JP5684102B2 - Method and apparatus for treating radioactive cesium-containing material - Google Patents
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Description
本発明は、溶媒抽出によりセシウムを回収する放射性セシウム含有物質の処理技術に関する。 The present invention relates to a technique for treating a radioactive cesium-containing substance that recovers cesium by solvent extraction.
原子力発電所において、放射性物質が建屋外に飛散するようなシビアアクシデントが発生すると、環境が広域に渡り放射能汚染されることが想定される。こうした放射能汚染の影響は、土壌や下水処理場で発生する汚泥、この汚泥を焼却処理した汚泥灰、及び各地の一般廃棄物焼却場で発生する焼却灰や飛灰等の処理工程にまでおよぶ。
このような、放射性物質が環境中に広く飛散する事態が発生した場合に備え、放射性核種が含有された物質の処理方法の開発が望まれている。
In a nuclear power plant, if a severe accident occurs in which radioactive materials are scattered outside the building, it is assumed that the environment is radioactively contaminated over a wide area. The effects of such radioactive contamination extend to the treatment process of sludge generated at soil and sewage treatment plants, sludge ash obtained by incineration of this sludge, and incineration ash and fly ash generated at municipal waste incineration sites in various places. .
In preparation for such a situation where radioactive materials are widely scattered in the environment, it is desired to develop a method for treating materials containing radionuclides.
原子力発電所のシビアアクシデントに由来する放射能汚染物に含有される放射性核種の大部分は134Csや137Csである。このうち特に137Csは半減期が30.2年であって、比較的高強度の放射線を長期間にわたり環境に放出することが懸念される。このため、汚泥灰や汚泥、土壌等の放射能汚染物からセシウムを除去することが望まれる。
このような放射能汚染物から放射性核種を除去する技術に関しては、これまでいくつか提案がなされている(例えば、特許文献1)。
Most of the radionuclides contained in radioactive contaminants derived from severe accidents at nuclear power plants are 134Cs and 137Cs. Of these, 137Cs has a half-life of 30.2 years, and there is a concern that relatively high-intensity radiation may be released to the environment over a long period of time. For this reason, it is desired to remove cesium from radioactive contaminants such as sludge ash, sludge, and soil.
Several proposals have been made so far regarding techniques for removing radionuclides from such radioactive contaminants (for example, Patent Document 1).
放射性セシウム含有物質を、セシウムの良溶媒に投入し、この良溶媒に抽出されたセシウムをゼオライト等の吸着剤を用いて回収する方法が考えられる。
しかし、前記した汚泥灰や焼却灰は、基本的にセシウムに対し高い吸着能を有し、セシウム以外のミネラル成分を大量に含んでいる。
このために、汚泥灰や焼却灰を溶媒に投入すると、これらミネラル成分の溶出がセシウム抽出の妨げとなり、1度の溶媒処理におけるセシウムの抽出率が悪化して、除染処理の効率が低下する課題があった。
A method is conceivable in which a radioactive cesium-containing substance is introduced into a good cesium solvent and the cesium extracted in this good solvent is recovered using an adsorbent such as zeolite.
However, the above-described sludge ash and incineration ash basically have a high adsorbability for cesium and contain a large amount of mineral components other than cesium.
For this reason, when sludge ash or incineration ash is added to the solvent, the elution of these mineral components hinders the extraction of cesium, and the extraction rate of cesium in one solvent treatment deteriorates and the efficiency of the decontamination treatment decreases. There was a problem.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、含有するセシウムを効率的かつ効果的に除去する放射性セシウム含有物質の処理技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a processing technique for a radioactive cesium-containing material that efficiently and effectively removes the contained cesium.
放射性セシウム含有物質の処理方法において、放射性セシウムを含む物質からセシウム以外のミネラル成分を第1溶媒に溶出させるステップと、前記第1溶媒で処理した物質からセシウムを第2溶媒に抽出するステップと、前記第2溶媒に抽出されたセシウムを吸着剤に吸着させて回収するステップと、前記吸着剤で回収したセシウムを固定化材料と混合して安定化処理するステップと、を含むことを特徴とする。 In the method for treating a radioactive cesium-containing substance, a step of eluting a mineral component other than cesium from a substance containing radioactive cesium into a first solvent, a step of extracting cesium from a substance treated with the first solvent into a second solvent, A step of adsorbing and recovering cesium extracted by the second solvent on an adsorbent; and a step of mixing and stabilizing the cesium recovered by the adsorbent with an immobilization material. .
本発明により、含有するセシウムを効率的かつ効果的に除去する放射性セシウム含有物質の処理技術が提供される。 The present invention provides a technique for treating a radioactive cesium-containing material that efficiently and effectively removes cesium contained therein.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
第1実施形態に係る放射性セシウム含有物質の処理方法は、図2に示すように放射性セシウムを含む物質17からセシウム以外のミネラル成分13を第1溶媒11に溶出させるステップ(図1;S11)と、図3に示すように第1溶媒で処理した物質17からセシウムを第2溶媒12に抽出するステップ(図1;S12)と、図4及び図5に示すように第2溶媒12に抽出されたセシウムを吸着剤14に吸着させて回収するステップ(図1;S13)と、前記吸着剤で回収したセシウムを固定化材料と混合して安定化処理するステップ(図1;S14)と、を含む。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the method for treating a radioactive cesium-containing substance according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, a step of eluting the
図2に示すように、所定の容器16内に放射性セシウムを含む物質17を充填し、この物質17に対して水(第1溶媒11)を添加し、必要に応じて攪拌混合する。すると、物質17に含まれるセシウム以外のミネラル成分13が水(第1溶媒11)に優先的に溶出する。なお、第1溶媒11は、例示されている水に限定されるものではなく、セシウムの溶出を抑制し、その他のミネラル成分13の方が優先的に溶出するものであれば適宜採用される。
なお、図1において、物質17と水(第1溶媒11)とは分離して記載しているが、実際には、上述した撹拌混合の操作及び物質17の態様(形態及び大きさ等)が相伴って、物質17は、水中に分散している。
As shown in FIG. 2, a
In FIG. 1, the
容器16としては、実験室レベルにおいてはビーカーなどのガラス容器でもよいが、実用レベルにおいては、耐食性に富むSUS等の材質の容器であることが好ましい。また、容器16の容量は、処理すべき物質17の量に応じて適宜に選択することができる。
また、第1実施形態では、本発明の特徴を明確にすべく、バッチ式の処理方法を示しているが、本発明の処理方法は、このようなバッチ式の処理方法に限定されるものではなく、必要に応じて連続した処理方法とすることもできる。
The
In the first embodiment, a batch type processing method is shown to clarify the features of the present invention, but the processing method of the present invention is not limited to such a batch type processing method. Alternatively, a continuous processing method can be used as necessary.
物質17としては、放射性セシウムを含む可能性のある全ての物質が候補として挙げられ、例えば土壌、汚泥、砂、岩、粘土、コンクリート、アスファルト、可燃性廃棄物を焼却処理した後に発生する焼却灰や汚泥灰、飛灰を例示することができる。
このなかでも、焼却灰や汚泥灰には、Na、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Al、Si、Pb、P、S等のミネラル由来の元素(ミネラル成分13)が多く含まれている。
Examples of the
Among these, incineration ash and sludge ash are rich in mineral-derived elements (mineral component 13) such as Na, K, Mg, Ca, Fe, Zn, Al, Si, Pb, P, and S. .
これらミネラル成分13のうちいくつかの元素は、水(第1溶媒11)に対してセシウム(Cs)よりも高い溶解度を示すために水(第1溶媒11)に優先的に溶出し、セシウム(Cs)の溶出を抑制する。
このため図2に示すように、容器16内には、セシウム以外のミネラル成分13を含む液相(第1溶媒11)と、この第1溶媒11に対して非溶解性の物質17の残部(セシウムを含む)が沈殿してなる固相と、が分離して存在することになる。
ミネラル成分13を溶出させた第1溶媒11は、容器16から排出されることになるが、放射性セシウムの溶解度が低いために、その後の処理を簡便化することができる。
Some of these
Therefore, as shown in FIG. 2, in the
Although the
第1溶媒11が排出された容器16には、図3に示すように、第2溶媒12が新たに投入される。この第2溶媒12は、物質17中のセシウム化合物を溶解させ、セシウムを抽出するものである。このために、容器16内には、セシウムを含む液相(第2溶媒12)と、この第2溶媒12に対して非溶解性の物質17の残部が沈殿してなる固相と、が分離して存在することになる。
As shown in FIG. 3, the
第2溶媒12は、ギ酸溶液、シュウ酸溶液、酢酸溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カルシウム溶液、アンモニア溶液、クエン酸溶液、酒石酸溶液、炭酸水素ナトリウム溶液、塩酸溶液、硫酸溶液等の酸溶液又はアルカリ溶液を用いることができる。
シュウ酸は分解可能であるので、これを用いることによって酸二次廃棄物として処理する操作を省略することができる。また、水酸化ナトリウムの場合には中和操作を加えることで、二次廃棄物発生量を削減することができる。
The
Since oxalic acid can be decomposed, the use of the oxalic acid can eliminate the operation of treating it as an acid secondary waste. In the case of sodium hydroxide, the amount of secondary waste generated can be reduced by adding a neutralization operation.
ところで、これら化合物は、物質17に強く結合したセシウムの溶出効果が高いものであるが、セシウム以外のミネラル成分13の溶出効果も高いものである。
例えば、シュウ酸を第2溶媒12に用いた場合、次の反応により、セシウムの抽出効果が低下する可能性がある。
(COOH)2 + Ca2+ → Ca(COO)2↓ + 2H+
しかし、各実施形態においては、第1溶媒11により物質17からセシウム以外のミネラル成分13を予め除去しているために、第2溶媒12によるセシウムの抽出効果が低下しない。
By the way, although these compounds have a high elution effect of cesium strongly bonded to the
For example, when oxalic acid is used for the
(COOH) 2 + Ca 2+ → Ca (COO) 2 ↓ + 2H +
However, in each embodiment, since the
なお、第2溶媒12における酸濃度又はアルカリ濃度は、物質17の種類に応じて適宜設定するが、例えばシュウ酸及び水酸化ナトリウムを用いた場合は、溶液中におけるシュウ酸及び水酸化ナトリウムの濃度をそれぞれ0.05〜2.5M(mol/L)に設定することが望ましい。
The acid concentration or alkali concentration in the
図2の第1溶媒11及び物質17、並びに図3の第2溶媒12及び物質17の混合比は、それぞれ5:1から200:1の範囲であることが望ましい。5:1の限界から外れると、溶媒のイオン溶出能が短時間で飽和に到達してしまい、200:1の限界から外れると次の工程においてセシウム回収の処理効率が低下してしまう。
The mixing ratio of the
第2溶媒12にセシウムを抽出する工程は、常温から95℃の範囲に温度設定し、開放状態(大気圧下)で実施することができる。また、第2溶媒12を80℃以上に加熱することによって、セシウムの溶解速度を向上させることができ、作業の迅速化を図ることができる。
The step of extracting cesium into the
図4に示すように第2溶媒12からのセシウムの回収は、この第2溶媒12にセシウムの吸着剤14を分散させることにより行う。この吸着剤14として、フェロシアン化物、ケイチタン酸、及びゼオライトを適用することができる。
As shown in FIG. 4, cesium is recovered from the
フェロシアン化物として、フェロシアン化カリウム、フェロシアン化ナトリウム、フェロシアン化カルシウム、フェロシアン化鉄、フェロシアン化ニッケル、フェロシアン化銅などが挙げられる。
ケイチタン酸は、ケイチタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウムなどが挙げられる。
ゼオライトは、モルデナイト型ゼオライト、チャバサイト型ゼオライト、クリノプチロライト型ゼオライト、A型ゼオライト、Y型ゼオライト、X型ゼオライトなどが挙げられる。
Examples of the ferrocyanide include potassium ferrocyanide, sodium ferrocyanide, calcium ferrocyanide, iron ferrocyanide, nickel ferrocyanide, and copper ferrocyanide.
Examples of silicic titanate include barium silicotitanate, potassium titanate, and sodium titanate.
Examples of the zeolite include mordenite type zeolite, chabazite type zeolite, clinoptilolite type zeolite, A type zeolite, Y type zeolite, X type zeolite and the like.
吸着剤14の使用量は、次式で示される分配係数Kdが1000ml/g以上になるようにすることが望ましい。
Kd=(Ci−Cf)/Ci×V/m
(Kd:分配係数(ml/g)、Ci:溶液中セシウム初期濃度(Bq/g)、Cf:溶液中セシウム平衡後濃度(Bq/g)、V:溶液体積(ml)、m:吸着剤重量(g))
It is desirable that the amount of the adsorbent 14 used is such that the distribution coefficient Kd represented by the following formula is 1000 ml / g or more.
Kd = (Ci−Cf) / Ci × V / m
(Kd: partition coefficient (ml / g), Ci: initial concentration of cesium in solution (Bq / g), Cf: concentration after equilibrium of cesium in solution (Bq / g), V: volume of solution (ml), m: adsorbent Weight (g)
分配係数Kdは高いほど好ましいが、現状における上限値は約10000程度である。分配係数Kdがこの制限値未満であると、物質17における放射性セシウムの除去効果が不充分となってしまう。
The higher the distribution coefficient Kd, the better. However, the upper limit value in the present situation is about 10,000. If the distribution coefficient Kd is less than this limit value, the effect of removing radioactive cesium in the
なお、第1実施形態においては、図5に示すように、セシウムを吸着させた吸着剤14を沈降させて液相及び固相に分離する例を示しているが、その他、ろ過及び遠心分離などの汎用の固液分離操作によって固液分離することができる。また吸着剤14を交換効率に適したカラムに充填し、そこに放射性セシウムを含む第2溶媒12を通液し、セシウムを吸着させる方法も適用できる。 In addition, in 1st Embodiment, as shown in FIG. 5, although the example which sediments the adsorbent 14 which adsorb | sucked cesium and isolate | separates into a liquid phase and a solid phase is shown, filtration, centrifugation, etc. are shown in addition. The solid-liquid separation can be performed by a general-purpose solid-liquid separation operation. Further, a method in which the adsorbent 14 is packed in a column suitable for exchange efficiency, the second solvent 12 containing radioactive cesium is passed therethrough, and cesium is adsorbed can also be applied.
このようにしてセシウムを濃縮した固相を容器16から回収し、安定化処理(図1;S14)を実施する。この安定化処理は、一般的な低レベル放射性廃棄物の処分方法、例えばドラム缶に封入するコンクリートピット処分が行われる。
前記固定化材料は、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、及びアルミナセメント等が用いられる。
Thus, the solid phase which concentrated cesium is collect | recovered from the
As the fixing material, Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement, alumina cement, or the like is used.
(第2実施形態)
第2実施形態に係る放射性セシウム含有物質の処理方法は、図1に示されるステップS13において、磁性体を担持する吸着剤14を第2溶媒12に分散させこの吸着剤14にセシウムを吸着させ、図6及び図7に示すように磁力発生部15により回収する。なお、その他のステップ(S11,S12,S14)は、第1実施形態の場合と同じである。
(Second Embodiment)
In the processing method for a radioactive cesium-containing substance according to the second embodiment, in step S13 shown in FIG. 1, the adsorbent 14 supporting the magnetic material is dispersed in the second solvent 12, and the adsorbent 14 adsorbs cesium. As shown in FIG. 6 and FIG. The other steps (S11, S12, S14) are the same as those in the first embodiment.
この第2実施形態に適用される吸着剤14は、吸着剤の単体及び磁性体の単体(又はその前駆体)を第2溶媒12に添加することにより磁性体を担持した吸着剤14を生成させるとともにセシウムを吸着させる。
吸着剤14に磁性体を担持させ、さらにセシウムを吸着させるプロセスは、溶媒のpH及び温度の調整により最適化することができる。
なお、吸着剤に磁性体を担持させるのに、一般的な方法を適用することができ、圧着法やゾルゲル法を採用することができる。
The adsorbent 14 applied to the second embodiment generates the adsorbent 14 carrying the magnetic material by adding the adsorbent simple substance and the magnetic substance simple substance (or its precursor) to the second solvent 12. At the same time, cesium is adsorbed.
The process of supporting the magnetic material on the adsorbent 14 and further adsorbing cesium can be optimized by adjusting the pH and temperature of the solvent.
A general method can be applied to support the magnetic material on the adsorbent, and a pressure bonding method or a sol-gel method can be employed.
(放射性セシウム含有物質の処理装置)
図8に示すように放射性セシウム含有物質の処理装置20の実施形態は、放射性セシウム含有物質の収容タンク23と、第1溶媒の収容タンク24と、放射性セシウム含有物質と第1溶媒とを投入しセシウム以外のミネラル成分を溶出させる溶出槽21と、第2溶媒の収容タンク26と、溶出槽21で処理した物質(固相)及び第2溶媒を投入しセシウムを抽出する抽出槽22と、吸着剤の収容タンク28と、抽出槽22の液相(セシウムを抽出した第2溶媒)を回収してセシウムを吸着剤に吸着させる吸着槽29と、吸着剤に吸着させたセシウムを遠心分離等により分離し回収する回収槽30と、セメント(固定化材料)の収容タンク31と、回収槽30から回収した固相(吸着剤に吸着したセシウム)を固定化材料と混合して安定化処理をする混合槽32と、を備えている。
(Treatment equipment for radioactive cesium-containing substances)
As shown in FIG. 8, the embodiment of the radioactive cesium-containing
なお、溶出槽21で処理した液相(セシウム以外のミネラル成分が溶解した第1溶媒)は、溶解しているミネラル成分を除去する除去槽25で処理された後に、第1溶媒の収容タンク24に戻される。
抽出槽22の固相(セシウムが除去された物質)は、除染済み物質の処理機構27で処理される。
回収槽30から回収した液相(第2溶媒)は、サージタンク34に移送され、濃度調整が行なわれ収容タンク26に戻される。第2溶媒が例えばシュウ酸溶液である場合は、過酸化水素を添加したのちにUV(紫外線)照射装置33からUV(紫外線)照射を行うことで、水と二酸化炭素に分解することができる。
The liquid phase treated in the elution tank 21 (the first solvent in which the mineral components other than cesium are dissolved) is treated in the
The solid phase (substance from which cesium has been removed) in the
The liquid phase (second solvent) recovered from the
放射性セシウム含有物質として汚泥灰を対象とする。この汚泥灰の組成は、Si:23.3wt%、P:21.5wt%、Ca:15.5wt%、Fe:14.0wt%、Al:12.7wt%、Mg:2.5wt%、Ba:2.0wt%、Ti:1.3wt%、S:0.8wt%及び残部(Cs含む)である。なお、汚泥灰において、前記元素は酸化物や所定の塩として存在している。 Targets sludge ash as a radioactive cesium-containing substance. The composition of this sludge ash is as follows: Si: 23.3 wt%, P: 21.5 wt%, Ca: 15.5 wt%, Fe: 14.0 wt%, Al: 12.7 wt%, Mg: 2.5 wt%, Ba : 2.0 wt%, Ti: 1.3 wt%, S: 0.8 wt% and the balance (including Cs). In the sludge ash, the element is present as an oxide or a predetermined salt.
図9は、主要元素の組成が同等である二種類の汚泥灰A,Bを水溶媒に浸漬させた際に、固相及び水相に移行したセシウムの存在率を示すグラフである。
実験は、汚泥灰に水を加え液固比10〜14ml/gとし、18時間振とう浸漬を行った。そして、水相及び固相中のCs−137の放射線量を計測することにより、水相及び固相へのセシウムの存在率を算出した。
FIG. 9 is a graph showing the abundance of cesium transferred to a solid phase and an aqueous phase when two types of sludge ash A and B having the same composition of main elements are immersed in an aqueous solvent.
In the experiment, water was added to sludge ash to a liquid-solid ratio of 10 to 14 ml / g, and shaking immersion was performed for 18 hours. Then, the abundance of cesium in the aqueous phase and the solid phase was calculated by measuring the radiation dose of Cs-137 in the aqueous phase and the solid phase.
図10は、図9に示される水相に含まれる単位重量当りのミネラル成分の質量を示す表である。
この水相の可溶性元素のうちNa、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Al、Si、Pb、P、Sについて濃度分析を行った。なお、セシウム(Cs)については、本分析手法では検出限界を下回り検出不能であった。
FIG. 10 is a table showing the mass of mineral components per unit weight contained in the aqueous phase shown in FIG.
Concentration analysis was performed on Na, K, Mg, Ca, Fe, Zn, Al, Si, Pb, P, and S among the soluble elements in the aqueous phase. For cesium (Cs), this analysis method was below the detection limit and could not be detected.
図9及び図10の結果から、汚泥灰中のセシウムは水に溶出しにくいことが明白で、その理由は、汚泥灰中のNaやK等のアルカリ土類金属元素やCaが大量に溶出するためといえる。これらの結果から、汚泥灰に対し水洗いの前処理を実施することにより、セシウムを溶出させずに、セシウムの除染妨害となるミネラル成分を効率的に除去することが可能といえる。また、この水洗いの前処理において、超音波照射または減圧による処理工程を付帯させることで、そのようなミネラル成分の除去効果を向上させることができる。 From the results of FIGS. 9 and 10, it is clear that cesium in the sludge ash is difficult to elute into water, and the reason is that a large amount of alkaline earth metal elements such as Na and K and sludge in the sludge ash are eluted. It can be said that. From these results, it can be said that it is possible to efficiently remove the mineral components that interfere with the decontamination of cesium without eluting cesium by carrying out the pretreatment with water for the sludge ash. Moreover, in the pretreatment of washing with water, an effect of removing such mineral components can be improved by adding a treatment step by ultrasonic irradiation or reduced pressure.
図11は、汚泥灰を水以外の各種溶媒(酸及びアルカリ)に浸漬させた際のセシウムの抽出率を示す表である。
実験は、1Mギ酸溶液、0.5Mシュウ酸溶液、1M酢酸溶液、1M水酸化ナトリウム溶液、1Mアンモニア溶液、1Mクエン酸溶液、1M酒石酸溶液、1M炭酸水素ナトリウム溶液及び2.5M塩酸溶液について、温度95℃及び常温、液固比10ml/gの条件で攪拌なしの1時間浸漬試験を行った。
さらに、0.5Mシュウ酸溶液または1M水酸化ナトリウム溶液について、温度95℃、液固比10ml/gまたは50ml/gの条件で1時間、1回から6回の繰り返し攪拌浸漬試験を行った。
FIG. 11 is a table showing the extraction rate of cesium when sludge ash is immersed in various solvents (acid and alkali) other than water.
Experiments were conducted on 1M formic acid solution, 0.5M oxalic acid solution, 1M acetic acid solution, 1M sodium hydroxide solution, 1M ammonia solution, 1M citric acid solution, 1M tartaric acid solution, 1M sodium bicarbonate solution and 2.5M hydrochloric acid solution. The immersion test was conducted for 1 hour without stirring under conditions of a temperature of 95 ° C., a normal temperature, and a liquid-solid ratio of 10 ml / g.
Further, the 0.5M oxalic acid solution or 1M sodium hydroxide solution was subjected to 1 to 6 repeated stirring immersion tests for 1 hour under the conditions of a temperature of 95 ° C. and a liquid-solid ratio of 10 ml / g or 50 ml / g.
そして、各種撹拌浸漬条件の下、ろ過により固液分離して放射性セシウムを含む液相を汚泥灰(固相)から分離した。ここで繰返数とは、前回の固液分離操作で分離した固相に再び同じ溶媒を加え、同じ条件で固液分離操作を実施した回数である。
また、抽出率は、分離した液相又は固相の放射線量を計測することにより、放射性セシウムの抽出量を算出した。
And under various stirring immersion conditions, the liquid phase containing radioactive cesium was separated from sludge ash (solid phase) by solid-liquid separation by filtration. Here, the number of repetitions is the number of times that the same solvent was added again to the solid phase separated in the previous solid-liquid separation operation and the solid-liquid separation operation was performed under the same conditions.
Moreover, the extraction rate calculated the extraction amount of radioactive cesium by measuring the radiation dose of the isolate | separated liquid phase or solid phase.
図11から、液固比又は繰返数を増加させることにより、各種溶媒(第2溶媒)による汚泥灰のセシウム抽出率が向上することが明白である。さらに、正確な定量値を示すことができないが、汚泥灰を水(第1溶媒)で洗う前処理を実施することで、各種溶媒(第2溶媒)によるセシウムの抽出率が向上することが判っている。 From FIG. 11, it is clear that the cesium extraction rate of sludge ash by various solvents (second solvent) is improved by increasing the liquid-solid ratio or the number of repetitions. Furthermore, although accurate quantitative values cannot be shown, it has been found that the extraction rate of cesium with various solvents (second solvent) is improved by performing pretreatment of washing sludge ash with water (first solvent). ing.
以上述べた少なくともひとつの実施形態の放射性セシウム含有物質の処理技術によれば、放射性セシウム含有物質に含まれる他のミネラル成分を予め除去してから、セシウムを溶媒抽出することにより、物質の除染効果を向上させることが可能となる。 According to the processing technique of the radioactive cesium-containing substance of at least one embodiment described above, decontamination of the substance by previously removing other mineral components contained in the radioactive cesium-containing substance and then extracting the cesium with a solvent. The effect can be improved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…第1溶媒、12…第2溶媒、13…ミネラル成分、14…吸着剤、15…磁力発生部、16…容器、17…物質、20…放射性セシウム含有物質の処理装置、21…セシウム以外のミネラル成分の溶出槽、22…セシウムの抽出槽、23…放射性セシウムを含む物質の収容タンク、24…第1溶媒の収容タンク、25…ミネラル成分の除去槽、26…第2溶媒の収容タンク、27…除染済み物質の処理機構、28…吸着剤の収容タンク、29…セシウムと吸着剤の吸着槽、30…吸着剤に吸着させたセシウムの回収槽、31…セメント(固定化材料)の収容タンク、32…吸着剤に吸着したセシウムとセメント(固定化材料)との混合槽、33…UV照射装置、34…サージタンク。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1溶媒で処理した物質からセシウムを第2溶媒に抽出するステップと、
前記第2溶媒に抽出されたセシウムを吸着剤に吸着させて回収するステップと、
前記吸着剤で回収したセシウムを固定化材料と混合して安定化処理するステップと、を含むことを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 Eluting mineral components other than cesium into a first solvent from a substance containing radioactive cesium;
Extracting cesium from a material treated with the first solvent into a second solvent;
Adsorbing and recovering cesium extracted in the second solvent on an adsorbent;
Mixing the cesium recovered by the adsorbent with an immobilization material and stabilizing the cesium, and a method for treating a radioactive cesium-containing substance.
前記第2溶媒は、ギ酸溶液、シュウ酸溶液、酢酸溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カルシウム溶液、アンモニア溶液、クエン酸溶液、酒石酸溶液、炭酸水素ナトリウム溶液、塩酸溶液及び硫酸溶液の群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of Claim 1,
The second solvent is selected from the group consisting of formic acid solution, oxalic acid solution, acetic acid solution, sodium hydroxide solution, calcium hydroxide solution, ammonia solution, citric acid solution, tartaric acid solution, sodium bicarbonate solution, hydrochloric acid solution and sulfuric acid solution. processing method to that radioactive cesium-containing material, characterized in that at least one element.
前記第1溶媒及び前記物質、並びに前記第2溶媒及び前記物質の混合比を、それぞれ5:1から200:1の範囲にすることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of Claim 1 or Claim 2,
Wherein the first solvent and the substance, and the mixture ratio of the second solvent and the substance, respectively 5: 1 to 200: processing method radioactive cesium-containing material you characterized in that the first range.
前記第2溶媒を常温から95℃の範囲に設定して前記セシウムを抽出することを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of any one of Claims 1-3,
Method of processing radioactive cesium-containing material you and extracting the cesium set in a range of 95 ° C. The second solvent from room temperature.
前記第2溶媒からのセシウムの回収は、フェロシアン化物、ケイチタン酸、及びゼオライトの群より選ばれる少なくとも一種の吸着剤を用いることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of any one of Claims 1-4,
The method for treating a radioactive cesium-containing material is characterized in that the recovery of cesium from the second solvent uses at least one adsorbent selected from the group of ferrocyanide, silicotitanate, and zeolite.
前記吸着剤の使用量は、次式で示される分配係数Kdが1000ml/g以上になるようにすることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。
[式]Kd=(Ci−Cf)/Ci×V/m
(Kd:分配係数(ml/g)、Ci:溶液中セシウム初期濃度(Bq/g)、Cf:溶液中セシウム平衡後濃度(Bq/g)、V:溶液体積(ml)、m:吸着剤重量(g)) In the processing method of the radioactive cesium containing substance of any one of Claims 1-5,
The method for treating a radioactive cesium-containing substance is characterized in that the amount of the adsorbent used is such that a distribution coefficient Kd represented by the following formula is 1000 ml / g or more.
[Formula] Kd = (Ci−Cf) / Ci × V / m
(Kd: partition coefficient (ml / g), Ci: initial concentration of cesium in solution (Bq / g), Cf: concentration after equilibrium of cesium in solution (Bq / g), V: volume of solution (ml), m: adsorbent Weight (g)
磁性体を担持する吸着剤を前記第2溶媒に分散させこの吸着剤にセシウムを吸着させて磁力により回収することを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of any one of Claims 1-6,
A method for treating a radioactive cesium-containing substance, characterized in that an adsorbent carrying a magnetic material is dispersed in the second solvent, cesium is adsorbed on the adsorbent and recovered by magnetic force.
前記吸着剤の単体及び前記磁性体の単体(又はその前駆体)を前記第2溶媒に添加することにより前記吸着剤に前記磁性体を担持させるとともにセシウムを吸着させることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of Claim 7,
A radioactive cesium-containing material characterized in that the adsorbent and the magnetic substance (or a precursor thereof) are added to the second solvent so that the adsorbent supports the magnetic substance and adsorbs cesium. How to treat the substance.
前記固定化材料は、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、及びアルミナセメントの群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理方法。 In the processing method of the radioactive cesium containing substance of any one of Claims 1-8,
The method for treating a radioactive cesium-containing substance, wherein the fixing material is at least one selected from the group consisting of Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement, and alumina cement.
前記第1溶媒で処理した物質からセシウムを第2溶媒に抽出する抽出槽と、
前記第2溶媒に抽出されたセシウムを吸着剤に吸着させて回収する回収槽と、
前記吸着剤で回収したセシウムを固定化材料と混合して安定化処理する混合槽と、を備えることを特徴とする放射性セシウム含有物質の処理装置。 An elution tank for eluting mineral components other than cesium from a substance containing radioactive cesium into a first solvent;
An extraction tank for extracting cesium into a second solvent from the substance treated with the first solvent;
A collection tank for adsorbing and recovering the cesium extracted in the second solvent;
A treatment apparatus for a radioactive cesium-containing substance, comprising: a mixing tank for mixing and stabilizing cesium recovered by the adsorbent with an immobilizing material.
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