中国核动力研究设计院 | 一种放射性废树脂回取系统及方法 |
| CN114023475B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-09-29 | 中国核电工程有限公司 | 自动更换树脂的装置 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP04340257A patent/JP3119538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101279718B1 (ko) * | 2013-03-18 | 2013-06-27 | 주식회사 멘도타 | 오염된 폐수지의 방사성핵종 제거방법 및 제거시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06186397A (ja) | 1994-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3119538B2 (ja) | 放射性廃樹脂の除染方法 | |
| JPH10508697A (ja) | 汚染除去方法 | |
| JP2941429B2 (ja) | 有機酸を含む溶液の廃棄処理方法及び装置 | |
| US5386078A (en) | Process for decontaminating radioactive metal surfaces | |
| JP4370231B2 (ja) | 放射性物質除染方法および化学除染装置 | |
| JPH0527094A (ja) | 固体状放射性廃棄物の処理方法 | |
| JPH08271692A (ja) | 放射性廃液の処理方法 | |
| JP2925413B2 (ja) | 放射性廃液の処理方法 | |
| CS268821B2 (en) | Method of boric acid's reapplicable solutions recovery in atomic power stations | |
| JPH0769473B2 (ja) | 酸性除染廃液の処理方法 | |
| JPS6349528B2 (ja) | ||
| JP3388920B2 (ja) | 発電所の廃液処理方法およびその装置 | |
| Epimakhov et al. | Reverse-osmosis filtration based water treatment and special water purification for nuclear power systems | |
| JP2509654B2 (ja) | 化学除染廃液処理方法 | |
| RU2183871C1 (ru) | Способ дезактивации отработанного катионита установок обработки радиоактивных сред атомной электростанции | |
| KR100576919B1 (ko) | 방사능 오염 토양의 제염 후 발생되는 폐기물을저감시키는 방법 | |
| RU2669013C1 (ru) | Способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов | |
| JPS5815016B2 (ja) | イオン交換樹脂の洗浄方法 | |
| RU2573826C1 (ru) | Способ дезактивации отработанных ионообменных смол, загрязненных радионуклидами | |
| RU2631942C1 (ru) | Способ дезактивации радиоактивных ионообменных смол | |
| RU2144708C1 (ru) | Способ обезвреживания маломинерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях | |
| RU2817393C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| JPH0727076B2 (ja) | 放射性使用済イオン交換樹脂の処理方法および設備 | |
| JP2004028903A (ja) | 放射性廃液分離装置、およびそれを備えた放射性イオン交換樹脂の処理システム | |
| Holcomb | Low-radioactivity-level Waste Treatment. Part I.: Laboratory Development of a Scavenging-precipitation Ion-exchange Process for Decontamination of Process Water Wastes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |