JP6683668B2

JP6683668B2 - 放射性金属廃棄物の除染方法

Info

Publication number: JP6683668B2
Application number: JP2017199814A
Authority: JP
Inventors: 雅輝小川; 昌典神田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: JP2019074380A

Description

本明細書に開示する技術は、放射性金属廃棄物を除染する除染方法に関する。詳細には、放射性金属廃棄物の除染処理に伴い生じる二次廃棄物を処理する方法に関する。

原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設において、設備の廃止や解体、あるいは運転に伴い発生する金属廃棄物の中には、放射能レベルが基準値以上の金属廃棄物（以下、放射性金属廃棄物ともいう）が含まれる。処分の観点からは、これらの放射性金属廃棄物はその表面を除染して放射能レベルを基準値以下に下げてから処理されることが望ましい。放射性金属廃棄物の除染方法としては、電解研磨等によって放射性金属廃棄物の表面を除去する技術が開発されている。例えば、特許文献１に開示される除染装置は、放射性金属廃棄物を電解液に浸漬させた状態で、放射性金属廃棄物と陰極との間に電圧を印加する。すると、放射性金属廃棄物の陰極と対向する表面が溶解する。このとき、放射性金属廃棄物の表面から金属と共に放射性物質が電解液に溶出することによって、放射性金属廃棄物が除染される。特許文献１の除染装置では、リン酸を含有する電解液が用いられている。

特開平８−６８８９４号公報

特許文献１に記載されるような除染装置では、電解液は沈殿物を濾過して再利用され、一定期間使用されると二次廃棄物として処理される。しかしながら、特許文献１の除染装置では、無機酸であるリン酸等を含有する電解液が用いられているため、電解液を二次廃棄物として処理する際に取扱い難いという問題があった。本明細書は、電解研磨に用いた電解液を容易かつ安全に処理する技術を開示する。

本明細書に開示する除染方法は、放射性金属廃棄物を除染する。除染方法は、有機酸を含有する電解液を用いて放射性金属廃棄物を電解研磨する電解研磨工程と、電解研磨工程において用いられた電解液を焼却する焼却工程と、を備える。

上記の除染方法では、電解研磨工程において有機酸を含有する電解液を用いるため、焼却工程において、その電解液を直接焼却することができる。すなわち、電解研磨工程において、例えば、リン酸等の無機酸を含有する電解液を用いた場合には、電解液を処理する前に中和処理等が必要となる。電解研磨工程において有機酸を含有する電解液を用いることによって、電解液の中和処理等を行うことなく、電解液を直接焼却することができる。このため、電解研磨に用いた電解液を容易かつ安全に処理することができる。

実施例に係る放射性金属廃棄物の除染方法を示すフローチャート。電解研磨装置を模式的に示す図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する除染方法は、電解研磨工程において用いられた電解液中の沈殿物を回収する回収工程をさらに備えていてもよい。焼却工程は、電解液と共に、回収された沈殿物を焼却してもよい。このような構成によると、回収工程によって、電解研磨工程で用いられる電解液から沈殿物を除くことができる。このため、電解研磨工程において、電解液を再利用することができる。また、焼却工程によって、回収された沈殿物についても焼却することができる。このため、電解研磨工程に伴い生じる二次廃棄物を処理することができる。

（特徴２）本明細書が開示する除染方法では、回収工程は、焼却可能な濾布を用いて沈殿物を回収してもよい。焼却工程は、沈殿物を濾布ごと焼却してもよい。このような構成によると、沈殿物と濾布を分離する必要がないため、二次廃棄物の処理を簡易に行うことができる。また、電解液に有機酸を用いているため、濾布に電解液が付着していても、そのまま焼却することができる。

原子力発電所や放射性物質を取り扱う施設では、例えば、配管や金属板等の放射性金属廃棄物２が生じる。このような放射性金属廃棄物２は、除染して放射能レベルを下げることにより、一般廃棄物と共に処理されるか、あるいは溶融して再利用されることが可能となる。また、放射能レベルが一般廃棄物の基準値レベルまでは下がらない場合でも、廃棄（処分）を簡易にすることができる。一般に、放射能汚染した金属の放射能レベルは、金属の表面の放射性物質を除去することで低減することができる。以下、放射性金属廃棄物２の除染方法について説明する。

図１は、本実施例に係る放射性金属廃棄物２の除染方法を示すフローチャートである。本実施例の除染方法では、放射性金属廃棄物２の除染処理を行うと共に、放射性金属廃棄物２の除染処理に伴い生じる二次廃棄物の処理を行う。

図１に示すように、まず、電解研磨工程を実行する（Ｓ１０）。電解研磨工程では、放射性金属廃棄物２を電解研磨によって除染する。ここで、電解研磨による除染処理を、図２を参照して説明する。図２は、電解研磨装置１０を模式的に示している。図２に示すように、電解研磨装置１０は、電解槽１２と濾過装置１６を備えている。電解槽１２には、電解液１４が満たされている。濾過装置１６は、電解槽１２に接続されている。

電解液１４としては、有機酸溶液を含有するものが用いられる。電解液１４に含まれる有機酸としては、例えば、シュウ酸、ギ酸、マロン酸、マレイン酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸、酢酸、グリコール酸、乳酸等を用いることができ、カルボキシル基を含む有機酸を用いると好ましいが、その種類は特に限定されない。また、それらを２つ以上で組み合わせてもよい。また、例えば、酸解離定数が小さい有機酸又は電気伝導度が大きい有機酸を用いると、電解液中において電気が流れ易くなり、低い印加電圧で電解研磨処理でき、電解研磨処理するときの処理性能がよくなるため好ましい。また、低分子量の有機酸を用いると、水に溶解し易く取扱いが容易になり、さらには液体の有機酸であれば、電解液としての調整や取扱いがさらに容易になるため好ましい。

ステップＳ１０の電解研磨工程について、さらに詳細に説明する。電解研磨工程では、電解液１４に放射性金属廃棄物２を浸漬させる。その状態で、電解槽１２を陰極に接続し、放射性金属廃棄物２を陽極に接続して電流を流すと、放射性金属廃棄物２の表面が電気化学的に溶解する。すなわち、放射性金属廃棄物２の表面を構成する鉄等の金属と共に、表面に付着した放射性物質が電解液１４中に溶解する。これによって、放射性金属廃棄物２の表面が除染される。

このとき、放射性金属廃棄物２の除染に伴い電解液１４中に溶解した鉄等の溶解物は、放射能を有する物質を含有している。また、電解液１４中における放射性金属廃棄物２の溶解物の存在形態は、イオンに限られない。例えば、一部が電解液１４と反応して沈殿物を生成する。電解槽１２内に貯留される電解液１４は、濾過装置１６に送り出されて濾過され、電解槽１２に戻されるようになっている。すなわち、電解液１４は、電解槽１２と濾過装置１６の間を循環するようになっている。濾過装置１６は、電解液１４中の沈殿物を回収する。濾過装置１６としては、公知の濾過装置を用いることができ、例えば、濾布を備える濾過装置１６を用いることができる。このような濾過装置１６では、電解液１４が濾布を通過する際に、濾布によって沈殿物が捕集される。電解液１４は、濾過装置１６によって濾過され、電解研磨に再利用される。

次に、焼却工程を実行する（Ｓ２０）。焼却工程では、ステップＳ１０の電解研磨工程で用いた電解液１４と、濾過装置１６で回収した沈殿物を焼却する。ステップＳ１０の電解研磨工程で用いた電解液１４には、放射性金属廃棄物２から溶解した金属と共に放射性物質が含有されている。また、濾過装置１６で回収された沈殿物にも放射性物質が含有されている。ステップＳ２０では、これらの電解液１４及び沈殿物（以下、これらを合わせて「二次廃棄物」ともいう）を焼却処理する。電解液１４は、例えば、電解研磨での使用から一定期間が経過すると焼却される。また、沈殿物については、例えば、濾過装置１６の圧力損失をモニターし、圧力損失が一定値に達したら沈殿物を濾布と共に焼却する。焼却工程では、公知の焼却炉を用いて二次廃棄物を焼却することができ、例えば、竪型円筒式焼却炉、ロータリーキルン式焼却炉、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉等を用いることができる。また、電解液１４は、噴霧等によって焼却炉内に直接投入し焼却してもよいし、紙や布等に染み込ませ、雑固体廃棄物として焼却してもよい。

本実施例では、電解研磨工程において、有機酸を含有する電解液１４を用いているため、電解研磨工程後の二次廃棄物としての電解液１４を中和することなく直接焼却することができる。従来の除染方法では、リン酸や硫酸等の無機酸を含有する電解液を用いて電解研磨している。リン酸や硫酸は強酸であるため、これを含有する電解液を二次廃棄物として処理する際に直接焼却すると、焼却炉内が腐食するという問題が生じる。また、リン酸や硫酸を直接焼却すると、腐食性の酸性ガス（例えば、リン酸やＳＯｘ等）を発生するため、安全性の問題や排気ガスによる設備の腐食の問題が生じる。このため、リン酸や硫酸等を含有する電解液を処理する際には、通常、中和等の処理を行った後に焼却する必要がある。しかしながら、電解液や沈殿物を焼却すると、中和等の処理を行った後に焼却しても焼却灰にはリン酸塩や硫酸塩が多量に含有することとなり、焼却灰の取り扱いにおいても安全性の問題が生じる。また、その焼却灰を例えばセメントで固化処理するときにリン酸塩や硫酸塩が存在することでセメントの固化反応を阻害するという問題もある。本実施例の除染方法では、有機酸を含有する電解液１４を用いているため、電解液１４を直接焼却しても、リン酸や硫酸等を含有する電解液を処理する際に発生する上記の問題は発生しない。有機酸は焼却するとそれ自体が分解され、また、電解液１４及び沈殿物の焼却灰には酸化鉄等が含まれ、有害物質が発生しない。このため、二次廃棄物である電解液１４及び沈殿物の処理において、処理工程が減り簡易にできると共に、安全に実行することができる。

なお、本実施例の除染方法は、電解研磨工程と焼却工程を備えているが、電解研磨工程と焼却工程の間にさらなる工程を実行してもよい。例えば、電解研磨工程後の電解液１４を濃縮や減容した後に焼却してもよい。また、本実施例の除染方法において、二次廃棄物の中和処理は必ずしも必要ではないが、電解研磨工程後の二次廃棄物を中和した後に焼却してもよい。

また、本発明者が行なった実験では、電解液１４の燃焼性について確認されている。実験では、電解研磨工程に用いた電解液１４を中和し、紙及び布にそれぞれ染み込ませた。電解液１４としては、８％シュウ酸を用いた。紙又は布に染み込ませた電解液１４の量は、紙又は布に対して約２０ｗｔ％であった。そして、電解液１４を染み込ませた紙及び布を焼却炉で焼却した。焼却炉としては、処理量が１時間あたり１０ｋｇのものを用いた。この結果、電解液１４（詳細には、電解液１４を染み込ませた紙及び布）を投入した状態で、焼却炉による燃焼が継続可能であることが確認できた。また、焼却炉の排ガス処理系のフィルタ差圧の上昇がないことが確認できた。これらの結果から、電解液１４は焼却炉で安全に燃焼可能であることが確認できた。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

２：放射性金蔵廃棄物
１０：電解研磨装置
１２：電解槽
１４：電解液
１６：濾過装置

Claims

放射性金属廃棄物を除染する除染方法であって、
有機酸を含有する電解液を用いて前記放射性金属廃棄物を電解研磨する電解研磨工程と、
前記電解研磨工程において用いられた前記電解液を焼却する焼却工程と、を備える、除染方法。
前記電解研磨工程において用いられた前記電解液中の沈殿物を回収する回収工程をさらに備えており、
前記焼却工程は、前記電解液と共に、回収された前記沈殿物を焼却する、請求項１に記載の除染方法。
前記回収工程は、焼却可能な濾布を用いて前記沈殿物を回収し、
前記焼却工程は、前記沈殿物を前記濾布ごと焼却する、請求項２に記載の除染方法。