本発明の実施例を以下に説明する。
本発明の好適な一実施例である、沸騰水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物の処理に適用される実施例1の放射性廃液の処理方法を、図1、図2及び図3を用いて説明する。
まず、図1を用いて、本実施例の放射性廃液の処理方法の概要を説明する。原子力プラント、例えば、運転を経験している沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉心に装荷された燃料集合体、または燃料貯蔵プールに保管された使用済燃料集合体に含まれる燃料棒の被覆管が、万が一、破損した場合には、燃料棒内の核燃料物質(α核種であるウラン、プルトニウム、ネプチニウム及びキュリウム等を含む)が、原子炉圧力容器内の冷却水中、または燃料貯蔵プール内の冷却水中に漏洩する。原子炉圧力容器内の冷却水中に漏洩したα核種は、原子炉冷却材浄化系の浄化装置内のイオン交換樹脂によって除去される。また、燃料貯蔵プール内の冷却水中に漏洩したα核種は、燃料プール冷却材浄化系の浄化装置内のイオン交換樹脂によって除去される。
沸騰水型原子力プラントの原子炉冷却材浄化系及び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材、イオン交換樹脂等を含むフィルタスラッジ(放射性有機廃棄物)は、高線量貯蔵タンクに長期間に亘って貯蔵される。その高線量樹脂貯蔵タンク内に貯蔵されている放射性有機廃棄物は、所定の貯蔵期間が経過した後、高線量樹脂貯蔵タンクから取り出される。取り出された、陽イオン交換樹脂を含む放射性有機廃棄物に対して、第1洗浄工程(クラッド溶解工程)S1が実施される。この第一洗浄工程S1では、有機酸水溶液(例えば、シュウ酸水溶液)が放射性有機廃棄物に接触され、放射性有機廃棄物に含まれる鉄酸化物などのクラッドがその水溶液に含まれる有機酸によって溶解される。クラッドに含まれているコバルト60等の放射性核種は、クラッドの溶解によって有機酸水溶液中に移行する。
第一洗浄工程S1において有機酸を用いる理由は、その主たる構成元素が炭素、水素、酸素及び窒素であるため、第一洗浄工程S1において発生する洗浄廃液である有機酸水溶液を、例えば、オゾンを用いて酸化処理(後述の廃液分解工程S4)をしたときに、廃液中に不揮発性の残渣を生じないからである。有機酸としては、例えば、ギ酸、シュウ酸、酢酸またはクエン酸を用いることが望ましい。
第一洗浄工程S1において発生する、クラッドの溶解成分を含む、洗浄廃液である有機酸水溶液に対する廃液分解工程S4が実施される。廃液分解工程(有機酸及び有機酸塩のいずれかの分解工程)S4では、オゾンまたは過酸化水素等の酸化剤が有機酸水溶液中に曝気され、その酸化剤の酸化作用により有機酸が分解される。
第一洗浄工程S1が施されてクラッドが溶解された放射性有機廃棄物に対して第2洗浄工程(放射性核種溶離工程)S2が実施される。この第二洗浄工程S2では、有機酸塩水溶液が、クラッドが溶解された放射性有機廃棄物に接触され、放射性有機廃棄物に吸着されたα核種等の放射性核種がその水溶液に含まれる有機酸塩によって溶離される。
第二洗浄工程S2で使用される有機酸塩は、水溶液中で解離し、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを生じる有機酸塩であることが望ましい。すなわち、有機酸塩は、その主たる構成元素が炭素、水素、酸素及び窒素であって、第二洗浄工程S2の終了後において洗浄廃液である有機酸塩水溶液を、例えば、オゾンを用いて酸化処理(廃液分解工程S4)をしたときに、廃液中に不揮発性の残渣を生じないものであることが望ましい。有機酸塩としては、例えば、ギ酸、シュウ酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩を用いることが望ましい。なお、有機酸塩として、ギ酸ヒドラジンを用いてもよい。
アンモニウム塩は、酸化処理により、窒素ガス及び水に分解されるため、バリウム塩及びセシウム塩に比べて放射性廃棄物の発生量を低減することができる。ギ酸、シュウ酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩は、水溶液中で解離して、NH4+、Ba2+またはCs+になる。NH4+、Ba2+またはCs+は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンである。
第二洗浄工程S2において発生する、溶離されたα核種等の放射性核種を含む、洗浄廃液である有機酸塩水溶液に対する廃液分解工程S4が実施される。廃液分解工程(有機酸及び有機酸塩のいずれかの分解工程)S4では、オゾンまたは過酸化水素等の酸化剤が有機酸塩水溶液中に曝気され、その酸化剤により有機酸塩が分解される。
廃液分解工程S4で有機酸または有機酸塩が分解されて残った、放射性核種を含む残留水溶液(放射性廃液)に、pH調整剤が注入される(pH調整剤注入工程S5)。還元剤注入工程S5により、その残留水溶液、すなわち、放射性廃液は、pHが4~11(4以上11以下)の範囲内の、例えば、6に調節され、pH調整剤である還元剤(例えば、ヒドラジン)を含む還元性の放射性廃液内で前述のそれぞれのα核種(ウラン、プルトニウム、アメリシウム、ネプチニウム及びキュリウム等)の価数が「3」になる。
α核種の除去工程S6では、価数が「3」に制御されたα核種を含む放射性廃液が、フェライト(Fe3O4)を充填したα核種除去装置に供給され、価数が「3」に制御されたα核種がα核種除去装置内のフェライト層によって除去される(α核種除去工程S6)。
ここで、α核種の除去に関する実験結果を、図4を用いて説明する。図4に示す「A」は、陽イオン交換樹脂に吸着されたα核種、例えば、アメリシウムを有機酸塩水溶液であるシュウ酸アンモニア水溶液により溶離させ、シュウ酸アンモニア水溶液に含まれるシュウ酸アンモニアをオゾンで分解し、溶離したアメリシウム(濃度はppbオーダー)を除去しないで(未処理の状態で)アメリシウムを含む水をそのまま排出する場合である。このため、「A」では、排出される水のウラン残留率(α核種残留率)は100%である。
「B」は、溶離したウランを含むシュウ酸アンモニア水溶液のシュウ酸アンモニアをオゾンで分解し、この分解で生成されるアメリシウムを含む水を、フェライト(Fe3O4)層に通水させた場合である。フェライト層に流入する前におけるその水のアメリシウム濃度に対するそのフェライト層を通過した水のアメリシウム濃度の割合が、アメリシウム残留率、すなわち、α核種残留率である。フェライト層に流入する前の水のアメリシウム濃度は、「A」における水のアメリシウム濃度と同じである。「B」では、ウラン残留率(α核種残留率)は、25%となり、「A」の1/4になる。
「C」は、溶離したアメリシウムを含むシュウ酸アンモニア水溶液のシュウ酸アンモニアをオゾンで分解し、この分解で生成されるアメリシウムを含む水に還元剤であるヒドラジンを注入してその水のpHを4~11の範囲内の8に調節し、pHが8である、アメリシウムを含む水をフェライト(Fe3O4)層に通水させた場合である。「C」におけるフェライト層の容積及びフェライト層の水の流れ方向における厚みは、「C」におけるフェライト層のそれらと同じである。また、「C」における、フェライト層に流入する前の水のアメリシウム濃度も、「A」における水のアメリシウム濃度と同じである。「C」では、アメリシウム残留率(α核種残留率)は、約6.7%となり、「A」の約1/15になる。
したがって、有機酸塩分解後のα核種を含む水にpH調整剤を注入してその水のpHを4~11の範囲に調節し、pHが調節された、α核種を含む水を、フェライト層に通水することによって、その水に含まれるα核種を著しく除去できることが分かった。
α核種の除去工程S6では、α核種吸着剤を有するα核種除去装置よりも上流で放射性廃液に注入されたpH調整剤、例えば、還元剤は、放射性廃液に含まれた状態で、α核種除去装置から排出される。その放射性廃液に注入されたpH調整剤が還元剤であるかを判定する(pH調整剤判定工程S7)。pH調整剤が還元剤であるとき、その判定が「YES」となり、α核種除去装置から排出された、還元剤を含む放射性廃液は、触媒(例えば、貴金属)を有する分解装置に供給され、その還元剤は、分解装置内で、その触媒と分解装置に供給される酸化剤(例えば、過酸化水素)の作用によって分解される(還元剤の分解工程S8)。なお、pH調整剤として酸(例えば、希硝酸水溶液)を放射性廃液に注入した場合には、上記の判定が「No」となり、α核種の除去工程S6が実施されない。
減容工程S9では、還元剤を含まない放射性廃液(注入された酸を含む放射性廃液を含む)に対し、濃縮処理または乾燥粉体化処理が施される。容器充填または固化工程S10では、濃縮処理により発生した濃縮廃液または乾燥粉体化処理によって発生した放射性廃棄物の粉体が容器内に充填されて保管され、またはセメント等の固形剤により容器内で固化される。
実施例1のステップS1~S10の各工程を含む放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理システムの構造の一例を、図2を用いて説明する。
この放射性廃液処理システム1は、放射性有機廃棄物を処理する化学洗浄部10及び化学洗浄部10から排出される洗浄廃液(放射性廃液)を処理する廃液処理部19を備える。化学洗浄部10では、クラッドを溶解する第一洗浄工程S1、及び放射性核種を放射性有機廃棄物から溶離させる第二洗浄工程S2が行われる。
化学洗浄部10は、第一受入タンク3、化学反応槽(洗浄槽)4、洗浄液供給タンク6、有機酸槽7、有機酸塩槽8及び移送水槽9を有する。移送ポンプ22を設けた有機廃棄物供給管23が、第一受入タンク3及び高線量樹脂貯蔵タンク2を接続する。化学反応槽4が、移送ポンプ24を設けた有機廃棄物移送管25によって第一受入タンク3に接続される。加熱装置5が、化学反応槽4の周囲に配置される。洗浄液供給タンク6が、移送ポンプ76を設けた洗浄液供給管33によって化学反応槽4に接続される。化学反応槽4の底部に接続されて移送ポンプ78を有する戻り配管36が、洗浄液供給タンク6に接続される。有機酸水溶液、例えば、シュウ酸水溶液が充填された有機酸槽7に接続されて弁26が設けられた配管29が、洗浄液供給タンク6に接続される。有機酸槽7に充填されたシュウ酸水溶液は飽和水溶液であり、そのシュウ酸水溶液のシュウ酸濃度は0.8mol/Lである。有機酸塩水溶液、例えば、ギ酸ヒドラジン水溶液が充填された有機酸塩槽8に接続されて弁27が設けられた配管30が、弁26よりも下流で配管29に接続される。移送水となる水が充填された移送水槽9に接続されて弁28が設けられた配管31が、弁27よりも下流で配管30に接続される。
弁37が設けられて化学反応槽4の底部に接続された配管38が、第二受入タンク11に接続される。第二受入タンク11に接続された配管が、焼却設備(またはセメント固化設備)12に接続される。
また、廃液処理部19は、廃液分解装置13、α核種除去装置14、pH調整剤注入装置112、分解装置107、酸化剤供給装置108及び処理水回収タンク18を有する。移送ポンプ78と弁35の間で戻り配管36に接続されて弁39が設けられた廃液供給管40が、廃液分解装置13に接続される。移送ポンプ43及び弁44が設けられた配管45が、廃液分解装置13及びα核種除去装置14に接続される。pH調整剤注入装置112が、廃液分解装置13と弁44の間で配管45に接続される。pH調整剤注入装置112は還元剤注入装置17及び酸注入装置113を有する(図3参照)。還元剤注入装置17は、還元剤槽17A、及び弁41が設けられた注入配管42を有する。還元剤槽17Aには、還元剤水溶液、例えば、ヒドラジン水溶液が充填される。注入配管42が、還元剤槽17Aに接続され、さらに、廃液分解装置13と弁44の間で配管45に接続される。酸注入装置113は、酸槽114、及び弁115が設けられた注入配管116を有する。酸槽114には、酸水溶液、例えば、希硝酸水溶液が充填される。注入配管116が、酸槽114に接続され、弁41の下流で注入配管42に接続される。配管46が、α核種除去装置14及び処理水回収タンク18を接続する。
α核種除去装置14は、ケーシング(図示せず)内に、スペース領域15及びフェライト充填領域16を有する。フェライト充填領域16は、スペース領域15の下流に配置される。フェライト充填領域16は、上流から下流に向かって、フェライト層16A,16B及び16Cの3つのフェライト層が配置され、フェライト層16A,16B及び16Cのそれぞれにはα核種を吸着するα核種吸着剤であるフェライト(Fe3O4)の粒子が充填されている。フェライト層16A内のフェライト粒子の粒径が最も大きく、フェライト層16B及び16Cと下流に向かうフェライト層ほど内部のフェライト粒子の粒径がより小さくなる。フェライト層16C内のフェライト粒子の粒径が最も小さい。
磁化率測定装置49Bが、α核種除去装置14のケーシングの外面に設置される。図3では、磁化率測定装置49Bが、フェライト層16Bに対向する位置に配置されているが、フェライト層16A及び16Cのそれぞれと対向する位置に配置してもよい。配管45がα核種除去装置14のスペース領域15に連絡される。pH計49Aが、還元剤注入装置17の注入配管42と配管45の接続点とα核種除去装置14の間で、配管45に取り付けられる。
分解装置107が、α核種除去装置14と処理水回収タンク18を連絡する配管46に設けられる。分解装置107は、内部に、例えば、ルテニウムを活性炭の表面に添着した活性炭触媒を充填している。酸化剤供給装置108が、薬液タンク109及び供給配管110を有する。薬液タンク109は、弁111を有する供給配管110によって分解装置107に接続される。酸化剤である過酸化水素が薬液タンク109内に充填される。酸化剤としては、オゾン、または酸素を溶解した水を用いてもよい。
移送ポンプ47を設けた配管48が、処理水回収タンク18と乾燥粉体化装置20を接続する。乾燥粉体化装置20に接続された配管49が、固化設備21に接続される。乾燥粉体化装置20の替りに、放射性廃液の濃縮装置を用いてもよい。
放射性廃液処理システム1を用いた本実施例の放射性廃液の処理方法を、詳細に説明する。
沸騰水型原子力プラントの原子炉冷却材浄化系及び燃料プール冷却浄化系等から排出されて高線量樹脂貯蔵タンク2に所定の長期間貯蔵されたセルロース系のろ過助材、イオン交換樹脂等を含む放射性有機廃棄物は、移送水槽56内の水の、移送水供給管57による高線量樹脂貯蔵タンク2内への供給により(図5参照)、移送し易いスラリーの状態になる。貯蔵されている放射性有機廃棄物には原子炉冷却材浄化系及び燃料プール冷却浄化系等で冷却水から除去されたクラッドが含まれており、クラッドにはコバルト60等の放射性核種が含まれている。また、高線量樹脂貯蔵タンク2に貯蔵されたイオン交換樹脂には、コバルト60、セシウム137、炭素14、塩素36等のα核種以外の放射性核種のイオンが吸着されている。さらに、そのイオン交換樹脂には、前述したようにα核種(ウラン、プルトニウム、アメリシウム、ネプチニウム及びキュリウム等)が吸着されている。
移送ポンプ22を駆動することにより、放射性有機廃棄物を約10wt%含むスラリーが、所定量、高線量樹脂貯蔵タンク2から、有機廃棄物供給管23を通して第一受入タンク3に移送される。第一受入タンク3内の放射性有機廃棄物のスラリーは、移送ポンプ24の駆動により、有機廃棄物移送管25を通して化学反応槽4に供給される。化学反応槽4内で、放射性有機廃棄物スラリーの水位が所定レベルに達したとき、移送ポンプ24が停止され、そのスラリーの化学反応槽4への供給が停止される。その後、移送ポンプ34が駆動され、化学反応槽4内のスラリーに含まれる水が、放射性廃液(以下、第三放射性廃液という)として、配管36及び40を通して廃液分解装置13の廃液貯槽(図示せず)に導かれる。このとき、弁35は閉じており、弁39が開いている。廃液貯槽に導かれた第三放射性廃液は、移送ポンプ43の駆動により配管45を通してα核種除去装置14に導かれる。弁44は開いている。化学反応槽4内で、放射性有機廃棄物スラリーに含まれる水分はα核種を含んでいないので、廃液貯槽内の第三放射性廃液は、α核種を含んでいなく、α核種以外の放射性核種を含んでいる。
第三放射性廃液が、α核種除去装置14内を通過し、配管46に排出されて処理水回収タンク18に導かれる。その第三放射性廃液がα核種除去装置14を通過する間、α核種除去装置14内のフェライト充填領域16に存在するフェライト(Fe3O4)粒子は、α核種、及びα核種以外の放射性核種を吸着しない。なお、第三放射性廃液に含まれるコロイド性の物質及び固形分は、フェライト充填領域16の各フェライト層のフィルタ効果によって除去される。第三放射性廃液がα核種を含んでいないため、弁41が閉まったままであり、pH調整剤注入工程S5におけるpH調整剤注入装置112から配管45へのpH調整剤水溶液(ヒドラジン水溶液または希硝酸水溶液)の注入が行われなく、還元剤の分解工程S8における還元剤(例えば、ヒドラジン)の分解も行われない。
廃液貯槽内の第三放射性廃液のα核種除去装置14への移送が終了したとき、移送ポンプ43が停止される。処理水回収タンク18内の第三放射性廃液は、所定量、移送ポンプ47を駆動することにより、配管48を通して乾燥粉体化装置20に供給される。α核種以外の放射性核種を含む第三放射性廃液は、乾燥粉体化装置20で紛体化される(減容工程S9)。
その後、乾燥粉体化装置20で生成された紛体は、固化設備21(または充填設備)に移送される。固化設備21では、その粉体が固化容器内に充填され、その固化容器内に固化材(例えば、セメント)が注入される。固化容器内の紛体は、固化材によって固化される(容器充填または固化工程S10)。固化された粉体が内部に存在し、密封された固化容器は、保管場所において保管される。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。また、充填設備を用いる場合には、容器内に粉体を充填し、粉体を充填した容器を密封した後、その容器が保管場所に保管される。
放射性有機廃棄物スラリーの水分が排出されて放射性有機廃棄物が残留している化学反応槽4には、移送ポンプ32の駆動により、72g/L程度のシュウ酸水溶液(シュウ酸濃度が0.8mol/L)が、洗浄液供給タンク6から洗浄液供給管33を通して供給される。洗浄液供給タンク6への、シュウ酸濃度0.8mol/Lのシュウ酸水溶液の供給は、弁26を開くことによって、配管29を通して有機酸槽7から行われる。このとき、弁27及び28は全閉になっている。シュウ酸水溶液の替りにクエン酸水溶液を用いてもよい。これらの有機酸は、還元性を有する。
加熱装置5によって、化学反応槽4内のシュウ酸水溶液が加熱される。シュウ酸水溶液の加熱温度は、100℃未満とする。化学反応槽4内に供給されたシュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸は、化学反応槽4内の放射性有機廃棄物に付着したクラッドを溶解する(第一洗浄工程S1)。このクラッドの溶解によって、クラッドに含まれた放射性核種、例えば、コバルト60は、シュウ酸水溶液中に移行する。
化学反応槽4内でのシュウ酸水溶液によるクラッドの溶解によって生じた、シュウ酸水溶液に含まれるクラッド成分を化学反応槽4で沈殿させる。クラッド溶解成分の沈殿によって生じた、化学反応槽4内の上澄み液であるシュウ酸水溶液のみを、移送ポンプ78の駆動により、戻り配管36を通して洗浄液供給タンク6に回収する。このとき、弁39は閉じており、弁35は開いている。洗浄液供給タンク6に回収されたシュウ酸水溶液は、化学反応槽4に供給され、化学反応槽4内でクラッドの溶解に再使用される。
第一洗浄工程S1では、放射性有機廃棄物の一部であるイオン交換樹脂が有機酸であるシュウ酸に浸漬されるため、イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種の一部がイオン交換樹脂から脱離される。具体的には、シュウ酸が解離して生じる水素イオン及びシュウ酸イオンが、それぞれ陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種とイオン交換されるため、一部の放射性核種(α核種、及びα核種以外の放射性核種)がイオン交換樹脂から脱離される。
化学反応槽4内でのクラッドの溶解が終了した後、弁35が閉じられ、弁39が開けられる。化学反応槽4内の、クラッドの溶解に供養され、クラッドに含まれていた放射性核種(例えば、コバルト60等)、及びシュウ酸が解離して生じる前述の水素イオン及びシュウ酸イオンとのイオン交換により、放射性有機廃棄物の一部であるそれぞれ陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂から脱離された一部の放射性核種(α核種、及びα核種以外の放射性核種のそれぞれ)を含むシュウ酸水溶液(第一洗浄廃液)は、移送ポンプ34の駆動により、配管36及び40を通して廃液分解装置13の廃液貯槽(図示せず)に移送される。廃液分解装置13は、廃液貯槽、及び図5に示されたオゾン供給装置80、オゾン噴射管81及びオゾン供給装置80とオゾン噴射管81を接続するオゾン供給管82を有する。オゾン噴射管81は、図5に示された洗浄廃液処理槽55に相当する廃液貯槽内に配置される。
その廃液貯槽へのそのシュウ酸水溶液の移送が終了した後、廃液分解工程S4が実施される。廃液分解工程S4では、オゾンが、オゾン供給装置80からオゾン供給管82を通して、所定時間、廃液貯槽内のオゾン噴射管81に供給され、オゾン噴射管81に形成された多数の噴射孔から、廃液貯槽内のシュウ酸水溶液中に噴射される。シュウ酸水溶液に含まれる有機成分であるシュウ酸が、噴射されたオゾンにより分解される。シュウ酸はオゾンと反応して炭酸ガスと水に分解される。廃液貯槽内に噴射されたオゾンの残り、及び炭酸ガスが、廃液貯槽に接続されたガス排気管(図示せず)を通してオフガス処理装置(図示せず)に供給され、ガス排気管に排出されたガスに含まれる放射性ガスがオフガス処理装置で取り除かれる。
廃液貯槽内での、シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸の分解が終了した後、廃液貯槽へのオゾンの供給が停止されて移送ポンプ43が駆動され、シュウ酸分解後において廃液分解装置13の廃液貯槽内に残留する、脱離されたα核種、及びα核種以外の放射性核種のそれぞれを含む水溶液、すなわち、第一放射性廃液が、配管45を通してα核種除去装置14に供給される。このとき、弁44は開いている。
本実施例では、α核種を含む第一放射性廃液及びα核種を含む第二放射性廃液のそれぞれのpHを、4以上11以下の範囲内の4~7(4以上7以下)の範囲内のpHに調節するときには、第一放射性廃液及び第二放射性廃液のそれぞれに酸(例えば、希硝酸)が注入され、それぞれの放射性廃液のpHを4以上11以下の範囲内の7より大きく11以下の範囲内のpHに調節するときには、第一放射性廃液及び第二放射性廃液のそれぞれに還元剤(例えば、ヒドラジン)が注入される。なお、pHを4~7(4以上7以下)の範囲内のpHに調節するときにそれぞれの放射性廃液に注入される酸としては、分解できない酸(例えば、希硝酸)及び分解可能な酸(例えば、シュウ酸)がある。
本実施例では、α核種除去装置14に供給される、α核種を含む第一放射性廃液のpHを、設定pHである「8」にする。このため、pH調整剤注入装置112において、弁41を開いて、還元剤注入装置17の還元剤槽17Aに充填された還元剤水溶液、例えば、ヒドラジン水溶液を、注入配管42を通して配管45内に注入する(pH調整剤注入工程S5)。注入されたヒドラジン水溶液は、配管45内で第一放射性廃液と混合される。配管45に注入されるpH調整剤としては、還元剤及び酸のいずれかが用いられる。その還元剤としては、例えば、ヒドラジン、ホルムヒドラジン、ヒドラジンカルボアミド及びカルボヒドラジド等のヒドラジン誘導体及びヒドロキシルアミンのいずれかが用いられ、酸としては、例えば、希硝酸及びシュウ酸のいずれかが用いられる。注入されたヒドラジンを含む第一放射性廃液は、α核種除去装置14のケーシング内のスペース領域15に流入する。ヒドラジンの注入により、第一放射性廃液のpHが4~11の範囲内の、例えば、8に調節される。α核種除去装置14に流入する第一放射性廃液のpHは、pH計49Aで測定される。pH計49Aの測定値に基づいて弁41の開度を制御し、第一放射性廃液のpHが8になるように、還元剤槽17Aから配管45へのヒドラジン水溶液の供給量を調節する。このとき、弁115は閉じている。α核種除去装置14に流入する前、具体的には、ヒドラジン水溶液の注入前において、第一放射性廃液のpHは、例えば、6になっている。
スペース領域15に流入する第一放射性廃液が還元剤であるヒドラジンを含み、このヒドラジンにより第一放射性廃液のpHが4~11の範囲内の、例えば、8に調節されるため、第一放射性廃液に含まれる、価数が「3~5」である各α核種(ウラン、プルトニウム、ネプチニウム及びキュリウム等)の価数が、スペース領域15内で「3」に調節される。価数が「3」になった各α核種を含む第一放射性廃液が、α核種除去装置14内において、スペース領域15からフェライト充填領域16に流入する。第一放射性廃液に含まれる、価数が「3」に調節された各α核種は、還元剤(例えば、ヒドラジン)の存在下で、フェライト充填領域16内のフェライト層16A,16B及び16Cのそれぞれに存在するフェライト粒子に効率良く吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第一放射性廃液に含まれる固形分は、フェライト充填領域16のフェライト層16A,16B及び16Cによって除去される。α核種除去装置14に設けられた磁化率測定装置49Bは、α核種除去装置14内にフェライト層16A,16B及び16Cが存在しているかを検出する。本実施例では、磁化率測定装置49Bの出力に基づいて、α核種除去装置14内におけるフェライト層16A,16B及び16Cの存在を確認できる。
pH調整剤注入工程S5で、還元剤であるヒドラジンが注入されているので、pH調整剤判定工程S7における「pH調整剤が還元剤であるか」の判定が「YES」になり、α核種除去装置14のフェライト充填領域16でα核種、コロイド性の物質及び固形分が除去された、ヒドラジンを含む第一放射性廃液は、配管46に排出され、分解装置107に導かれる。第一放射性廃液に含まれるヒドラジンは分解装置107内で分解される。すなわち、弁111を開いて、薬液タンク109内の過酸化水素を、供給配管110を通して分解装置107に供給する。第一放射性廃液に含まれるヒドラジン(還元剤)は、分解装置107内で、活性炭触媒及び過酸化水素の作用により、窒素及び水に分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第一放射性廃液は、配管46を通して処理水回収タンク18に導かれる。
なお、第一放射性廃液のpHを、例えば、6にする場合には、pH調整剤注入工程S5において、酸水溶液である希硝酸水溶液がpH調整剤注入装置112から第一放射性廃液に注入される。pH調整剤注入装置112からの希硝酸水溶液の注入は、弁115を開いて、酸注入装置113の酸槽114に充填された酸水溶液、例えば、希硝酸水溶液を、注入配管116及び42を通して配管45内に注入する(pH調整剤注入工程S5)。このとき、弁41は閉じている。注入された希硝酸水溶液は、配管45内で第一放射性廃液と混合される。注入された希硝酸を含む第一放射性廃液は、α核種除去装置14のケーシング内のスペース領域15に流入する。pH計49Aで測定された、第一放射性廃液のpHに基づいて弁41の開度を制御し、第一放射性廃液のpHが4~11の範囲内の、例えば、6になるように、酸槽114から配管45への希硝酸水溶液の供給量を調節する。α核種除去装置14に流入する前、具体的には、希硝酸水溶液の注入前において、第一放射性廃液のpHは、例えば、6になっている。希硝酸水溶液の注入によりpH6に調節された第一放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層によって除去される。
pH調整剤注入工程S5において、希硝酸水溶液が第一放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「No」になり、α核種除去装置14から排出された、希硝酸を含む第一放射性廃液は分解装置107に導かれるが、弁111が閉じられているため、薬液タンク109内の過酸化水素が分解装置107に供給されず、希硝酸を含む第一放射性廃液は、そのまま、分解装置107から排出され、処理水回収タンク18に導かれる。
上記した第一放射性溶液へのpH調整剤である希硝酸の注入は、後述の実施例2ないし4のそれぞれにおいても適用できる。
第一放射性廃液のpHを、例えば、6にするため、酸水溶液としてシュウ酸水溶液を用いた場合には、シュウ酸水溶液が、酸注入装置113の酸槽114から注入配管116及び42を通して配管45に注入される(pH調整剤注入工程S5)。pHが6でシュウ酸を含む第一放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層によって除去される(α核種除去工程S6)。ただし、シュウ酸水溶液が第一放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になり、α核種除去装置14から排出された、シュウ酸を含む第一放射性廃液が分解装置107に供給され、弁111が開いて、薬液タンク109内の過酸化水素が分解装置107に供給される。第一放射性廃液に含まれるシュウ酸(pH調整剤)は、分解装置107内で活性炭触媒及び注入された過酸化水素の作用によって二酸化炭素及び水に分解される。第一放射性廃液に含まれるシュウ酸(pH調整剤)の分解によって、第一放射性廃液の量を低減できる。そのような第一放射性溶液に含まれるシュウ酸の分解は、後述の実施例2ないし4のそれぞれにおいてシュウ酸が第一放射性廃液に注入される場合にも適用できる。
前述した処理水回収タンク18内の第一放射性廃液(ヒドラジンが分解された第一放射性廃液及び希硝酸を含む第一放射性廃液の両者)は、乾燥粉体化装置20に供給されて紛体化される(減容工程S9)。乾燥粉体化装置20で生成された、α核種を含まない紛体は、固化設備21に移送されて固化容器内に充填され、その固化容器内に固化材が注入されて固化される(容器充填または固化工程S10)。この固化容器は、密封された後、保管場所に保管される。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。第一放射性廃液に希硝酸を注入した場合には、この第一放射性廃液の粉体化により生成された粉体は硝酸成分を含んでおり、この粉体を固化容器内で溶融したガラスにより固化して生成されたガラス固化体も、硝酸成分を含んでいる。なお、第一放射性廃液にpH調整剤であるシュウ酸を注入した場合には、前述のように、シュウ酸(pH調整剤)が分解されるため、生成されたガラス固化体はシュウ酸を含んでいない。
クラッドが溶解された、陽イオン交換樹脂を含む放射性有機廃棄物が、化学反応槽4内に残留している。移送ポンプ32の駆動によって、40~400g/L程度のギ酸ヒドラジン水溶液が、洗浄液供給タンク6から洗浄液供給管33を通して放射性有機廃棄物が残留する化学反応槽4内に連続的に供給される。ギ酸ヒドラジン水溶液のギ酸ヒドラジンの濃度は、溶液1L当たりの溶質(ギ酸ヒドラジン)の質量である。化学反応槽4に供給されるギ酸ヒドラジン水溶液は、pH7程度の中性液である。洗浄液供給タンク6へのギ酸ヒドラジン水溶液の供給は、弁27を開くことによって、配管30及び29を通して有機酸塩槽8から行われる。弁26及び28は閉じている。
放射性有機廃棄物は化学反応槽4内でギ酸ヒドラジン水溶液と接触する。化学反応槽4内では、この接触によって、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着された、α核種であるウラン、プルトニウム、アメリシウム、ネプチニウム及びキュリウム、及びα核種以外の放射性核種であるコバルト60、セシウム137、炭素14、塩素36のそれぞれのイオンが、ギ酸ヒドラジン水溶液中に溶離する(第二洗浄工程S2)。
化学反応槽4内からギ酸ヒドラジン水溶液のみを回収し、回収されたギ酸ヒドラジン水溶液は戻り配管36を通して洗浄液供給タンク6に移送される。このとき、弁35は開いており、弁39は閉じている。洗浄液供給タンク6に移送されたギ酸ヒドラジン水溶液は、再び、化学反応槽4に供給され、陽イオン交換樹脂に吸着された各放射性核種の溶離に使用される。ギ酸ヒドラジン水溶液の替りに、シュウ酸、酢酸及びクエン酸のいずれかのヒドラジン塩の水溶液を用いてもよい。これらの有機酸塩は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを生じる有機酸塩である。
放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂にシュウ酸水溶液を接触させた場合では、陽イオン交換樹脂に吸着されているコバルト60に対する除染性能(除染係数)がDF4程度である。これに対して、陽イオン交換樹脂にギ酸ヒドラジン水溶液を接触させた場合では、除染性能がDF20以上となり、シュウ酸水溶液を接触させた場合よりも除染性能が向上した。シュウ酸水溶液のみを用いてDF20以上の除染性能を得るためには、繰り返し、シュウ酸を添加する必要がある。これに対して、ギ酸ヒドラジン水溶液を用いる場合には、その繰り返しが不要となり、使用する洗浄剤の量、すなわち、シュウ酸の量を低減することができる。
ここで、除染係数DFは、(除染前の計数率)/(除染後の計数率)で算出される数値である。なお、ギ酸ヒドラジンによる除染(イオン溶離)は、シュウ酸による除染(クラッド溶解)の後に行う。よって、有機酸水溶液によるクラッドの溶解のみを実施する場合には、有機酸塩水溶液を用いたイオンの溶離は行わないため、除染係数DFは、(除染前計数率)/(クラッド溶解のみの計数率)で計算される値となる。一方、イオンの溶離も行う場合には、除染係数DFは、(除染前の計数率)/(クラッド溶解及びイオン溶離の後の計数率)で計算される値となる。
化学反応槽4内での放射性核種の溶離(第二洗浄工程S2)が終了した後、弁35を閉じて弁39を開き、移送ポンプ34を駆動する。化学反応槽4内の、溶離されたα核種及びα核種以外の放射性核種を含むギ酸ヒドラジン水溶液(第二洗浄廃液)が、配管36及び40を通して廃液分解装置13の前述の廃液貯槽に移送される。
その廃液貯槽へのそのギ酸ヒドラジン水溶液の移送が終了した後、廃液分解工程S4が実施される。この廃液分解工程S4では、オゾン供給装置80からのオゾンが廃液貯槽内のギ酸ヒドラジン水溶液中に噴射される。ギ酸ヒドラジン水溶液に含まれるギ酸及びヒドラジンが、噴射されたオゾンにより分解される。ギ酸は窒素ガスと水に、また、ヒドラジンは炭酸ガスと水に分解される。廃液貯槽内に噴射されたオゾンの残り、炭酸ガス及び窒素ガスが、廃液貯槽に接続されたガス排気管(図示せず)を通してオフガス処理装置(図示せず)に供給される。
第二洗浄工程S2の後に実施された、廃液貯槽内でのギ酸及びヒドラジンの分解(廃液分解工程S4)が終了した後、廃液貯槽へのオゾンの供給が停止されて移送ポンプ43が駆動され、ギ酸及びヒドラジンの分解後において廃液貯槽内に残留する、α核種及びα核種以外の放射性核種を含む水溶液、すなわち、第二放射性廃液が、配管45を通してα核種除去装置14に供給される。
α核種を含む第二放射性廃液がα核種除去装置14に供給されるので、弁41を開いて、還元剤注入装置17の還元剤槽17Aに充填された還元剤水溶液、例えば、ヒドラジン水溶液を、注入配管42を通して配管45内の第二放射性廃液に注入する(pH調整剤注入工程S5)。注入されたヒドラジンを含む第二放射性廃液は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。ヒドラジンの注入により、第二放射性廃液のpHは4~11の範囲内の、例えば、8に調節される。α核種除去装置14に流入する第二放射性廃液のpHも、pH計49Aで測定される。pH計49Aの測定値に基づいて弁41の開度を制御し、第二放射性廃液のpHが8の範囲内になるように、還元剤槽17Aから配管45へのヒドラジン水溶液の供給量が調節される。α核種除去装置14に流入する前において、第二放射性廃液のpHは、例えば、6になっている。
スペース領域15に流入する第二放射性廃液がヒドラジンを含み、このヒドラジンにより第二放射性廃液のpHが8に調節されるため、第二放射性廃液に含まれる、価数が「3~5」である各α核種の価数が、スペース領域15内で「3」に調節される。第二放射性廃液に含まれる、価数が「3」になった各α核種が、還元剤の存在下において、α核種除去装置14において、各フェライト層に存在するフェライト粒子に吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第二放射性廃液に含まれるコロイド性の物質及び固形分も、フェライト充填領域16のフィルタ効果によって除去される。
本実施例では、磁化率測定装置49Bの出力に基づいて、α核種除去装置14内におけるフェライト層16A,16B及び16Cの存在を確認できる。pH調整剤注入工程S5で、還元剤であるヒドラジンが注入されているので、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になり、フェライト充填領域16でα核種、コロイド性の物質及び固形分が除去された、ヒドラジンを含む第二放射性廃液が配管46に排出されて分解装置107に導かれ、この第二放射性廃液に含まれるヒドラジンが、第一放射性廃液に含まれるヒドラジンと同様に、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第二放射性廃液は、配管46を通して処理水回収タンク18に導かれる。
なお、第二放射性廃液のpHを、例えば、6にする場合には、第一放射性廃液と同様に、pH調整剤注入工程S5において、酸である希硝酸水溶液がpH調整剤注入装置112から第二放射性廃液に注入される。注入された希硝酸を含む第二放射性廃液は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。希硝酸水溶液の注入によりpH6に調節された第二放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層に吸着されて除去される。
pH調整剤注入工程S5において、希硝酸水溶液が第二放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「No」になり、α核種除去装置14から排出された、希硝酸を含む第二放射性廃液は、薬液タンク109から過酸化水素が供給されない分解装置107をそのまま通過して処理水回収タンク18に導かれる。
上記した第に放射性溶液へのpH調整剤である希硝酸の注入は、後述の実施例2ないし4のそれぞれにおいても適用できる。
第二放射性廃液のpHを、例えば、6にするため、酸水溶液としてシュウ酸水溶液を用いた場合にも、シュウ酸水溶液が、酸注入装置113の酸槽114から配管45に注入される(pH調整剤注入工程S5)。pH6でシュウ酸を含む第二放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層によって除去される(α核種除去工程S6)。ただし、シュウ酸水溶液が第二放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になり、α核種除去装置14から排出された、シュウ酸を含む第二放射性廃液が分解装置107に供給され、弁111が開いて、薬液タンク109内の過酸化水素が分解装置107に供給される。第二放射性廃液に含まれるシュウ酸(pH調整剤)は、分解装置107内で活性炭触媒及び注入された過酸化水素の作用によって二酸化炭素及び水に分解される。第二放射性廃液に含まれるシュウ酸(pH調整剤)の分解によって、第二放射性廃液の量を低減できる。そのような第二放射性溶液に含まれるシュウ酸の分解は、後述の実施例2ないし4のそれぞれにおいてシュウ酸が第一放射性廃液に注入される場合にも適用できる。
前述の第一放射性廃液と同様に、処理水回収タンク18内の第二放射性廃液(ヒドラジンが分解された第二放射性廃液及び希硝酸を含む第二放射性廃液の両者)は、乾燥粉体化装置20で紛体化される(減容工程S9)。乾燥粉体化装置20で生成された、α核種を含まない紛体は、固化設備21で、固化容器内に充填され、固化容器内で固化される(容器充填または固化工程S10)。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。
第二放射性廃液に希硝酸を注入した場合には、この第二放射性廃液の粉体化により生成された粉体は硝酸成分を含んでおり、この粉体を固化容器内で溶融したガラスにより固化して生成されたガラス固化体も、硝酸成分を含んでいる。なお、第二放射性廃液にpH調整剤であるシュウ酸を注入した場合には、前述のように、シュウ酸(pH調整剤)が分解されるため、生成されたガラス固化体はシュウ酸を含んでいない。
ギ酸ヒドラジン水溶液を用いた放射性核種の溶離工程(第二洗浄工程S2)が終了したとき、化学反応槽4内には、クラッド及びα核種を含む放射性核種が除去された放射性有機廃棄物が残留している。この状態で、移送ポンプ32が駆動され、洗浄液供給タンク6内の移送水が洗浄液供給管33を通して化学反応槽4に供給される。洗浄液供給タンク6への移送水の供給は、弁28を開くことによって、配管31,30及び29を通して移送水槽9から行われる。弁26及び27は閉じている。移送水の供給によって、化学反応槽4内の放射性有機廃棄物は、スラリー状になる。放射性有機廃棄物スラリーは、放射性有機廃棄物を約10wt%含んでいる。弁37を開くことによって、化学反応槽4内の放射性有機廃棄物スラリーが、配管38を通して第二受入タンク11に導かれる。
第二受入タンク11から取り出された放射性有機廃棄物は、所定量、焼却設備12に移送され、焼却設備12で焼却される。焼却により生成された灰は、固化容器内でセメント等の固化剤により固化される。この固化体は、超半減期のα核種を含んでいなく低レベル放射性廃棄物になる。
本実施例によれば、第一洗浄工程S1において、シュウ酸水溶液を用いて、放射性有機廃棄物に混在している酸化鉄成分を溶解させることができ、さらに、第二洗浄工程S2において、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着された、α核種のイオンを含む放射性核種イオンを、ギ酸ヒドラジン水溶液の陽イオン交換樹脂への接触によって陽イオン交換樹脂から脱離させることにより、放射性有機廃棄物に含まれる放射性核種の濃度を低減することができ、高線量の放射性廃棄物の量を低減することができる。特に、シュウ酸水溶液によっても陽イオン交換樹脂から脱離されずに陽イオン交換樹脂に吸着されて残っているα核種のイオンを含む放射性核種のイオンを、ギ酸ヒドラジン水溶液を放射性有機廃棄物に接触させることにより、効率良く、陽イオン交換樹脂から脱離させることができる。
本実施例によれば、α核種を含む放射性廃液に還元剤、例えば、ヒドラジンを注入して放射性廃液のpHを調節するため、放射性廃液に含まれる超半減期のα核種がα核種除去装置14によって除去されやすくなる。このため、放射性廃液に含まれるα核種がα核種除去装置14によって除去され、α核種除去装置14から流出する放射性廃液に含まれる超半減期のα核種が著しく低減される。この結果、α核種除去装置14から流出する放射性廃液の放射線線量が著しく低減され、超半減期のα核種を含む放射性廃棄物(例えば、固化体)の発生量を低減できる。
特に、還元剤の注入により、α核種を含む放射性廃液のpHが4~11の範囲に調節されることによって、α核種除去装置14はα核種を効率良く除去することができる。また、α核種除去装置14が内部にフェライト層を形成しているため、放射性廃液に含まれるα核種は、そのフェライト層によって効率良く除去される。
本実施例では、α核種除去装置14内のフェライト層16A,16B及び16Cのそれぞれに存在するフェライトの、α核種の吸着性能が所定の吸着性能まで低下したとき、α核種除去装置14内のフェライトが、使用済のフェライト(使用済のα核種吸着剤)として、α核種除去装置14から取り出されて第1固化容器内に収納される。その後、例えば、溶融したガラスが、α核種を吸着している所定量の使用済フェライトが収納された第1固化容器内に充填される。溶融したガラスが固化した後、所定量の使用済フェライトが収納された第1固化容器が密封される。なお、フェライト層内のフェライトの、α核種の吸着性能が所定の吸着性能まで低下したことは、α核種除去装置14から排出された放射性廃液(第一放射性廃液または第二放射性廃液)をα核種除去装置14の下流でα核種除去装置14の排出口近くの配管46からサンプリングし、サンプリングした放射性廃液を分析することによって知ることができる。そのサンプリングは、所定の時間間隔で定期的に行われる。
高線量樹脂貯蔵タンク2内に貯蔵されている放射性有機廃棄物にα核種が吸着された陽イオン交換樹脂が含まれているときに、特開2015-64334号公報に記載された放射性有機廃棄物の処理方法を実施すると、放射性有機廃棄物に含まれているクラッドを溶解した有機酸水溶液、陽イオン交換樹脂からα核種を脱離させた有機酸塩水溶液のそれぞれには、α核種が含まれている。α核種を含む有機酸水溶液の有機酸をオゾン等で分解して生成された第一放射性廃液、及びα核種を含む有機酸塩水溶液の有機酸塩をオゾン等で分解して生成された第二放射性廃液のそれぞれは、粉体化されて別々の第2固化容器内に充填され、その後、例えば、溶融されたガラスが各第2固化容器内に充填される。第一放射性廃液の、α核種を含む粉体を固化する溶融ガラスが第2固化容器内で固化された後に、この第2固化容器が密封される。第二放射性廃液の、α核種を含む粉体を固化する溶融ガラスが第2固化容器内で固化された後に、この第2固化容器が密封される。
本実施例と特開2015-64334号公報に記載された処理方法において、第一洗浄工程S1及び第二洗浄工程の実施の対象となる放射性有機廃棄物の量が同じであって溶解されるクラッドの量及び脱離されるα核種の量が同じであり、発生する第一放射性廃液の量及び第二放射性廃液の量が同じであるとき、本実施例で発生する、α核種を吸着したフェライトを第1固化容器内でガラス固化することにより生成されたガラス固化体の個数は、特開2015-64334号公報に記載された処理方法で発生した、第一放射性廃液の、α核種を含む粉体を第2固化容器内でガラス固化することにより生成されたガラス固化体の個数と第に放射性廃液の、α核種を含む粉体を第2固化容器内でガラス固化することにより生成されたガラス固化体の個数の合計よりも少なくなる。すなわち、本実施例で発生する、α核種を含むガラス固化体(α核種を含む放射性廃棄物)は、特開2015-64334号公報に記載された処理方法で発生する、α核種を含むガラス固化体(α核種を含む放射性廃棄物)よりも低減できる。
本実施例によれば、クラッドを溶解した有機酸水溶液に含まれる有機酸(例えば、シュウ酸)、及びα核種を溶離した有機酸塩水溶液に含まれる有機酸塩(例えば、ギ酸ヒドラジン)が、オゾン等を用いた酸化処理により分解されるため、α核種を含む放射性廃液の量が低減され、α核種除去後の放射性廃液の濃縮または粉体化によって、発生する放射性廃棄物の量が低減される。
本実施例によれば、有機酸水溶液による、放射性有機廃棄物に含まれるクラッドの溶解(第一洗浄工程S1)、及び有機酸塩水溶液による、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されたα核種の脱離(第二洗浄工程S2)を、一つの洗浄槽(例えば、化学反応槽4)内で順番に実施するので、放射性廃液処理システムをよりコンパクト化できる。さらに、本実施例は、後述の実施例2のように、第1洗浄槽50から第2洗浄槽51への放射性有機廃棄物を移送することが不要になるため、放射性有機廃棄物の処理に要する時間を短縮することができる。
本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物の処理に適用される実施例2の放射性廃液の処理方法を実行する放射性廃液の処理システムの構成を、図5を用いて説明する。本実施例の放射性廃液の処理方法でも、実施例1で行われる、図1に示されるS1~S10の各工程が実施される。
本実施例で用いられる放射性廃液処理システム1Aは、放射性有機廃棄物を処理する化学洗浄部10A及び化学洗浄部10Aから排出される洗浄廃液(放射性廃液)を処理する廃液処理部19Aを備える。化学洗浄部10Aでも、クラッドを溶解する第一洗浄工程S1、及び放射性核種を放射性有機廃棄物から溶離させる第二洗浄工程S2が行われる。
化学洗浄部10Aは、第1洗浄槽50、第2洗浄槽51、有機酸槽52、移送水槽54A、有機酸塩槽53、移送水槽54B及び洗浄廃液処理槽55を有する。
第1洗浄槽50が、移送ポンプ22を設けた有機廃棄物供給管23によって、高線量樹脂貯蔵タンク2に連絡される。撹拌翼58の回転軸にモータ59を取り付けて構成される撹拌装置が、第1洗浄槽50に設置される。有機酸槽52の底部に接続された有機酸供給管60及び移送水槽54Aの底部に接続された移送水供給管61が切換え弁62に接続される。有機酸槽52にはシュウ酸水溶液が充填されており、移送水槽54Aには移送水となる水が充填されている。切換え弁62に接続された液体供給管64が第1洗浄槽50に接続され、移送ポンプ63が液体供給管64に設けられる。
撹拌翼67の回転軸にモータ68を取り付けて構成される撹拌装置が、第2洗浄槽51に設置される。移送ポンプ65を設けた有機廃棄物移送管66が、第1洗浄槽50及び第2洗浄槽51に接続される。有機酸塩槽53の底部に接続された有機酸塩供給管69及び移送水槽54Bの底部に接続された移送水供給管70が切換え弁71に接続される。有機酸槽52にはギ酸アンモニウム水溶液が充填されており、移送水槽54Bには移送水となる水が充填されている。
切換え弁71に接続された液体供給管73が第2洗浄槽51に接続され、移送ポンプ72が液体供給管73に設けられる。有機廃棄物移送管75が第2洗浄槽51に挿入され、この有機廃棄物移送管75の一端部が第2洗浄槽51の底部近くまで達している。移送ポンプ74が有機廃棄物移送管75に設けられる。有機廃棄物移送管75が、第二受入タンク11に接続される。第二受入タンク11に接続された配管が、焼却設備(またはセメント固化設備)12に接続される。
また、廃液処理部19Aは、廃液分解装置13、α核種除去装置14、還元剤注入装置17、pH調整剤注入装置112、分解装置107、酸化剤供給装置108及び処理水回収タンク18を有する。廃液分解装置13は洗浄廃液処理槽55及び洗浄廃液処理槽55内に配置されたオゾン噴射管81を有する。多数の噴射孔が形成されたオゾン噴射管81が、洗浄廃液処理槽55内でその底部に設置されている。オゾン噴射管81は、オゾン供給管82によりオゾン供給装置80に接続される。第1洗浄槽50内に挿入されて第1洗浄槽50に取り付けられた廃液移送管77が、洗浄廃液処理槽55に接続される。廃液移送管77には、移送ポンプ76が設けられる。第2洗浄槽51内に挿入されて第2洗浄槽51に取り付けられた廃液移送管79が、洗浄廃液処理槽55に接続される。移送ポンプ78が廃液移送管79に設けられる。ガス排気管83が洗浄廃液処理槽55に接続される。移送ポンプ43及び弁44が設けられた配管45が、洗浄廃液処理槽55内に挿入されて洗浄廃液処理槽55に取り付けられる。
配管45がα核種除去装置14にも接続される。pH調整剤注入装置112が、移送ポンプ43とα核種除去装置14の間で配管45に接続される。本実施例で用いられるpH調整剤注入装置112は、実施例1で用いられるpH調整剤注入装置112と同じ構成を有する。配管46が、α核種除去装置14と処理水回収タンク18を接続する。さらに、移送ポンプ47を設けた配管48が、処理水回収タンク18及び乾燥粉体化装置20を接続する。乾燥粉体化装置20に接続された配管49が、固化設備21に接続される。
実施例1と同様に、沸騰水型原子力プラントの原子炉冷却材浄化系、燃料プール冷却浄化系等から発生する放射性有機廃棄物は、高線量樹脂貯蔵タンク2に長期間貯蔵保管されている。貯蔵保管されている放射性有機廃棄物には、クラッドが含まれており、さらに、前述のα核種、及びα核種以外の放射性核種が吸着されている。
高線量樹脂貯蔵タンク2内に長期間貯蔵された放射性有機廃棄物を高線量樹脂貯蔵タンク2の外部に移送する際には、移送水槽56内の水が移送水供給管57を通して高線量樹脂貯蔵タンク2内に供給される。この水の供給によって、高線量樹脂貯蔵タンク2内の放射性有機廃棄物を移送し易いスラリーの状態にする。
移送ポンプ22を駆動することによって、高線量樹脂貯蔵タンク2内の放射性有機廃棄物スラリーが、有機廃棄物供給管23を通して第1洗浄槽50に供給される。第1洗浄槽50内で、放射性有機廃棄物スラリーの水位が所定レベルに達したとき、移送ポンプ22が停止され、そのスラリーの第1洗浄槽50への供給が停止される。その後、移送ポンプ76が駆動され、第1洗浄槽50内のスラリーに含まれる水が、放射性廃液(以下、第三放射性廃液という)として、廃液移送管77を通して廃液分解装置13の洗浄廃液処理槽55内に排出される。洗浄廃液処理槽55内に導かれた第三放射性廃液は、実施例1における第三放射性廃液と同様に、α核種除去装置14に導かれる。第1洗浄槽50内の、放射性有機廃棄物スラリーに含まれる水分はα核種を含まないので、洗浄廃液処理槽55内の第三放射性廃液は、α核種を含んでいなく、α核種以外の放射性核種を含んでいる。
第三放射性廃液が、α核種除去装置14を通過し、処理水回収タンク18に導かれる。その第三放射性廃液がα核種除去装置14を通過する間、α核種除去装置14内のフェライト充填領域16に存在するフェライト(Fe3O4)粒子は、α核種、及びα核種以外の放射性核種を吸着しない。第三放射性廃液がα核種を含んでいないため、pH調整剤注入装置112から配管45へのpH調整剤水溶液の注入が行われなく、分解装置107における還元剤(例えば、ヒドラジン)の分解も行われない。第三放射性廃液に含まれるコロイド性の物質及び固形分は、フェライト充填領域16の各フェライト層のフィルタ効果によって除去される。
洗浄廃液処理槽55内の第三放射性廃液の、α核種除去装置14への移送が終了したとき、移送ポンプ43が停止される。処理水回収タンク18内のα核種を含んでいない第三放射性廃液は、乾燥粉体化装置20で紛体化され、生成された紛体は固化設備21に移送されて固化容器内で固化される。この固化容器は、密封後に、保管場所で保管される。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。
その後、第一洗浄工程S1が実施される。第一洗浄工程S1では、主に、第1洗浄槽50に有機酸水溶液、例えばシュウ酸水溶液を注入することにより、放射性有機廃棄物と共に第1洗浄槽50に移送された鉄酸化物などのクラッドが溶解される。本実施例で実施される第一洗浄工程S1の詳細な内容を以下に説明する。
切換え弁62を操作して有機酸供給管60と液体供給管64を連通させ、移送ポンプ63を駆動する。有機酸槽52内のシュウ酸水溶液(シュウ酸濃度:約0.8mol/L)が、有機酸供給管60及び液体供給管64を通して第1洗浄槽50に供給される。このとき、移送水供給管61と液体供給管64が連通していないので、移送水槽54A内の水は第1洗浄槽50に供給されない。第1洗浄槽50内におけるシュウ酸水溶液の液位が設定液位に達したとき、移送ポンプ63が停止され、第1洗浄槽50へのシュウ酸水溶液の供給が停止される。第1洗浄槽50内へのシュウ酸水溶液の供給量は、第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物量に対して10倍とする。
第1洗浄槽50の外面に設けられた加熱装置(図示せず)により、第1洗浄槽50内のシュウ酸水溶液は、例えば、60℃になるように加熱される。このシュウ酸水溶液の温度は、加熱装置による加熱量を調節して60℃に保持される。温度が60℃に保持された状態で、モータ59を駆動して撹拌翼58を回転させ、第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物及びシュウ酸水溶液を撹拌する。放射性有機廃棄物は、第1洗浄槽50内で撹拌されながら、シュウ酸水溶液に例えば6時間浸漬される。第1洗浄槽50内において、放射性有機廃棄物に混在しているクラッドがシュウ酸によって溶解される。クラッドに含まれているコバルト60等の放射性核種は、クラッドの溶解により、シュウ酸水溶液中に移行する。クラッドの鉄成分が溶解すると鉄(II)イオンが生成され、この鉄(II)イオンがシュウ酸と反応してシュウ酸鉄が生成され、シュウ酸鉄が沈殿する恐れがある。シュウ酸鉄の生成を抑制するため、必要であれば、鉄(II)イオンを鉄(III)イオンに変える酸化剤(例えば、過酸化水素)を第1洗浄槽50内に少量添加する。
実施例1と同様に、第一洗浄工程S1では、放射性有機廃棄物の一部であるイオン交換樹脂がシュウ酸に浸漬されるため、シュウ酸が解離して生じる水素イオン及びシュウ酸イオンが、それぞれ、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種とイオン交換されるため、一部の放射性核種(α核種、及びα核種以外の放射性核種)がイオン交換樹脂から脱離される。
第1洗浄槽50内での放射性有機廃棄物のシュウ酸水溶液への浸漬時間である6時間が経過したとき、第一洗浄工程S1が終了する。加熱装置による第1洗浄槽50の加熱及びモータ59をそれぞれ停止し、移送ポンプ76が駆動され、第1洗浄槽50内の放射性核種(α核種、及びα核種以外の放射性核種)を含むシュウ酸水溶液が、洗浄廃液として、廃液移送管77を通して洗浄廃液処理槽55内に供給される。第1洗浄槽50内のシュウ酸水溶液の洗浄廃液処理槽55への移送が終了したとき、移送ポンプ76が停止される。
洗浄廃液処理槽55へのシュウ酸水溶液の移送が終了した後、廃液分解工程S4が実施される。廃液分解工程S4では、オゾンが、オゾン供給装置80からオゾン供給管82を通して、所定時間、オゾン噴射管81に供給され、オゾン噴射管81の多数の噴射孔から、洗浄廃液処理槽55内のシュウ酸水溶液中に噴射される。シュウ酸水溶液に含まれる有機成分であるシュウ酸が、噴射されたオゾンにより炭酸ガスと水に分解される。洗浄廃液処理槽55内に噴射されたオゾンの残り、及び炭酸ガスが、ガス排気管83を通してオフガス処理装置(図示せず)に供給され、ガス排気管83に排出されたガスに含まれる放射性ガスがオフガス処理装置で取り除かれる。
オゾンの供給が停止された後、移送ポンプ43が駆動され、洗浄廃液処理槽55内に存在する、陽イオン交換樹脂から脱離されたα核種、及びα核種以外の放射性核種のそれぞれを含む廃液、すなわち、第一放射性廃液が、配管45を通してα核種除去装置14に供給される。
本実施例では、α核種除去装置14に供給される、α核種を含む第一放射性廃液のpHを、設定pHである「8」にする。このため、pH調整剤注入装置112において、弁41を開いて、還元剤槽17A内の還元剤水溶液、例えば、ヒドラジン水溶液を、注入配管42を通して配管45内に注入する(pH調整剤注入工程S5)。第一放射性廃液のpHが、ヒドラジンの注入により、4~11の範囲内の、例えば、8に調節され、そのヒドラジンを含む第一放射性廃液は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。pH計49Aで測定された、α核種除去装置14に流入する第一放射性廃液のpHに基づいて弁41の開度を制御し、第一放射性廃液のpH、すなわち、pH計49Aで測定されたpHが8になるように、還元剤槽17Aから配管45へのヒドラジン水溶液の供給量を調節する。α核種除去装置14に流入する前において、第一放射性廃液のpHは、例えば、6になっている。
スペース領域15に流入する第一放射性廃液がヒドラジンを含み、このヒドラジンにより第一放射性廃液のpHが4~11の範囲内の、例えば、8に調節されるため、第一放射性廃液に含まれる、価数が「3~5」である各α核種の価数が、スペース領域15内で「3」に調節される。第一放射性廃液に含まれる、価数が「3」になった各α核種が、α核種除去装置14において、各フェライト層に存在するフェライト粒子に吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第一放射性廃液に含まれるコロイド性の物質及び固形分も、フェライト充填領域16のフィルタ効果によって除去される。
pH調整剤注入工程S5で、還元剤であるヒドラジンが注入されているので、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になり、フェライト充填領域16でα核種、コロイド性の物質及び固形分が除去された第一放射性廃液が配管46に排出されて分解装置107に導かれる。この第一放射性廃液に含まれるヒドラジンが、実施例1における第一放射性廃液に含まれるヒドラジンと同様に、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第二放射性廃液は、配管46を通して処理水回収タンク18に導かれる。
なお、第一放射性廃液のpHを、例えば、6にする場合には、実施例1における第一放射性廃液と同様に、pH調整剤注入工程S5において、酸である希硝酸水溶液がpH調整剤注入装置112から第一放射性廃液に注入される。注入された希硝酸を含む第一放射性廃液は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。希硝酸水溶液の注入によりpH6に調節された第一放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層に吸着されて除去される。
pH調整剤注入工程S5において、希硝酸水溶液が第一放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「No」になり、α核種除去装置14から排出された、希硝酸を含む第一放射性廃液は、薬液タンク109から過酸化水素が供給されない分解装置107をそのまま通過して処理水回収タンク18に導かれる。
実施例1と同様に、処理水回収タンク18内の第一放射性廃液(ヒドラジンが分解された第一放射性廃液及び希硝酸を含む第一放射性廃液の両者)は、乾燥粉体化装置20で紛体化される(減容工程S9)。乾燥粉体化装置20で生成された紛体は、固化設備21で、固化容器内に充填され、固化容器内で固化される(容器充填または固化工程S10)。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。
第1洗浄槽50内のシュウ酸水溶液の洗浄廃液処理槽55への排出が終了した後、切換え弁62を操作して、移送水供給管61と液体供給管64を連通させ、移送ポンプ63を駆動し、移送水槽54A内の水が、移送水として、移送水供給管61及び液体供給管64を通して第1洗浄槽50に供給される。このとき、有機酸供給管60と液体供給管64が連通していないので、有機酸槽52内のシュウ酸水溶液が第1洗浄槽50に供給されない。移送水槽54Aから第1洗浄槽50に所定量の水が供給されて第1洗浄槽50内の水位が設定水位に達したとき、移送ポンプ63を停止し、第1洗浄槽50への水の供給を停止する。
モータ59を駆動して撹拌翼58を回転させ、第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物及び水を撹拌し、放射性有機廃棄物をスラリー状態にする。移送ポンプ65を駆動し、第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物のスラリーを、有機廃棄物移送管66を通して第2洗浄槽51に供給する。第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物スラリーの移送に伴い、第1洗浄槽50内の水量が減少して第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物が困難になった場合には、移送ポンプ63を駆動し、移送水槽54A内の水を第1洗浄槽50内に供給する。第1洗浄槽50内の放射性有機廃棄物の第2洗浄槽51への移送が完了したとき、移送ポンプ65が停止されて、移送ポンプ78が駆動される。第2洗浄槽51内の水が、第三放射性廃液として、廃液移送管79を通して洗浄廃液処理槽55に排出される。
第2洗浄槽51から洗浄廃液処理槽55に排出された第三放射性廃液は、α核種除去装置14を通過し、処理水回収タンク18に導かれる。第2洗浄槽51から排出された第三放射性廃液は、α核種を含んでいなく、α核種以外の放射性核種を含んでいる。このため、pH調整剤注入工程S5におけるpH調整剤注入装置112から配管45へのpH調整剤水溶液(ヒドラジン水溶液または希硝酸水溶液)の注入が行われず、この第三放射性廃液がα核種除去装置14を通過する際に、α核種除去装置14内の各フェライト層のフェライトは、α核種、及びα核種以外の放射性核種を吸着することはない。また、還元剤の分解工程S8における還元剤(例えば、ヒドラジン)の分解も行われない。
処理水回収タンク18内の第三放射性廃液は、乾燥粉体化装置20で紛体化され(減容工程S9)、生成された紛体は固化設備21に移送されて固化容器内で固化される(容器充填または固化工程S10)。この固化容器は、密封後に、保管場所で保管される。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。
移送ポンプ78が停止され、第2洗浄槽51から洗浄廃液処理槽55への水の排出が終了したとき、第二洗浄工程S2(有機酸塩処理工程)が実施される。第二洗浄工程S2では、有機酸塩を用いて、イオン交換樹脂(例えば、陽イオン交換樹脂)に吸着されている放射性核種がより効率的に溶離される。
有機酸塩槽53内には、有機酸塩であるギ酸アンモニウムの水溶液が充填されており、このギ酸アンモニウム水溶液のギ酸アンモニウムの濃度は1.2mol/Lである。ギ酸アンモニウムは、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを生じる有機酸塩である。第二洗浄工程S2では、以下の事項が実施される。切換え弁71を操作して有機酸塩供給管69と液体供給管73を連通させ、移送ポンプ72を駆動する。有機酸塩槽53内のギ酸アンモニウム水溶液が有機酸塩供給管69及び液体供給管73を通して第2洗浄槽51に供給される。このとき、移送水供給管70と液体供給管73が連通していないので、移送水槽54B内の水は第2洗浄槽51に供給されない。第2洗浄槽51内におけるギ酸アンモニウム水溶液の液位が設定液位に達したとき、移送ポンプ72が停止され、第2洗浄槽51へのギ酸アンモニウム水溶液の供給が停止される。
第2洗浄槽51の外面に設けられた加熱装置(図示せず)により、第2洗浄槽51内のギ酸アンモニウム水溶液は、例えば、60℃になるように加熱される。このギ酸アンモニウム水溶液の温度は、加熱装置による加熱量を調節して60℃に保持される。温度が60℃に保持された状態で、モータ68を駆動して撹拌翼67を回転させ、第2洗浄槽51内の放射性有機廃棄物及びギ酸アンモニウム水溶液を撹拌して混合する。放射性有機廃棄物は、第2洗浄槽51内で撹拌されながら、ギ酸アンモニウム水溶液に、例えば、2時間浸漬される。第2洗浄槽51内において、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンが、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい、ギ酸アンモニウム水溶液中に存在するアンモニウムイオンと置換され、ギ酸アンモニウム水溶液に効率的に脱離される。このため、陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種の量が著しく減少する。
第2洗浄槽51内での放射性有機廃棄物のギ酸アンモニウム水溶液への浸漬時間である2時間が経過したとき、第二洗浄工程S2が終了する。加熱装置による第2洗浄槽51の加熱及びモータ68をそれぞれ停止した後、移送ポンプ78を駆動し、第2洗浄槽51内の放射性核種を含むギ酸アンモニウム水溶液を、洗浄廃液として、廃液移送管79を通して洗浄廃液処理槽55内に供給する。第2洗浄槽51内のギ酸アンモニウム水溶液の洗浄廃液処理槽55への移送が終了したとき、移送ポンプ78が停止される。
洗浄廃液処理槽55へのギ酸アンモニウム水溶液の移送が終了した後、廃液分解工程S4が実施される。廃液分解工程S4では、オゾンが、オゾン供給装置80により、所定時間の間、オゾン噴射管81に供給され、洗浄廃液処理槽55内のギ酸アンモニウム水溶液中に噴射される。ギ酸アンモニウム水溶液に含まれる有機成分であるギ酸アンモニウムがオゾンにより分解される。ギ酸アンモニウムはオゾンと反応して窒素ガス、炭酸ガス及び水に分解される。これらのガスは、ガス排気管83を通して前述のオフガス処理装置(図示せず)に供給される。
オゾンの供給が停止され、第二洗浄工程S2の後で実施された廃液分解工程S4が終了した後、移送ポンプ43が駆動され、洗浄廃液処理槽55内に存在する、脱離されたα核種、及びα核種以外の放射性核種のそれぞれを含む廃液、すなわち、第二放射性廃液が、配管45を通してα核種除去装置14に供給される。α核種を含む第二放射性廃液がα核種除去装置14に供給されるので、弁41を開いて、還元剤槽17A内のヒドラジン水溶液を、注入配管42を通して配管45内に注入する(還元剤注入工程S5)。第二放射性廃液のpHが、ヒドラジンの注入により、4~11の範囲内の、例えば、8に調節され、そのヒドラジンを含む第二放射性廃液は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。pH計49Aで測定された、α核種除去装置14に流入する第二放射性廃液のpHに基づいて弁41の開度を制御し、第二放射性廃液のpHが8の範囲内になるように、還元剤槽17Aから配管45へのヒドラジン水溶液の供給量を調節する。α核種除去装置14に流入する前において、第二放射性廃液のpHは、例えば、6になっている。
スペース領域15に流入する第二放射性廃液がヒドラジンを含み、このヒドラジンにより第二放射性廃液のpHが4~11の範囲内の、例えば、8に調節されるため、第二放射性廃液に含まれる、価数が「3~5」である各α核種の価数が、スペース領域15内で「3」に調節される。第二放射性廃液に含まれる、価数が「3」になった各α核種が、α核種除去装置14において、各フェライト層に存在するフェライト粒子に吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第二放射性廃液に含まれるコロイド性の物質及び固形分も、フェライト充填領域16のフィルタ効果によって除去される。
pH調整剤注入工程S5で、還元剤であるヒドラジンが注入されているので、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になり、フェライト充填領域16でα核種、コロイド性の物質及び固形分が除去された第二放射性廃液が配管46に排出されて分解装置107に導かれ、この第二放射性廃液に含まれるヒドラジンが、第二放射性廃液に含まれるヒドラジンと同様に、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第二放射性廃液は、配管46を通して処理水回収タンク18に導かれる。
なお、第二放射性廃液のpHを、例えば、6にする場合には、本実施例における前述の第一放射性廃液と同様に、α核種除去装置14の上流で、酸である希硝酸水溶液がpH調整剤注入装置112から第二放射性廃液に注入される。希硝酸を含みpHが6の第二放射性廃液に含まれるα核種は、α核種除去装置14内の各フェライト層に吸着されて除去される。希硝酸水溶液が第二放射性廃液に注入された場合には、pH調整剤判定工程S7の判定が「No」になり、α核種除去装置14から排出された、希硝酸を含む第二放射性廃液は、薬液タンク109から過酸化水素が供給されない分解装置107をそのまま通過して処理水回収タンク18に導かれる。
処理水回収タンク18内の第二放射性廃液(ヒドラジンが分解された第二放射性廃液及び希硝酸を含む第二放射性廃液の両者)は、乾燥粉体化装置20で紛体化される(減容工程S9)。乾燥粉体化装置20で生成された紛体は、固化設備21で、固化容器内に充填され、固化容器内で固化される(容器充填または固化工程S10)。保管されるこの固化容器内には、超半減期のα核種が存在していない。
第2洗浄槽51から洗浄廃液処理槽55へのギ酸アンモニウム水溶液の移送が終了した後、切換え弁71の操作によって移送水供給管70と液体供給管73が連通し、移送ポンプ72の駆動により移送水槽54B内の水が第2洗浄槽51に供給される。所定量の水が第2洗浄槽51に供給された後、移送ポンプ72が停止され、移送水槽54Bから第2洗浄槽51への水の供給が停止される。撹拌翼67が回転され、第2洗浄槽51内で、残留した放射性有機廃棄物と供給された水が撹拌されて放射性有機廃棄物を含むスラリーが生成される。移送ポンプ74が駆動され、第2洗浄槽51内の放射性有機廃棄物を含むスラリーが有機廃棄物移送管75に排出される。有機廃棄物移送管75に排出された放射性有機廃棄物は、実質的にクラッドを含まず、陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種イオンも更に低減されているため、放射性有機廃棄物の放射線量率は著しく低減されている。
有機廃棄物移送管75に排出された放射性有機廃棄物は、第二受入タンク11に導かれる。第二受入タンク11から取り出された放射性有機廃棄物は、所定量、焼却設備12に移送され、焼却設備12で焼却される。焼却により生成された灰は、固化容器内でセメント等の固化剤により固化される。この固化体は、超半減期のα核種を含んでいなく低レベル放射性廃棄物になる。
本実施例の第一洗浄工程S1では、シュウ酸の替りに、ギ酸、酢酸またはクエン酸を用いてもよく、第二洗浄工程S2では、ギ酸アンモニウムの替りに、シュウ酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩、あるいはギ酸のバリウム塩またはセシウム塩を用いてもよい。これらの有機酸塩は、水素よりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを生じる有機酸塩である。
本実施例は、実施例1で生じる各効果のうち、第一洗浄工程S1及び第二洗浄工程S2を一つの洗浄槽内で実施することによって生じる効果を除いた残りの各効果を得ることができる。
本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物の処理に適用される実施例3の放射性廃液の処理方法を、図6を用いて説明する。
本実施例の放射性廃液の処理方法は、放射性廃液処理システム1Bを用いる。放射性廃液処理システム1Bは、実施例1で用いる放射性廃液処理システム1において、化学洗浄部10を、不揮発性イオン注入装置103を含む化学洗浄部10Bに替えた構成を有する。放射性廃液処理システム1Bの他の構成は、放射性廃液処理システム1の他の構成と同じである。
不揮発性イオン注入装置103は、図6に示すように、不揮発性イオン貯槽104及び不揮発性イオン注入配管105を有する。弁106が設けられた不揮発性イオン注入配管105の一端が不揮発性イオン貯槽104に接続され、不揮発性イオン注入配管105の他端が有機酸塩槽8に接続される。不揮発性イオン貯槽104は、不揮発性イオン水溶液、例えば、カリウムイオン水溶液が充填される。不揮発性イオン水溶液に含まれる不揮発性イオンとして、カリウムイオン、亜鉛イオン、カルシウムイオン及びコバルトイオン等のいずれかが用いられる。
化学洗浄部10Bでは、不揮発性イオン注入装置103の不揮発性イオン注入配管105の他端が、有機酸塩槽8に接続される。化学洗浄部10Bにおいて不揮発性イオン注入装置103以外の構成は、放射性廃液処理システム1の化学洗浄部10の構成と同じである。
放射性廃液処理システム1Bを用いた本実施例の放射性廃液の処理方法では、第一洗浄工程S1が実施された後に、実施例1と同様に、ステップS4ないしS10の各ステップが実施される。その容器充填または固化工程S10の終了後、第二洗浄工程S2が実施される。第二洗浄工程S2が実施された後でも、実施例1と同様に、ステップS4ないしS10の各ステップが実施される。
第二洗浄工程S2では、弁106を開き、不揮発性イオン貯槽104内に充填された不揮発性イオン水溶液であるカリウムイオン水溶液が、不揮発性イオン注入配管105を通して有機酸塩槽8に供給され、有機酸塩槽8内のギ酸ヒドラジン水溶液に混入される。不揮発性イオン貯槽104内に充填されたカリウムイオン水溶液は、化学反応槽4内に存在する放射性有機廃棄物のイオン吸着容量3meq/L程度のカリウムイオンを含んでいる。なお、有機酸塩槽8内のカリウムイオンを含むギ酸ヒドラジン水溶液のギ酸ヒドラジンの濃度は、溶液1L当たりの溶質(ギ酸ヒドラジン)の質量である。
40~400g/L程度の、カリウムイオンを含むギ酸ヒドラジン水溶液は、有機酸塩槽8から洗浄液供給タンク6に導かれ、更に、移送ポンプ32の駆動によって、クラッドが溶解された放射性有機廃棄物が残留する化学反応槽4に供給される。放射性有機廃棄物は化学反応槽4内でカリウムイオンを含むギ酸ヒドラジン水溶液と接触する。ギ酸ヒドラジンの作用によって、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種が、ギ酸ヒドラジン水溶液中に溶離する。放射性有機廃棄物に接触するギ酸ヒドラジン水溶液に含まれるカリウムイオンの作用によって、放射性有機廃棄物に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種を効率的に溶離させることができる。
溶離されたα核種及びα核種以外の放射性核種、及びカリウムイオンを含むギ酸ヒドラジン水溶液が、廃液分解装置13の廃液貯槽に移送される。廃液貯槽にオゾンが供給され、オゾンによってギ酸及びヒドラジンが分解される(廃液分解工程S4)。廃液貯槽内に残留する、α核種及びα核種以外の放射性核種を含む水溶液、すなわち、第二放射性廃液が、α核種除去装置14に供給される。その第二放射性廃液には、α核種除去装置14に流入する前で還元剤注入装置17からヒドラジン水溶液が注入されて第二放射性廃液のpHは、例えば、8になる(還元剤注入工程S5)。第二放射性廃液に含まれたα核種は、α核種除去装置14内のフェライト層のフェライトに吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第二放射性廃液に含まれたカリウムイオン及びα核種以外の放射性核種は、α核種除去装置14内でフェライトに吸着されず、第二放射性廃液に含まれたまま、α核種除去装置14から排出される。
pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になるので、α核種除去装置14から配管46に排出された第二放射性廃液に含まれるヒドラジンは、前述したように、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第二放射性廃液に対して、減容工程S9及び容器充填または固化工程S10が実施される。ギ酸ヒドラジン水溶液に注入されるカリウムイオンの添加量は、化学反応槽4内に存在する放射性有機廃棄物の量の1%未満であるため、第二放射性廃液の減容性への影響はほとんどない。
本実施例は、実施例1で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、有機酸塩水溶液に不揮発性イオンを注入し、不揮発性イオンを含む有機酸塩水溶液を放射性有機廃棄物に接触させるので、放射性有機廃棄物に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種を効率的に溶離させることができる。このため、本実施例における、α核種及びα核種以外の放射性核種の溶離後における放射性有機廃棄物の放射線量率は、実施例1におけるその線量率よりも低減され、放射性有機廃棄物の焼却灰の固化体の放射線量率もさらに低減される。
本発明の好適な他の実施例である、沸騰水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物の処理に適用される実施例4の放射性廃液の処理方法を、図7を用いて説明する。
本実施例の放射性廃液の処理方法は、放射性廃液処理システム1Cを用いる。放射性廃液処理システム1Cは、実施例2で用いる放射性廃液処理システム1Aにおいて、化学洗浄部10Aを、不揮発性イオン注入装置103を含む化学洗浄部10Cに替えた構成を有する。放射性廃液処理システム1Cの他の構成は、放射性廃液処理システム1Aの他の構成と同じである。
不揮発性イオン注入装置103は、実施例4における不揮発性イオン注入装置103と同様に、不揮発性イオン貯槽104及び不揮発性イオン注入配管105を有する(図7参照)。不揮発性イオン貯槽104に接続された、弁106を有する不揮発性イオン注入配管105が、有機酸塩槽53に接続される。カリウムイオン水溶液が有機酸塩槽53内に充填される。化学洗浄部10Cにおいて不揮発性イオン注入装置103以外の構成は、放射性廃液処理システム1Aの化学洗浄部10Aの構成と同じである。
放射性廃液処理システム1Cを用いた本実施例の放射性廃液の処理方法では、第一洗浄工程S1が実施された後に、実施例1と同様に、ステップS4ないしS10の各ステップが実施される。その容器充填または固化工程S10の終了後、第二洗浄工程S2が実施される。第二洗浄工程S2が実施された後でも、実施例1と同様に、ステップS4ないしS10の各ステップが実施される。
第二洗浄工程S2では、不揮発性イオン貯槽104内のカリウムイオン水溶液が、不揮発性イオン注入配管105を通して有機酸塩槽53に供給され、有機酸塩槽53内のギ酸アンモニウム水溶液に混入される。不揮発性イオン貯槽104内に充填されたカリウムイオン水溶液は、化学反応槽4内に存在する放射性有機廃棄物のイオン吸着容量3meq/L程度のカリウムイオンを含んでいる。なお、有機酸塩槽53内のカリウムイオンを含むギ酸アンモニウム水溶液のギ酸アンモニウムの濃度は、1.2mol/Lである。
カリウムイオンを含むギ酸アンモニウム水溶液は、移送ポンプ72の駆動によって、クラッドが溶解された放射性有機廃棄物が残留する第2洗浄槽51に供給される。放射性有機廃棄物は第2洗浄槽51内でカリウムイオンを含むギ酸アンモニウム水溶液と接触する。ギ酸アンモニウムの作用によって、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種が、ギ酸アンモニウム水溶液中に溶離する。放射性有機廃棄物に接触するギ酸アンモニウム水溶液に含まれるカリウムイオンの作用によって、放射性有機廃棄物に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種を効率的に溶離させることができる。
溶離されたα核種及びα核種以外の放射性核種、及びカリウムイオンを含むギ酸アンモニウム水溶液が、廃液分解装置13の洗浄廃液処理槽55に移送される。洗浄廃液処理槽55にオゾンが供給され、オゾンによってギ酸及びヒドラジンが分解される(廃液分解工程S4)。洗浄廃液処理槽55内に残留する、α核種及びα核種以外の放射性核種を含む水溶液、すなわち、第二放射性廃液が、α核種除去装置14に供給される。その第二放射性廃液には、α核種除去装置14に流入する前で還元剤注入装置17からヒドラジン水溶液が注入されて第二放射性廃液のpHは、例えば、8になる(還元剤注入工程S5)。第二放射性廃液に含まれたα核種は、α核種除去装置14内のフェライト層のフェライトに吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。第二放射性廃液に含まれたカリウムイオン及びα核種以外の放射性核種は、α核種除去装置14内でフェライトに吸着されず、第二放射性廃液に含まれたまま、α核種除去装置14から排出される。
pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になるので、α核種除去装置14から配管46に排出された第二放射性廃液に含まれるヒドラジンは、前述したように、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。分解装置107から排出された、α核種及びヒドラジンを含んでいない第二放射性廃液に対して、減容工程S9及び容器充填または固化工程S10が実施される。ギ酸アンモニウム水溶液に注入されるカリウムイオンの添加量は、化学反応槽4内に存在する放射性有機廃棄物の量の1%未満であるため、第二放射性廃液の減容性への影響はほとんどない。
本実施例は、実施例1で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、有機酸塩水溶液に不揮発性イオンを注入し、不揮発性イオンを含む有機酸塩水溶液を放射性有機廃棄物に接触させるので、実施例3と同様に、放射性有機廃棄物に吸着されたα核種、及びα核種以外の放射性核種を効率的に溶離させることができる。このため、本実施例における放射性有機廃棄物の焼却灰の固化体の放射線量率は、実施例2に比べてさらに低減される。
なお、実施例1ないし4のそれぞれの放射性有機廃棄物の処理方法は、加圧水型原子力プラントに設けられた原子炉冷却材浄化系の浄化装置及び燃料プール冷却材浄化系の浄化装置から排出された、α核種を吸着している放射性有機廃棄物の処理にも適用することができる。
本発明の好適な他の実施例である、核燃料再処理に適用される実施例5の放射性廃液の処理方法を、図8及び図9を用いて説明する。
沸騰水型原子力プラント及び加圧水型原子力プラント等の原子力プラントの原子炉から取り出された使用済燃料集合体に含まれている使用済核燃料に対して核燃料再処理が実施され、その使用済核燃料物質からウラン及びプルトニウムが回収される。回収されたウラン及びプルトニウムは新たな燃料集合体の製造に使用され、製造されたこの新たな燃料集合体は原子力プラントの炉心に装荷される。その核燃料再処理では、ウラン及びプルトニウムの回収に伴って、回収されずに残った微量のウラン及びプルトニウム、及びネプチニウム及びキュリウム等のα核種を含む放射性廃液が発生する。この放射性廃液は、硝酸水溶液である。
本実施例の放射性廃液の処理方法は、実施例1及び2で述べた、還元剤の注入、及びα核種除去装置によるα核種の除去を、核燃料再処理で発生する放射性廃液の処理に適用したものである。
本実施例では、まず、脱被覆工程S11において、原子炉の炉心から取り出された使用済燃料集合体に含まれる複数本の燃料棒から被覆管が取り除かれる。これによって、被覆管内に存在しているペレット状の核燃料物質85が取り出される。この核燃料物質85には、ウラン、プルトニウム、ネプチニウム及びキュリウム等のα核種が含まれている。炉心に最初に装荷された燃料集合体に含まれる燃料棒内には、核燃料物質として、ペレット状の二酸化ウランが存在する。原子力プラントの運転によって、その核燃料物質に含まれる核分裂性物質(例えば、ウラン235)の核分裂によって、核燃料物質内に、核分裂生成物であるプルトニウム、ネプチニウム及びキュリウム等のα核種が生成される。
脱被覆工程S11の後に実施される核燃料粉末化工S12において、ペレット状の核燃料物質85が、酸化物の粉末に転換される。粉末化された核燃料物質86は、フッ化工程S13に送られる。このフッ化工程S13では、フッ素(またはフッ素化合物)を粉末化された核燃料物質86に接触させ、核燃料物質86に含まれるウランの一部を、六フッ化ウラン(UF6)87に転換させて揮発させる。
その六フッ化ウラン87は、UF6精製工程S14に送られる。六フッ化ウラン87は、蒸留法または吸着法により精製されて不純物が除去される。六フッ化ウラン87の精製によって、ウラン燃料が生成される。
フッ化工程S13で揮発しなかった残りの核燃料物質89は、揮発しなかったウラン、プルトニウム、ネプチニウム及びキュリウム等のα核種が存在する。残渣である核燃料物質89は、溶解工程S15において、硝酸溶液によって溶解される。核燃料物質の溶解液(硝酸を含む)90を、共除染工程S16において、リン酸トリブチル(TBP)を含む有機相と接触させる。溶解液90に含まれるウラン及びプルトニウムがその有機相に移行され、核分裂生成物のうち、プルトニウムを除くネプチニウム及びキュリウム等のα核種はその有機相に移行しない。
ウラン及びプルトニウムを含む有機相91に対して、逆抽出工程S17が実施される。この逆抽出工程S17では、薄いシュウ酸水溶液をウラン及びプルトニウムを含む有機相91に接触させる。有機相91に含まれるウラン及びプルトニウムがそのシュウ酸水溶液中に移行する。ウラン及びプルトニウムを含む薄いシュウ酸水溶液92が、精製工程S18に送られる。この精製工程S18では、TBPを含む有機相を用いた抽出と、薄い硝酸水溶液を用いた逆抽出が、ウラン及びプルトニウムの精製度が所定の値になるまで繰り返される。所定の精度になったウラン及びプルトニウムは、脱硝・焙焼還元工程(図示せず)に送られ、ウランとプルトニウム混合酸化物に転換される。この混合酸化物を用いて混合酸化物燃料(MOX燃料)93が生成される。
以上に述べたS11~S18の8つの工程は、核燃料再処理に関する工程である。
共除染工程S16で発生した、残留する微量のウラン及びプルトニウム、及びネプチニウム及びキュリウム等のα核種を含む硝酸溶液である放射性廃液94に対してpH調整剤注入工程S5が実施される。共除染工程S16で発生した、硝酸を含む放射性廃液94のpHは約1(強酸)である。放射性廃液94は溶解液90と比べてウラン及びプルトニウムのそれぞれの濃度が低下しているが、放射性廃液94に含まれている成分は溶解液90に含まれている成分と同じである。放射性廃液94は、図9に示された、本実施例の放射性廃液の処理方法に用いられる放射性廃液処理システムの配管45Aに供給される。
ここで、本実施例に用いられる放射性廃液処理システムの構成について説明する。
この放射性廃液処理システムは、pH調整剤注入装置112A及びα核種除去装置14を有する。pH調整剤注入装置112Aは、還元剤注入装置17及び中和液注入装置99を有する(図9参照)。還元剤注入装置17は、実施例1で用いられる還元剤注入装置17と同じ構成である。中和液注入装置99は、中和液槽100、及び弁101が設けられた中和液注入配管102を有する。中和液槽100には、中和剤水溶液、例えば、中和剤である水酸化ナトリウムを含む水酸化ナトリウム水溶液が充填される。中和液注入配管102が中和液槽100に接続される。中和液注入装置99の中和液注入配管102が、還元剤注入装置17の注入配管42と配管45Aの接続点よりも上流側で配管45Aに接続される。放射性廃液94に含まれる硝酸を中和させる必要があるため、その中和剤は、アルカリ性の物質である。中和剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、またはアルカリ金属及びアルカリ土類金属のいずれかの水酸化物を用いる。なお、本実施例では、pH調整剤として還元剤及び中和剤が用いられる。
本出願において、中和剤は、pH調整剤の一種であり、放射性廃液94のpHを中性である「7」に調節するだけでなく、放射性廃液94のpHを4以上7未満に調節するためにも使用される。中和液槽100に充填される中和剤水溶液は、pH調整剤である中和剤を含む、一種のpH剤水溶液である。
pH計49Cが、中和液注入装置99の中和液注入配管102の配管45Aの接続点と還元剤注入装置17の注入配管42と配管45Aの接続点の間で、配管45Aに取り付けられる。pH計49Aが、注入配管42と配管45Aの接続点とα核種除去装置14の間で配管45Aに取り付けられる。配管45Aは、α核種除去装置14のスペース領域15に連絡される。
本実施例では、α核種を含む放射性廃液のpHを4以上11以下の範囲内の4~7(4以上7以下)の範囲内のpHに調節するときには、放射性廃液に中和剤(例えば、水酸化ナトリウム)が注入され、その放射性廃液のpHを4以上11以下の範囲内の7より大きく11以下の範囲内のpHに調節するときには、まず、放射性廃液に中和剤を注入して放射性廃液のpHを7にし、その後、放射性廃液に還元剤(例えば、ヒドラジン)を注入する。
本実施例の放射性廃液の処理方法では、pHが約1である放射性廃液94のpHを、4以上11以下の範囲内の、例えば、8に調節することを想定する。まず、弁101を開いて中和液槽100内の水酸化ナトリウム水溶液を、配管45A内を流れる硝酸を含む放射性廃液94に注入し、放射性廃液94のpHを4以上7以下の範囲内の「7」に調節する(pH調整剤注入工程S5)。pH計49Cは、中和液注入装置99の中和液注入配管102の配管45Aの接続点と還元剤注入装置17の注入配管42と配管45Aの接続点の間において配管45A内を流れる、水酸化ナトリウム水溶液が注入された放射性廃液94(水酸化ナトリウムを含みヒドラジンを含んでいない放射性廃液94)のpHを測定する。pH計49Cの測定値がpHの設定値、例えば、「7」になるように、弁101の開度を制御し、配管45A内を流れる放射性廃液94への水酸化ナトリウム水溶液の注入量を調節する。その後、弁41を開いて、還元剤槽17A内のヒドラジン水溶液を、注入配管42を通して、pHが7に調節された放射性廃液94が流れる配管45A内に注入される(pH調整剤注入工程S5)。
放射性廃液94のpHが、水酸化ナトリウム及びヒドラジンの注入により、4~11の範囲内の、例えば、8に調節され、水酸化ナトリウム及びヒドラジンを含む放射性廃液94は、α核種除去装置14のスペース領域15に流入する。pH計49Aで測定された、α核種除去装置14に流入する水酸化ナトリウム及びヒドラジンを含む放射性廃液94のpHに基づいて弁41の開度を制御し、その放射性廃液94のpHが8になるように、還元剤槽17Aから配管45へのヒドラジン水溶液の供給量を調節する。pHが約1である放射性廃液94のpHを、ヒドラジンの注入だけで8に調節するためには、多量のヒドラジンが必要となり、放射性廃液94の量が著しく増加し、固化体の発生個数も非常に多くなる。しかしながら、本実施例のように、中和剤である水酸化ナトリウムの注入により放射性廃液94のpHを約1から7に増加させ、その後、ヒドラジンの注入により放射性廃液94のpHを8に増加させた場合には、水酸化ナトリウムの注入量が少なくて済み、ヒドラジンの注入量も著しく低減できる。前述のように水酸化ナトリウム及びヒドラジンの注入により放射性廃液94のpHを約1から8に増加させた場合は、放射性廃液94のpHをヒドラジンの注入だけで約1から8に増加させた場合に比べて固化体の発生個数が著しく低減できる。
スペース領域15に流入する放射性廃液94が水酸化ナトリウム及びヒドラジンを含み、水酸化ナトリウム及びヒドラジンにより放射性廃液94のpHが4~11の範囲内の、例えば、8に調節されるため、放射性廃液94に含まれる、価数が「3~5」である各α核種の価数が、スペース領域15内で「3」に調節される。放射性廃液94に含まれる、価数が「3」になった各α核種が、α核種除去装置14において、各フェライト層に存在するフェライト粒子に吸着されて除去される(α核種の除去工程S6)。放射性廃液94に含まれるコロイド性の物質及び固形分も、フェライト充填領域16のフィルタ効果によって除去される。
水酸化ナトリウムと共にヒドラジンが放射性廃液94に含まれているため、pH調整剤判定工程S7における「pH調整剤が還元剤であるか」の判定が「YES」になる。本実施例における「pH調整剤が還元剤であるか」の判定は、実質的に、「pH調整剤として還元剤が含まれているか」の判定になる。放射性廃液94にヒドラジンが含まれているため、pH調整剤判定工程S7の判定が「YES」になるのである。α核種除去装置14から配管46に排出された放射性廃液94に含まれるヒドラジンは、前述の実施例1及び2等で述べたように、分解装置107内で分解される(還元剤の分解工程S8)。そして、α核種及びヒドラジンが含まれていない放射性廃液94が、配管46により廃液回収タンク(図示せず)に導かれる。α核種が除去された放射性廃液94の放射線量率は、著しく低下する。廃液回収タンク内の放射性廃液94は、乾燥粉体化装置で紛体化される(減容工程S9)。乾燥粉体化装置で生成された紛体は、固化設備で、固化容器内に充填され、固化容器内で固化される(容器充填または固化工程S10)。
なお、pHが約1である放射性廃液94のpHを、4以上11以下の範囲内の、例えば、6に調節する場合には、pH計49Cの測定値がpHの設定値である「6」になるように、弁101の開度を制御し、配管45A内を流れる放射性廃液94への水酸化ナトリウム水溶液の注入量を調節する。このとき、pHが6である放射性廃液94には、還元剤注入装置17によるヒドラジン水溶液の注入が行われない。また、ヒドラジン水溶液が注入されないため、分解装置107内でのヒドラジンの分解(還元剤の分解工程S8)が実施されない。α核種除去装置14から排出された、pHが6で水酸化ナトリウムを含む放射性廃液94は、そのまま、分解装置107を通過し、乾燥粉体化装置で紛体化される(減容工程S9)。
本実施例によれば、硝酸及びα核種を含む放射性廃液に還元剤、例えば、ヒドラジンを注入して放射性廃液のpHを調節するため、放射性廃液に含まれる超半減期のα核種がα核種除去装置14によって除去されやすくなり、α核種除去装置14から流出する放射性廃液に含まれるα核種が著しく低減される。この結果、α核種除去装置14から流出する放射性廃液の放射線線量が著しく低減され、超半減期のα核種を含む放射性廃棄物(例えば、固化体)の発生量を低減できる。
特に、還元剤の注入により、α核種を含む放射性廃液のpHが4~11の範囲内の値に調節されることによって、α核種除去装置14はα核種を効率良く除去することができる。また、α核種除去装置14が内部にフェライト層を形成しているため、放射性廃液に含まれるα核種は、そのフェライト層によって効率良く除去される。