JP5253994B2 - 放射性金属廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Description
ギ酸(HCOOH)は、殆どの金属と金属酸化物を溶解してギ酸塩となる。ギ酸は溶解度が非常に高い。例えば、2molのギ酸は1molのFeを溶解してギ酸鉄を生成する。その他の反応生成物は存在しないので、この反応は化学量論的に精確に制御でき、結果的に、除染に必要なギ酸量及び廃液量を最小限とすることができる。殆どのギ酸金属塩は水溶性であるため、除染液から溶解金属を回収するとともに水を再生して再使用することが容易となる。
処理体系の概括及び物質流れを、Pbを例とするFig.Iに示す。DECOFOR除染処理は、汚染金属を希釈ギ酸溶液に短時間浸漬する工程を含む。当該酸溶液を汚染金属にスプレーしてもよい。ギ酸が化学量論的に消費された後、汚染表面層を水で濯いで除去する。化学量論的に消費された溶液(使用済み溶液)は、酸化剤としてのH2O2で再生することができる。酸化剤は不溶性化合物を沈殿させる。該使用済溶液に当初濃度となるようにギ酸を添加すれば、当該酸溶液は再使用可能である。溶解金属を含む当該溶液は、化学的に又は電気化学的に処理して、金属を回収する。電解後のギ酸溶液は再利用のために除染タンクに戻す。本処理法は水と除染薬剤の閉サイクルで行われることとなる。したがって、そこには廃棄液がなく、二次固体廃棄物が最小限となる(金属又は金属酸化物としての当初金属の0.01〜0.1%)。」
Pb2++O2→PbO2+2e−
HCOO−+H+→HCOOH
しかし、放射性金属が鉛や銅以外の鉄の場合は、過酸化水素の存在下で、鉄イオン(Fe2+)を含むと、下記フェントン反応により生成するヒドロキシラジカルが、有機酸の酸化分解を促進するように作用して、脂肪族カルボン酸の電解再生が困難と考えられる。ギ酸の場合を例にとると、反応式は下記の如くであると推定される。
酸化分解:HCOO−+・OH→H2O+CO2
また、過酸化水素を存在させない場合には、電解酸化されると考えられる(特許文献3段落0009〜0010参照)。
該放射性金属廃棄物を、その金属塩が水溶性であり酸化分解可能な脂肪族カルボン酸を含む除染液に浸漬して、前記放射性金属廃棄物の表面部を脂肪族カルボン酸金属塩として前記除染液中に溶出させて除染を行う化学的除染操作を含む放射性金属廃棄物の処理方法において、
前記除染工程で発生する劣化除染液を電解して、陰極で前記カルボン酸金属塩の金属成分を析出させて回収するに際して、
陽極として導電性基体が白金族金属又は白金族金属酸化物で被覆されたものを使用して、脂肪族カルボン酸を電解再生させる、ことを特徴とする。
本発明では、イリジウム等の白金族金属が同様な作用を奏していると考えられる。
電析反応(陰極):Fe2++2e−→ Fe
なお、汚染金属廃棄物がステンレスのような鉄系の場合、CoやNi、Cr等も含んでいるが、それらも、Feの場合と同様に電析する。
陽極:市販イリジウム被覆チタン板(電極面積900cm2/枚×1枚、両面電極)
陰極:市販ステンレス板(電極面積900cm2/枚×2枚)
<電解条件>
平均電流値;11.5A(平均電流密度:0.06A)、 電解時間:60h、
なお、該試料液の処理前後のギ酸濃度及び鉄イオン濃度はそれぞれ、下記の如くであった。即ち、実用的なギ酸回復ができることが確認できた。更に、鉄(汚染金属)の回収率も良好であり、ギ酸の過酸化物分解に際しての沈殿物(鉄系酸化物)の生成量も少なく、後処理も容易となることが確認できた。
鉄イオン濃度:再生前 7.75g→再生後 2.65g(回収率約66%)
13 電解槽
15 除染液
27 電解陽極
29 電解陰極
31 汚染金属
Claims (7)
- 放射能で表面が汚染された鉄系の放射性金属廃棄物の処理方法であって、
該放射性金属廃棄物を、その金属塩が水溶性であり酸化分解可能な脂肪族カルボン酸を含む除染液に浸漬して、前記放射性金属廃棄物の表面部を脂肪族カルボン酸金属塩として前記除染液中に溶出させて除染を行う化学的除染操作を含む放射性金属廃棄物の処理方法において、
前記除染工程で発生する劣化除染液を電解して、陰極で前記カルボン酸金属塩の金属成分を析出させて回収するに際して、
陽極として導電性基体が白金族金属又は白金族金属酸化物で被覆されたものを使用して、脂肪族カルボン酸を電解再生させる、
ことを特徴とする放射性金属廃棄物の処理方法。 - 前記電解を、前記陽極として導電性基体がイリジウム又はイリジウム酸化物で被覆されたものを使用し、電流密度:0.0025〜0.01A/cm2の条件で行うことを特徴とする請求項1記載の放射性金属廃棄物の処理方法。
- さらに、前記陽極で電解再生させた脂肪族カルボン酸を、除染液として、適宜、脂肪族カルボン酸を補充して、循環使用することを特徴とする請求項1又は2記載の放射性金属廃棄物の処理方法。
- さらに、前記陽極で電解再生させた脂肪族カルボン酸を酸化剤で分解するとともに、前記カルボン酸金属塩の残留金属イオンを水酸化物として沈殿させた後に、該沈殿水酸化物を、ろ過分離工程を経て廃棄することを特徴とする請求項1又は2記載の放射性金属廃棄物の処理方法。
- 前記酸化剤が過酸化水素であることを特徴とする請求項4記載の放射性金属廃棄物の処理方法。
- 前記脂肪族カルボン酸がギ酸であることを特徴とする請求項1又は2記載の放射性金属廃棄物の処理方法。
- 請求項2記載の放射性金属廃棄物の処理方法に使用する装置であって、除染槽、電解槽、該除染槽から電解槽への液送り手段、及び、該電解槽から除染槽への液戻し手段を備えていることを特徴とする放射性金属廃棄物の処理装置。
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