JP6326299B2 - 有機系の放射性廃棄物の処理システムおよび処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機系の放射性廃棄物の処理システムおよび処理方法に関する。

原子力発電所の原子炉冷却材浄化系や燃料プール冷却浄化系等から発生するセルロース系のろ過助剤やイオン交換樹脂等を含むフィルタスラッジその他の有機系の放射性廃棄物（以下、廃樹脂という）は、貯蔵タンクに長期間貯蔵保管されている。これらの廃樹脂は、原子力発電所の運転に伴って定常的に発生する廃棄物である。従って、定常的に増加する廃棄物の保管スペースを確保するためには、現在貯蔵中の廃樹脂の体積を減容する処理技術が必要である。廃樹脂の体積を減容する処理方法として、特許文献１及び特許文献２に記載の処理方法が提案されている。

特許文献１に記載の処理方法は、使用済イオン交換樹脂に含まれる放射性核種を硫酸水溶液等で溶離させることにより、樹脂の放射能を少なくして樹脂の焼却又は化学分解を容易にするものであり、樹脂の減容を可能にしている。また、放射性核種を含む溶離液に２価の鉄イオンとアルカリを加えてフェライト粒子を生成させることで放射性核種をフェライト粒子に取り込ませ、フェライト粒子を固液分離器により溶離液から分離して無機固体化することにより、放射性核種を長期安定性に優れた処分形態にすると共に、フェライト粒子を分離した液は蒸発濃縮後固化又はそのまま固化させるものである。

また、特許文献２に記載の処理方法は、使用済イオン交換樹脂に物理吸着している放射性クラッドを機械的な力により物理的に分離して廃液へ移行させ、廃液中の放射性クラッドを中空糸フィルタ等を用いて除去すると共に、使用済イオン交換樹脂にイオン吸着している放射性イオンを硝酸ナトリウム等により化学的に分離して廃液へ移行させ、廃液中の放射性イオンをゼオライト等を用いて除去するものであり、発電所内で保管せざるを得なかった高レベルの廃樹脂の放射能レベルを低下させて、廃樹脂の最終処分を可能にしている。

特開昭６３−０４０９００号公報 特開昭６３−１７５８００号公報

上記の廃樹脂の減容処理技術については、適用に際して考慮すべき技術課題として、廃樹脂の除染により発生する廃液(以下、除染廃液という)の減容処理が挙げられる。

特許文献１に記載の処理方法においては、フェライト粒子を分離した液、つまり、最終的に残った除染廃液の減容方法として、蒸発濃縮処理を挙げている。しかし、蒸発濃縮処理では、大規模な排ガス設備が必要となるので、設備費及び運転費が高くなる。

また、他の減容方法として、除染廃液の乾燥粉体化処理も考えられるが、この場合も蒸発濃縮処理の場合と同様に、大規模な処理設備が必要になるので、設備費及び運転費が高くなる。

特許文献２に記載の処理方法においては、放射性クラッドの回収方法として中空糸膜フィルタの使用を挙げている。中空糸膜フィルタによる回収方法は、２ｗｔ％〜３ｗｔ％程度の低い固形分濃度のスラリから固形分を回収するのには適している。しかし、除染廃液は、１０ｗｔ％程度の大量の固形分を含むスラリとして移送する場合があるので、このような濃度の高い性状の除染廃液から放射性クラッドを中空糸膜フィルタにより回収すると、目詰まりが起こりやすい。このため、中空糸膜フィルタの交換頻度が高くなり、除染廃液を効率的に処理できない虞がある。

さらに、中空糸膜フィルタにより回収される放射性クラッドは、純粋な固形物ではなく、除染廃液より更に固形分濃度が濃くなったスラリとして発生するので、その減容性が低い。すなわち、廃樹脂を減容処理しても、その処理に伴い発生する二次廃棄物の減容性が低く、放射性廃棄物全体としての減容性が低いという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、大規模な設備が不要で、かつ、減容性が高く効率的な有機系の放射性廃棄物の処理システムおよび処理方法を提供することである。

上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、有機系の放射性廃棄物が供給され、前記有機系の放射性廃棄物を有機酸及び有機酸塩により化学除染する化学除染システムと、前記化学除染システムから化学除染により発生する除染廃液が移送され、前記除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を無機物に分解して放射性固形物を析出させる除染廃液分解システムと、前記除染廃液分解システムから前記除染廃液の分解処理により発生する分解廃液が移送され、前記分解廃液中に析出している前記放射性固形物を回収する多層構造の無機系フィルタを有する放射性固形物回収システムと、前記放射性固形物回収システムから前記分解廃液が移送され、前記分解廃液中に含まれる放射性イオンを回収する無機系吸着材を有する放射性イオン回収システムとを備え、前記有機酸塩は、有機酸のヒドラジン塩であり、前記除染廃液分解システムは、過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、オゾンを供給するオゾン供給装置と、前記過酸化水素供給装置から供給される過酸化水素により前記有機酸塩のヒドラジン塩を分解すると共に前記オゾン供給装置から供給されるオゾンにより前記有機酸を分解する除染廃液分解槽とを有することを特徴とする。

本発明によれば、有機系の放射性廃棄物の化学除染により発生した高線量の除染廃液中に含まれる放射性核種を放射性固形物回収システムの多層構造の無機系フィルタ及び放射性イオン回収システムの無機系吸着材により回収するので、蒸発濃縮設備や乾燥粉体化処理設備のような大規模な設備を使用することなく、二次廃棄物を含む放射性廃棄物全体の効率的で高い減容化処理が可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態を示す構成図である。 本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態の一部を構成するろ過装置のフィルタの多層構造を示す概念図である。 本発明の有機系の放射性廃棄物の処理方法の一実施の形態を示すフロー図である。

以下、本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムおよび処理方法の実施の形態を図面を用いて説明する。
原子炉冷却材浄化系や燃料プール冷却浄化系等の原子炉施設においては、セルロース系のろ過助剤やイオン交換樹脂を含むフィルタスラッジ等の有機系の放射性廃棄物（以下、廃樹脂という）が発生する。廃樹脂には、セシウム（Ｃｓ−１３７）やコバルト（Ｃｏ−６０）、ストロンチウム（Ｓｒ−９０）、ヨウ素（Ｉ−１３１）、テクネチウム（Ｔｃ）、ニッケル（Ｎｉ−５９／６３）等のイオン状放射性核種が吸着されて存在している。また、廃樹脂の表面にはクラッド（主成分は鉄酸化物）が付着しており、このクラッドには、ニオブ（Ｎｂ−９４）や一部のコバルト（Ｃｏ−６０）等のクラッド状放射性核種が取り込まれて存在している。本発明は、このようなイオン状放射性核種やクラッド状放射性核種を取り込んでいる廃樹脂を、大規模な設備を使用することなく効率的に減容処理するものである。

［一実施の形態］
本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態を図１を用いて説明する。
図１は本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態を示す構成図である。

図１において、有機系の放射性廃棄物の処理システムは、廃樹脂Ｓが供給され、廃樹脂Ｓを洗浄液により化学除染する化学除染システム１と、化学除染システム１から化学除染により発生した除染廃液が移送され、除染廃液中に含まれる洗浄液成分を分解して除染廃液中に含まれる放射性核種の一部を放射性固形物として析出させる除染廃液分解システム２と、除染廃液分解システム２から除染廃液の分解処理により発生した分解廃液が移送され、その分解廃液中に析出している放射性固形物を回収する放射性固形物回収システム３と、放射性固形物回収システム３から分解廃液が移送され、その分解廃液中に含まれる放射性イオンを回収する放射性イオン回収システム４と、化学除染システム１から化学除染された廃樹脂が移送され、その廃樹脂を廃棄体化する廃樹脂廃棄体化システム５とを備えている。

化学除染システム１は、例えば、廃樹脂Ｓを貯蔵する貯蔵タンク７から抜き出された廃樹脂Ｓを一定量受け入れる受入タンク１１と、洗浄液を供給する洗浄液供給タンク１２と、受入タンク１１から移送された廃樹脂Ｓを洗浄液供給タンク１２から供給された洗浄液により化学除染する化学反応槽１３と、受入タンク１１と化学反応槽１３とを接続する廃樹脂移送配管１４と、洗浄液供給タンク１２と化学反応槽１３とを接続する洗浄液供給配管１５とを備えている。また、化学除染により発生した除染廃液中の洗浄液成分を回収する洗浄液回収装置１７と、化学反応槽１３と洗浄液回収装置１７の入口側とを接続する除染廃液移送配管１８と、洗浄液回収装置１７の出口側と洗浄液供給タンク１２とを接続し、洗浄液回収装置１７で回収した洗浄液を洗浄液供給タンク１２に戻す戻り配管１９とを備えている。廃樹脂移送配管１４、洗浄液供給配管１５、除染廃液移送配管１８中には、それぞれ廃樹脂移送ポンプ２１、洗浄液供給ポンプ２２、除染廃液移送ポンプ２３が設置されている。化学反応槽１３には、化学反応槽１３内の溶液を加温する加熱装置２４が設けられている。

本実施の形態においては、洗浄液として、還元性のある有機酸及び有機酸塩が用いられる。有機酸として、例えば、シュウ酸やギ酸、クエン酸等が挙げられる。有機酸塩として、例えば、ギ酸やシュウ酸、酢酸、クエン酸のヒドラジン塩等が挙げられる。

除染廃液分解システム２は、例えば、オゾンを供給するオゾン供給装置３１と、過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置３２と、オゾン供給装置３１から供給されたオゾンにより除染廃液中に含まれる有機酸を無機物に酸化分解すると共に、過酸化水素供給装置３２から供給された過酸化水素により除染廃液中に含まれるヒドラジン塩等を無機物に酸化分解する除染廃液分解槽３３と、洗浄液回収装置１７の出口側と除染廃液分解槽３３とを接続する除染廃液移送配管３４とを備えている。

放射性固形物回収システム３は、例えば、除染廃液の分解処理により析出した放射性固形物を分解廃液から回収する多層構造の無機系フィルタ４１ａ（詳細は後述する。図２参照）を有するろ過装置４１と、ろ過装置４１で回収した放射性固形物（クラッド）を一定量受け入れるクラッド受入タンク４２と、ろ過装置４１で回収した放射性固形物をセメントやガラス等の固型化剤により固化処理を行う既設の固化設備４４と、除染廃液分解槽３３とろ過装置４１と接続する第１の分解廃液移送配管４５とを備えている。ろ過装置４１は、物理的に簡易な構造であるので、蒸発濃縮設備のような大規模な設備よりも格段に小さい設備となる。

放射性イオン回収システム４は、例えば、除染廃液の分解処理により発生した分解廃液中に含まれる放射性イオンを回収する無機系吸着材を有する放射性イオン回収装置５１と、ろ過装置４１及び放射性イオン回収装置５１により分解廃液から放射性核種を分離した分離廃液を一時的に受け入れる分離廃液受入タンク５２と、放射性イオンを吸着した使用済無機系吸着材を乾燥又は脱水処理する送風機等の乾燥・脱水処理装置５３と、乾燥又は脱水処理した使用済無機系吸着材をセメントやガラス等の固型化剤により固化処理を行う既設の固化設備４４と、ろ過装置４１の出口側と放射性イオン回収装置５１の入口側とを接続する第２の分解廃液移送配管５５と、放射性イオン回収装置５１の出口側と分離廃液受入タンク５２とを接続する分離廃液移送配管５６とを備えている。無機系吸着材としては、例えば、ゼオライトが用いられている。ゼオライトは、主にセシウムを、一部ヨウ素等を吸着する。放射性イオン回収装置５１で用いる無機系吸着材の容量は、元々の処理対象である廃樹脂Ｓの容量の１／１００程度である。このため、放射性イオン回収装置５１は、蒸発濃縮設備のような大規模な設備よりも格段に小さい設備となる。

本実施の形態においては、ろ過装置４１で回収した放射性固形物及びろ過装置４１で用いた使用済無機系フィルタと、放射性イオン回収装置５１の使用済無機系吸着材とを同一の固化設備４４で固化処理を行う構成としている。

廃樹脂廃棄体化システム５は、化学除染された廃樹脂Ｓを一時的に受け入れる除染廃樹脂受入タンク６１と、除染廃樹脂受入タンク６１からの廃樹脂Ｓを焼却する既設の焼却設備６２とを備えている。

次に、本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態の一部を構成するろ過装置を図２を用いて説明する。
図２は本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態の一部を構成するろ過装置のフィルタの多層構造を示す概念図である。なお、図２において、図１に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２において、ろ過装置４１（図１参照）は、多層構造（第１層から第４層までを示す）のフィルタ４１ａを有しており、フィルタ４１ａは、二次廃棄物としての埋設処分を考慮して無機系としている。フィルタ４１ａは、上流側から下流側に向かうにしたがってフィルタの目が密となるように構成されている。すなわち、フィルタ４１ａの最上流の第１層の目が最も粗く、第２層、第３層にいくにつれて目が密になっていく。このため、第１層では、残渣として比較的粒度の大きい固形物Ｒのみがろ過され、第２層、第３層と下流側に向かうにつれて粒度の小さい固形物Ｒがろ過されるので、多層構造のフィルタ４１ａは、目詰まりが生じにくい構成となっている。特に、２ｗｔ％〜３ｗｔ％程度の低い固形分濃度でなく、大量の固形分を含む１０ｗｔ％のスラリをろ過する場合においても、中空糸膜フィルタとは異なり、目詰まりが起こりにくい。また、多層構造のフィルタ４１ａは、中空糸膜フィルタとは異なり、スラリの状態のものを純粋な固形物Ｒとして回収する。このような多層構造の無機系フィルタ４１ａとして、例えば、ガラス繊維フィルタ又はセラミックスフィルタによるろ過板が挙げられる。

次に、本発明の有機系の放射性廃棄物の処理方法の一実施の形態の概要を図３を用いて説明する。
図３は本発明の有機系の放射性廃棄物の処理方法の一実施の形態を示すフロー図である。なお、図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図３において、まず、高線量の廃樹脂Ｓを洗浄液により化学除染する化学除染工程Ｓ１０を行う。化学除染工程Ｓ１０は、廃樹脂Ｓに付着しているクラッドをシュウ酸等の還元性のある有機酸溶液により溶解させ、廃樹脂Ｓからクラッド状放射性核種（Ｎｂ−９４やＣｏ−６０等）を除去する第１の化学除染工程Ｓ１１と、廃樹脂Ｓに吸着された放射性イオン（Ｃｓ−１３７やＣｏ−６０、Ｓｒ−９０、Ｉ−１３１、Ｔｃ、Ｎｉ−５９／６３等）をギ酸ヒドラジン等の還元性のある有機酸塩溶液により溶離する第２の化学除染工程Ｓ１２とで構成されている。第１の化学除染工程Ｓ１１では、クラッドの溶解以外に、廃樹脂Ｓに吸着された放射性イオンが一部溶離する。第２の化学除染工程Ｓ１２では、廃樹脂Ｓに吸着された放射性イオンが第１の化学除染工程Ｓ１１よりも効率的に溶離する。この工程Ｓ１１及びＳ１２により廃樹脂Ｓの放射性核種が除去され、廃樹脂Ｓの放射線量が低減される。

次に、化学除染されて低線量になった廃樹脂Ｓを焼却して所定の容器に保管する廃樹脂廃棄体化工程Ｓ２０を行う。このように、廃樹脂Ｓは、減容されて廃棄体として処分される。

また、工程Ｓ１１及びＳ１２で発生した高線量の除染廃液（クラッド溶解液及びイオン溶離液）中に含まれる有機物（有機酸及び有機酸塩）を過酸化水素やオゾン等の酸化剤により無機物に分解する除染廃液分解工程Ｓ３０を行う。工程Ｓ３０では、クラッドの溶解している有機酸が分解されることで、除染廃液中のクラッド成分およびクラッド状放射性核種（Ｎｂ−９４やＣｏ−６０の一部等）が析出する。また、除染廃液中に溶解している放射性イオンの一部であるＮｉ−５９／６３等の重金属イオンも析出する。

次に、除染廃液分解工程Ｓ３０で発生した分解廃液中に含まれる放射性固形物及び放射性イオン（セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、テクネチウム等）を分解廃液から回収する高線量残渣回収工程Ｓ４０を行う。工程４０は、除染廃液分解工程Ｓ３０で析出した分解廃液中の放射性固形物を多層構造の無機系フィルタ４１ａ（図２参照）によりろ過回収する放射性固形物回収工程Ｓ４１と、この工程Ｓ４１で放射性固形物を回収した後の分解廃液中に含まれる放射性イオンを無機系吸着材により回収する放射性イオン回収工程Ｓ４２とで構成されている。工程Ｓ４２における無機系吸着材は、放射性固形物回収工程Ｓ４１で回収しきれなかった放射性固形物等を物理的にろ過回収するフィルタの役割も担っている。

さらに、工程Ｓ４１で回収した放射性固形物（クラッド）、工程Ｓ４１で使用したフィルタ４１ａ、及び工程Ｓ４２で放射性イオンを吸着した無機系吸着材の二次廃棄物を廃棄体化する二次廃棄物廃棄体化工程Ｓ５０を行う。具体的には、回収した放射性固形物及び使用済フィルタ４１ａを水切り等の乾燥処理をした後、セメントやガラス等の固型化材による固化処理を行う。また、使用済吸着材を脱水処理した後、セメントやガラス等の固型化材による固化処理を行う。

次に、本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システムの一実施の形態を用いた具体的な処理方法を図１及び図３を用いて説明する。
図１に示す有機系の放射性廃棄物の処理システムにおいて、まず、廃棄物貯蔵タンク７から廃樹脂Ｓを約１０ｗｔ％のスラリ状にして一定量抜き出し化学除染システム１の受入タンク１１に受け入れる。受入タンク１１内の廃樹脂Ｓを廃樹脂移送配管１４を介して廃樹脂移送ポンプ２１により化学反応槽１３に移送する。化学反応槽１３内の水分は、その重量が廃樹脂Ｓの重量と同程度になるように調整される。

次に、化学反応槽１３内の廃樹脂Ｓに対して、洗浄液供給タンク１２から洗浄液供給配管１５を介して洗浄液供給ポンプ２２により洗浄液を供給して化学除染を行う（図３の工程Ｓ１０）。

具体的には、化学反応槽１３内の廃樹脂Ｓに対して、７２ｇ／Ｌ程度のシュウ酸溶液を洗浄液として供給し、廃樹脂Ｓに付着したクラッドの溶解処理を行う(図３の工程Ｓ１１)。このシュウ酸溶液は、飽和溶解液であり、その濃度は０．８ｍｏｌ／Ｌ程度である。シュウ酸溶液の供給量は、廃樹脂Ｓの重量と同程度としている。なお、洗浄液として、ギ酸やクエン酸等の還元性のあるシュウ酸以外の有機酸溶液の使用が可能である。このとき、化学反応槽１３を加熱装置２４により加温することでクラッドの溶解処理を促進させることができる。このときの加熱温度は、溶解処理の促進効果を考慮して、１００℃未満とする。なお、廃樹脂Ｓには、一般的に、廃樹脂Ｓの約１０％程度の重量のクラッドが付着している。

その後、この溶解処理で発生したクラッド溶解液（除染廃液）を除染廃液移送配管１８を介して洗浄液回収装置１７に移送し、クラッド溶解液からシュウ酸（洗浄液成分）のみを洗浄液回収装置１７により回収する。回収したシュウ酸を戻り配管１９を介して除染廃液移送ポンプ２３により洗浄液供給タンク１２に受け入れ、再びクラッドの溶解処理に使用する。発生したクラッド溶解液は、最終的には、除染廃液分解システム２の除染廃液移送配管３４を介して除染廃液分解槽３３に移送される。このクラッド溶解処理（図３の工程Ｓ１１）では、廃樹脂Ｓに吸着されている放射性イオンが一部溶離する。

さらに、化学反応槽１３に残る、クラッドの溶解した廃樹脂Ｓに対して、洗浄液供給タンク１２から４０〜４００ｇ／Ｌ程度のギ酸ヒドラジン溶液を洗浄液として連続供給し、廃樹脂Ｓに吸着された放射性イオンの溶離処理を行う（図３の工程Ｓ１２）。ギ酸ヒドラジン溶液は、ｐＨ５程度とし、その供給量を廃樹脂Ｓの重量と同程度としている。なお、洗浄液として、シュウ酸や酢酸、クエン酸のヒドラジン塩等のギ酸ヒドラジン以外の還元性のある有機酸塩の代用が可能である。この溶離処理は、上述のクラッド溶解処理と異なり、化学反応槽１３を加温せずに室温で行う。

その後、上述のクラッド溶解処理と同様に、イオン溶離処理で発生するイオン溶離液（除染廃液）からギ酸ヒドラジン（洗浄液成分）のみを洗浄液回収装置１７により回収し、回収したギ酸ヒドラジンを洗浄液供給タンク１２に受け入れ、再び放射性イオンの溶離処理に使用する。発生したイオン溶離液は、最終的には、除染廃液移送配管３４を介して除染廃液分解槽３３に移送される。

上記の化学除染（図３の工程１０）により、廃樹脂Ｓから放射性核種が除去され、廃樹脂Ｓの放射線量が低減される。なお、上記のクラッド溶解処理（図３の工程Ｓ１１）において、洗浄液をシュウ酸とした場合、廃樹脂Ｓに吸着されたＣｏ−６０に対して除染性能はＤＦ４程度であった。一方、上記のイオン溶離処理（図３の工程Ｓ１２）において、洗浄液をギ酸ヒドラジンとした場合、ＤＦ１０００以上であった。すなわち、吸着したＣｏ−６０に対する除染性能は、ギ酸ヒドラジンの方がシュウ酸より高く、有機酸単独で廃樹脂Ｓを化学除染する場合よりも、有機酸と有機酸塩を併用して化学除染する方が、廃樹脂Ｓの放射線量の低減効果を向上させることができる。

次に、化学除染されて低線量となった廃樹脂Ｓを、約１０ｗｔ％のスラリ状で化学反応槽１３から抜き出し、廃樹脂廃棄体化システム５の除染廃樹脂受入タンク６１に受け入れる。その後、除染済廃樹脂の一定量を既設の焼却設備６２で焼却する（図３の工程Ｓ２０）。このように、廃樹脂Ｓの放射線量を低減することにより、新たな設備を導入することなく、原子力発電所に備えられている既設の焼却設備６２で廃樹脂Ｓを焼却して減容することができる。

また、上述のクラッド溶解処理及びイオン溶離処理により発生し、除染廃液分解槽３３に移送された高線量の除染廃液（クラッド溶解液及びイオン溶離液）に対して、除染廃液中に含まれる洗浄液成分（有機酸及び有機酸塩）の分解処理を行う（図３の工程Ｓ３０）。

具体的には、先ず、除染廃液分解槽３３内の除染廃液に対して、過酸化水素供給装置３２から過酸化水素を注入し、除染廃液中のヒドラジンを先に窒素と水とに分解する。除染廃液中のヒドラジンの濃度が数十ｐｐｍ程度になるまで上記処理を行う。このとき、分解性能を向上させるためにＲｕ−Ｃ等の触媒を使用することが可能である。次に、オゾン供給装置３１からオゾンを注入し、除染廃液中に残存する有機物（シュウ酸、ギ酸等）を二酸化炭素や水等に分解する。

上述のように除染廃液中の有機酸及び有機酸塩を酸化分解することにより、除染廃液は無機化される。また、クラッドの溶解している還元性のある有機酸が分解されることで、除染廃液中に溶解しているクラッド成分及びクラッド状放射性核種が析出する。この分解処理では、過酸化水素及びオゾンという酸化剤を用いているため、クラッド成分及びクラッド状放射性核種は酸化物(Ｃｏ−６０やＮｂ−９４等の酸化化合物)として析出する。さらに、除染廃液中に溶離している放射性イオンの一部であるＮｉ−５９／６３等の重金属イオンも酸化剤により酸化物として析出する。このため、除染廃液の分解処理により発生した分解廃液中に含まれる固形分は、これらの酸化物や溶離した放射性イオン、その他の塩となり、分解廃液は約１０％のスラリとなる。

上述の除染廃液の分解処理（図３の工程Ｓ３０）において、除染廃液中の有機酸及び有機酸塩に対してオゾンのみで分解処理を行わない理由は、ヒドラジンとオゾンが反応すると、窒素と水以外に硝酸が発生し、除染廃液中の固形分が増加するためである。除染廃液中の固形分（硝酸）が増加すると、その処理・除去システム及び工程が必要となり、除染廃液の効率的な処理を行うことができない。そこで、ヒドラジンを先に過酸化水素で分解処理することで固形分の増加を防止している。

次に、除染廃液分解槽３３で発生した約１０ｗｔ％のスラリ状の分解廃液を、放射性固形物回収システム３の第１の分解廃液移送配管４５を介してろ過装置４１に一定量移送し、一定圧(１ＭＰａ以下)をかけてろ過装置４１の多層構造の無機系フィルタ４１ａ（図２参照）により分解廃液から固形物（放射性核種を含む酸化物）をろ過分離させる（図３のＳ４１）。このとき、フィルタ４１ａは、スラリ状の放射性核種を純粋な固形物Ｒとして回収する（図２参照）。フィルタ４１ａは、約１０ｗｔ％のスラリをろ過しても目詰まりが起こりにくいので、交換頻度が少なく、効率的に放射性固形物を除去可能である。このフィルタ４１ａは繰り返し使用され、その繰り返し回数は分解廃液の性状によって設定する。

次いで、ろ過装置４１により放射性固形物を分離した分解廃液を、放射性イオン回収システム４の第２の分解廃液移送配管５５を介して放射性イオン回収装置５１に移送し、放射性イオン回収装置５１の無機系吸着材により分解廃液から放射性イオンを吸着分離させる（図３の工程Ｓ４２）。このとき、この無機系吸着材により、ろ過装置４１のフィルタ４１ａで回収しきれなかった放射性固形物もろ過回収される。無機系吸着材は、放射性イオンを所定量の放射能濃度になるまで繰り返し吸着させる。所定量の放射能濃度は、処理する廃樹脂Ｓごとに設定する。

ろ過装置４１及び放射性イオン回収装置５１により分解廃液から放射性核種を分離して残った分離廃液を、分離廃液移送配管５６を介して分離廃液受入タンク５２で受け入れる。この分離廃液は、放射線量が低下しているので、既設の液体廃棄物処理系統に移送して処理水として処理することができる。このため、廃樹脂Ｓの化学除染により発生した高線量の除染廃液を処理するための、大規模な排ガス設備を備える蒸発濃縮設備が不要となる。

また、ろ過装置４１により回収した放射性固形物及びろ過装置４１の使用済フィルタ４１ａに対しては、水切り等の乾燥処理を行い、クラッド受入タンク４２に移送する。また、放射性イオンを吸着した放射性イオン回収装置５１の使用済無機系吸着材に対しては、乾燥・脱水処理装置５３により乾燥又は脱水処理を行う。これら固形物、使用済フィルタ４１ａ、使用済無機系吸着材を、固化設備４４に移送し、セメントやガラス等の固型化材により固化処理する。

このように、二次廃棄物として処理される放射性固形物（クラッド）は、純粋な固形物として回収されるので、放射性廃棄物全体としての減容性を損なうことがない。また、無機系吸着材の使用量は処理対象である廃樹脂Ｓの容量の１／１００程度であるので、二次廃棄物として処理される使用済吸着材の発生量は少なく、放射性廃棄物全体としての減容性を損なうことがない。

上述したように、本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システム及び処理方法の一実施の形態によれば、有機系の放射性廃棄物（廃樹脂Ｓ）の化学除染により発生した高線量の除染廃液中に含まれる放射性核種を放射性固形物回収システム３の多層構造の無機系フィルタ４１ａ及び放射性イオン回収システム４の無機系吸着材により回収するので、蒸発濃縮設備や乾燥粉体化処理設備のような大規模な設備を使用することなく、二次廃棄物を含む放射性廃棄物全体の効率的で高い減容化処理が可能となる。

すなわち、高線量の除染廃液中に含まれる放射性固形物をろ過回収すると共に放射性イオンを吸着回収するので、最終的に残った分離廃液を処理水として既設の液体系廃棄物処理系統で処理可能で、大規模な設備である蒸発濃縮設備や乾燥粉体化処理設備が不要となる。また、ろ過装置４１は物理的に簡易な構造であり、放射性イオン回収装置５１の無機系吸着材の使用量は廃樹脂Ｓと比較して少量でよいので、放射性核種を回収するろ過装置４１及び放射性イオン回収装置５１は蒸発濃縮設備等よりも小規模な設備とすることができる。

また、上記処理に伴い発生する放射性固形物、使用済無機系フィルタ及び使用済無機系吸着材等の二次廃棄物の発生量も処理対象である廃樹脂Ｓに対して十分少ないので、放射性廃棄物全体に対する高い減容性を確保することができる。さらに、多層構造の無機系フィルタ４１ａは、中空糸膜フィルタよりも目詰まりが生じにくいので、交換頻度が少なく、放射性核種を効率的に除去することができる。

また、本実施の形態によれば、廃樹脂Ｓに付着したクラッドを還元性のある有機酸により溶解することで化学除染し、クラッドの溶解している有機酸を分解して無機化することで除染廃液中の放射性核種を固形物として析出させるので、除染廃液中の放射性核種を鉄イオン等の投入により析出させる場合と比較して、析出する放射性固形物の容量が少なくなる。すなわち、二次廃棄物である放射性固形物の発生量が抑制される。このため、放射性廃棄物全体としての高い減容性を確保することができる。

さらに、本実施の形態によれば、有機酸と有機酸塩とを併用して化学除染するので、有機酸単独で化学除染する場合より、廃樹脂Ｓに吸着した放射性核種を効率的に溶離することができる。そのため、廃樹脂Ｓの放射線量がより低減され、廃樹脂Ｓを確実に既設の焼却設備６２で減容化処理することができる。

また、本実施の形態によれば、除染廃液から洗浄液成分（有機酸及び有機酸塩）のみを洗浄液回収装置１７により回収して化学除染に再利用するので、洗浄液の消費量を抑制することができる。

［その他の実施の形態］
なお、上述した本発明の有機系の放射性廃棄物の処理システム及び処理方法の一実施の形態においては、放射性イオン回収装置５１の無機系吸着材として、主にセシウムを一部ヨウ素等も吸着するゼオライトを一種類用いた例を示したが、セシウム以外のストロンチウム、ヨウ素、テクネチウム等の複数の放射性核種を吸着するために、複数種の無機系吸着材を併用することもできる。例えば、ゼオライトの他に、主にストロンチウムを吸着するＴｉ含有複合酸化物系吸着材や主にテクネチウム及びヨウ素を吸着する酸化アルミニウム系吸着材、主にセシウム及びストロンチウムを吸着するシリカ系吸着材を併用することができる。これにより、除染廃液中に含まれる複数種の放射性イオンをゼオライトのみの場合よりも確実に吸着回収することができる。このため、分離廃液の放射線量がより低下するので、分離廃液を処理水として確実に既設の液体系廃棄物処理系統で処理することができる。

また、上述した実施の形態においては、化学除染工程Ｓ１１及びＳ１２で処理すべき廃樹脂Ｓのクラッド成分が少ない場合、廃液分解工程Ｓ３０で析出する放射性固形物の析出量が少なくなるので、放射性固形物回収工程Ｓ４１を省略して、放射性イオン回収工程Ｓ４２のみで放射性固形物及び放射性イオンを回収することも可能である（図３参照）。すなわち、廃液分解工程Ｓ３０における放射性固形物の析出量が放射性イオン回収工程Ｓ４２における無機系吸着材の物理的なろ過回収可能な量である場合には、放射性固形物回収工程Ｓ４１を省略することができる。

放射性固形物回収工程Ｓ４１を省略可能な構成として、例えば、図１に示す放射性固形物回収システム３の第１の分解廃液移送配管４５と放射性イオン回収システム４の第２の分解廃液移送配管５５とを接続し、分解廃液を放射性固形物回収システム３のろ過装置４１を迂回して放射性イオン回収システム４の放射性イオン回収装置５１に移送可能とするバイパス配管５８（二点鎖線で示す）を設ける。このような構成とすることにより、除染廃液の効率的な処理が可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、ろ過装置４１により回収した放射性固形物、ろ過装置４１の使用済無機系フィルタ４１ａ、及び放射性イオン回収装置５１の使用済無機系吸着材を同一の固化設備４４で固化処理する構成の例を示したが（図１参照）、ろ過装置４１と放射性イオン回収装置５１の各々に対して別個の固化設備を用いることも可能である。

また、上述した実施の形態においては、放射性固形物、使用済無機系フィルタ、及び使用済無機系吸着材を固化設備４４で固化処理する例を示したが（図１及び図３参照）、これらを固化処理することなく、角型容器やドラム缶等の容器内充填設備で充填したまま保管することも可能である。

なお、上述した実施の形態においては、除染済みの廃樹脂を焼却設備６２で焼却して減容する例を示したが（図１参照）、除染済廃樹脂は、セメント固化設備でセメント固化することで廃棄体化処理することも可能である。

また、本発明は上述した一実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、一実施形態の構成の一部をその他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、一実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

１ 化学除染システム
２ 除染廃液分解システム
３ 放射性固形物回収システム
４ 放射性イオン回収システム
１２ 洗浄液供給タンク
１３ 化学反応槽
１４ 洗浄液供給配管
１７ 洗浄液回収装置
１８ 除染廃液移送配管
１９ 戻り配管
３１ オゾン供給装置
３２ 過酸化水素水供給装置
３３ 除染廃液分解槽
４１ ろ過装置
４１ａ 多層構造の無機系フィルタ
５１ 放射性イオン回収装置
５８ バイパス系統（バイパス配管）
Ｓ１０ 化学除染工程
Ｓ３０ 除染廃液分解工程
Ｓ４１ 放射性固形物回収工程
Ｓ４２ 放射性イオン回収工程
Ｓ 廃樹脂（有機系の放射性廃棄物）

Claims (8)

1. 有機系の放射性廃棄物が供給され、前記有機系の放射性廃棄物を有機酸及び有機酸塩により化学除染する化学除染システムと、
   前記化学除染システムから化学除染により発生する除染廃液が移送され、前記除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を無機物に分解して放射性固形物を析出させる除染廃液分解システムと、
   前記除染廃液分解システムから前記除染廃液の分解処理により発生する分解廃液が移送され、前記分解廃液中に析出している前記放射性固形物を回収する多層構造の無機系フィルタを有する放射性固形物回収システムと、
   前記放射性固形物回収システムから前記分解廃液が移送され、前記分解廃液中に含まれる放射性イオンを回収する無機系吸着材を有する放射性イオン回収システムとを備え、
   前記有機酸塩は、有機酸のヒドラジン塩であり、
   前記除染廃液分解システムは、過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、オゾンを供給するオゾン供給装置と、前記過酸化水素供給装置から供給される過酸化水素により前記有機酸塩のヒドラジン塩を分解すると共に前記オゾン供給装置から供給されるオゾンにより前記有機酸を分解する除染廃液分解槽とを有する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理システム。
2. 請求項１に記載の有機系の放射性廃棄物の処理システムにおいて、
   前記除染廃液分解システムからの前記分解廃液を前記放射性固形物回収システムを迂回して前記放射性イオン回収システムに移送するバイパス系統を更に備える
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理システム。
3. 請求項１に記載の有機系の放射性廃棄物の処理システムにおいて、
   前記無機系フィルタは、ガラス繊維フィルタ又はセラミックスフィルタである
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理システム。
4. 請求項１に記載の有機系の放射性廃棄物の処理システムにおいて、
   前記放射性イオン回収システムは、シリカ系吸着材、酸化アルミニウム系吸着材、及びＴｉ含有複合酸化物系吸着材のうち少なくとも１つと、ゼオライト系吸着材とを有する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理システム。
5. 請求項１に記載の有機系の放射性廃棄物の処理システムにおいて、
   前記化学除染システムは、前記有機酸及び前記有機酸塩を供給する洗浄液供給タンクと、前記洗浄液供給タンクから供給される前記有機酸及び前記有機酸塩により前記有機系の放射性廃棄物を化学除染する化学反応槽と、前記洗浄液供給タンクと前記化学反応槽とを接続する洗浄液供給配管と、前記除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を回収する洗浄液回収装置と、前記化学反応槽と前記洗浄液回収装置の入口側とを接続する除染廃液移送配管と、前記洗浄液回収装置の出口側と前記洗浄液供給タンクとを接続し、前記洗浄液回収装置で回収した前記有機酸及び前記有機酸塩を前記洗浄液供給タンクに戻す戻り配管とを有する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理システム。
6. 有機系の放射性廃棄物を有機酸及び有機酸塩により化学除染する化学除染工程と、
   前記化学除染工程で発生した除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を無機物に分解し、放射性核種の一部を放射性固形物として析出させる除染廃液分解工程と、
   前記除染廃液分解工程で発生した分解廃液中に析出している前記放射性固形物を多層構造の無機系フィルタによりろ過回収する放射性固形物回収工程と、
   前記除染廃液分解工程で発生した分解廃液中に含まれる放射性イオンを無機系吸着材により吸着回収する放射性イオン回収工程とを備え、
   前記有機酸塩は、有機酸のヒドラジン塩であり、
   前記除染廃液分解工程は、前記有機酸塩のヒドラジン塩を過酸化水素により無機物に分解する第１の分解工程と、前記第１の分解工程後に前記有機酸をオゾンにより無機物に分解する第２の分解工程とを有する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理方法。
7. 有機系の放射性廃棄物を有機酸及び有機酸塩により化学除染する化学除染工程と、
   前記化学除染工程で発生した除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を無機物に分解し、放射性核種の一部を放射性固形物として析出させる除染廃液分解工程と、
   前記除染廃液分解工程で発生した分解廃液中に析出している前記放射性固形物及び前記除染廃液分解工程で発生した分解廃液中に含まれる放射性イオンを無機系吸着材により回収する高線量残渣回収工程とを備え、
   前記有機酸塩は、有機酸のヒドラジン塩であり、
   前記除染廃液分解工程は、前記有機酸塩のヒドラジン塩を過酸化水素により無機物に分解する第１の分解工程と、前記第１の分解工程後に前記有機酸をオゾンにより無機物に分解する第２の分解工程とを有する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理方法。
8. 請求項６又は７に記載の有機系の放射性廃棄物の処理方法において、
   前記化学除染工程において、前記除染廃液中に含まれる前記有機酸及び前記有機酸塩を回収し、前記回収した有機酸及び有機酸塩を前記有機系の放射性廃棄物の化学除染に再使用する
   ことを特徴とする有機系の放射性廃棄物の処理方法。

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