JP5285171B1 - 放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれかの破過を精度良く検出できる放射性廃液の処理方法を提供する。
【解決手段】放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着する吸着材である結晶化シリコチタネート（ＣＳＴ）が放射性廃液処理装置９の吸着装置１内の吸着材層１ｂに充填されている。ＣＳＴで放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去されて吸着装置１から排出された放射性廃液のγ線がγ線検出器３で検出され、その放射性廃液のβ線がβ線検出器４で検出される。信号処理装置１７が、γ線検出器３から出力されたγ線検出信号及びβ線検出器４から出力されたβ線検出信号に基づいて、吸着材層１ｂにおいて放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれが破過したかを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適な放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置に関する。

原子力施設において発生する放射性核種を含む放射性廃液の処理方法の一つに、無機系吸着材及びイオン交換樹脂等により放射性核種を吸着して除去する処理方法がある。

放射性廃液に含まれる放射性核種のうち、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムは、熱源及び放射線源となるため、放射性廃液から分離処理することが望まれる。

放射性廃液に含まれる放射性セシウムと放射性ストロンチウムは化学的性質が異なるため、例えば特開２００７−２７１３０６号公報に記載されているように、セシウムとストロンチウムを異なる吸着材を用いて分離除去する方法がある。一方、例えばOji et al., WM2012 Conference, Feb.26-Mar.1, 2012, Phoenix, Arizona, USA, 12092 (2012)に提案されている吸着材は、セシウム及びストロンチウムの両者を吸着できる。この吸着材を使用すると、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを合わせて放射性廃液から分離除去することができる。

特開２００７−２７１３０６号公報

Oji et al., WM2012 Conference, Feb.26-Mar.1, 2012, Phoenix, Arizona, USA, 12092 (2012)

従来例で多く使用されている、セシウム及びストロンチウムそれぞれに対応した吸着材あるいは処理システムを用いて、放射性廃液から放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを別々に分離除去する場合には、各吸着材あるいは処理システムでの放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの除去割合は、それぞれの吸着材あるいは処理システムの入口と出口でそれぞれ放射線を計測し、これらの計測値の差を算出することにより求めることができた。

一方、Oji et al., WM2012 Conference, Feb.26-Mar.1, 2012, Phoenix, Arizona, USA, 12092 (2012)に記載された、セシウム及びストロンチウムの両方を吸着できる吸着材を充填した吸着材層で除去する場合には、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれの除去割合は、前述したように、その吸着材層の入口及び出口のそれぞれで計測したそれぞれの放射線の差を用いて算出する方法では知ることが難しい。すなわち、吸着材層の入口及び出口でそれぞれ計測した放射線の差は、放射性セシウムの減少分と放射性ストロンチウムの減少分の和であり、その差の値から放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれの内訳を知ることは困難であった。また、ともに熱源となる放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを同時に除去する場合、吸着材層での発熱が課題となる。

本発明の目的は、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれかの破過を精度良く検出できる放射性廃液の処理方法及び放射性廃液処理装置を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを含む放射性廃液を、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層に供給して前記吸着材で放射性セリウム及びストロンチウムを除去し、吸着材層から排出された放射性廃液からのγ線をγ線検出器及びβ線をβ線検出器でそれぞれ検出し、γ線検出器から出力されたγ線検出信号及びβ線検出器から出力されたβ線検出信号を用いて、その吸着材層における放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれかの破過を判定することにある。

放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層から排出された放射性廃液からのγ線を検出するγ線検出器から出力されたγ線検出信号、及びその放射性廃液からのβ線を検出するβ線検出器から出力されたβ線検出信号を用いて、その吸着材層における放射性セシウム及びストロンチウムのいずれかの破過を判定するので、その吸着材層における放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれかの破過を精度良く検出できる。

本発明によれば、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着する吸着材を充填した吸着材層における放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのいずれかの破過を精度良く検出できる。

本発明の好適な一実施例である実施例１の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置の構成図である。 放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両方を吸着する吸着材を充填した吸着材層内の、放射性核種の分布を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例２の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置の構成図である。 本発明の他の実施例である実施例３の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置の構成図である。 本発明の他の実施例である実施例４の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置の構成図である。 本発明の他の実施例である実施例５の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置の構成図である。

Oji et al., WM2012 Conference, Feb.26-Mar.1, 2012, Phoenix, Arizona, USA, 12092 (2012)に記載された、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する粒状の結晶化シリコチタネート（ＣＳＴ）（チタンケイ酸塩化合物）を充填した吸着材層で、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれを吸着して除去するときにおいて、発明者らは、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれについてその吸着材層からが排出される破過について調べた。

放射性セシウム（例えば、Ｃｓ−１３７）及び放射性ストロンチウム（例えば、Ｓｒ−９０）を含む放射性廃液を、ＣＳＴを充填した吸着材層に供給することを想定する。放射性廃液の吸着材層への供給速度は、例えば吸着材層に充填したＣＳＴの体積の１０倍の放射性廃液が１時間に吸着材層を通過する速度（吸着材層におけるＣＳＴの体積が１ｍ^３の場合、放射性廃液の供給速度は１０ｍ^３／時）が選択される。放射性廃液の供給速度は吸着材層の体積の１０倍／時より速くても遅くてもよい。しかしながら、その供給速度が速い場合には、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０が吸着材層内のＣＳＴに十分に吸着されなくなる。また、その供給速度が遅い場合には、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０を吸着材層で除去する処理時間が長くなる。このため、放射性廃液の吸着材層への供給速度は，吸着材の性能、及び処理が必要な、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０を含む放射性廃液の量に応じて適切に設定する必要がある。

Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０を含む放射性廃液が上記の吸着材層を通過する過程で、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０が、吸着材層内のＣＳＴに吸着され、放射性廃液から除去される。通常、ＣＳＴによって吸着されたＣｓ−１３７及びＳｒ−９０の吸着材層内での濃度分布は、図２に示すように、吸着材層の入口側で高く、出口側に向かって低くなる。放射性廃液の吸着材層による処理開始当初（時間＝ｔ）では、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０は吸着材層から排出された放射性廃液に含まれていない。吸着材層による放射性廃液の処理時間の経過に伴い（時間＝ｔ＋ａ）、吸着材層内でのＣｓ−１３７及びＳｒ−９０のそれぞれの濃度の高い領域は、吸着材層の入口側から出口側に移動する。そして、吸着材層による放射性廃液の処理時間がさらに経過すると（時間＝ｔ＋ｂ（ｂ＞ａ））、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０が吸着材層から排出された放射性廃液に含まれるようになる。これを破過と呼ぶ。しかしながら、ＣＳＴを充填した吸着材層では、Ｃｓ−１３７が破過するまでに要する時間（Ｃｓ−１３７の破過時間）とＳｒ−９０が破過するまでに要する時間（Ｓｒ−９０の破過時間）が異なることが分かった。

ＣＳＴを充填した吸着材層では、Ｓｒ−９０の破過時間がＣｓ−１３７の破過時間よりも短くなる。放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材として粒状のチタン酸塩を用い、粒状のチタン酸塩を充填した吸着材層に、Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０を含む放射性廃液を供給した場合には、Ｓｒ−９０の破過時間がＣｓ−１３７の破過時間よりも長くなる。また、放射性廃液に含まれるＣｓ−１３７及びＳｒ−９０のそれぞれの濃度が変化した場合、及びＣｓ−１３７及びＳｒ−９０を含む放射性廃液の吸着材層への供給量が変化した場合でも、その吸着材層におけるＳｒ−９０の破過時間及びＣｓ−１３７の破過時間が異なる。

Ｃｓ−１３７及びＳｒ−９０のいずれかが吸着材層を破過した場合には、吸着材層を形成する、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材、例えば、ＣＳＴを交換する必要がある。このためには、放射性セシウム（例えば、Ｃｓ−１３７）または放射性ストロンチウム（例えば、Ｓｒ−９０）の破過をより精度良く検出しなければならない。

このため、発明者らは、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層の出口に、半導体放射線検出器であるβ線検出器及びγ線検出器を配置することを考えた。Ｃｓ−１３７はγ線を放出するため、吸着材層からＣｓ−１３７が排出される、すなわち、Ｃｓ−１３７が破過すると、Ｃｓ−１３７から放出されるγ線がγ線検出器で検出される。Ｓｒ−９０はβ線を放出するため、吸着材層からＳｒ−９０が排出される、すなわち、Ｓｒ−９０が破過すると、Ｓｒ−９０から放出されるβ線がβ線検出器で検出される。

放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層の出口にβ線検出器及びγ線検出器を配置することにより、その吸着材の材質が異なっても、また、放射性廃液に含まれるＣｓ−１３７及びＳｒ−９０のそれぞれの濃度、及びその放射性廃液の吸着材層への供給量が、それぞれ変化した場合でも、吸着材層におけるＣｓ−１３７及びＳｒ−９０のそれぞれの破過をより精度良く検出することができる。

以上に述べた発明者らの検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１の放射性廃液の処理方法を、図１を用いて説明する。さらに、この放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置９を、図１を用いて説明する。

放射性廃液処理装置９は、吸着装置１、放射線検出装置２、放射性核種除去装置５、除熱装置１６及び信号処理装置１７を有する。吸着装置１は、容器１ａ内に放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材（例えば、粒状のＣＳＴ（チタンケイ酸塩化合物））が充填された吸着材層１ｂが内部に設置されている。ＣＳＴは、Oji et al., WM2012 Conference, Feb.26-Mar.1, 2012, Phoenix, Arizona, USA, 12092 (2012)に記載されているように、樹脂をベースとして担持したカートリッジタイプにして使用してもよい。

除熱装置１６が容器１ａの外面に設けられる。除熱装置１６は、ジャッケット１６ａ、冷却水供給管１６ｂ及び冷却水排出管１６ｃを有する。ジャケット１６ａは容器１ａの外面を取り囲んで容器１ａの外面に取り付けられ、冷却水供給管１６ｂ及び冷却水排出管１６ｃがジャケット１６ａに接続される。容器１ａを取り囲む環状領域が容器１ａの外面とジャケット１６ａの間に形成される。除熱装置として伝熱フィンを用い、複数の伝熱フィンを容器１ａの外面に取り付けてもよい。また、除熱装置である冷却管を吸着装置１の容器１ａ内に設置してもよい。

放射性廃液を供給する廃液供給管１０が吸着装置１に接続される。吸着装置１と放射性核種除去装置５は、配管１１によって接続されている。放射性核種除去装置５は、放射性廃液に含まれる放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等）を除去する装置である。

吸着装置１の出口近くで配管１１の側に配置された放射線検出装置２は、半導体放射線検出器であるγ線検出器３及びβ線検出器４を有する。γ線検出器３、β線検出器４及び表示装置６が信号処理装置１７に接続される。γ線検出器として、半導体放射線検出器以外にＮａＩ型検出器を用いてもよい。β線検出器として、半導体放射線検出器以外にガイガー・ミュラー型放射線検出器を用いてもよい。また、放射線検出器として、電離箱及び比例計数管を用いることができる。

放射性廃液処理装置９を用いて実施される本実施例の放射性廃液の処理方法を、具体的に説明する。

放射性セシウム（例えば、Ｃｓ−１３７等）、放射性ストロンチウム（例えば、Ｓｒ−９０等）及び放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等）等の放射性核種を含む放射性廃液が、廃液供給管１０に設けられたポンプ（図示せず）を駆動することにより、廃液供給管１０を通して吸着装置１に供給される。放射性廃液に含まれる放射性セシウム及び放射性ストロンチウムは、吸着装置１内の吸着材層１ｂに充填されたＣＳＴに吸着されて除去される。

冷却水が、冷却水供給管１６ｂを通してジャッケット１６ａ内の環状領域に供給され、ジャッケット１６ａ内から冷却水排出管１６ｃに排出される。放射性セシウム及び放射性ストロンチウムはそれぞれ発熱性の放射性核種である。ＣＳＴで放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着することにより、吸着材層１ｂの温度が高くなる。本実施例では、吸着材層１ｂ内のＣＳＴに吸着された放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれで発生する熱量は、ジャッケット１６ａ内に供給される冷却水によって除去される。このため、吸着材層１ｂの温度上昇が抑制される。冷却水の替りに冷却空気をジャッケット１６ａ内に供給してもよい。

放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去されて吸着装置１から排出された放射性廃液は、配管１１を通して放射性核種除去装置５に供給される。放射性廃液に含まれている、放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等）が、放射性核種除去装置５によって除去される。放射性核種が除去された処理水が、配管１２に排出され、タンク（図示せず）内に貯蔵される。

γ線検出器３は、吸着装置１から配管１１に排出された放射性廃液から放出されるγ線を検出してγ線検出信号を出力する。このγ線検出信号は信号処理装置１７に入力される。また、β線検出器４は、吸着装置１から配管１１に排出された放射性廃液から放出されるβ線を検出してβ線検出信号を出力する。このβ線検出信号も信号処理装置１７に入力される。信号処理装置１７は、放射性セシウムから放出されたγ線に基づいたγ線検出信号を入力したときには放射性セシウムが吸着装置１の吸着材層を破過したと判定し、放射性ストロンチウムから放出されたβ線に基づいたβ線検出信号を入力したときには放射性セシウムが吸着装置１の吸着材層を破過したと判定する。

しかしながら、吸着装置１から排出された放射性廃液が放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等））を含んでいる場合には、含まれている放射性核種を特定する必要がある。γ線を放出する放射線核種が含まれている場合には、γ線検出信号がγ線検出器３から出力され、また、β線を放出する放射線核種が含まれている場合には、β線検出信号がβ線検出器４から出力される。このため、信号処理装置１７は、入力したγ線検出信号及び入力したβ線検出信号のそれぞれのエネルギースペクトルを求める。信号処理装置１７は、γ線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いてγ線を放出する放射線核種ごとの計数率を求め、β線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いてβ線を放出する放射性核種ごとの計数率を求める。信号処理装置１７は、求めた放射性核種ごとの計数率を表示装置６に出力する。表示装置６は、吸着装置１から排出された放射性廃液に含まれている放射性核種ごとに元素記号と計数率を表示する。

具体的には、吸着装置１に供給される放射性廃液の放射性セシウムの同位体（例えば、Ｃｓ−１３３及びＣｓ−１３７等）の濃度と放射性ストロンチウムの同位体（例えば、Ｓｒ−８９及びＳｒ−９０等）の濃度が例えば等しい場合には、吸着材層１ｂ内のＣＳＴが放射性セシウムの同位体よりも放射性ストロンチウムの同位体を吸着しやすいため、ＣＳＴを充填した吸着材層１ｂにおいては放射性ストロンチウムの同位体が放射性セシウムの同位体よりも早く破過する。このとき、β線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いて求めた放射性核種に放射性ストロンチウムの同位体が含まれており、信号処理装置１７は、放射性ストロンチウムの各同位体のそれぞれの計数率を求める。しかしながら、放射性セシウムの同位体がγ線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いて求められた放射線核種に含まれていないため、放射性セシウムの各同位体の計数率は信号処理装置１７で求められない。

放射性ストロンチウムの同位体の合計の計数率（またはＳｒ−９０の計数率）が設定計数率になったとき、信号処理装置１７は、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）が吸着材層１ｂを破過したと判定する。放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）が吸着材層１ｂを破過したと判定されたとき、信号処理装置１７は、それの破過を示す情報を操作盤（図示せず）に設けられた表示装置６に表示するとともに、警報装置（図示せず）に破過を示す警報信号を出力する。警報信号を入力した警報装置は警報音を発する。

一方、吸着装置１に供給される放射性廃液の放射性セシウムの同位体の濃度が放射性ストロンチウムの同位体の濃度よりも非常に大きい場合には、ＣＳＴを充填した吸着材層１ｂであっても、放射性セシウムの同位体が放射性セシウムの同位体よりも早く破過する可能性がある。放射性セシウムの同位体が放射性セシウムの同位体よりも早く破過した場合には、γ線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いて求めた放射性核種に放射性セシウムの同位体が含まれており、信号処理装置１７は、放射性セシウムの各同位体のそれぞれの計数率を求める。しかしながら、放射性ストロンチウムの同位体がβ線検出信号に基づいて求めたエネルギースペクトルを用いて求められた放射線核種に含まれていないため、放射性ストロンチウムの各同位体の計数率は信号処理装置１７で求められない。

放射性セシウムの同位体の合計の計数率（またはＣｓ−１３７の計数率）が設定計数率になったとき、信号処理装置１７は、放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着材層１ｂを破過したと判定する。放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着材層１ｂを破過したと判定されたとき、信号処理装置１７は、それの破過を示す情報を表示装置６に表示するとともに、警報音を発生させるために破過を示す警報信号を警報装置に出力する。

信号処理装置１７によって求められた放射性ストロンチウムの同位体、例えば、Ｓｒ−８９及びＳｒ−９０等の各計数率（または放射性セシウムの同位体、例えば、Ｃｓ−１３３及びＣｓ−１３７等の各計数率）が表示装置５６に表示される。

放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）または放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）が吸着材層１ｂを破過したとき、廃液供給管１０に設けられたポンプを停止することにより廃液供給管１０による吸着装置１への放射性廃液の供給が停止され、吸着装置１の吸着材層１ｂ内のＣＳＴが新しいＣＳＴと交換される。ＣＳＴの交換が完了した後、吸着装置１への放射性廃液の供給が再開される。廃液供給管１０に設けられたポンプの駆動及び停止の操作は、オペレータにより、前述の操作盤からの遠隔操作で行われる。

本実施例では、吸着装置１から排出された放射性廃液の放射線をγ線検出器３及びβ線検出器４で検出しているので、吸着装置１に供給される放射性廃液に含まれる放射性セシウム及び放射性ストロンチウムのそれぞれの濃度が変化した場合でも、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着できる吸着材であるＣＳＴを充填した吸着材層１ｂにおける放射性ストロンチウム及び放射性セシウムのいずれかの破過を精度良く検出することができる。また、信号処理装置１７において、エネルギースペクトルを求めているので、吸着材層１ｂを破過した放射性ストロンチウム（または放射性セシウム）の同位体ごとの計数率を知ることができる。

吸着材層１ｂに充填する、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両方を吸着する吸着材として、例えば、チタン酸、チタン酸塩、または合成ゼオライト及び天然ゼオライトなどのゼオライト化合物を用いてもよい。

放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）または放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）が吸着材層１ｂを破過した後に吸着装置１内の吸着材であるＣＳＴを新しい吸着材と交換するとき、今まで充填されていたＣＳＴと物質の種類が異なる、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着する吸着材、例えば、チタン酸塩を吸着装置１内の吸着層１ｂに充填することができる。本実施例では、吸着装置１から排出された放射性廃液の放射線をγ線検出器３及びβ線検出器４で検出しているので、吸着装置１の吸着材層１ｂ内の吸着材を交換する際に、それまで充填されていた吸着材（例えば、ＣＳＴ）と物質の種類が異なる吸着材（例えば、チタン酸塩）を充填し、吸着層１ｂにおける放射性ストロンチウム及び放射性セシウムの破過時間が変った場合でも、吸着材層１ｂにおける放射性ストロンチウム及び放射性セシウムのいずれかの破過を精度良く検出することができる。

本実施例は、吸着装置１に除熱装置１６を設けているので、吸着材層１ｂで除去された放射性セシウム及び放射性ストロンチウムから発生する熱を除去することができる。このため、吸着材層１ｂの温度上昇を抑制することができる。

実施例１の放射性廃液の処理方法は、吸着材層１ｂにおいて放射性セシウムまたは放射性ストロンチウムが破過した場合には、吸着装置１への放射性廃液の供給を停止して吸着材層１ｂ内の吸着材であるＣＳＴの交換を行っている。このため、放射性廃液の処理に要する時間が長くなる。この点を改良した実施例を、実施例２〜５で説明する。

本発明の他の実施例である実施例２の放射性廃液の処理方法を、図３を用いて説明する。さらに、この放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置９Ａを、図３を用いて説明する。

放射性廃液処理装置９Ａは、放射性廃液処理装置９において吸着装置１及び放射線検出装置２を並列に２系統配置した構成を有する。放射性廃液処理装置９Ａの他の構成は放射性廃液処理装置９と同一である。

放射性廃液処理装置９Ａは、吸着装置１として吸着装置１Ａ及び１Ｂを設け、放射線検出装置２として放射線検出装置２Ａ及び２Ｂを設けている。吸着装置１Ａ及び１Ｂの構成は、それぞれ、実施例１で用いられる吸着装置１と同じである。廃液供給管１０に接続された、弁７Ａを有する配管１０Ａが、吸着装置１Ａの入口に接続され、配管１１に接続された、弁８Ａを有する配管１１Ａが吸着装置１Ａの出口に接続される。半導体放射線検出器であるγ線検出器３Ａ及びβ線検出器４Ａを有する放射線検出装置２Ａが配管１１Ａの側に配置される。廃液供給管１０に接続された、弁７Ｂを有する配管１０Ｂが吸着装置１Ｂの入口に接続され、配管１１に接続された、弁８Ｂを有する配管１１Ｂが吸着装置１Ｂの出口に接続される。半導体放射線検出器であるγ線検出器３Ｂ及びβ線検出器４Ｂを有する放射線検出装置２Ｂが配管１１Ｂの側に配置される。除熱装置１６Ａが吸着装置１Ａの容器１ａの外面に取り付けられ、除熱装置１６Ｂが吸着装置１Ｂの容器１ａの外面に取り付けられる。除熱装置１６Ａ，１６Ｂは、実施例１で用いられる除熱装置１６と同じ構成を有する。γ線検出器３Ａ，３Ｂ及びβ線検出器４Ａ，４Ｂがそれぞれ信号処理装置１７に接続される。

放射性廃液処理装置９Ａを用いて実施される本実施例の放射性廃液の処理方法を、具体的に説明する。実施例１と異なる点を主に説明する。

弁７Ａ，８Ａが開いており、弁７Ｂ，８Ｂが閉じている。放射性セシウム（例えば、Ｃｓ−１３７等）、放射性ストロンチウム（例えば、Ｓｒ−９０等）及び放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等）等の放射性核種を含む放射性廃液が、廃液供給管１０に設けられたポンプ（図示せず）を駆動することにより、廃液供給管１０及び配管１０Ａを通して吸着装置１Ａに供給される。放射性廃液に含まれる放射性セシウム及び放射性ストロンチウムは、吸着装置１Ａ内の吸着材層１ｂに充填されたＣＳＴに吸着されて除去される。放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去された放射性廃液が、吸着装置１Ａから配管１１Ａに排出され、配管１１を通して放射性核種除去装置５に導かれる。除熱装置１６Ａのジャッケット１６ａ内に冷却水が供給される。この冷却水が、放射性廃液が供給される吸着装置１Ａを冷却し、吸着装置１Ａ内の吸着材層１ｂの温度上昇が抑制される。

配管１１Ａ内を流れる放射性廃液から放出されたγ線がγ線検出器３Ａにより検出され、その放射性廃液から放出されたβ線がβ線検出器４Ａで検出される。γ線検出器３Ａから出力されたγ線検出信号及びβ線検出器４Ａから出力されたβ線検出信号を入力した信号処理装置１７は、実施例１における信号処理装置１７と同様に、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）の計数率が設定計数率になったとき、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着装置１Ａの吸着材層１ｂを破過したと判定する。

放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着装置１Ａの吸着材層１ｂを破過したと判定されたとき、オペレータが、操作盤（図示せず）に設けられた表示装置６に表示された破過情報を見て操作盤からの遠隔操作で、弁７Ｂ，８Ｂを開いて弁７Ａ，８Ａを閉じる。吸着装置１Ａへの放射性廃液の供給が停止され、放射性廃液は吸着装置１Ｂに供給される。放射性廃液に含まれている放射性セシウム及び放射性ストロンチウムは、吸着装置１Ｂ内の吸着材層１ｂのＣＳＴに吸着されて除去される。吸着装置１Ｂから排出された放射性廃液は、配管１１Ｂに排出され、配管１１を通って放射性核種除去装置５に導かれる。除熱装置１６Ｂのジャッケット１６ａ内に冷却水が供給される。この冷却水が、放射性廃液が供給される吸着装置１Ｂを冷却し、吸着装置１Ｂ内の吸着材層１ｂの温度上昇が抑制される。

γ線検出器３Ｂが配管１１Ｂ内を流れる放射性廃液のγ線を検出してγ線検出信号を出力する。β線検出器４Ｂが配管１１Ｂ内を流れる放射性廃液のβ線を検出してβ線検出信号を出力する。これらの検出信号を入力した信号処理装置１７は、実施例１における信号処理装置１７と同様に、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）の計数率が設定計数率になったとき、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着装置１Ｂの吸着材層１ｂを破過したと判定する。吸着材層１ｂの破過が判定されたとき、作業員が弁７Ａ，８Ａを開いて弁７Ｂ，８Ｂを閉じるので、吸着装置１Ｂへの放射性廃液の供給が停止され、放射性廃液は吸着装置１Ａに供給される。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、吸収材層１ｂにおいて放射性ストロンチウム（または放射性セシウム）の破過が発生したとき、弁７Ａ，８Ａと弁７Ｂ，８Ｂの切り替え操作を行うので、放射性廃液が吸着装置１Ａ及び１Ｂに交互に供給されるので、放射性廃液を吸着装置１Ａ及び１Ｂにより連続して処理することができる。

本発明の他の実施例である実施例３の放射性廃液の処理方法を、図４を用いて説明する。さらに、この放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置９Ｂを、図４を用いて説明する。

放射性廃液処理装置９Ｂは、放射性廃液処理装置９にタンク２０を追加した構成を有する。放射性廃液処理装置９Ｂは、タンク２０に接続された、弁１５Ｂを有する配管１３が配管１１に接続される。タンク２０に接続された、弁１４Ｂを有する配管１４が配管１０に接続される。ポンプ１９が配管１４に設けられる。配管１３と配管１１の接続点よりも下流で、弁１５Ａが配管１１に設けられる。放射線検出装置２が、その接続点よりも上流で配管１１の側に配置される。配管１４と配管１０の接続点よりも上流で、弁１４Ａが配管１０に設けられる。放射性廃液処理装置９Ａの他の構成は放射性廃液処理装置９と同一である。

放射性廃液処理装置９Ｂを用いて実施される本実施例の放射性廃液の処理方法を、具体的に説明する。実施例１と異なる点を主に説明する。

弁１４Ａ，１５Ａが開いて弁１４Ｂ，１５Ｂが閉じている。放射性セシウム（例えば、Ｃｓ−１３７等）、放射性ストロンチウム（例えば、Ｓｒ−９０等）及び放射性セシウム及び放射性ストロンチウム以外の放射性核種（例えば、Ａｍ，Ｎｐ等）等の放射性核種を含む放射性廃液が、廃液供給管１０に設けられたポンプ（図示せず）を駆動することにより、廃液供給管１０を通して吸着装置１に供給される。吸着装置１内の吸着材層１ｂに充填されたＣＳＴが放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着する。吸着装置１は除熱装置１６によって冷却される。放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去された放射性廃液が、配管１１を通して放射性核種除去装置５に導かれる。

配管１１Ａ内を流れる放射性廃液から放出されたγ線が検出されたときにγ線検出器３Ａから出力されたγ線検出信号、及びその放射性廃液から放出されたβ線が検出されたときにβ線検出器４Ａから出力されたβ線検出信号が、信号処理装置１７に入力される。信号処理装置１７は、実施例１における信号処理装置１７と同様に、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）の計数率が設定計数率になったとき、放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が吸着装置１Ａの吸着材層１ｂを破過したと判定する。

吸着材層１ｂにおいて放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が破過したとき、オペレータが、操作盤（図示せず）からの遠隔操作で、弁１５Ｂを開いて弁１５Ａを閉じる。吸着装置１から配管１１に排出されて放射性ストロンチウムの同位体または放射性セシウムの同位体が設定計数率を超えている放射性廃液を、配管１３を通してタンク２０内に導いてタンク２０内に一時貯蔵する。その後、オペレータは、操作盤からの遠隔操作により、廃液供給管１０に設けられたポンプを停止させ、弁１４Ａを閉じる。

吸着装置１内への放射性廃液の供給が停止され、吸着材層１ｂ内のＣＳＴが新しいＣＳＴ（またはＣＳＴと異なる物質である吸着材（例えば、チタン酸））と交換される。吸着材の交換後、オペレータは、操作盤からの遠隔操作により、弁１４Ｂを開いてポンプ１９を駆動させる。タンク２０内の放射性廃液が吸着装置１内に供給され、この放射性廃液に含まれた放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが吸着材層１ｂ内のＣＳＴに吸着される。タンク２０内の放射性廃液の水位が、タンク２０に設けられた水位計（図示せず）によって計測され、操作盤に設けられた表示装置６に表示される。その水位計で測定されたタンク２０の水位が水位下限値まで低下したとき、オペレータは、操作盤からの遠隔操作により、ポンプ１９を停止させ、弁１４Ｂ，１５Ｂを閉じて弁１４Ａ，１５Ａを開き、さらに、廃液供給管１０に設けられたポンプを駆動させる。タンク２０から吸着装置１への放射性廃液の供給が停止され、廃液供給管１０からの放射性廃液が吸着装置１に供給される。再び、吸着装置１による放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの除去が開始される。

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。吸着材層１ｂにおいて放射性ストロンチウムまたは放射性セシウムが破過したとき、本実施例では、弁１５Ａ，１５Ｂの切り替えにより、吸着装置１から排出された、放射性ストロンチウムまたは放射性セシウムを放射性核種除去装置５ではなくタンク２０に導くので、放射性ストロンチウムまたは放射性セシウムの放射性核種除去装置５への供給を防止することができる。また、タンク２０内に排出した放射性廃液を吸着装置１に供給するので、タンク２０に排出した放射性廃液に含まれている放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを吸着装置１で除去することができる。

なお、タンク２０内に一時的に貯蔵された放射性廃液の量により、吸着装置１への通水量の増加が許容される場合には、タンク２０から配管１４を通して吸着装置１への放射性廃液の供給と、廃液供給管１０に設けられたポンプの駆動による廃液供給管１０を通しての吸着装置１への放射性廃液の供給を、同時に実施してもよい。

本実施例で用いられる放射性廃液処理装置９Ｂに設けられた配管１３、タンク２０及び配管１４の系統を、実施例２に用いられる放射性廃液処理装置９Ａ、及び後述の実施例４に用いられる放射性廃液処理装置９Ｃに設けてもよい。この場合には、配管１３が配管１１Ａ及び１１Ｂとのそれぞれと配管１１の各接続点よりも下流で配管１１に接続され、配管１４が配管１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれと配管１０との各接続点よりも上流で配管１０に接続される。

本発明の他の実施例である実施例４の放射性廃液の処理方法を、図５を用いて説明する。さらに、この放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置９Ｃを、図５を用いて説明する。

放射性廃液処理装置９Ｃは、実施例２で用いられる放射性廃液処理装置９Ａに制御装置１８を追加した構成を有する。放射性廃液処理装置９Ｃの他の構成は放射性廃液処理装置９Ａの構成と同じである。放射性廃液処理装置９Ｃを用いて実施される本実施例の放射性廃液の処理方法では、実施例２においてオペレータが遠隔で操作していた弁７Ａ，８Ａ，７Ｂ，８Ｂの開閉操作が、制御装置１８により自動で行われる。

本実施例の放射性廃液の処理方法は、弁７Ａ，８Ａ，７Ｂ，８Ｂの開閉の自動制御を除いて、実質的に、実施例２の放射性廃液の処理方法と同じである。このため、制御装置１８による弁７Ａ，８Ａ，７Ｂ，８Ｂの自動制御について、主に説明する。

γ線検出器３Ａからのγ線検出信号、及びβ線検出器４Ａからのβ線検出信号を入力した信号処理装置１７が、実施例１における信号処理装置１７と同様に、吸着装置１Ａの吸着材層１ｂにおいて放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が破過したと判定したとき、信号処理装置１７から制御装置１８に破過発生情報が出力される。制御装置１８は、その破過発生情報に基づいて、弁７Ｂ，８Ｂを開いて弁７Ａ，８Ａを閉じる。吸着装置１Ａへの放射性廃液の供給が停止され、放射性廃液は吸着装置１Ｂに供給される。吸着装置１Ｂにおいて放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去される。

γ線検出器３Ｂからのγ線検出信号、及びβ線検出器４Ｂからのβ線検出信号を入力した信号処理装置１７が、実施例１における信号処理装置１７と同様に、吸着装置１Ｂの吸着材層１ｂにおいて放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が破過したと判定したとき、信号処理装置１７から制御装置１８に破過発生情報が出力される。制御装置１８は、その破過発生情報に基づいて、弁７Ａ，８Ａを開いて弁７Ｂ，８Ｂを閉じる。吸着装置１Ｂへの放射性廃液の供給が停止され、放射性廃液は吸着装置１Ａに供給される。吸着装置１Ａにおいて放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが除去される。

本実施例は実施例２で生じる各効果を得ることができる。さらに、弁７Ａ，８Ａ，７Ｂ，８Ｂの開閉が制御装置１８で制御されるため、オペレータの負担が軽減される。

本発明の他の実施例である実施例５の放射性廃液の処理方法を、図６を用いて説明する。さらに、この放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理装置９Ｄを、図６を用いて説明する。

放射性廃液処理装置９Ｄは、実施例３で用いられる放射性廃液処理装置９Ｂに制御装置１８を追加した構成を有する。放射性廃液処理装置９Ｄの他の構成は放射性廃液処理装置９Ｂの構成と同じである。放射性廃液処理装置９Ｄを用いて実施される本実施例の放射性廃液の処理方法では、実施例３においてオペレータが遠隔で操作していた弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの開閉、及びポンプ１９の起動停止が、制御装置１８により自動で行われる。

本実施例の放射性廃液の処理方法は、弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの開閉及びポンプ１９の起動停止の自動制御を除いて、実質的に、実施例３の放射性廃液の処理方法と同じである。このため、制御装置１８による弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの開閉及びポンプ１９の起動停止の自動制御について、主に説明する。

γ線検出器３Ａからのγ線検出信号、及びβ線検出器４Ａからのβ線検出信号を入力した信号処理装置１７が、実施例１における信号処理装置１７と同様に、吸着装置１Ａの吸着材層１ｂにおいて放射性ストロンチウムの同位体（またはＳｒ−９０）または放射性セシウムの同位体（またはＣｓ−１３７）が破過したと判定したとき、信号処理装置１７から制御装置１８に破過発生情報が出力される。制御装置１８は、その破過発生情報に基づいて、弁１５Ｂを開いて弁１５Ａを閉じる。吸着装置１から放射性核種除去装置５への供給が停止され、その放射性廃液はタンク２０に供給されてタンク２０内に一時的に貯蔵される。弁１５Ａ及び弁１５Ｂが上記のように切り替えられた所定時間が経過した後、制御装置１８は、廃液供給管１０に設けられたポンプを停止させ、弁１４Ａを閉じる。

吸着装置１内への放射性廃液の供給が停止され、吸着材層１ｂ内のＣＳＴが新しいＣＳＴ（またはＣＳＴと異なる物質である吸着材（例えば、チタン酸））と交換された後、オペレータが操作盤から制御装置１８に吸着開始指令を入力する。吸着開始指令を入力した制御装置１８は、弁１４Ｂを開いてポンプ１９を駆動させる。タンク２０内の放射性廃液が吸着装置１に供給され、この放射性廃液に含まれた放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが吸着材層１ｂ内のＣＳＴに吸着される。タンク２０に設けられた水位計で測定されたタンク２０内の水位の測定値が制御装置１８に入力される。その水位測定値が水位下限値まで低下したとき、制御装置１８は、ポンプ１９を停止させ、弁１４Ｂ，１５Ｂを閉じて弁１４Ａ，１５Ａを開き、さらに、廃液供給管１０に設けられたポンプを駆動させる。タンク２０から吸着装置１への放射性廃液の供給が停止され、廃液供給管１０からの放射性廃液が吸着装置１に供給される。再び、吸着装置１による放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの除去が開始される。

本実施例は実施例３で生じる各効果を得ることができる。さらに、弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの開閉及びポンプ１９の起動停止が制御装置１８で制御されるため、オペレータの負担が軽減される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…吸着装置、１ｂ…吸着材層、２，２Ａ，２Ｂ…放射線検出装置、３，３Ａ，３Ｂ…γ線検出器、４，４Ａ，４Ｂ…β線検出器、５…放射性核種除去装置、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ…放射性廃液処理装置、１６，１６Ａ，１６Ｂ…除熱装置、１７…信号処理装置、１８…制御装置、２０…タンク。

Claims (10)

1. 放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを含む放射性廃液を、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層に供給して前記吸着材で前記放射性セシウム及び前記ストロンチウムを除去し、
   前記吸着材層から排出された前記放射性廃液からのγ線をγ線検出器及びβ線をβ線検出器でそれぞれ検出し、
   前記γ線検出器から出力されたγ線検出信号及び前記β線検出器から出力されたβ線検出信号を用いて、前記吸着材層における前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムのいずれかの破過を判定することを特徴とする放射性廃液の処理方法。
2. 複数の前記吸着材層のうちの一つの前記吸着材層に、前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムを含む前記放射性廃液を供給し、前記一つの吸着材層から排出された前記放射性廃液からの前記γ線による前記γ線検出信号、及び前記一つの吸着材層から排出された前記放射性廃液からの前記β線による前記β線検出信号に基づいて、前記一つの吸着材層において前記放射性セシウム及び前記ストロンチウムのいずれかの破過が生じていると判定されたとき、前記一つの吸着材層への前記放射性廃液の供給を停止して複数の前記吸着材層のうちの他の前記吸着材層に前記放射性廃液を供給する請求項１に記載の放射性廃液の処理方法。
3. 前記前記吸着材層から排出された前記放射性廃液に含まれている、前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウム以外の放射性核種を除去し、
   前記吸着材層において前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムのいずれかが破過していると判定されたとき、前記吸着材層から排出された前記放射性廃液からの前記放射性核種の除去を停止してこの放射性廃液をタンク内に排出する請求項１に記載の放射性廃液の処理方法。
4. 前記吸着材層において前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムのいずれかが破過していると判定されたとき、前記吸着材層内の前記吸着材を交換する請求項１に記載の放射性廃液の処理方法。
5. 前記吸着材層において前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムのいずれかが破過していると判定されたとき、前記吸着材層内の前記吸着材を交換し、前記タンク内の前記放射性廃液を前記吸着材が交換された前記吸着材層に供給する請求項３に記載の放射性廃液の処理方法。
6. 前記吸着材は、チタンケイ酸塩化合物、チタン酸、チタン酸塩及びゼオライト化合物のうちの少なくとも一種である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射性廃液の処理方法。
7. 前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムで発生する熱を除去する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射性廃液の処理方法。
8. 放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの両者を吸着する吸着材を充填した吸着材層と、前記吸着材層から排出される放射性廃液からのγ線を検出するγ線検出器と、前記吸着材層から排出される放射性廃液からのβ線を検出するβ線検出器と、前記γ線検出器から出力されるγ線検出信号、及び前記β線検出器から出力されるβ線検出信号に基づいて、前記吸着材層における前記放射性セシウム及び前記放射性ストロンチウムのいずれかの破過を判定する信号処理装置とを備えたことを特徴とする放射性廃液処理装置。
9. 前記吸着材層で発生する熱を除熱する除熱装置を設けた請求項８に記載の放射性廃液処理装置。
10. 前記吸着材は、チタンケイ酸塩化合物、チタン酸、チタン酸塩及びゼオライト化合物のうちの少なくとも一種である請求項８または９に記載の放射性廃液処理装置。

Images