JPH02171696A - 放射性金属廃棄物の除染装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力発電所などの放射性物質取り扱い施設
から発生する表面が汚染された放射性金属廃棄物の除染
装置に係り、特に、放射性金属廃棄物を一般廃乗物並み
の放射能レベルにまで除染して放射性金属廃棄物を減容
しうる除染装置に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電所から発生する放射性物質で汚染された金属
廃棄物は、従来、切断等してドラム缶詰めにし、保管さ
れている。この保管中のドラム缶数は、年々増加傾向に
ある。このことから、前記放射性金属廃棄物の減容化が
望まれている。

現在の減容化技術としては、電解研磨除染法、プラスト
除染法等が開発されているが、これらの方法では、除染
対象物に電極あるいはノズルを挿入する必要があり、パ
ルプ、ポンプ等の複雑な形状物への対応は難しい。この
ような複雑な形状物に適用できる除染法としては、化学
除染法があるが、従来開発されている化学除染法の多く
は、金属廃棄物の表面に強固に付着し、放射性物質の大
部分を取り込んでいるクラッドの溶解を目的としている
。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このクラッドが付着している金属母材の
表層には、孔食が発生しており、この深部にも放射性物
質が侵入しているため、母材の表層も汚染していると言
われている。したがって、表面のクラッドだけの化学溶
解では、この放射性物質の除去は、不充分であり、一般
廃乗物並みの放射能レベルまで除染できないという問題
点があった。

この問題点を解決する方法として、第一除染液として硫
酸が満たされている第一除染槽と、第二除染液として硫
酸に４価のセリウム塩、重クロム酸塩などの酸化性金属
塩を添加した液が満たされている第二除染槽を有し、第
一除染槽には、被除染物である放射性金属廃棄物を電解
還元するための電極を設置した除染装置を提案した。こ
の除染装置を用いて放射金属廃棄物を除染する場合、第
一除染液である硫酸中で放射性金属廃棄物の表層にある
クラッドのみならず、母材をも溶解でき、大部分の放射
性物質を除去でき、さらに、第一除染液である硫酸中で
は除染できない微量の汚染物を第二除染液中の酸化性金
属イオンの作用（酸化力）で溶解除去できることから、
放射性金属廃棄物を一般廃乗物並みの放射能レベルまで
除染できる。

しかし、この方法においては、第二除染液中の酸化性の
金属イオンは、微量の汚染物の溶解除去だけに使用され
るため、その消費量は少ないが、第一除染液である硫酸
は、多量のクラッド及び母材を溶解するため、その消費
量が多く、除染効果は、硫酸の消費につれて徐々に低下
してくるという欠点があった。また、除染効果の低下し
た硫酸をそのまま中和処理等を行って廃棄することは、
放射性廃棄物の減容の観点からは好ましくなく、さらに
、二次廃棄物の減容方法の開発が望まれている。

したがって、本発明は、前記従来技術の欠点を解消し、
第一除染液である硫酸の除染効果を一定に保ち、さらに
、二次廃棄物発生量の少ない放射性金属廃棄物の除染装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、硫酸を第一除染液とし、放射性金属廃棄物を
電解還元するための電極を有する第一除染槽と硫酸に酸
化性金属塩を添加した液を第二除染液とする第二除染槽
とから成る除染装置において、第一除染槽内の第一除染
液中に溶解した金属イオンを除去する除去装置を設け、
これと第一除染槽との間を除染液が循環する配管を付設
したことを特徴とする放射性金属廃棄物の除染装置を提
供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

第一除染液である硫酸中において、金属（Ｍｅ）は次式
（１） ％式％（１） 〔式中、Ｍｅは２価の金属である〕で示されるように反
応し、硫酸中の水素イオン（Ｈ＋）が減少して除染効果
が低下し、さらに、溶解した金属イオン（Ｍｅ”“）を
含む硫酸が二次廃棄物となる。そこで、本発明において
は、水素イオン濃度を一定に保ち、さらに硫酸中の溶解
した金属イオンを除去する手段を設け、これにより金属
イオンを除去するとともに、清澄にされた硫酸を第一除
染槽へ循環して第一除染液として再使用する。

本発明の除染装置に用いる金属イオンの除去装置は、酸
回収槽と電解析出槽、拡散透析槽などの金属析出槽とか
ら成り、第一除染槽との間に第一除染液を循環させる配
管を付設し、第一除染液である硫酸を循環再使用し、溶
解した金属イオンは金属単位として析出させ、嵩の小さ
い放射性金属塊として除去することができるように構成
したものである。

〔実施例〕

次に、本発明による放射性金属廃棄物の除染装置を図面
に示した実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。

第１図は、本発明による放射性金属廃棄物の除染装置の
一実施態様を示す系統図である。

第１図において、第一除染槽ｌには、第一除染液として
硫酸が満たされている。この第一除染液は、ヒータ２に
よって所定温度まで加温される。

また、第二除染槽３には、第二除染液として硫酸に４価
のセリウム塩、６価のクロム酸塩、重クロム酸塩、過マ
ンガン酸塩などの酸化性の金属塩を添加した液を満たし
、この第二除染液もヒータ４によって所定温度に加温さ
れる。

この除染装置において、放射性金属廃棄物を除染する場
合、炭素鋼製の放射性金属廃棄物は、第一除染槽に単純
に浸漬しただけで除染できるが、ステンレス製の放射性
金属廃棄物は、次のように除染される。

まず、放射性金属廃棄物５は、第一除染槽１中において
第一除染液である硫酸溶液中に浸漬される。この時、放
射性金属廃棄物の電位を、電位測定槽８に設置した参照
電極９を用いて測定し、記録装置１０に記録する。

この時、測定した電位が不働態域にあれば、参照電極９
で電位を測定しながら、放射性廃棄物５の電位が活性履
域以下になるように、電源７によって放射性金属廃棄物
５と対極６の間に電圧を一定時間印加して放射性金属廃
棄物５を電解還元する。

電圧の印加を停止した後、再び参照電極９を用いて放射
性金属廃棄物５の電位を測定し、活性態域にあれば、第
一除染液である硫酸との化学溶解反応が行われているこ
とであるから、電圧の印加を停止したまま第一除染液へ
の浸漬を続ける。このとき、まだ不働態域にあれば、再
度、電圧を印加し、電圧の印加を停止した後に、電位が
活性態域に停滞するようになるまで、この操作を繰り返
す。電圧の印加時間は、不働態化の程度に左右されるが
、１〜２０分程度で充分である。

このようにして、第一除染槽では、母材の溶解及びこれ
に伴って表面に固着したクラッドの剥離により、放射性
物質の９０％以上が除去される。

しかし、ステンレス鋼と硫酸溶液の化学反応による溶解
では、ステンレス鋼に不純物として含まれる銅や、剥離
されずに残ったクラッドの一部が、被除染物の表面に沈
着しており、これに−旦溶出した放射性物質の一部が取
り込まれるため、被除染物表面の沈着物を溶解する操作
として、次に、第二除染液として硫酸に酸化性の金属塩
を添加した液を満たした第二除染槽３に浸漬する。この
ようにして不働態化したステンレス鋼製の放射性廃棄物
は、除染される。

汚染された第一除染液は、フィルター１１によってＳＳ
成分が除去された後に酸回収槽１２へ導入される。酸回
収槽１２は、陰極室１３、中間室１４及び陽極室１５か
ら成り、それぞれ陰イオン交換膜１６によって仕切られ
た、いわゆる隔膜電解槽となっている。汚染された第一
除染液中の酸は、まず、陰極室１３に導かれ、汚染され
た第一除染液中の酸は中間室１４に回収される。ここで
酸を回収され、酸濃度が低くなった残りの第一除染液は
、次に、陰イオン交換膜１６で仕切られた電解析出槽１
７の陰極室１８に導入される。ここで、汚染された第一
除染液中の金属イオンは、陰極面上で次式（２） ％式％（２） 〔式中Ｍはｎ価の金属である〕で示されるように反応し
、除染液から除去される。

汚染金属イオンが除去された第一除染液は、電解析出槽
１７の中間室１９から酸回収槽１２の中間室１４に導入
され、酸回収槽１２で回収された酸と混合された後、第
一除染槽１に戻され、再使用される。なお、酸回収槽１
２の陽極室１５及び電解析出槽１７の陽極室２０には、
第一除染液中の酸成分と同じ成分である硫酸が注入され
ており、第一除染槽１へ循環される除染液の水素イオン
濃度の調整に利用される。

汚染された第一除染液を電解析出槽１７の陰極室１８に
直接導入しても液中の金属イオンは陰極面に析出し難い
。第一除染液として通常使用される硫酸溶液の濃度は、
５０〜２００ｇ／／！であるが、硫酸濃度と金属イオン
濃度との関係において電解析出可能範囲を検討したとこ
ろ、第２図に示した斜線部分に電解析出可能範囲がある
ことが判った。そこで、本発明においては、予め、汚染
された第一除染液を酸回収槽１２に導入し、清澄な酸を
回収するとともに汚染された第一除染液の酸濃度を低下
させ、次工程の電解析出槽１７における金属イオンの電
解析出反応の効率を向上させる前処理工程を行うため、
酸回収槽１２を設ける。

なお、上記実施例においては、酸回収槽として隔膜電解
槽を用いたが、拡散透析槽を用いることもできる。拡散
透析槽を用いる場合には、Ｈ＋は陰イオン交換膜もかな
り透過するので、この膜を用いると、酸、塩及び他の金
属イオンを含む溶液から酸のみを透析することができる
利点がある。

実施例１ 硫酸５０ｇ／ｌに模擬汚染金属としてＦｅ”１５０００
０ｐｐｍ、　Ｃｏ”　１０００ｐｐｔを含む汚染した第
一除染液の模擬液を、第１図に示した酸回収槽及び電解
析出槽を通して酸の回収とＦｅ”＋及びＣｏ”＋の除去
効果を検討した。

なお、酸回収槽、電解析出槽とも、陽極とじてｌ　ｄｉ
”の鉛板、陰極としてｌ　ｄｍ”の５ＵＳ３０４ステン
レス板を用い、陰イオン交換膜としてはセレミオンＡＭ
Ｖ２枚を使用して陽極室、陰極室及び中間室の３室に分
離した。この酸回収槽及び電解析出槽の電流密度をそれ
ぞれ５Ａ／ｄａ２とし、液流速を１１／ｈとし、上記模
擬液を処理したところ、回収した模擬液の組成は、硫酸
１４５ｇ／２、Ｆｅ”　５００ｐｐｍ、　Ｃｏ”　２０
ｐｐｔであり、第一除染液として充分再使用できるもの
であった。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、第一除染液である硫酸
の濃度を通常使用する濃度に常に保持でき、硫酸を循環
使用でき、放射性金属イオンを含む金属イオンを嵩の小
さい金属単体として容易に分離できるので、二次廃棄物
量も大幅に減容することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放射性金属廃棄物の除染装置の一
実施態様を示す系統図、第２図は汚染された硫酸溶液の
電解析出可能範囲を示す硫酸濃度−金属イオン濃度関係
図である。 符号の説明 １・・・第一除染槽、３・・・第二除染槽、５・・・放
射性金属廃棄物、６・・・対極、８・・電位測定槽、１
１・・・フィルター　１２・・・酸回収槽、１３・・・
陰極室、１４・・・中間室、１５・・・陽極室、１６・
・・陰イオン交換膜、１７・・・電解析出槽、１８・・
・陰極室、１９・・・中間室、２０・・・陽極室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫酸を第一除染液とし、放射性金属廃棄物を電解
   還元するための電極を有する第一除染槽と硫酸に酸化性
   金属塩を添加した液を第二除染液とする第二除染槽とか
   ら成る除染装置において、第一除染槽内の第一除染液中
   に溶解した金属イオンを除去する除去装置を設け、これ
   と第一除染槽との間を除染液が循環する配管を付設した
   ことを特徴とする放射性金属廃棄物の除染装置。
2. （２）金属イオンを除去する除去装置が、第一除染液中
   の酸を回収してｐＨを調整する酸回収槽と、次いで、酸
   回収後の第一除染液中に溶解している放射性金属イオン
   を含む金属イオンを陰極面上に析出させる電解析出槽と
   から成る請求項１記載の放射性金属廃棄物の除染装置。