JP5684626B2 - 電解除染方法及びそれに用いる装置 - Google Patents

電解除染方法及びそれに用いる装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5684626B2
JP5684626B2 JP2011073464A JP2011073464A JP5684626B2 JP 5684626 B2 JP5684626 B2 JP 5684626B2 JP 2011073464 A JP2011073464 A JP 2011073464A JP 2011073464 A JP2011073464 A JP 2011073464A JP 5684626 B2 JP5684626 B2 JP 5684626B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolytic solution
electrolytic
electrolyte
electrolytic cell
stainless steel
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.)
Active
Application number
JP2011073464A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012207997A (ja
Inventor
友英 末森
友英 末森
直人 熊木
直人 熊木
義男 小林
義男 小林
Original Assignee
株式会社アトックス
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アトックス filed Critical 株式会社アトックス
Priority to JP2011073464A priority Critical patent/JP5684626B2/ja
Publication of JP2012207997A publication Critical patent/JP2012207997A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5684626B2 publication Critical patent/JP5684626B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

本発明は、表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材の電解除染方法及びそれに用いる装置に関する。
従来、表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材を除染するために、硫酸ナトリウム等の中性塩の水溶液を電解液として用いて該ステンレス鋼材を電解除染する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
前記電解除染方法によれば、電解除染時に溶解した金属イオンは電解液中で金属水酸化物を生成する。そこで、前記金属水酸化物を含むスラッジを電解液から分離すれば、該電解液を再利用に供することができると共に、放射性廃棄物を該スラッジとして分離、回収することができ、二次廃棄物を減容することができる。
ところが、前記ステンレス鋼材はその成分にクロムを含んでおり、前記電解除染時に六価クロムイオン(Cr6+)として前記電解液中に溶解する。六価クロムイオンは前記電解液中でクロム酸イオン(CrO 2−)に変化するが、クロム酸イオンは中性塩の電解液中では金属水酸化物を形成することなく、該電解液中にとどまっている。この結果、前記電解液中に次第にクロム酸イオンが蓄積され、該電解液が酸性になり、劣化するという問題がある。
前記問題を解決するために、前記電解液を電解槽外に取り出し、チオ硫酸ナトリウム等の還元剤を添加して六価クロムイオン(Cr6+)を三価クロムイオン(Cr3+)に還元すると共に水酸化クロム(Cr(OH))として沈殿させた後、該電解液を電解槽に戻す技術が提案されている(例えば特許文献2参照)。
特開平5−341099号公報 特開平8−92800号公報
しかしながら、前記電解液を電解槽外に取り出して六価クロムを三価クロムに還元する技術は、還元に際しては液を酸性にし、三価クロムを水酸化クロムとして沈殿させる際には中和しなければならず、それぞれ別の槽を必要とするので、操作が繁雑になるという不都合がある。
本発明は、かかる不都合を解消して、簡単な操作で、ステンレス鋼材の電解除染と六価クロムの還元とを行うことができ、電解液を繰り返し用いることができる電解除染方法及びそれに用いる装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明は、表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材を、電解槽に収容された電解液としての硫酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、該ステンレス鋼材を陽極とすると共に、該陽極と該電解液に浸漬された陰極との間に電流を供給して、該ステンレス鋼材の表面を電解して除染する電解除染方法において、該電解槽に収容された電解液にチオ硫酸ナトリウムを添加すると共に、該電解槽内に沈殿した金属水酸化物を該電解液と共に取り出し、該金属水酸化物を濾別した後、該電解液を再び該電解槽に供給することを特徴とする。
本発明の電解除染方法では、チオ硫酸ナトリウムが添加された硫酸ナトリウム水溶液を電解液として電解槽に収容し、表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材を、該電解液としての硫酸ナトリウム水溶液中に浸漬する。そして、前記ステンレス鋼材を陽極とする一方、前記電解液としての硫酸ナトリウム水溶液中に陰極を浸漬し、該陽極と該陰極との間に電流を供給することにより、該ステンレス鋼材を電解除染する。
このようにすると、前記陽極にはアニオンである硫酸イオン(SO 2−)が引き寄せられて、該陽極の周囲に硫酸層が形成され、部分的に酸性になる。この結果、ステンレス鋼材を構成する各金属成分、例えば、鉄、クロム等がイオン化し、鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、六価クロムイオン(Cr6+)等が生成する。
このとき、前記電解液に含まれるチオ硫酸ナトリウムは、液性が中性であるときには還元剤として作用しないが、酸性であるときには少量でも非常に強い還元剤として作用する。この結果、チオ硫酸ナトリウムは、前記硫酸層中で六価クロムイオン(Cr6+)を還元して、三価クロムイオン(Cr3+)とすることができる。
一方、前記陰極にはカチオンであるナトリウムイオン(Na)、鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、三価クロムイオン(Cr3+)等が引き寄せられる。ナトリウムイオンは前記陰極から電子を受け取ることにより金属ナトリウムに還元され、さらに金属ナトリウムが水分子と反応して水酸化ナトリウムを生成する。この結果、前記陰極の周囲にアルカリ性層が形成される。
このとき、前記陰極の周囲に引き寄せられた鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、三価クロムイオン(Cr3+)等の金属イオンは、液性が中性乃至アルカリ性であるときには、難溶性の金属水酸化物を形成して沈殿する。
そこで、本発明の電解除染方法では、前記電解槽内に沈殿した前記金属水酸化物を前記電解液と共に取り出し、前記金属水酸化物を濾別することにより、前記ステンレス鋼材の表面に付着していた放射性物質を該金属酸化物と共に除去することができる。また、前記金属水酸化物を濾別した後の前記電解液は、再び前記電解槽に供給することにより再利用に供することができる。このとき、前記電解液は、前記金属水酸化物としてクロムが除去されているので、クロム酸イオンの蓄積によって酸性になり、劣化することを防止することができる。
従って、本発明の電解除染方法によれば、単一の電解槽内で電解するという簡単な操作で、ステンレス鋼材の電解除染と六価クロムの還元とを行うことができ、電解槽内に沈殿した金属水酸化物を濾別することにより電解液を繰り返し用いることができる。
本発明の電解除染方法においては、前記電解液に全量の0.20〜0.60質量%の範囲のチオ硫酸ナトリウムを添加することが好ましい。チオ硫酸ナトリウムの添加量が、前記電解液の全量の0.20質量%未満では、前記電解液の劣化を十分に防止できないことがあり、十分に電解除染することができないことがある。また、チオ硫酸ナトリウムを添加量が、前記電解液の全量の0.60質量%を超えても、それ以上の効果が得られないことがある。
本発明の電解除染装置は、電解液としてのチオ硫酸ナトリウムを含む硫酸ナトリウム水溶液を収容する電解槽と、該電解液に浸漬された陰極と、表面が放射性物質で汚染されており該電解液に浸漬されたステンレス鋼材を陽極とし、該陽極と該陰極との間に電流を供給する電流供給手段と、該電解槽の底部から該電解液を取り出し再び該電解槽に供給する電解液再供給手段と、該電解液再供給手段の途中に設けられ該電解液と共に該電解槽から取出される金属水酸化物を濾別する濾過手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る電解除染装置の一構成例を示すシステム構成図。 本発明に係る電解除染装置における電解反応の機構を模式的に示す模式図。 本発明に係る電解除染方法におけるチオ硫酸ナトリウムの添加量と電解研磨量との関係を示すグラフ。
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
図1に示すように、本実施形態の電解除染装置1は、電解液2を収容する電解槽3と、電解液2に浸漬された陰極4と、電解液2に浸漬されたワークWを陽極とし、該陽極と陰極4との間に直流電流を供給する電流供給手段としての直流電源装置5とを備えている。
電解液2は、チオ硫酸ナトリウムを含む硫酸ナトリウム水溶液であり、ワークWは、表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材である。電解槽3は、擂り鉢状の底部3aを備えており、底部3aの上端にワークWが載置される網状部材3bを備えている。陰極4と、ワークWとはそれぞれ配線ケーブル6により直流電源装置5と接続されている。
また、電解槽3は、電解液2を取り出して沈殿物を濾別した後、再び電解槽3に供給する電解液再供給系7を備えている。電解液再供給系7は、電解槽3から電解液2を取り出す取出導管8と、沈殿物を濾別する濾過手段としての遠心分離器9と、遠心分離器9から排出された電解液2を一時貯留する一時貯留タンク10と、電解液2を電解槽3に再供給する再供給導管11とを備えている。遠心分離器9で濾別された沈殿物は、ケーク受け9aに排出される。
取出導管8は、電解槽3の擂り鉢状の底部3aの最下部に設けられており、開閉弁12、定量ポンプ13を介して遠心分離器9に接続されている。遠心分離器9は、沈殿物が濾別された電解液2を排出する排出導管14を備えており、排出導管14は一時貯留タンク10に接続されている。再供給導管11は途中に移送ポンプ15を備えている。
電解槽3の外部には、電解液2にチオ硫酸ナトリウムを添加する添加剤タンク16が設けられている。チオ硫酸ナトリウムは添加剤タンク16から定量ポンプ17、供給導管18を介して電解槽3に供給される。
一方、電解槽3の上部はフード19によって閉蓋自在とされており、フード19はダクト19aを介して局所排気装置20に接続されている。
次に、図1に示す電解除染装置1を用いる電解除染方法について説明する。
まず、移送ポンプ15により、再供給導管11を介して、一時貯留タンク10内の電解液2を電解槽3に供給する。このとき、取出導管8に設けられている開閉弁12は閉弁されている。電解液2は、3〜30質量%の範囲、例えば5質量%の硫酸ナトリウム水溶液であり、チオ硫酸ナトリウムは痕跡量以上には含んでいない。
次に、電解槽3内に収容された電解液2に、ワークWを浸漬し、網状部材3b上に載置する。ワークWは、原子力施設内で使用されたステンレス鋼材からなるパイプ、機械部品等であり、その表面が放射性物質により汚染されている。
次に、電解液2に陰極4を浸漬し、ワークWから所定の間隔を存して配置する。このとき、陰極4がワークWに接触すると電流が短絡し、電解を行うことができなくなる。尚、ワークWの形状によっては、先に陰極4を配置し、後からワークWを配置するようにしてもよい。
次に、ワークW及び陰極4を配線ケーブル6により直流電源装置5と接続する。このとき、ワークWが陽極になるようにする。
次に、電解槽3の上部をフード19で閉蓋し、局所排気装置20を作動させることにより、ダクト19aを介して電解槽3内の排気を行う。次に、定量ポンプ17により、添加剤タンク16から供給導管18を介して所定量のチオ硫酸ナトリウムを電解液2に添加し、電解液2が全量の0.15〜0.20質量%の範囲のチオ硫酸ナトリウムを含むように調整する。
次に、直流電源装置5を作動させ、陽極としてワークWと陰極4との間に電流を供給し、電解を行う。前記電流は、ワークWの有効面積に対する電流密度が0.01〜0.5A/cmの範囲となるように調整される。例えば、電流密度が0.1A/cmのときにワークWの有効面積が5000cmならば、前記電流は500Aである。電圧は前記電流値によって決まり、例えば3〜30Vである。
このようにして電解を行うと、図2に模式的に示すように、陽極であるワークWにはアニオンである硫酸イオン(SO 2−)が引き寄せられ、ワークWの周囲に硫酸層21が形成され、部分的に酸性になる。この結果、ワークWにおいてステンレス鋼材を構成する各金属成分、例えば、鉄、クロム等がイオン化し、鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、六価クロムイオン(Cr6+)等が生成すると共に、ステンレス鋼材の表面が電解研磨されることにより該表面に付着している放射性物質が除染される。
このとき、前記電解液に含まれるチオ硫酸ナトリウム(Na)は、液性が中性であるときには還元剤として作用しないが、酸性であるときには少量でも非常に強い還元剤として作用する。この結果、チオ硫酸ナトリウムは、前記硫酸層21中で六価クロムイオン(Cr6+)を還元して三価クロムイオン(Cr3+)とすることができる。
一方、前記陰極4にはカチオンであるナトリウムイオン(Na)、鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、三価クロムイオン(Cr3+)等が引き寄せられる。ナトリウムイオンは前記陰極から電子を受け取ることにより金属ナトリウムに還元され、さらに金属ナトリウムが水分子と反応して水酸化ナトリウムを生成する。この結果、前記陰極4の周囲には、部分的にアルカリ性層22が形成される。
このとき、前記陰極4の周囲に引き寄せられた鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、三価クロムイオン(Cr3+)等の金属イオンは、液性が中性乃至アルカリ性であるときには、難溶性の金属水酸化物を形成して沈殿する。この結果、水酸化鉄(Fe(OH)、Fe(OH))、水酸化クロム(Cr(OH))等が前記放射性物質と共にケークを形成し、網状部材3bの間隙を抜けて擂り鉢状の底部3aの下方に沈降する。
前記電解は、10〜60分間、例えば30分間行うことにより、ワークWの表面に付着した放射性物質の除染を行うことができる。前記電解が終了したならば、直流電源装置5、局所排気装置20を停止させ、フード19を外す。そして、ワークW及び陰極4から配線ケーブル6を取り外し、ワークW及び陰極4を電解槽3から取り出す。
次に、取出導管8の開閉弁12を開弁し、定量ポンプ13を作動させることにより、電解槽3内の前記ケークを電解液2と共に取り出し、遠心分離器9に供給する。遠心分離器9は、供給された電解液2を遠心分離することにより、放射性物質を含む前記ケークを分離してケーク受け9aに排出する。
ケーク受け9aに排出された前記ケークは、別途、従来公知の方法により原子力施設の二次廃棄物として処理される。このとき、前記ケークは著しく減容されているので、前記二次廃棄物として処理を容易に行うことができる。
一方、前記ケークが除去された電解液2は、排出導管14を介して一時貯留タンク10に移送される。一時貯留タンク10に移送された電解液2は、金属クロム及びクロムイオンを含まないので、クロム酸イオンの蓄積により劣化することがなく、前記電解に再利用することができる。尚、このとき、一時貯留タンク10に収容されている電解液2は、痕跡量以上のチオ硫酸ナトリウムを含んでいないので、再利用に当たっては新たにチオ硫酸ナトリウムを添加する必要がある。
次に、電解液2に対するチオ硫酸ナトリウムの添加の効果について、次のようにして評価した。
まず、電解槽3に電解液2として、5質量%の硫酸ナトリウムを1リットル供給し、ワークWとして有効面積100cmのステンレス鋼(SUS304)材からなる試験片を電解液2中に浸漬した。また、ワークWと同一のステンレス鋼材からなる試験片を陰極4として電解液2中に浸漬した。
次に、ワークW及び陰極4を、ワークWが陽極になるようにして、配線ケーブル6により直流電源装置5と接続した。次に、電解液2に、その全量に対して0〜1.25質量%のチオ硫酸ナトリウムを添加し、直流電源装置5からワークW及び陰極4に電流を供給して電解を行った。
前記電流は直流10A、電圧6〜7V、ワークWに対する電流密度は0.1A/cmであり、通電時間は30分間とした。そして、前記電解後のワークWの電解研磨量を測定した。結果を図3に示す。
図3から、チオ硫酸ナトリウムの添加量が0の場合には、電解研磨量が最も少なく、六価クロムイオンが電解を阻害しているものと考えられる。
一方、チオ硫酸ナトリウムの添加量が0.06質量%以上では、チオ硫酸ナトリウムの添加量の増大と共に電解研磨量が増加する傾向を示しており、チオ硫酸ナトリウムの添加量が0.33質量%以上でその傾向が著しい。前記電解研磨量が増加する傾向は、チオ硫酸ナトリウムの添加により、六価クロムイオンが三価クロムイオンに還元され、電解液2の劣化が抑制されることにより、電解研磨が促進された結果と考えられる。
また、図3から、チオ硫酸ナトリウムの添加量が0.58質量%以上では、前記電解研磨量が飽和する傾向を示しており、チオ硫酸ナトリウムの添加量は、0.20〜0.60質量%の範囲とすることが好ましい。
1…電解除染装置、 2…電解液、 3…電解槽、 4…陰極、 5…直流電源装置、 7…電解液再供給系、 9…遠心分離器、 W…ワーク。

Claims (3)

  1. 表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼材を、電解槽に収容された電解液としての硫酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、該ステンレス鋼材を陽極とすると共に、該陽極と該電解液に浸漬された陰極との間に電流を供給して、該ステンレス鋼材の表面を電解して除染する電解除染方法において、
    該電解槽に収容された電解液にチオ硫酸ナトリウムを添加すると共に、
    該電解槽内に沈殿した金属水酸化物を該電解液と共に取り出し、該金属水酸化物を濾別した後、該電解液を該電解槽に供給することを特徴とする電解除染方法。
  2. 請求項1記載の電解除染方法において、前記電解液に全量の0.20〜0.60質量%の範囲のチオ硫酸ナトリウムを添加することを特徴とする電解除染方法。
  3. 電解液としてのチオ硫酸ナトリウムを含む硫酸ナトリウム水溶液を収容する電解槽と、
    該電解液に浸漬された陰極と、
    表面が放射性物質で汚染されており該電解液に浸漬されたステンレス鋼材を陽極とし、該陽極と該陰極との間に電流を供給する電流供給手段と、
    該電解槽の底部から該電解液を取り出し再び該電解槽に供給する電解液再供給手段と、
    該電解液再供給手段の途中に設けられ該電解液と共に該電解槽から取出される金属水酸化物を濾別する濾過手段とを備えることを特徴とする電解除染装置。
JP2011073464A 2011-03-29 2011-03-29 電解除染方法及びそれに用いる装置 Active JP5684626B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011073464A JP5684626B2 (ja) 2011-03-29 2011-03-29 電解除染方法及びそれに用いる装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011073464A JP5684626B2 (ja) 2011-03-29 2011-03-29 電解除染方法及びそれに用いる装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012207997A JP2012207997A (ja) 2012-10-25
JP5684626B2 true JP5684626B2 (ja) 2015-03-18

Family

ID=47187869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011073464A Active JP5684626B2 (ja) 2011-03-29 2011-03-29 電解除染方法及びそれに用いる装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5684626B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110391032B (zh) * 2019-06-20 2022-07-29 中国辐射防护研究院 放射性废树脂芬顿氧化废液电解深度净化及硫酸回收方法
EP4025724A1 (fr) * 2019-09-06 2022-07-13 Aperam Procédé de récupération du chrome contenu dans un bain de décapage de matériaux métalliques et installation pour sa mise en oeuvre
CN111748837A (zh) * 2020-07-27 2020-10-09 中广核核电运营有限公司 浸泡式电解去污装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012207997A (ja) 2012-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4652352A (en) Process and apparatus for recovering metals from dilute solutions
WO2013080326A1 (ja) めっき液の再生方法
JP5684626B2 (ja) 電解除染方法及びそれに用いる装置
CN103864181A (zh) 一种循环水电解处理装置及其方法
EP0141590B1 (en) Method and apparatus for regenerating an acid electrolyte that has been used in the decontamination of components with radioactively contaminated surfaces
KR100934929B1 (ko) 재생성 전해 연마 제염과 전기 흡착 및 증착을 이용한제염폐액 처리
JP5598841B2 (ja) 機械加工システム
CN100413999C (zh) 再生用于蚀刻或酸蚀铜或铜合金的含铁蚀刻溶液的方法和进行所述方法的装置
CN210313881U (zh) 重金属工业废水处理系统
JP2021070861A (ja) マグネシウムの回収方法およびマグネシウム回収装置
KR101910853B1 (ko) 도금 공정의 폐수 저감형 수세장치
CN110959183B (zh) 金属放射性废物电化去污的装置
Gayathri et al. Recovery and reuse of hexavalent chromium from aqueous solutions by a hybrid technique of electrodialysis and ion exchange
KR100934931B1 (ko) 전해액 재활용이 가능한 전해연마방식의 방사능 및 비방사능 금속 제염장치
CN106007152A (zh) 一种硝酸退镀水循环再生系统
JP7320160B2 (ja) 放射性使用済イオン交換樹脂の除染方法及び装置
CN207671827U (zh) 一种电镀污水处理设备
CN104556498A (zh) 一种低浓度含铜废水的处理系统
KR101620760B1 (ko) 마그네슘 화성처리 장치 및 마그네슘 화성처리 방법
JP2010101762A (ja) 放射性金属廃棄物の除染方法
CN218709757U (zh) 一种用于废水中铁屑的去除与防锈的装置
RU2481426C2 (ru) Способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами
JPH0557560B2 (ja)
JPS61231496A (ja) 放射性金属廃棄物の除染方法
KR20070061793A (ko) 6가크롬의 추출방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140304

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5684626

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250