JPH0141239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、原子力発電所の原子炉で使用済と
なつた核燃料を再処理する際に発生する放射性物
質を含んだ排ガスを安全に処理する方法に関する
ものである。 使用済の核燃料を再処理するために、燃料棒を
せん断してこれを硝酸に溶解させる湿式法が採ら
れているが、この溶解工程で、硝酸の蒸気ととも
に、放射性ヨウ素をふくむヨウ素、トリチウム水
をふくむ水、NO_X、K_r、X_eなどを含む排ガスが
発生する。このうち硝酸ミスト、水分（トリチウ
ム水を含む）の大部分はミストキヤツチヤおよび
シリカゲル脱湿塔によつて捕促されるが、その排
ガス中にはなお、NO_X約1vol.％（NO₂はその90
％程度）、I₂20〜200ppm、CO₂300ppm程度、
H₂Oトレース（シリカゲル脱湿塔の運転条件に
もよるが、露点−10〜−15℃程度）、微量のK_r、
X_eなどの放射性ガス（残部は空気）が含まれて
いる。 I₂を除去する一つの方法として、Agを担持さ
せたゼオライトを使用し、I₂をヨウ化銀として回
収する方法が知られているが、効率が悪く、理論
量の５〜10倍ものAgが必要であるという欠点が
ある。また「モレキユラシーブ13X」、ゼオラム
F9」、「モレキユラシーブ5A」、「ゼオラムＡ−５」
などの商品名で市販されているＸ型又はＡ型ゼオ
ライトは、AgなしでもI₂を吸着する能力がある
という報告もなされている。しかしながら、これ
らの主結晶格子中のSi：Alの比がほぼ等しいゼ
オライトのほとんどは耐久性がなく、酸が存在す
ると容易に結晶構造自体が崩解して吸着作用がな
くなり吸着剤として使用できなくなるという共通
の欠点を有している。前記のシリカゲル脱湿塔か
ら出た排ガスはNO_XやI₂を含有しているととも
に、シリカゲル脱湿塔で脱湿したといつても、前
述のように露点−10〜−15℃程度の水分を含有し
ているので、この排ガスがゼオライトを充填した
吸着塔に入ると、ゼオライト中で酸を生成し、吸
着剤としてのゼオライトの崩壊を招き、実際の吸
着操作に重大な支障をきたす。 この発明は、上記のような従来法の欠点を除去
するためになされたもので、特定の合成ゼオライ
トが良好なI₂吸着性と耐酸性を有していることを
見出し、この合成ゼオライトからなる吸着剤で核
燃料再処理排ガスを吸着処理する第１吸着工程
と、この第１吸着工程で処理された排ガスを、モ
ルデナイト系または（および）クリノプチロライ
ト系天然凝灰岩を水素化した吸着剤で吸着酸化処
理する第２吸着工程とを組合せることにより、水
の影響を受けることなく効果的にI₂およびNO_Xを
吸着除去できるようにした方法を提供することを
目的としている。 この発明で使用される合成ゼオライトは、フー
ジアサイト（Faujasite）系合成ゼオライトを耐
酸性向上のために水素化処理したもので、他のゼ
オライトやモレキユラーシーブと比較して、
Na₂O含有量が約３％（通常のものは約７〜８
％）と少なく、またSiO₂／Al₂O₃比が約1.3（通常
のものは1.5〜5.0）と小さい。フージアサイト系
合成ゼオライトは酸には弱いので、その水素化に
あたつては、NH₄Clなどでイオン交換したのち、
加熱してNH₃をとばして水素化することが望ま
しい。またこの発明の第２吸着工程で使用される
水素化により改質された天然凝灰岩としては、た
とえば東北地方、中国地方、九州地方などで天然
に産出するモルデナイト系およびクリノプチロラ
イト系天然凝灰岩を破砕したのち水素化および活
性化したものが有利に使用できる。上記の天然凝
灰岩は酸に強いので、その水素化にあたつては
HCl水溶液が使用できるが、NH₄Cl水溶液を用
いてもよい。 この明細書において用語「水素化」は、下記の
式に示すように、対象とするフージアサイト系合
成ゼオライトまたは天然凝灰岩のNa成分を水素
イオンで置換することを意味する。 Ze−Na⁺＋H⁺→Ze−H⁺＋Na⁺ この水素化反応は、フージアサイト系合成ゼオ
ライトに対しては、NH₄Clなどでイオン交換し
たのち、加熱してNH₃をとばす間接法により、
また天然凝灰岩に対しては直接法により行なうの
が望ましい。 できる。これら反応は次のとおりである。 ［NH₄Clによる間接法］ Ze−Na⁺＋NH₄ ⁺Cl→Ze−NH₄ ⁺＋Na⁺Cl Ze−NH₄ ⁺加熱 ――→ ZeH⁺＋NH₃↑ ［HClによる直接法］ Ze−Na⁺＋HCl→ZeH⁺＋Na⁺Cl このようにして水素化された天然凝灰岩は、使
用に先立つて、吸着している水分ばかりでなく、
化学的に結合している結晶水を除去することから
なる活性化を施しておくことが望ましい。この活
性化は、適当な粒度に破砕した天然凝灰岩を約
550℃約１時間保持することによつて行なうこと
ができる。このようにして改質された天然凝灰岩
は、NO_XよりもI₂に対して良好な吸着性を有する
ことが見出された。 フージアサイト系合成ゼオライトからなる吸着
剤による第１吸着工程に送られるガスは、核燃料
再処理排ガスを前処理したものである。この前処
理工程は、せん断燃料棒を溶解槽内で硝酸に溶解
させる際に発生した排ガスからミストを除去する
工程と、この排ガスをシリカゲルなどの乾燥剤を
用いて露点−15℃〜−10℃程度になるまで脱湿す
る工程とからなる。 前処理工程を経た排ガスは、合成ゼオライト吸
着剤を充填した第１吸着剤層と、改質天然凝灰岩
吸着剤を充填した第２吸着剤層とにこの順序で通
され、前述の第１吸着工程および第２吸着工程を
受ける。第１吸着剤層では、主としてI₂の吸着が
行われ、また第２吸着剤層では、主としてNO_X
の吸着が行われる。この第２吸着剤層では、
NO₂はそのまま吸着されるが、NOは吸着された
のちにNO₂に酸化された形態で保持される。こ
の酸化性態は、改質されたものと改質されていな
いモルデナイト系またはクリノプチロライト系天
然凝灰岩吸着剤とでは格段の差があり、前者は後
者の約２倍の吸着酸化性能を示す。さらに銅、ク
ロム、コバルト、ニツケル等の金属を活性センタ
ーとして担持させておくことによつてその酸化性
能はさらに向上する。 実施例 直径16.5mm、長さ200mmのカラム内の上部に第
１吸着剤層を、その下部に第２吸着剤層をグラス
ウールを介してそれぞれ形成した吸着塔を用意し
た。第１吸着剤層はフージアサイト系合成ゼオラ
イトを、NH₄Clを用いる方法で水素化した吸着
剤13.0gからなり、第２吸着剤層は、モルデナイ
ト系天然凝灰岩（板戸産）を破砕したのちHCl法
により改質され、550℃で焼成することによつて
活性化した粒度８〜20メツシユの吸着剤からな
る。この吸着塔内に頂部から被処理ガスを線速
2.3cm／secで流した。被処理ガスはキヤリアガス
としての空気（H₂O、CO₂除去、露点約−10℃）
に、I₂40ppm、NO₂0.12容量％、NO0.41％を添加
して調製されたものである。第１および第２吸着
剤層の出ガスの組成（容量％）を第１表に示す。

【表】 以上のようにこの発明方法によれば、水素化処
理されたフージアサイト系合成ゼオライト吸着剤
による第１吸着工程と、水素化したモルデナイト
系または（および）クリノプチロライト系天然凝
灰岩吸着剤による第２吸着工程とを組合せたこと
により、被処理排ガスが露点−10℃程度の水分を
含んでいる場合でも、I₂およびNO_Xを効果的に吸
着除去、回収することが可能となる。このため前
処理工程での脱湿処理を簡素化でき、吸着工程の
管理が容易になるなどの効果が得られる。なお、
この発明における各吸着工程は、複数塔を用いた
追込み方式、１塔を脱着にあてる連続運転方式に
することが望ましい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 使用済核燃料を再処理のために硝酸に溶解さ
   せる際に発生するI₂およびNO_Xを含む排ガスを処
   理する方法において、フージアサイト系合成ゼオ
   ライトを水素化した吸着剤で上記排ガス中の主と
   してI₂を吸着除去する第１吸着工程と、この第１
   吸着工程を経たガスに対して、モルデナイト系天
   然凝灰岩または（および）クリノプチロライト系
   天然凝灰岩を水素化した吸着剤による吸着酸化処
   理を受けさせて上記ガス中の主としてNO_Xを除
   去する第２吸着工程とを備えたことを特徴とする
   核燃料再処理排ガスの処理方法。