JP6132474B2

JP6132474B2 - 廃液処理方法

Info

Publication number: JP6132474B2
Application number: JP2012095011A
Authority: JP
Inventors: 暢介上川; 敏也小室; 登黒川; 小川　尚樹; 尚樹小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: JP2013221898A

Description

本発明は、廃液処理方法に関するものである。

原子力発電所や使用済燃料の再処理工場等の放射線取扱い施設において、放射性物質を含む放射性廃液と接触する配管などの構造部品は、放射線取扱い施設において原子力発電所や再処理工場等の運転に伴ってその内表面に放射性物質を含む酸化物や塩などの皮膜等が付着または生成する。施設の運転期間が長くなると、配管や機器等の周囲は放射線量が高まり、定期検査や保守工事あるいは廃棄物解体工事等において作業員の被ばく線量が増大するおそれがある。作業員の被ばくを低減するため、配管や機器等に付着した放射性物質を除去（除染）する必要がある。

この除染の対象となる代表的なものとして、原子炉一次冷却系（一次冷却系）がある。この一次冷却系には放射性物質を含有するクラッド（ｃｒｕｄ）と呼ばれるスケールが付着する。このクラッドは一次冷却系の配管や機器周辺において、作業者が放射線被ばくを受ける放射線源となっている。放射線被ばくの低減を図り、作業環境向上のため、クラッドの除去を行い、配管や機器等の除染を行う必要がある。配管や機器等の除染には、例えば薬剤を用いて化学的に処理する化学的汚染除去方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、こうした放射線取扱い施設において設備の除染で発生する除染廃液は、例えば、カチオン樹脂やアニオン樹脂などのイオン交換樹脂を用いて除染溶液中に含まれる金属イオンなど放射性物質等を化学的に吸着処理する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特公平３−１０９１９号公報特許第２９４１４２９号公報

除染廃液の廃液処理方法では、除染廃液中の金属イオンの処理に用いるカチオン樹脂及び混床樹脂（カチオン樹脂とアニオン樹脂とが混合されたもの）が二次廃棄物として発生するが、使用済済みのカチオン樹脂、混床樹脂は高線量となっているため、焼却処分は困難である。また、カチオン樹脂は有機物であるため、混床樹脂は有機物であることに加え、キレート化合物を含むことから、固化して固形物とし、処分場に埋設処分することは困難である。

すなわち、高線量の有機物は、放射性分解により水素ガスを生成する原因となる。また、キレート化合物は核種移行を促進させ、処分場のバリア性能を低下させる原因となる。このような理由により、除染廃液の処理に用いた有機物及びキレート化合物を埋設処分することを認めていない。そのため、二次廃棄物として発生するカチオン樹脂、混床樹脂の処分ができず、原子力発電所内で保管しておかなければならない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、除染廃液中の金属イオンを処理することで二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂を処分することができる廃液処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原子炉設備の除染対象系統に供給した薬液を除染廃液として前記除染対象系統から排出し、前記除染対象系統に循環させる除染廃液循環ラインと、前記除染廃液循環ラインに供給され、前記除染廃液に還元剤を含む薬液、過酸化水素を含む薬液を供給する薬液供給部と、前記除染廃液循環ラインから分岐され、前記除染廃液中に含まれる金属イオンを吸着する無機イオン交換体を備えた１つ以上の無機イオン交換体充填槽と、前記除染廃液循環ラインから分岐され、前記除染廃液中に含まれるアニオンを吸着するアニオン交換樹脂を備えたアニオン樹脂塔と、前記除染廃液循環ラインから分岐した除染廃液抜き出しラインに設けられる貯留槽と、前記貯留槽に過酸化水素を含む薬液を供給しつつ紫外線を照射し、還元剤を分解する紫外線照射装置と、を用い、前記還元剤の薬液を原子炉設備の除染対象系統に供給し、原子炉設備の除染対象系統内の設備に付着した付着物に含まれる金属酸化物を除去する金属酸化物除去工程と、前記還元剤の薬液の供給を停止した後、前記除染廃液中に溶解している金属イオンを無機イオン交換体充填槽の無機イオン交換体に吸着させる無機イオン交換体透過工程と、過酸化水素を含む酸化剤の薬液を原子炉設備の除染対象系統に供給し、前記除染廃液中に含まれる還元剤を分解しつつ、前記貯留槽にて前記紫外線照射装置で紫外線照射処理する紫外線照射工程と、紫外線照射工程後の還元剤が分解された除染廃液をアニオン樹脂塔に通し、前記除染廃液に残留する金属イオン、未分解の還元剤を除去するアニオン樹脂透過工程と、を有することを特徴とする廃液処理方法である。

第２の発明は、第１の発明において、前記無機イオン交換体充填槽は、除去すべき金属イオンの種類に応じて、無機イオン交換体を選定することを特徴とする廃液処理方法である。

第３の発明は、第１または第３の発明において、上記各工程の少なくとも１つは、前記除染対象系統に供給した薬液を除染廃液として前記除染対象系統から排出し、前記除染対象系統に循環させる除染廃液循環ラインにより１回以上循環させることを特徴とする廃液処理方法である。

本発明によれば、除染廃液中の金属イオンを処理することで二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂をそれぞれ処分することができる。

図１は、本発明の実施例に係る廃液処理システムが適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。図２は、本発明の実施例に係る廃液処理システムを示す概略図である。図３は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の手順を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図５は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図６は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図７は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図８は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図９は、本発明の実施例に係る除染廃液の処理方法の一工程における状態を示す説明図である。図１０は、本発明の実施例に係る廃液処理システムの他の構成を示す図である。

以下、本発明に係る廃液処理システム及び廃液処理方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記の実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

＜原子力発電プラント＞
本発明による実施例に係る廃液処理システムを原子力発電プラントに適用した場合について、図面を参照して説明する。原子力発電プラントの原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って二次冷却材と熱交換させることにより蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、本実施例は、ＰＷＲに限らず、これを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）または沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Rector）に適用することができる。また、放射線取扱い施設にも適用可能である。

図１は、本発明の実施例に係る廃液処理システムが適用される原子力発電プラントを模式的に表した概略構成図である。図１に示すように、原子力発電プラント１０は、原子炉１１を含む原子炉冷却系（以下、一次系ともいう）１２と、原子炉冷却系１２と熱交換するタービン系（以下、二次系ともいう）１３とを有する。原子炉冷却系１２には、原子炉冷却材（一次冷却水）が流通し、タービン系１３には、二次冷却材（二次冷却水）が流通している。

原子炉冷却系（一次系）１２は、原子炉１１と、コールドレグ１５ａ及びホットレグ１５ｂを介して原子炉１１に接続された蒸気発生器１６とを有している。また、ホットレグ１５ｂには、加圧器１７が介設され、コールドレグ１５ａには、原子炉冷却材ポンプ１８が介設されている。そして、原子炉１１、コールドレグ１５ａ、ホットレグ１５ｂ、蒸気発生器１６、加圧器１７及び原子炉冷却材ポンプ１８は、原子炉格納容器１９に収容されている。

原子炉１１は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材（一次冷却水）で満たされている。そして、原子炉１１内は、多数の燃料集合体２１を収容すると共に、燃料集合体２１の燃料棒内の核燃料の核分裂を制御する多数の制御棒２２が、各燃料集合体２１に対し挿入可能に設けられている。

制御棒２２により核分裂反応を制御しながら燃料集合体２１の燃料棒内の核燃料を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ１５ｂを介して蒸気発生器１６へ送られる。一方、コールドレグ１５ａを介して各蒸気発生器１６から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉１１内に流入して、原子炉１１内を冷却する。

ホットレグ１５ｂに介設された加圧器１７は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器１６は、高温高圧となった原子炉冷却材（一次冷却水）を二次冷却材（二次冷却水）と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ、高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。原子炉冷却材ポンプ１８は、原子炉冷却系１２において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を蒸気発生器１６からコールドレグ１５ａを介して原子炉１１へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉１１からホットレグ１５ｂを介して蒸気発生器１６へ送り込んでいる。

原子炉冷却材は、原子炉１１と蒸気発生器１６との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材及び中性子減速材として用いられる軽水である。

タービン系（二次系）１３は、蒸気管２４を介して各蒸気発生器１６に接続されたタービン２５と、タービン２５に接続された復水器２６と、復水器２６と各蒸気発生器１６とを接続する給水管２７に介設された給水ポンプ２８と、を有している。そして、上記のタービン２５には、発電機２９が接続されている。

この原子力発電プラントのタービン系１３における一連の動作について説明する。蒸気管２４を介して蒸気発生器１６から蒸気がタービン２５に流入すると、タービン２５は回転する。タービン２５が回転すると、タービン２５に接続された発電機２９は、発電を行う。この後、タービン２５から排出した蒸気は復水器２６に流入する。復水器２６は、その内部に冷却管３０が配設されており、冷却管３０の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管３１が接続され、冷却管３０の他方には冷却水を排水するための排水管３２が接続されている。そして、復水器２６は、タービン２５から流入した蒸気を冷却管３０により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２８により給水管２７を介して蒸気発生器１６に送られる。蒸気発生器１６に送られた二次冷却材は、蒸気発生器１６において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。

このような原子力発電プラント１０においては、原子炉機器や各種配管など原子炉設備を構成する部材は一般にステンレス鋼や炭素鋼等の鉄鋼材料で製作されている。これら原子炉設備を構成する部材は使用した際に原子炉機器や各種配管など原子炉設備を構成する部材内の表面は高温水（一次冷却水）との接触によって腐食作用を受け、酸化物の皮膜が形成される。皮膜は、ＲI、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉの少なくとも１種類の金属又は酸化物などである。

高温水（一次冷却水）に晒される原子炉機器や配管内表面の接液部位に形成される皮膜に炉水中の放射能が取り込まれ、被ばく線源となっている。このような原子炉機器や各種配管など原子炉設備の除染対象系統は、本発明の実施例に係る廃液処理システムを用いて除染される。なお、除染とは、原子炉設備の除染対象系統の配管や機器等に付着した放射性物質を除去することをいう。

（廃液処理システム）
図２は、本実施例に係る廃液処理システムを示す概略図である。図２に示すように、本実施例に係る廃液処理システム４０は、原子炉設備の除染対象系統４１を除染するためのものであり、除染廃液循環ラインＬ１１と、薬液供給部４２と、ゼオライト充填槽（無機イオン交換体充填槽）４３と、アニオン樹脂塔４４と、紫外線（ＵＶ）塔（紫外線照射手段）４５と、第１の除染廃液分岐ラインＬ１２−１、Ｌ１２−２と、第２の除染廃液分岐ラインＬ１３と、を有する。

原子炉設備の除染対象系統４１は、原子炉機器や各種配管など原子炉設備を構成する部材である。

除染廃液循環ラインＬ１１は、原子炉設備の除染対象系統４１に供給した薬液（第１薬液５２、第２薬液５３、第３薬液５４）を除染廃液５８として原子炉設備の除染対象系統４１から排出し、原子炉設備の除染対象系統４１に循環させるラインである。除染廃液５８は、薬液（第１薬液５２、第２薬液５３、第３薬液５４）が原子炉設備の除染対象系統４１を通過する際に生じた廃液である。

除染廃液排出ラインＬ１４は、原子炉設備の除染対象系統４１から除染廃液５８を廃棄するために排出するラインである。原子炉設備の除染対象系統４１内の除染廃液５８は除染廃液排出ラインＬ１２を通って、廃液処理された後、ドラム缶等に入れて廃棄される。

除染廃液循環ラインＬ１１、除染廃液排出ラインＬ１２には調節弁Ｖ１１、Ｖ１２がそれぞれ設けられ、除染廃液循環ラインＬ１１に抜き出される除染廃液５８の抜出し量、除染廃液排出ラインＬ１２から排出される除染廃液５８の排出量は、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２によりそれぞれ調整される。

フィルタ５９は除染廃液循環ラインＬ１１に設けられ、除染廃液５８中の析出物を除去するものである。フィルタ５９としては、例えば、ポアメットなどが挙げられる。なお、フィルタ５９の後流側の除染廃液循環ラインＬ１１には調節弁Ｖ１３が設けられ、フィルタ５９から排出される除染廃液５８の排出量は、調節弁Ｖ１３により調整される。

加温装置６０は除染廃液循環ラインＬ１１に設けられ、除染廃液５８を貯留する加温槽６１と、加温槽６１の周囲に設けられる加熱手段６２とを備える。加熱手段６２としては、例えば、ヒーターなどが用いられる。加温装置６０は除染廃液５８を例えば８０℃〜１００℃に加温する。

なお、除染廃液循環ラインＬ１１の加温装置６０よりも液流れ方向の下流側には調節弁Ｖ１４、Ｖ１５が設けられ、加温装置６０から排出される除染廃液５８の流路は、調節弁Ｖ１４、Ｖ１５により調整される。また、除染廃液循環ラインＬ１１には、ポンプＰ１が設けられ、除染廃液循環ラインＬ１１を循環する除染廃液５８の流量は、ポンプＰ１により調整される。

ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂは、除染廃液５８中に含まれる金属イオンを吸着するゼオライト（無機イオン交換体）を備える槽である。なお、本実施例においては、無機イオン交換体としてゼオライトが用いているが、これに限定されるものではなく、リン酸ジルコニウム、粘土鉱物や、非ゼオライト系無機イオン交換体など、無機イオン交換体は除去すべき金属イオンの種類に応じて適宜選定される。

第１の除染廃液分岐ラインＬ１２−１、Ｌ１２−２は、除染廃液循環ラインＬ１１とゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂとを各々連結し、除染廃液５８をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂに供給し、除染廃液循環ラインＬ１１に戻すラインである。第１の除染廃液分岐ラインＬ１２−１には、調節弁Ｖ２１、Ｖ２２が設けられ、除染廃液５８の供給量は調節弁Ｖ２１、Ｖ２２により調整される。第２の除染廃液分岐ラインＬ１２−２には、調節弁Ｖ２３、Ｖ２４が設けられ、除染廃液５８の供給量は調節弁Ｖ２３、Ｖ２４により調整される。

アニオン樹脂塔４４は、除染廃液５８中に含まれるアニオンを吸着するアニオン交換樹脂を備えた塔である。本実施例では、１つ設けているがこれに限定されるものではなく、複数設けるようにしてもよい。

第２の除染廃液分岐ラインＬ１３−１、Ｌ１３−２は、除染廃液循環ラインＬ１１とアニオン樹脂塔４４とを連結し、除染廃液５８をアニオン樹脂塔４４に供給し、除染廃液循環ラインＬ１１に戻すラインである。第２の除染廃液分岐ラインＬ１３−１、Ｌ１３−２には、調節弁Ｖ２５、Ｖ２６が設けられ、除染廃液５８の供給量は調節弁Ｖ２５、Ｖ２６により調整される。

薬液供給部４２は、除染廃液循環ラインＬ１１に設けられ、除染廃液５８に酸化剤と還元剤との何れか一方又は両方を含む薬液を供給するものである。本実施例では、薬液供給部４２は、第１薬液５２を供給する第１薬液供給部５５と、第２薬液５３を供給する第２薬液供給部５６と、第３薬液５４を供給する第３薬液供給部５７とを有する。薬液供給部４２は、第１薬液供給部５５と連結される薬液供給ラインＬ１４−１と、第２薬液供給部５６と連結される薬液供給ラインＬ１４−２と、第３薬液供給部５７と連結される薬液供給ラインＬ１４−３と、薬液供給ラインＬ１４−１〜Ｌ１４−３と除染廃液循環ラインＬ１１とを連結する薬液供給ラインＬ１４−４と、を有する。薬液供給ラインＬ１４−１、Ｌ１４−２、Ｌ１４−３を通過する各薬液は、薬液供給ラインＬ１４−４を通過して除染廃液循環ラインＬ１１に供給される。

薬液供給ラインＬ１４−１にはポンプＰ２が設けられ、ポンプＰ２により第１薬液５２が第１薬液供給部５５から供給される。薬液供給ラインＬ１４−２にはポンプＰ３が設けられ、ポンプＰ３により第２薬液５３が第２薬液供給部５６から供給される。薬液供給ラインＬ１４−３にはポンプＰ４が設けられ、ポンプＰ４により第３薬液５４が第３薬液供給部５７から供給される。

また、薬液供給ラインＬ１４−１には調節弁Ｖ３１が設けられ、第１薬液５２の供給量は調節弁Ｖ３１により調整される。また、薬液供給ラインＬ１４−１には調節弁Ｖ３２が設けられ、第２薬液５３の供給量は調節弁Ｖ３２により調整される。また、薬液供給ラインＬ１４−３には調節弁Ｖ３３が設けられ、第３薬液５４の供給量は調節弁Ｖ３３により調整される。

第１薬液５２としては、過マンガン酸（ＨＭｎＯ₄）、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄）、硝酸とフッ酸との硝フッ酸混合液などの何れか１つ以上含んでいるものが用いられる。過マンガン酸、過マンガン酸カリウムは酸化剤の一例として例示したものであり、同等の酸化力を有した薬品（酸化剤）であれば用いることができる。第１薬液５２は第１薬液供給部５５からポンプＰ２により薬液供給ラインＬ１４−１、Ｌ１４−４を通過して除染廃液循環ラインＬ１１に供給される。第１薬液５２は、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材に付着しているクロム（Ｃｒ）系酸化物などをクロム酸として第１薬液５２中に溶解させ、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する部材から除去する。第１薬液５２の濃度としては、０．００５質量％以上０．５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０１質量％以上０．３質量％以下、さらに好ましくは０．０１質量％以上０．１質量％以下である。

第２薬液５３としては、シュウ酸（Ｈ₂Ｃ₂Ｏ₄）、クエン酸（Ｃ₆Ｈ₈Ｏ₇₄）、硝フッ酸混合液などの何れか１つ以上含んでいるものが用いられる。シュウ酸、クエン酸、硝フッ酸混合液は還元剤の一例として例示したものであり、同等の還元力を有した薬品（還元剤）であれば用いることができる。第２薬液５３は第２薬液供給部５６からポンプＰ３により薬液供給ラインＬ１４−２、Ｌ１４−４を通過して除染廃液循環ラインＬ１１に供給される。第２薬液５３は、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材に付着している鉄（Ｆｅ）系酸化物、ニッケル（Ｎｉ）系酸化物などを第２薬液５３中に溶解させる。また、Ｃｒ酸化物と未反応の過マンガン酸を還元する。第２薬液５３の濃度としては、０．００５質量％以上０．５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０１質量％以上０．３質量％以下、さらに好ましくは０．０１質量％以上０．１質量％以下である。

第３薬液５４としては、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）などが用いられる。Ｈ₂Ｏ₂は酸化剤の一例として例示したものであり、同等の酸化力を有した薬品（酸化剤）であれば用いることができる。第３薬液５４は第３薬液供給部５７からポンプＰ４により薬液供給ラインＬ１４−３、Ｌ１４−４を通過して除染廃液循環ラインＬ１１に供給される。第３薬液５４は、除染廃液５８中に含まれるシュウ酸キレートを紫外線が照射されることで、シュウ酸を分解する。

第１薬液５２、第２薬液５３、第３薬液５４は、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材に付着している皮膜の種類に応じて付着物を溶解する薬品を適宜組み合わせて用いることが好適である。

ＵＶ塔４５は、除染廃液循環ラインＬ１１から分岐した除染廃液抜き出しラインＬ１５に設けられ、除染廃液５８を貯留する貯留槽６５と、貯留槽６５に紫外線（ＵＶ）を照射する紫外線（ＵＶ）照射装置６６とを備え、除染廃液５８にＵＶを照射するものである。

除染廃液抜き出しラインＬ１５には、調節弁Ｖ４１、Ｖ４２が設けられ、除染廃液５８の供給量は調節弁Ｖ４１、Ｖ４２により調整される。

本実施例に係る廃液処理システム４０は、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材を除染することで生じる除染廃液５８中の金属イオンを処理することで二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂をそれぞれ処分することができる。すなわち、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材を除染することで生じる除染廃液５８には放射性物質が含まれているため、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライトや、アニオン樹脂塔４４中のアニオン樹脂には、放射性物質が吸着され、ゼオライト、アニオン樹脂は放射性物質で汚染された放射性廃棄物となる。特に、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライトは放射性物質を吸収して高線量となっているため、焼却処分することはできない。しかし、ゼオライトは無機物であるため、有機物のように放射性分解による水素ガスが生成することはないため、放射性物質を吸着して高線量となっても固化して固形物とすることで、処分場で埋設処分することができる。また、アニオン樹脂塔４４は、後述するように、アニオン樹脂はキレート化合物を含んでいることが想定されている。キレート化合物は核種移行を促進させ、処分場のバリア性能を低下させる原因となることから、アニオン樹脂は埋設処分できない。しかし、アニオン樹脂塔４４は、除染廃液５８をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂで処理した後に除染廃液５８に含まれる放射性物質の処理に用いられるため、使用後のアニオン樹脂は低線量であるため、焼却処分することができる。

よって、本実施例に係る廃液処理システム４０を用いれば、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライトは廃棄物として埋設処分し、アニオン樹脂塔４４で用いたアニオン樹脂は焼却処分できるため、除染廃液５８中の金属イオンを処理することで、二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂はそれぞれ処分することができる。これにより、本実施例に係る廃液処理システム４０は、従来から用いられている除染溶液の処理方法を用いた場合では処分できなかった廃棄物を処分することができる。

次に、本実施例に係る除染廃液の処理方法について説明する。図３は、本実施例に係る除染廃液の処理方法の手順を示すフローチャートであり、図４〜図９は、各工程における状態を示す説明図である。図３に示すように、本実施例に係る除染廃液の処理方法は、以下の工程を有する。
（ａ）過マンガン酸を含む第１薬液５２を原子炉設備の除染対象系統４１に供給し、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着した付着物に含まれるＣｒを少なくとも第１薬液５２中に溶解させ、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備を除染する第１薬液供給工程（ステップＳ１１）
（ｂ）第１薬液５２が供給された除染廃液５８にシュウ酸を含む第２薬液５３を原子炉設備の除染対象系統４１に供給し、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着した付着物に含まれるＦｅ、Ｎｉを少なくとも第２薬液５３中に溶解させ、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備を除染する第２薬液供給工程（ステップＳ１２）
（ｃ）原子炉設備の除染対象系統４１を除染した際に生じた除染廃液５８をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂに供給し、除染廃液５８中に溶解している金属イオンをゼオライトに吸着させるゼオライト透過工程（ステップＳ１３）
（ｄ）ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂで溶解した金属が除去された除染廃液５８をＵＶ塔４５に供給し、ＵＶ塔４５にＨ₂Ｏ₂を含む第３薬液５４を供給した後、ＵＶを照射し、除染廃液５８中に含まれるシュウ酸を分解する第３薬液供給・ＵＶ照射工程（ステップＳ１４）
（ｅ）シュウ酸が除去された除染廃液５８をアニオン樹脂塔４４に通し、除染廃液５８に残留する金属イオン、シュウ酸を除去するアニオン樹脂透過工程（ステップＳ１５）

図４に示すように、過マンガン酸を含む第１薬液５２を第１薬液供給部５５から薬液供給ラインＬ１４−１、Ｌ１４−４を介して除染廃液循環ラインＬ１１を通って原子炉設備の除染対象系統４１に供給する（第１薬液供給工程：ステップＳ１１）。

これにより、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着していた付着物に含まれるＣｒ酸化物などを少なくともクロム酸として第１薬液５２中に溶解させ、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備から除去し、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備を除染する。

原子炉設備の除染対象系統４１中の第１薬液５２は除染廃液循環ラインＬ１１から抜き出して除染廃液循環ラインＬ１１を循環して原子炉設備の除染対象系統４１に戻すようにしている。具体的には、原子炉設備の除染対象系統４１内の第１薬液５２は、除染廃液５８として除染廃液循環ラインＬ１１から抜き出され、フィルタ５９で除染廃液５８中の不純物を除去した後、加温槽６１で所定温度（例えば、８０℃〜１００℃程度）に加温される。加温槽６１で除染廃液５８を加温する温度は、ヒータ（加熱手段）６２により適宜調整される。

そして、除染廃液５８は加温された温度を保ちながら原子炉設備の除染対象系統４１に再度供給される。加温槽６１から原子炉設備の除染対象系統４１に供給される除染廃液５８の供給量はポンプＰ１により調整される。

また、除染廃液５８は、フィルタ５９で除染廃液５８中の不純物を除去する際や、加温槽６１で加温されることで第１薬液５２の液量は減少するため、原子炉設備の除染対象系統４１内に第１薬液５２が十分供給できるように、除染廃液５８には薬品供給部５５から第１薬液５２を適宜供給するようにしてもよい。

除染廃液５８を除染廃液循環ラインＬ１１を通して原子炉設備の除染対象系統４１に循環させる回数は１回でもよいし、複数回でもよい。

第１薬液５２は加温され、温度を保ちながら除染廃液循環ラインＬ１１を循環することで、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着した付着物に含まれるＣｒ酸化物などは原子炉設備の除染対象系統４１内の設備から除去され、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備は除染される。

除染廃液５８を原子炉設備の除染対象系統４１と除染廃液循環ラインＬ１１との間を１回以上循環させた後、図５に示すように、第１薬液５２が供給された除染廃液５８にシュウ酸を含む第２薬液５３を第２薬液供給部５６から薬液供給ラインＬ１４−２、Ｌ１４−４を介して除染廃液循環ラインＬ１１を通って原子炉設備の除染対象系統４１に供給する（第２薬液供給工程：ステップＳ１２）。

これにより、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着した付着物に含まれるＦｅ酸化物、Ｎｉ酸化物などを第２薬液５３中に溶解させ、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備が除染する。また、Ｃｒ酸化物と未反応の過マンガン酸を還元される。

原子炉設備の除染対象系統４１中の第２薬液５３は、第１薬液５２と同様、除染廃液循環ラインＬ１１から抜き出して除染廃液循環ラインＬ１１を循環して原子炉設備の除染対象系統４１に通すようにしている。具体的には、原子炉設備の除染対象系統４１内に供給された第２薬液５３は、除染廃液５８として除染廃液循環ラインＬ１１から抜き出され、フィルタ５９で除染廃液５８中の不純物を除去した後、加温槽６１で８０℃〜１００℃程度に加温される。そして、除染廃液５８は加温された温度を保ちながら原子炉設備の除染対象系統４１に再度供給される。

また、除染廃液５８は、フィルタ５９で除染廃液５８中の不純物を除去する際や、加温槽６１で加温されることで第２薬液５３の液量は減少するため、原子炉設備の除染対象系統４１内に第２薬液５３が十分供給できるように、除染廃液５８には薬品供給部５５から第２薬液５３を適宜供給するようにしてもよい。

第２薬液５３は加温され、温度を保ちながら除染廃液循環ラインＬ１１を循環することで、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備に付着した付着物に含まれるＦｅ酸化物、Ｎｉ酸化物などは原子炉設備の除染対象系統４１内の設備から除去され、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備は除染される。

除染廃液５８を原子炉設備の除染対象系統４１と除染廃液循環ラインＬ１１との間を１回以上循環させた後、図６に示すように、原子炉設備の除染対象系統４１を除染した際に生じた除染廃液５８をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂに供給し、除染廃液５８中に溶解している金属イオンをゼオライトに吸着させる（ゼオライト通過工程：ステップＳ１３）。

除染廃液５８を原子炉設備の除染対象系統４１と除染廃液循環ラインＬ１１との間を１回以上循環させ、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂで溶解した金属を除去する。

その後、図７に示すように、Ｈ₂Ｏ₂を含む第３薬液５４を第３薬液供給部５７から薬液供給ラインＬ１４−３、Ｌ１４−４を介して除染廃液循環ラインＬ１１に供給し、除染廃液５８に混合する。その後、除染廃液５８を除染廃液抜き出しラインＬ１５を通ってＵＶ塔４５の貯留槽６５に供給する。貯留槽６５でＵＶ照射装置６６から除染廃液５８にＵＶを照射し、除染廃液５８中に含まれるシュウ酸を還元して分解する（第３薬液供給・ＵＶ照射工程：ステップＳ１４）。

その後、シュウ酸が分解された後、除染廃液５８は貯留槽６５から排出されて除染廃液抜き出しラインＬ１５から除染廃液循環ラインＬ１１を通って原子炉設備の除染対象系統４１に供給される。

除染廃液５８を除染廃液循環ラインＬ１１、除染廃液抜き出しラインＬ１５を通して貯留槽６５に循環させる回数は１回でもよいし複数回でもよい。

その後、図８に示すように、除染廃液５８をアニオン樹脂塔４４に供給し、シュウ酸が除去された除染廃液５８をアニオン樹脂塔４４に通し、除染廃液５８に残留する金属イオン、ＵＶ塔４５で分解しきれなかったシュウ酸等をイオン交換樹脂に吸着させて処理する（アニオン樹脂透過工程：ステップＳ１５）。

除染廃液５８を除染廃液循環ラインＬ１１を通してアニオン樹脂塔４４に循環させる回数は１回でもよいし複数回でもよい。

その後、原子炉設備の除染対象系統４１の除染が完了した後、図９に示すように、除染廃液５８は除染廃液排出ラインＬ１２から排出され、廃液処理される。廃液処理された除染廃液５８はドラム缶等に入れて廃棄処分される。

このように、本実施例に係る除染廃液の処理方法を用いれば、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材を除染することで生じる除染廃液５８中の金属イオンを処理することで二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂をそれぞれ処分することができる。すなわち、原子炉設備の除染対象系統４１を構成する原子炉機器や各種配管などの部材を除染することで生じる除染廃液５８中に溶解している放射性物質等をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライト、アニオン樹脂塔４４中のアニオン樹脂を用いて吸着することで、ゼオライト、アニオン樹脂は放射性廃棄物となる。ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライトは放射性物質を吸収して高線量となっているため、焼却処分することはできない。しかし、ゼオライトは無機物であるため、有機物のように放射性分解による水素ガスが生成することはないため、放射性物質を吸着して高線量となっても固化して固形物とすることで、処分場で埋設処分することができる。また、アニオン樹脂塔４４は、上述するように、アニオン樹脂はキレート化合物を含んでいることが想定されており、埋設処分はできない。しかし、アニオン樹脂塔４４は、除染廃液５８をゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂで処理した後に除染廃液５８に含まれる放射性物質の処理に用いられるため、使用後のアニオン樹脂は低線量である可能性が高いので、焼却処分することができる。

したがって、本実施例に係る除染廃液の処理方法を用いれば、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ中のゼオライトは廃棄物として埋設処分し、アニオン樹脂塔４４で用いたアニオン樹脂は焼却処分できるため、除染廃液５８中の金属イオンを処理することで、二次廃棄物として発生するゼオライト、アニオン樹脂はそれぞれ処分することができる。よって、本実施例に係る除染廃液の処理方法は、従来から用いられている除染溶液の処理方法を用いた場合では処分できなかった廃棄物を処分することができる。

なお、本実施例においては、ゼオライト充填槽は２段としているが、図１０に示すように、ゼオライト充填槽４３のみとして１段で構成するようにしてもよい。また、更に複数設けるようにしてもよい。

本実施例においては、除染廃液５８中に含まれるシュウ酸を分解する際、第３薬液供給・ＵＶ照射工程（ステップＳ１４）において、除染廃液５８中にＨ₂Ｏ₂を含む第３薬液５４を供給した後、ＵＶを照射し、除染廃液５８中に含まれるシュウ酸を分解するようにしているが、これに限定されるものではなく、ゼオライトなどの無機イオン交換体において除染廃液５８中に含まれるシュウ酸を除去できる場合には、第３薬液供給・ＵＶ照射工程（ステップＳ１４）を設けなくてもよい。

本実施例においては、上記各工程で、除染廃液５８は除染廃液循環ラインＬ１１を循環させながら、各工程で第１薬液５２、第２薬液５３、第３薬液５４の供給や、ゼオライト充填槽４３Ａ、４３Ｂ、アニオン樹脂塔４４への透過を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、原子炉設備の除染対象系統４１内の設備や除染廃液５８の除染具合に応じて各工程毎に除染廃液排出ラインＬ１２を通して排出するようにしてもよい。

また、本実施例においては、原子力発電プラントに設置された配管や機器を除染する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、有害物質を処理した設備に用いられた配管や機器を洗浄する場合においても同様に用いることができる。

１０原子力発電プラント
１１原子炉
１２原子炉冷却系
１３タービン系
１５ａコールドレグ
１５ｂホットレグ
１６蒸気発生器
１７加圧器
１８原子炉冷却材ポンプ
１９原子炉格納容器
２１燃料集合体
２２制御棒
２４蒸気管
２５タービン
２６復水器
２７給水管
２８給水ポンプ
２９発電機
３０冷却管
３１取水管
３２排水管
４０廃液処理システム
４１原子炉設備の除染対象系統
４２薬液供給部
４３ゼオライト充填槽（無機イオン交換体充填槽）
４４アニオン樹脂塔
４５紫外線照射塔（紫外線照射手段）
５２第１薬液
５３第２薬液
５４第３薬液
５５、５６、５７薬品供給部
５８除染廃液
５９フィルタ
６０加温装置
６１加温槽
６２加熱手段
６５貯留槽
６６紫外線照射装置（ＵＶ照射装置）
Ｌ１１除染廃液循環ライン
Ｌ１２第１の除染廃液分岐ライン
Ｌ１３第２の除染廃液分岐ライン
Ｌ１４−１〜Ｌ１４−４薬液供給ライン
Ｌ１５除染廃液抜き出しライン
Ｖ１１〜Ｖ１５、Ｖ２１〜Ｖ２６、Ｖ３１〜Ｖ３３、Ｖ４１、Ｖ４２調節弁

Claims

原子炉設備の除染対象系統に供給した薬液を除染廃液として前記除染対象系統から排出し、前記除染対象系統に循環させる除染廃液循環ラインと、
前記除染廃液循環ラインに供給され、前記除染廃液に還元剤を含む薬液、過酸化水素を含む薬液を供給する薬液供給部と、
前記除染廃液循環ラインから分岐され、前記除染廃液中に含まれる金属イオンを吸着する無機イオン交換体を備えた１つ以上の無機イオン交換体充填槽と、
前記除染廃液循環ラインから分岐され、前記除染廃液中に含まれるアニオンを吸着するアニオン交換樹脂を備えたアニオン樹脂塔と、
前記除染廃液循環ラインから分岐した除染廃液抜き出しラインに設けられる貯留槽と、
前記貯留槽に過酸化水素を含む薬液を供給しつつ紫外線を照射し、還元剤を分解する紫外線照射装置と、を用い、
前記還元剤の薬液を原子炉設備の除染対象系統に供給し、原子炉設備の除染対象系統内の設備に付着した付着物に含まれる金属酸化物を除去する金属酸化物除去工程と、
前記還元剤の薬液の供給を停止した後、前記除染廃液中に溶解している金属イオンを無機イオン交換体充填槽の無機イオン交換体に吸着させる無機イオン交換体透過工程と、
過酸化水素を含む酸化剤の薬液を原子炉設備の除染対象系統に供給し、前記除染廃液中に含まれる還元剤を分解しつつ、前記貯留槽にて前記紫外線照射装置で紫外線照射処理する紫外線照射工程と、
紫外線照射工程後の還元剤が分解された除染廃液をアニオン樹脂塔に通し、前記除染廃液に残留する金属イオン、未分解の還元剤を除去するアニオン樹脂透過工程と、を有することを特徴とする廃液処理方法。
請求項１において、
前記無機イオン交換体充填槽は、除去すべき金属イオンの種類に応じて、無機イオン交換体を選定することを特徴とする廃液処理方法。
請求項１または２において、
上記各工程の少なくとも１つは、前記除染対象系統に供給した薬液を除染廃液として前記除染対象系統から排出し、前記除染対象系統に循環させる除染廃液循環ラインにより１回以上循環させることを特徴とする廃液処理方法。