JP6133398B2 - 放射性廃棄物から放射性同位体を分離することに使用するための浸漬可能フィルタ - Google Patents

放射性廃棄物から放射性同位体を分離することに使用するための浸漬可能フィルタ Download PDF

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Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１２年３月２６日出願の米国仮特許出願第６１／６１５，５１６号の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ § １１９（ｅ）の下での利益を主張する。
連邦支援の研究または開発に関する声明
適用されない。
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、概して、放射線廃棄物の処理に関し、特に、原子力発電炉および他の放射線源からの廃棄水の処理に関する。
２．関連技術の説明
特異的放射性同位体を隔離および管理する能力は、清浄、安全、かつ確実な放射線廃棄物管理のために必要であって、これは、ひいては、原子力の安全かつ費用効果的使用に不可欠である。原子力発電所では、放射性同位体は、軽水炉の一次および二次水ループ中に漏出する。本漏出は、核燃料の崩壊ならびに原子炉構成要素の核活性化（炉心からの放射線への暴露を通して）の不可避の結果である。
廃棄物中の特定の放射性同位体の濃度は、概して、廃棄物の廃棄物分類（例えば、米国では、クラスＡ、クラスＢ、およびクラスＣ、または他の国では、低、中、または高レベル廃棄物［ＬＬＷ、ＩＬＷ、またはＨＬＷ］）を判定する。廃棄物の廃棄物分類は、ひいては、その廃棄物に対する貯蔵および処分要件を表す。原則として、より高い分類（クラスＢまたはクラスＣ等）を受ける廃棄物は、より厳格な貯蔵および処分要件に直面し、管理によりコストがかかり、法的に貯蔵可能な場所が少なくなり得る。したがって、その廃棄物から廃棄物分類を導くそれらの特異的放射性同位体を分離または除去することによって、より高い分類を受ける廃棄物の体積および量を限定することが望ましい。この点において、特に、例えば、Ｃｓ−１３７、Ｓｒ−９０、Ｎｉ−６３、Ｔｃ−９９、Ａｍ−２４１、Ｃｏ−５８、Ｃｏ−６０、およびウランのいくつかの同位体の分離のためのシステム、方法、およびプロセスが望ましい。また、同位体分離技術が、例えば、固化またはガラス化を通して、長期貯蔵または処分のために、それらの特異的放射性同位体の処理のための技術を促進し、それらと協働することが有利となるであろう。
本発明の本一般概念と同一の発明者による、米国特許出願第１２／３７１２０１号は、特異的放射性同位体を放射線廃棄物から分離するための同位体特異的媒体（ＩＳＭ）を開示している。
処理された廃棄水は、環境中に放出される場合、実質的に、放射線汚染物質がない状態でなければならない。処理の間、廃棄水から抽出された放射線材料は、安定していなければならない、すなわち、特に、液体水による放射線汚染物質からの浸出を防止することに関して、処分施設要件を満たす方法において、処分するために安定し得る形態でなければならない。加えて、廃棄物の体積は、放射線廃棄物の処分のために利用可能な空間が限定されることと、その処分の高コストの両方のため、最小限にされなければならない。故に、原子力発電炉および他の源からの懸濁固体および溶解イオンを含有する放射線廃棄水を処理するより優れた方法の必要性がある。
米国特許出願第１２／３７１２０１号明細書
本明細書に開示されるのは、放射性同位体および他の汚染物質を原子炉システムの一次冷却剤ループからの流体流または使用済み燃料プールからの流体流等の流体流から除去する際に使用するための浸漬可能（ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ）媒体フィルタおよび浸漬可能カラムである。概して、これらの浸漬可能媒体フィルタおよび浸漬可能カラムは、流体流に浸されるように適合させられ、加えて、多くの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタまたは浸漬可能カラムは、使用後にガラス化され、元の媒体と比較して実質的に低減された体積を有する安定化された非浸出最終廃棄物をもたらすように適合させられる。いくつかの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタおよび浸漬可能カラムは、同位体特異的媒体（ＩＳＭ）を含む。いくつかの実施形態では、本発明の本一般概念による浸漬可能フィルタは、流体流中に着座する、またはそれを遮断するために、カートリッジ型筐体の内側に襞付きカートリッジを備える。概して、襞付きカートリッジは、１つ以上の種類のフィルタ材料を備え、概して、フィルタ材料自体にも、襞が付けられる。
本発明の本一般概念のいくつかの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタ（ＳＭＦ）ユニットは、内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンを含む。内側メッシュスクリーンと外側メッシュスクリーンとの間には、襞付き外側フィルタ部材および襞なし内側フィルタ部材がある。襞付き外側フィルタ部材および襞なし内側フィルタ部材は、媒体で充填された間隙体積を画定し、放射性同位体をＳＭＦユニットを通過する水から濾過する。概して、ＳＭＦユニットは、濾過容器内に着座する。水送給管は、放射性同位体を含有する水を濾過容器に送達し、出口ラインは、水を濾過容器から運び出す。水送給管は、放射性同位体を含有する水をＳＭＦユニットの内部、すなわち、内側メッシュスクリーンによって囲繞される体積中に指向させる。圧力は、内側メッシュスクリーン内の開口を通して、かつ襞なし内側フィルタ部材を通して、放射性同位体を含有する水を付勢する。襞なし内側フィルタ部材を通ると、放射性同位体を含有する水は、襞付き外側フィルタ部材と襞なし内側フィルタ部材との間の間隙空間を充填する媒体に遭遇する。媒体は、選択された放射性同位体を水から除去し、水は、次いで、襞付き外側フィルタ部材および外側メッシュスクリーン内の開口を通して、濾過容器内の濾過後囲繞体積内へと通過する。そこから、水は、出口ラインを通過し、濾過容器から流出する。選択された放射性同位体は、ＳＭＦユニット内の媒体上に残る。
本発明の本一般概念のいくつかの実施形態では、選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するための浸漬可能媒体フィルタは、内側フィルタ部材および外側フィルタ部材であって、該外側フィルタ部材は、襞付きであって、選択された放射性同位体を媒体を通過させられる液体廃棄物から除去するための媒体を保持する間隙体積を画定する、内側フィルタ部材および外側フィルタ部材と、内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンであって、該内側メッシュスクリーンと該外側メッシュスクリーンとの間に、該内側フィルタ部材、該媒体、および該外側フィルタ部材を保持する、内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンとを含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、粒状材料を含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、ガラスベースの微小球を含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、ハーシェル沸石またはヒドロキシアパタイトを含む。
いくつかの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタはさらに、媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料を含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、同位体特異的媒体を含む。
本発明の本一般概念のいくつかの実施形態では、選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するための浸漬可能カラムは、選択された放射性同位体を媒体を通過させられる液体廃棄物から除去するための媒体のカラムを保持するためのケーシングと、該ケーシングおよび該媒体のカラムを囲繞するための保護メッシュスクリーンとを含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、同位体特異的媒体を含む。
いくつかの実施形態では、保護メッシュスクリーンは、ステンレス鋼を含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、粒状材料を含む。
いくつかの実施形態では、媒体は、ガラスベースの微小球、ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む。
いくつかの実施形態では、媒体およびケーシングは、使い捨てである。
いくつかの実施形態では、浸漬可能カラムは、該媒体および該ケーシングのガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＩＳＭは、界面活性剤で改質されたハーシェル沸石を含む。いくつかの実施形態では、ＩＳＭは、微細または粒状ＩＳＭを含む。
本発明の本一般概念のいくつかの例示的実施形態は、概して、選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するためのフィルタであって、内部を画定するフィルタ筐体と、選択された放射性同位体を含有する液体廃棄物を受容するための多孔性ガラススクリーンであって、液体廃棄物に該フィルタ筐体の内部へのアクセスを与える、多孔性ガラススクリーンと、該フィルタ筐体の内部内に位置付けられたフィルタ要素であって、液体廃棄物が該多孔性ガラススクリーンを通して該フィルタ筐体に流入しないように遮断し、選択された放射性同位体を液体廃棄物から捕捉し、留保するための同位体特異的媒体を含む、フィルタ要素とを備える、フィルタを含む。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、同位体特異的媒体を含有する、またはそれで含浸される。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、同位体特異的媒体を伴う繊維ガラスを備える。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、極細繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、同位体特異的媒体を伴う極細繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ要素は、該フィルタ要素および該同位体特異的媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ガラスベースの微小球を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ハーシェル沸石または改質ハーシェル沸石を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ヒドロキシアパタイトを含む。
本発明の本一般概念のいくつかの例示的実施形態は、概して、選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するためのフィルタであって、概して、液体廃棄物を遮断するためのフィルタ要素であって、ファイバ、繊維ガラス、または他のガラス化材料から加工され、同位体特異的媒体を含有し、選択された放射性同位体を液体廃棄物から捕捉し、留保するためのフィルタ要素を備える、フィルタを含む。
本発明の本一般概念のいくつかの例示的実施形態は、概して、特異的放射性同位体を液体流中の液体放射線廃棄物から分離し、分離された特異的放射性同位体を安定化するための方法であって、特異的放射性同位体を伴う液体放射線廃棄物を液体流中のフィルタを通過させるステップであって、該フィルタは、液体廃棄物からの特異的放射性同位体を捕捉するための同位体特異的媒体を伴うフィルタ材料を含む、ステップと、さらなる処分のために、フィルタおよび捕捉された放射性同位体を安定化するステップを含む、方法を含む。いくつかの実施形態はまた、捕捉された放射性同位体をガラス化することによって、捕捉された放射性同位体を安定化するステップを含む。いくつかの実施形態はまた、フィルタおよび同位体特異的媒体を用いて、捕捉された放射性同位体をガラス化するステップを含む。いくつかの実施形態はまた、フィルタを通して液体廃棄物を通過させた後、液体廃棄物を原子炉にリサイクルするステップを含む。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、極細繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、該フィルタ要素は、同位体特異的媒体を伴う極細繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ要素は、該フィルタ要素および該同位体特異的媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ガラスベースの微小球を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ハーシェル沸石または改質ハーシェル沸石を含む。いくつかの実施形態では、同位体特異的媒体は、ヒドロキシアパタイトを含む。
いくつかの例示的実施形態を通して本明細書に説明される、本発明の本一般概念は、実質的液体放射線廃棄物からの放射性同位体の分離、隔離、または除去（集合的に、「分離」）のためのシステム、プロセス、および方法を含む。多くの実施形態では、放射線廃棄物からの特異的放射性同位体の分離は、放射線廃棄物の分類を導く、放射線廃棄物同位体の体積あたりの実質的部分から除去する。いくつかの実施形態では、特異的放射性同位体を放射線廃棄物から分離するためのＩＳＭの使用は、最終処分のために、より高く分類された放射線廃棄物の体積の実質的低減をもたらす。
本発明の目的の１つは、廃棄物分類を導く同位体、特に、セシウム−１３７、ニッケル−６３、およびストロンチウム−９０を現場貯蔵のための非常に小型のパッケージにし、現場外処分のためにより低い分類の廃棄物の体積に向上させることである。
本発明の本一般概念のいくつかの実施形態はさらに、概して、同位体特異的媒体を用いた分離同位体のガラス化を含む。本同位体特異的ガラス化は、多くの場合、長期貯蔵または他の処分のために、放射性同位体を調製するより大きな方式におけるステップである。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するための浸漬可能媒体フィルタであって、該浸漬可能媒体フィルタは、
内側フィルタ部材および外側フィルタ部材であって、該外側フィルタ部材は、襞付きであり、該内側フィルタ部材および外側フィルタ部材は、
媒体であって、選択された放射性同位体を、前記媒体を通過させられる液体廃棄物から除去するための、媒体
を保持する間隙体積を画定する、内側フィルタ部材および外側フィルタ部材と、
内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンであって、該内側メッシュスクリーンおよび該外側メッシュスクリーンは、該内側フィルタ部材、該媒体、および該外側フィルタ部材を、該内側メッシュスクリーンと該外側メッシュスクリーンとの間に保持する、内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンと
を備える、浸漬可能媒体フィルタ。
（項目２）
前記媒体は、粒状材料を含む、項目１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目３）
前記媒体は、ガラスベースの微小球を含む、項目１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目４）
前記媒体は、ハーシェル沸石、改質ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む、項目１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目５）
前記媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む、項目１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目６）
前記媒体は、同位体特異的媒体を含む、項目１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目７）
前記媒体は、粒状材料を含む、項目６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目８）
前記媒体は、ガラスベースの微小球、ハーシェル沸石、改質ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む、項目６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目９）
前記媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む、項目６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目１０）
選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するための浸漬可能カラムであって、該カラムは、
媒体のカラムを保持するためのケーシングであって、該媒体は、選択された放射性同位体を、該媒体を通過させられる液体廃棄物から除去するためのものである、ケーシングと、
前記ケーシングおよび前記媒体のカラムを囲繞するための保護メッシュスクリーンと
を備える、浸漬可能カラム。
（項目１１）
前記媒体は、同位体特異的媒体を含む、項目１０に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
（項目１２）
前記保護メッシュスクリーンは、ステンレス鋼を含む、項目１１に記載の浸漬可能カラム。
（項目１３）
前記媒体は、粒状材料を含む、項目１１に記載の浸漬可能カラム。
（項目１４）
前記媒体は、ガラスベースの微小球、ハーシェル沸石、改質ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む、項目１１に記載の浸漬可能カラム。
（項目１５）
前記媒体および前記ケーシングは、使い捨てである、項目１１に記載の浸漬可能カラム。
（項目１６）
前記媒体および前記ケーシングのガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む、項目１１に記載の浸漬可能カラム。
本発明の前述および付加的特徴は、図面とともに熟読される、以下の発明を実施するための形態からより明白に理解されることになるであろう。
図１は、放射性同位体を水から分離するための浸漬可能媒体フィルタユニットの一実施例の斜視図である。 図２は、図１に示される例示的実施形態の浸漬可能媒体フィルタの分解図である。 図３は、濾過容器と併用される、図１および２に示される例示的実施形態の浸漬可能媒体フィルタの分解図である。 図４は、本発明の本一般概念による、浸漬可能カラムの例示的実施形態の図である。 図５は、本発明の本一般概念の例示的実施形態による、浸漬可能カラムまたは浸漬可能媒体フィルタを受容するためのフィルタ管を伴う、水中濾過／真空（ＵＦＶ）装置の俯瞰図である。 図６は、図５に示されるＵＦＶ装置の俯瞰図であって、それに沿って、図７における断面図が得られる、切断線を示す。 図７は、図５および６に示されるＵＦＶ装置の断面図である。
本明細書に開示されるのは、原子炉システムの一次冷却剤ループからの流体流または使用済み燃料プールからの流体流等の流体流から、放射性同位体（以下、「標的同位体」）および他の汚染物質を除去する際に使用するための浸漬可能媒体フィルタおよび浸漬可能カラムである。概して、これらの浸漬可能媒体フィルタおよび浸漬可能カラムは、流体流に浸されるように適合させられ、加えて、多くの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタまたは浸漬可能カラムは、使用後にガラス化され、元の媒体と比較して実質的に低減された体積を有する安定化された非浸出最終廃棄物をもたらすように適合させられる。いくつかの実施形態では、浸漬可能媒体フィルタおよび浸漬可能カラムは、同位体特異的媒体（ＩＳＭ）を含む。
本発明の本一般概念のいくつかの例示的実施形態は、特異的放射性同位体を放射線廃棄物から分離するために、同位体特異的媒体（ＩＳＭ）を採用する。いくつかの実施形態では、ＩＳＭは、フィルタ材料の襞の内側に位置付けられる。いくつかの実施形態では、フィルタ材料は、ＩＳＭで含浸される。いくつかの実施形態では、ＩＳＭは、改質ハーシェル沸石を含む。いくつかの実施形態では、ＩＳＭは、微細または粒状ＩＳＭを含む。
いくつかの実施形態では、本発明の本一般概念による浸漬可能フィルタは、ガラス化可能なフィルタ材料を含む。いくつかの実施形態では、フィルタ材料は、極細繊維ガラスを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ材料は、布状繊維ガラスを含む。
図を参照すると、図１は、本発明の本一般概念による、ＳＭＦユニット１１０の一例示的実施形態を図示する。図１および図２における同一の例示的実施形態の分解図に示されるように、図示されるＳＭＦユニット１１０は、内側メッシュスクリーン２１５および外側メッシュスクリーン２３５を含む。内側メッシュスクリーン２１５と外側メッシュスクリーン２３５との間には、襞付き外側フィルタ部材１２０および襞なし内側フィルタ部材１３０がある。襞付き外側フィルタ部材１２０および襞なし内側フィルタ部材１３０は、媒体１５０で充填された間隙体積を画定し、放射性同位体をＳＭＦユニット１１０を通過する水から濾過する。
図３は、図１および２に図示されるもの１１０に類似するＳＭＦユニットを使用するシステムの一例示的実施形態を図示する、部分的分解図である。概して、ＳＭＦユニット１１０は、濾過容器４００内に着座する。水送給管３１０は、放射性同位体を含有する水を濾過容器４００に送達し、出口ライン４１５ａおよび４１５ｂは、水を濾過容器４００から運び出す。図３に示されるように、水送給管３１０は、放射性同位体を含有する水をＳＭＦユニット１１０の内部、すなわち、図１および２に示されるように、内側メッシュスクリーン２１５によって囲繞される体積中に指向させる。圧力が、内側メッシュスクリーン２１５内の開口を通して、かつ襞なし内側フィルタ部材１３０を通して、放射性同位体を含有する水を付勢する。襞なし内側フィルタ部材１３０を通ると、放射性同位体を含有する水は、襞付き外側フィルタ部材１２０と襞なし内側フィルタ部材１３０との間の間隙空間を充填する媒体１５０に遭遇する。媒体１５０は、選択された放射性同位体を水から除去し、水は、次いで、襞付き外側フィルタ部材１２０および外側メッシュスクリーン２２５内の開口を通して、濾過容器４００内の濾過後囲繞体積中に通過する。そこから、水は、出口ライン４１５ａおよび４１５ｂを通過し、濾過容器４００から流出する。選択された放射性同位体は、ＳＭＦユニット１１０内の媒体１５０上に残る。
本発明の本一般概念のいくつかの実施形態では、浸漬可能濾過装置は、図４に示されるように、媒体５００が詰められた浸漬可能カラム（ＳＣ）１７０を含む。図示される例示的実施形態では、ＳＣ１７０は、放射性同位体を水から除去するための媒体５００と、媒体５００を保持するためのケーシング１８０とを含む。さらに、多くの実施形態は、図４に示されるように、ステンレス鋼メッシュスクリーン２４５等の保護構成要素で、ケーシング１８０を囲繞する。浸漬可能カラムの図示される例示的実施形態では、放射性同位体を含有する水は、ＳＣ１７０を通して、上部から底部に通過し（図１−３に図示されるＳＭＦユニット１１０におけるように、内部から周縁に通過するのとは対照的に）、放射性同位体を含有する水は、ＳＣ１７０を下って流動または細流するにつれて、媒体５００を通過し、それと相互作用する。
いくつかの実施形態では、媒体５００およびケーシング１８０を含む、ＳＣ１７０は、使用後にガラス化されるように設計される。ほとんどのそのような場合、媒体５００およびケーシング１８０を処分後、保護構成要素、例えば、ステンレス鋼メッシュスクリーン２４５は、新しいＳＣと繰り返し併用するために利用可能である。
図５、６、および７は、本発明の本一般概念による、ＳＭＦユニットまたはＳＣが、原子力発電所内の水を濾過するために使用される、既存の水中フィルタ／真空（ＵＦＶ）装置またはユニットと協働するシステムの一例示的実施形態を図示する。当技術分野において公知のそのような既存のＵＦＶユニットとして、例えば、Ｔｒｉ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｃｏｒｐ製ＵＦＶ−６００モデルが挙げられる。図５および６は、ＵＦＶユニット６００の俯瞰図を示し、図６は、それに沿って、図７に図示される断面図が得られる、切断線を示す。図に示されるように、図示される例示的ＵＦＶユニット６００は、４つのフィルタ管６１０および中心ポンプ管６２５を伴う、筐体６０５を含む。フィルタ管カバーまたは蓋６１５は、４つのフィルタ管６１０のそれぞれを被覆する。水は、放射性同位体を含有する水を各フィルタ管の上部に送達する流入ライン６１２を通して、フィルタ管６１０の上部に送達される。図７における断面図に示されるように、図示される実施形態では、示されるフィルタ管は、ＳＣによって占有され、各ＳＣは、放射性同位体をＳＣを通過される水から濾過するための媒体５００が詰められたケーシング１８０を含む。概して、流入ライン６１２によって供給される水は、図７における流動矢印によって示されるように、フィルタ管６１０内のＳＣを通して下方に通過し、媒体５００は、媒体５００を通過するにつれて、放射性同位体を水から濾過する。ＳＣの底部およびフィルタ管６１０の底部に到達すると、水は、筐体６０５の中心カラム６２８内に流動し、そこから、中心ポンプ管６２５を通して、上部栓６３０へと上向きに引っ張られ、水は、出力ライン６４５ａおよび６４５ｂを通して、ＵＦＶユニット６００から流出する。
いくつかの実施形態では、本発明の本一般概念による浸漬可能フィルタは、ガラス化プロセスを支援する材料を含む。いくつかの実施形態では、浸漬可能フィルタは、ガラス形成材料を含む。
いくつかの実施形態では、ＳＭＦまたはＳＣ内の媒体が、所定の量の放射性同位体（または、「標的同位体」）を留保後、概して、標的同位体は、「抽出」に進む。本願で使用されるように、ＳＭＦまたはＳＣ内の媒体上に留保された標的同位体の「抽出」は、いくつかのプロセスに遭遇するが、その全てが、必ずしも、媒体内からの標的同位体の物理的除去を伴うわけではない。いくつかの実施形態では、媒体は、ＳＭＦまたはＳＣから物理的に抽出される。いくつかの実施形態では、媒体は、媒体から標的同位体を分断する溶媒で洗浄され、標的同位体を伴う溶媒は、次いで、収集および除去される。前述のように、いくつかの実施形態では、ＳＭＦまたはＳＣは、その容器または流体流動システム内のフィルタ管から物理的に抽出される、あるいは除去され、次いで、ＳＭＦまたはＳＣ（依然として、標的同位体を伴うフィルタ要素およびＩＳＭを含有する）が、多くの場合、ガラス化によって処理される。
本発明の本一般概念の多くの例示的実施形態では、抽出ステップ後、抽出された材料は、ガラス化または同等の安定化手技を受ける。いくつかの実施形態では、ガラス化プロセスは、本願と同一の発明者らのうちの１人によって、米国特許公開第２０１１／０２２４４７３号として、２０１１年９月１５日に公開された米国特許出願第１２／９８５，８６２号に説明される例示的実施形態のうちのいくつかと同様のプロセスおよびシステムを含む。いくつかの実施形態では、本発明の本一般概念による浸漬可能フィルタは、ガラス形成材料等のガラス化プロセスを支援する材料を含む。
いくつかの媒体およびＩＳＭ材料が、本発明によって想定される。ＩＳＭベースの同位体分離のために使用される媒体の多くは、多孔性ガラスまたは多孔性ガラスベースの材料を含む。カラム内で使用されるＩＳＭの性質は、概して、除去される同位体に依存する。いくつかの実施形態では、セシウム特異的媒体として、改質ハーシェル沸石（（Ｎａ，Ｃａ，Ｋ）ＡｌＳｉ２Ｏ６・３Ｈ２Ｏ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、ストロンチウム特異的媒体として、ヒドロキシアパタイトまたは粒状チタノシリケートを含む、微小球が挙げられる。いくつかの実施形態では、テクニチウム同位体の分離のための媒体（すなわち、テクニチウム特異的媒体）として、改質ハーシェル沸石から加工された微小球が挙げられる。いくつかの実施形態では、テクニチウム特異的媒体は、ゼオライトの表面カチオンのいくつかが、臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＭＡ）、塩化ベンジルジメチルステアリルアンモニウム（ＢＤＭＳ）、ペンタデカン酸（ＰＤＡ）、塩化セチルピリジニウム（ＣＰＹＲ）、またはヘキサデシルトリメチルアンモニウム等の高分子量界面活性剤によって置換されたゼオライト等の界面活性剤で改質されたゼオライト（ＳＭＺ）が挙げられる。液体廃棄物からの分離のための他のＩＳＭとして、ニッケル、コバルト、鉄、アンチモン、ヨウ素、セレニウム、アメリシウム、水銀、フッ素、プルトニウム、およびウランの分離のための媒体が挙げられる。本発明によって包含されるＩＳＭとして、限定されないが、Ｎｉ−６３、Ｃｏ−５８、Ｃｏ−６０、Ｆｅ−５５、Ｓｂ−１２５、Ｉ−１２９、Ｓｅ−７９、Ａｍ−２４１、およびＰｕ−２３９を含む、同位体を標的化するための媒体が挙げられる。本発明のいくつかの実施形態において使用される他の媒体として、ヒドロキシアパタイト（概して、「ＨＡ」）（Ｃａ５（ＰＯ４）３（ＯＨ））、あるいは別のアニオンが、フッ化物（Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ）、塩化物（Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ）、または炭化物（Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＣＯ３）等の水酸化物イオンと置換する、ヒドロキシアパタイトの改質形態が挙げられる。本発明のいくつかの実施形態において使用される他の媒体として、銀で含浸されたゼオライトが挙げられる。本明細書に与えられる媒体は、実施例であって、ＩＳＭベースの同位体分離システムおよびプロセスを使用して、材料の包括的リストを構成するわけではない。
本発明の多くの実施形態では、ＩＳＭカラムは、多孔性微小球、特に、ガラスベースの微小球（ＧＭＳｓ）の形態におけるＩＳＭを含む。プロセスのいくつかの実施形態は、ガラスビーズが、ナトリウム、カルシウム、およびホウ素を含む混合から加工されることから始まる。ガラスビーズは、塩基性ｐＨを伴うリン酸カリウム溶液（または、類似リン酸溶液）と混合される。多くの実施形態では、溶液はまた、水酸化カリウムまたは別の水酸化物源を含む。ナトリウム、カルシウム、およびホウ素イオンが、ガラスから放出されるにつれて、ガラスビーズの表面から始まって、リン酸イオンおよび水酸化物イオンが、ビーズ上に残るカルシウムと反応し、ビーズの未反応ガラスコアを囲繞する非晶質リン酸カルシウムの層を形成する。リン酸イオンおよび水酸化物イオンが、ガラスコアに作用し続けるにつれて、未反応コアが収縮し、非晶質リン酸カルシウムの層が成長する。同時に、ガラスコア上の反応部位から最も遠い非晶質リン酸カルシウムは、溶液から引き出された水酸化物イオンと併せて、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）層中に安定化し始める。ＨＡ層は、ガラスコアが収縮し、非晶質リン酸カルシウムを形成するように反応し続けるにつれて成長し続ける。本プロセスの最終結果は、実質的にＨＡから成る、多孔性微小球となる。
本発明は、いくつかの実施形態の説明によって図示され、例証的実施形態が、詳細に説明されたが、添付の請求項の範囲をそのような詳細に制限する、または何らかの限定をすることは、本出願人の意図ではない。付加的修正が、当業者に容易に明白となるであろう。そのより広範な側面における本発明は、したがって、特異的詳細、代表的装置および方法、ならびに図示および説明される例証的実施例に限定されない。故に、逸脱は、本発明の出願人の一般概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細から行なわれてもよい。

Claims (9)

  1. 選択された放射性同位体を液体廃棄物から除去するための浸漬可能媒体フィルタであって、該浸漬可能媒体フィルタは、
    内側フィルタ部材および外側フィルタ部材であって、該外側フィルタ部材は、襞付きであり、該内側フィルタ部材は、襞なしであり、円筒形の形状および円筒形の襞なし外側表面を有し、該内側フィルタ部材および外側フィルタ部材は、
    媒体であって、選択された放射性同位体を、該媒体を通過させられる液体廃棄物から除去するための、媒体
    を保持する間隙体積を画定する、内側フィルタ部材および外側フィルタ部材と、
    内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンであって、該内側メッシュスクリーンは、襞なしであり、円筒形の形状および円筒形の襞なし外側表面を有し、該内側メッシュスクリーンおよび該外側メッシュスクリーンは、該内側フィルタ部材、該媒体、および該外側フィルタ部材を、該内側メッシュスクリーンと該外側メッシュスクリーンとの間に保持し、該内側メッシュスクリーンは、該内側フィルタ部材内に形成された円筒形の中央開口部内に挿入されるように構成されている、内側メッシュスクリーンおよび外側メッシュスクリーンと
    を備える、浸漬可能媒体フィルタ。
  2. 前記媒体は、粒状材料を含む、請求項１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  3. 前記媒体は、ガラスベースの微小球を含む、請求項１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  4. 前記媒体は、ハーシェル沸石、改質ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む、請求項１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  5. 前記媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む、請求項１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  6. 前記媒体は、同位体特異的媒体を含む、請求項１に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  7. 前記媒体は、粒状材料を含む、請求項６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  8. 前記媒体は、ガラスベースの微小球、ハーシェル沸石、改質ハーシェル沸石、またはヒドロキシアパタイトを含む、請求項６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
  9. 前記媒体のガラス化を支援するためのガラス形成材料をさらに含む、請求項６に記載の浸漬可能媒体フィルタ。
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