JPH01196599A - 化学除染廃液処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電施設内における放射能汚染機器およ
び配管の化学除染廃液の処理方法に関する。

（従来の技術） 原子力発電施設内では機器、配管への放射性物質の付着
によって作業員の被曝が生じる恐れがある。そこで、こ
れらの放射性物質を取り除き被曝低減を図る手段として
化学除染が行われており、この化学除染により発生した
廃液の処理方法としては、除染剤濃度が数％と高い場合
は除染剤を単独に濃縮および固化しており、また除染剤
濃度が低い場合はイオン交換樹脂による除染廃液の処理
が行われている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、現在我国で行われている化学除染は小規模の
ものであるが、今後大規模に行なうとするといくつかの
問題点が生じる。

第２図は濃厚化学除染処理方法の代表的な処理方法であ
るドレスチン法の廃液処理の系統図である。同図におい
て、除染廃液は収集タンク？１に集められた後濃縮器２
２で濃縮される。濃縮廃液は濃縮廃液受タンク２６に移
送された後固化装置２７で固化される。固化されたもの
はドラム缶に入れられ、ドラム缶貯蔵庫２８に貯蔵され
る。このドラム缶に入れられた固化体は高濃度放射能レ
ベルを有し、きわめて線量が高い。しかもドラム缶本数
が多いという問題点がある。また、濃縮器２２の凝縮液
はクーラ２３により冷されて凝縮タンク２４に導かれ、
ざらに脱塩塔２５で脱塩されて放射能のないきれいな液
となって廃棄物処理系へ放出される。

上記したドレステン法は米国ドレスデン発電所１号機に
おいて実施されたものであるが、その廃液処理設備は発
電所の本設の廃棄物建屋よりも大きくなるためコストが
かかり今後の除染処理方法としては適切とは言い難い。

第３図は希薄除染廃液処理方法の例であるＣＡＮＤＥＣ
ＯＮ法の廃液処理の系統図である。図において、除染対
象機器３０を除染した廃液はクーラ３４で冷却されなか
らアニオン樹脂塔３２及びカチオン樹脂塔３３を経て再
び除染剤タンク３１に戻される。

アニオン樹脂塔３２では除染剤専の低線量ながら大量の
ものが回収される。カチオン樹脂塔３３では放射能を有
する高線徂のものが回収される。このＣＡＮＤＥＣＯＮ
法では二次廃棄物としてイオン交換樹脂が発生するので
、この処理がめんどうである。

第４図は希薄除染廃液処理方法の他の例であるＬＯＭＩ
法の廃液処理の系統図である。この第４図のＬＯＭＩ法
も前記ＣＡＮＤＥＣＯＮ法と同様な処理が行われる。す
なわち、除染対象機器３０を除染した廃液はアニオン樹
脂塔３２により除染剤のアニオン成分を回収し、またカ
チオン樹脂塔３３により放射能及び除染剤カチオン成分
（高濃度低レベル）が回収されるが、ＣＡＮＤＥＣＯＮ
法と同様に２次廃棄物としてイオン交換樹脂が発生する
ので、この処理が非常にめんどうである。

前記したＣＡＮＤＥＣＯＮ法およびＬＯＭＩ法は薬剤濃
度が１％以下であることから、イオン交換樹脂に吸着さ
せて処理設備の簡略化を図っている。また、放射能がイ
オン交換樹脂の中にだけ閉じ込められるので、イオン交
換樹脂のまわりだけ遮蔽することで作業中の被曝も小さ
くできる。この処理方法は処分場への搬出も容易である
ため英国、米国では普及している。しかしながら、我国
ではイオン交換樹脂の形で放射性廃棄物を保管する施設
はなく、また洗浄廃液にはキレート剤が含まれているた
め、これらを安定化することが望まれている。また廃棄
物の最終形態として現状認められているのは、セメント
固化体あるいはプラスチック固化体であり、イオン交換
樹脂をこのような同化体の形態にすることは廃棄物量の
低減の観点からは得策とはいえない。

これまでの化学除染剤は構造材料の健全性を損なわずに
放射性の腐食生成物を効率的に溶解除去するように調合
されており、特に材料健全性に対する要求度が厳しくこ
の性能を満足するように薬剤が調合されている。

しかして、上述したような化学除染剤を廃液処理する上
での問題点を列挙すると下記のとおりである。

（１）配管および機器に付着している鉄錆スケール放射
性腐食生成物を溶解除去するには化学量論的には大量の
薬品が必要となる。

（２）液比と濃度の積が単位面積当りのスケール量に比
例しているので、使用薬品量がきわめて多い。このため
通常の放射性廃棄物処理であるセメント固化を行うと、
薬剤のために充填量が小さく必然的に同化体量がきわめ
て大きくなる。

プラスチック同化、アスファルト同化でも同様であり廃
棄物固化体量が多い。

（３）薬剤はスケール成分、放射能成分を溶解する成分
、溶解したものを安定分解させる成分、材料の腐食を抑
制する成分等が入っており、キレート系の薬剤が多く、
かつ廃液量自体が多いためこのままの形で廃液の処理を
行うとこれら化学洗浄剤の分解に大型の反応器が必要と
なる。

（４）できるだけ簡単で重器処理量の多い装置で除染廃
液を処理し、大量の低能度廃液と少量の高濃度廃液とに
分ける必要がある。少量の高濃度廃液には化学薬品、特
に有機酸スケール成分が濃縮されてしかもスケール成分
、放射能成分も濃縮されている。キレート剤は酸性で濃
縮してくると溶解度の関係で析出してくる。中和すると
キレート剤の溶解度が増して析出しないがキレート剤を
分解すると、中性領域ではスケール成分、放射能成分が
キレート剤の分解につれて沈降してくる。中和には無機
物が使われるので二次廃棄物発生量が増加する。

（５）中性領域でキレート剤および有機酸を分解処理し
、無機のスケール成分と放射能成分にしようとするには
焼却煤焼、仮焼、熱分解といった処理方法しかない。ま
た、キレート剤が放射能成分を安定化しているため電気
分解、電析電着させることもできない。

（６）大量の低濃度廃棄物と少量の高濃度廃棄物に分離
するプロセスでは、蒸発濃縮、逆浸透膜処理のいずれか
が廃液に対して有効であるが、蒸発濃縮処理は材料の健
全性の上からもアルカリ性あるいは中性で処理し、比較
的高純度の蒸留液を得て、これを廃棄物処理系統へ送り
、濃縮液を高濃度廃液として処−理することとなるが、
蒸発濃縮装置は処理容量に対して機械設備が大きく、熱
源が大きいなどの難点があり、また仮設の設備としにく
い。濃縮液の処理にしても有機酸分解に伴い強アルカリ
性となるので酸を用いて中和する工程が必要となり、ス
ケール成分、放射能成分が沈澱してきて、かつその沈澱
はかさ高で含水率が高く、非常に取り扱いにくく、処理
しにくい。またこれは′＠濃度が高いため廃棄物処理系
統に送れない。したがって、中性ないしアルカリ性で濃
縮処理する場合はその時点では沈澱析出はないが、濃縮
処理時間が問題となる。これは逆浸透膜処理においても
同様のことがいえる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、化学除染で生じた廃液の最終廃棄物量を少なくして少
量の安定固化体とし、大量の低レベル廃液を原子力発電
所の本設の処理装置で処理できるようにした化学除染廃
液処理方法を゛提供することにある。

し発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を連成するために、原子力発電施設
内で発生する化学除染廃液の処理方法において、化学除
染廃液のうち濃厚化学除染廃液を逆浸透膜装置により処
理水と濃縮液とに分離した後、前記濃縮液に硫酸と過酸
化水素を加え、数１０℃以上に加熱して化学除染剤成分
を分解し、次いで前記化学除染剤分解液から放射能成分
および鉄錆の金属成分を電着回収し、前記回収物を遮蔽
付きキャスクに入れて保管するようにしたことを特徴と
するものである。

（作　用） 本発明の化学除染廃液処理方法によると、除染作業にお
ける工期を短縮することができるので、廃液処理時の被
曝も低減できる。また、除染によって生じる廃棄物量を
低減でき、ざらに廃棄物の安定貯蔵が可能となるため除
染廃棄物処理処分のコストの低減を図ることができる。

一般に、化学除染廃液を薬剤とスケール成分とに分け、
非放射性の薬剤を放出してスケール分のみ固化処理でき
ると、二次廃棄物はきわめて少量になる。非放射性の薬
剤を含む廃液から放射性成分を分離した液を放出しない
までも既設の廃棄物処理系統で処理できるようにして、
放射性成分を含んだ少量の廃液をそれだけ単独に処理す
るか、あるいは廃棄物処理系統で処理すると洗浄工事に
おける廃液処理工程が大幅に簡素化され、またこの廃液
処理に伴う被＠母が低減される。

そのためには前述したような除染剤成分と廃棄物の特性
を考慮して、酸性側で濃縮し、キレート剤の析出沈降が
始まる前にその濃縮液の有機酸、キレート剤を分解し、
析出を防止するようにする。

分解が進むと中性側に移行し、キレート剤も分解されて
きて金属水酸化物の沈澱が出てくるので、これを防止す
るために硫酸をＰＨをみながら滴下し、ＰＨ２〜３を保
つようにする。こうすると、スケール成分を水酸化物と
して析出するのを防止し、溶解させることができる。キ
レート剤および有機酸が分解されたことをＴＯＣメータ
で分析して確認し、電解還元して、鉄、クロム、ニッケ
ル。

銅といったスケール成分の金属イオンを電析させ、また
放射能成分のコバルト５８．コバルト６０．マンガン５
４．鉄５９等を廃液から除去する。放射能成分が除去さ
れると硫Ｗ１廃液であるので、中和して本設の廃棄物処
理系統の化学廃液系統に排出すれば簡単に処理できる。

ここで処理対象とする化学除染廃液は、濃厚除染方法に
属するキレート剤、有機酸系のものであり、溶解成分が
かなり高く、使用濃度が１％〜８％程度のものである。

勿論１％以下の希薄除染剤の処理にも使えるが、希薄除
染剤は薬剤等の歯自体が小さくＣＡＮＤＥＣＯＮ法など
では除染中に除染剤の再生が行われ、放射能が除染剤か
ら除去されて二次廃棄物の方に濃縮されているので、特
にこの方法を用いるメリットはない。

基礎試験の結果では液中の酸濃度、金属イオン濃度が高
く、数％以上の領域では１〜２時間で反゛　　応が進む
が１％以下、特にＰＰＭの領域になると、反応がきわめ
て遅くなってくることが分かった。

また、実際の廃液は量が多く、有機酸濃度は高いが金属
濃度は数１０００　ＰＰＭ以下で薄く、十分な反応を起
こすには希薄であるので、そのままの濃度で過酸化水素
による分解を行うと、かなりの時間を要することと反応
が途中で終わりキレート剤を完全に分解できないことが
分かった。

そこで、反応を迅速に進め、除染対象系のリンス、フラ
ッシングも兼ねかつ除染廃液の処理を円滑に進めるため
に本発明の化学除染廃液処理方法を案出した。

なお、硫酸第一鉄を触媒にして過酸化水素水で脂肪、タ
ンパク質を分解する方法は、フェントン法として知られ
ており、その後の研究で第二鉄でも反応すること、硫酸
根でなくとも有機酸でも反応は遅いが同様に反応するこ
と、酸化対象物もアルコール、パラフィン、潤滑油等の
炭化水素も分解できることが明らかとなってきている。

上述したように個々の単位操作は既知のものであるが、
本発明の化学除染廃液処理方法はこれら単位操作を組合
わせて濃厚化学除染廃液を処理するとともに処理水を既
設廃棄物処理系統で処理できるように放射能の大部分を
電気メツキし、少量の金属屑としてキャスクにつめて保
管するもので比較的簡単で迅速に廃液処理できるもので
ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の系統図である。

除染対象機器配管１を化学除染した廃液はメークアップ
タンク２に排出する。また、このメークアップタンク２
には除染剤を供給しヒータ７で加熱する。加熱された除
染廃液はメークアップタンク２から循環ポンプ１０．ヒ
ータ１７を経て再び除染対象機器配管１に戻る除染シス
テムによって除染対象機器配管１の除染を行う。１８は
圧力計、１９は流量計である。また、メークアップタン
ク２から除染廃液をバイパスして高圧ポンプ１１で逆浸
透膜（ＲＯ）分離器３に供給すると清澄水が得られる。

この清澄水はサージタンク８に蓄えられた後既設廃棄物
処理系統にそのまま排出できる水質である。

あるいは排出せずに除染系統にリサイクルして除染系統
のフラッシングに用いても良い。この場合は逆浸透膜入
口側の濃度が低下してくるので、濃縮には時間がかかり
リサイクルが増す。逆浸透膜分離器３は３０％までの濃
縮は可能であるが、２０％程度になると低溶解度成分の
結晶析出が始まるので１５％程度まで濃縮する。ここで
使用済みＲＯモジュールは梱包されて焼却処分する。ま
た、１５％程度まで濃縮したら一部を排出してダイジェ
スタ−（消化器）４に送り、ここで過酸化水素と硫酸を
加えて、Ｐ）（を２程度に保ちながら有機酸およびキレ
ート剤を分解していく。そして、ＰＨメータ、オイルメ
ータ、ＴＯＣメータあるいはＣＯＤメータ等のメータ２
０で分析し、所定の有機物濃度以下まで分解が進んだら
電着槽５に分解後の廃液を送り、直流電源９をかけて電
析させ、鉄、クロム、ニッケル、銅といった電着し易い
金属を回収する。陽極は不溶性電極であればなんでも良
い。

陰極には上述した金属が析出するが、陰極材料としては
特に指定する必要はない。電流密度は可能な限り上げ、
電着物が剥離しない程度に付着していれば良い。この電
着物は遮蔽付きキャスクに入れて倉庫に保管する。放射
能の大部分を電着により分離したら、廃液を中和槽６に
移し、中和して廃棄物処理系統に放出する。

イオン交換樹脂の再生廃液はかなり薄い硫酸ナトリウム
の廃液となる。これは蒸発濃縮脱塩で処理できる。マン
ガン６５は除去されないが、この元素は中和で沈澱する
ほどは存在しない上、ガンマ線エネルギーが低いため問
題となることはない。

したがって、十分に既設廃棄物処理系統で処理できる。

コバルトの電着が不十分な場合には電着槽５に硫酸コバ
ルトを添加して放射性のコバルトをスキャベンジする。

なお、１２は循環ポンプ、１３．１４．１６はポンプで
ある。

上述したように、本実施例に使用される除染廃液処理装
置はコンパクトで可搬型であるので従来のような大規模
な専用の廃棄物処理設備を必要としない。また廃液処理
速度がかなりはやく、大容量の廃液を処理して少量の濃
縮液になってから次の処理に移るので所要時間を小さく
できる。

したがって、二次廃棄物量が少なく放射能の大部分はき
わめてコンパクトな形態となるので、遮蔽し易く取扱が
容易である。ざらに、高放射能の物はコンパクトで小容
積の中に閉じ込めであるので遮蔽し易い。原子炉−次系
の全体除染を行った場合にはキ１−リーオーダーの放射
能量を扱うこととなるので、本装置の大きさのメリット
は重要となる。しかも、廃液はＲＯ処理液と電着廃液で
あり、いずれも既設廃棄物処理系統の化学廃液系統で処
理できる状態であるので、この大量の廃液を既設廃棄物
処理系統で処理することにより大幅に廃棄物処理装置を
簡略化できる。このように操作が単純であり、作業員が
少なくてすむので、被曝の総量を抑制できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば除染作業における
工期を短縮することができるので、廃液処理時の被曝も
低減できる。また、除染によって生じる廃棄物量を低減
でき、さらに廃棄物の安定貯蔵が可能となるため除染廃
棄物処理処分のコストの低減を図ることができるという
すぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来の濃
厚除染廃液処理方法を示す系統図、第３図および第４図
はそれぞれ希薄除染廃液処理方法を示す系統図である。 １・・・除染対象機器配管系 ２・・・メークアップタンク ３・・・ＲＯ膜分離機 ４・・・ダイジェスタ ５・・・電着槽、　　　　６・・・中和槽７．１０・・
・ヒータ、　　８・・・サージタンク９・・・直流電源
、　　　１０．１２・・・循環ポンプ１１、１３〜１６
・・・ポンプ、１８〜２０・・・メータ（８７３３）代
理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　１名） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子力発電施設内で発生する化学除染廃液の処理
   方法において、化学除染廃液のうち濃厚化学除染廃液を
   逆浸透膜装置により処理水と濃縮液とに分離した後、前
   記濃縮液に硫酸と過酸化水素を加え、数１０℃以上に加
   熱して化学除染剤成分を分解し、次いで前記化学除染剤
   分解液から放射能成分および鉄錆の金属成分を電着回収
   し、前記回収物を遮蔽付きキャスクに入れて保管するよ
   うにしたことを特徴とする化学除染廃液処理方法。