JPH02216097A - 除染廃液処理システム - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は放射能を帯びた金属イオン、鉄イオン、ニッケ
ルイオン、クロムイオン、セリウム３価イオンおよびセ
リウム４価イオンが溶解している除染廃液処理システム
に関する。

（従来の技術） 放射性物質で汚染された被除染物を除染するシステムと
しては、セリウム３価イオン（以下、Ｃｅ３＋と記す）
とセリウム４価イオン（以下、Ｃｅ４＋と記す）とを含
む硫酸水溶液を用いて、電解酸化反応によってＣｅ３＋
からＣｃ’＋を生成し、この生成したＣｅ’＋に変化す
る際の酸化力を利用し、放射性物質を被除染物の表面か
ら除去する放射性物質の除染方法が知られている。

この除染方法は硫酸水溶液中に次第に放射能を帯びた金
属イオンが放射能を帯びていない金属イオントとともに
蓄積する。

そのため硫酸水溶液は放射能濃度または金属イオン濃度
が所定の値に達すると廃棄しなければならなかった。

従来、この廃液の廃棄処理システムとしては、酸化力を
有するＣｅ’＋を含んでいる金属イオンか溶解している
硫酸水溶液をドラム缶に入れて貯蔵するとドラム缶を腐
蝕してしまうので、還元剤として鉄材、マグネシウム、
カルシウム、亜鉛等のアルカリ金属、あるいは亜硫酸お
よび亜硫酸塩を添加し、還元して廃液処理施設に移送し
、中和処理したのち乾燥し粉体化していた。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、この廃液処理システムは以下に述べる課
題を有していた。

（１）廃液処理する際、還元剤および中和剤を添加して
溶出金属イオンを水酸化物に置換して乾燥し粉体化する
ため、放射性の二次廃棄物量が増加する。

（２）Ｃｅ’″が完全に還元されていない場合、従来の
廃液処理施設に腐蝕を及はす。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、放
射能を帯びた金属イオンと、被除染物から溶出した鉄イ
オンとニッケルイオンとクロムイオンと、除染剤である
Ｃ　ｅ　３＋とＣｅ’→か溶解している除染廃液の廃液
処理に伴う放射性の二次廃棄物の発生量を低減するため
の除染廃液処理システムを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、Ｃｅ３＋−Ｃｅ’＋硫酸水溶液を用いて電解
酸化反応によってＣｅ３＋をＣｅ４＋に生成し、この生
成したＣｅ′Ｉ＋の酸化力を利用して放射性物質を被除
染物の表面から除去した放射性除染廃液の廃液処理シス
テムにおいて、前記除染廃液に溶解している放射能を帯
びた金属イオンと、被除染物から溶出した鉄イオンとニ
ッケルイオンとクロムイオンと除染剤であるＣｅ３＋と
ＣＣ４（から、Ｃｃ’＋を陰イオン交換樹脂法によって
回収し、Ｃｅ’十を回収した後の鉄イオン、クロムイオ
ン、ニッケルイオンか溶解しているレドックス除染廃液
に、フリーの硫酸のみを安定化させる中和剤を添加し、
この除染廃液をマイクロ波加熱によって加熱脱水して硫
酸塩を生成することを特徴とする。

（作用） 除染過程から発生する除染廃液中のＣｅ４＋は廃液中で
錯イオンを形成しているので、陰イオン交換樹脂に選択
的に吸着する。したがって、陰イオン交換樹脂法を用い
ることにより、除染廃液からＣｅ　４４分離・回収する
ことができる。Ｃｅ’＋を回収した後の除染廃液はフリ
ーの硫酸か溶解しており、その状態でマイクロ波を照射
して加熱脱水すると、硫酸と水が共沸混合物となり不安
定な状態で残留する。そこで中和剤を添加してフリーの
硫酸のみ安定化させる。フリーの硫酸を安定させた除染
廃液はマイクロ波を照射することによって加熱脱水され
硫酸塩か生成する。硫酸塩は粉体化してそのままの状態
で保管化するか、または放射能レベル別に固化して保管
する。

このように本発明は、従来の還元剤および中和剤を添加
して溶出金属イオンを水酸化物に置換して乾燥粉体化す
る廃液処理システムに比べ、放射性二次廃棄物の量を極
めて少なくすることかできる。

（実施例） 本発明に係わる除染廃液処理システムの実施例を図によ
って説明する。

除染過程で被除染物を除染し、放射性を帯びた金属イオ
ンおよび鉄（Ｐｅ）イオン、クロム（Ｃｒ）イオン、ニ
ッケル（Ｎｉ）イオンが溶解したＣｅ３ｌ−Ｃｅ４４−
硫酸系除染廃液（図中符号］で示す）をイオン交換法に
よって陰イオン交換樹脂（Ｒ−Ｘ）に接触させると、Ｃ
ｅ″＋が錯イオンを形成して、以下の反応によって選択
的に吸着する。

１／４１＋４　　［：Ｃｅ（Ｓｏ４　）　　　４　　］
”ＲＸ→１？刊／４［Ｃｅ（Ｓｏ　　４　　）　　４　
　コ＋ＩＩＸ［Ｃ（！（ＳＯ４）　４　］　４−と交換
基（Ｘ）とは交換反応が起り、吸着される。陰イオン交
換樹脂に吸着した［Ｃｅ（Ｓｏ４）　４］　４は硫酸お
よび塩酸等の溶離溶媒で簡単に溶離するため、陰イオン
交換樹脂から分離し、回収して再使用することができる
（図中、符号２）。

次にＣｅ１８を回収した除染廃液中のフリーの硫酸を安
定化させるために中和剤（たとえば水酸化すｌ・リウム
）を添加する（図中、符号３）。硫酸は水酸化すトリウ
ムと中和反応を生じて以下に示したように安定化する。

＋Ｉ　２　Ｓｏ＜　＋２ＮａＯＨ−Ｎａ２３０４　＋２
１１２０一方、除染剤であるＣｅ３＋と被除染物から溶
出した金属イオン（たとえば００２士、Ｍｎ２＋、Ｍｎ
Ｏ）およびＰｃ”　、Ｃｒ３＋、Ｃｒ２０２−１Ｎｉ２
＋も、錯イオンを形成しないため、除染廃液に残留する
。上記Ｃｅ４十を回収しフリーの硫酸を中和した除染廃
液にマイクロ波加熱法を用いてマイクロ波を照射すると
、除染廃液は約３００℃に加熱されて脱水し、以下に示
すように硫酸塩が生成する（図中、符号４および５）。

Ｆｅ２　（Ｓｏ　　＜　　）　　３　・　ｎ１１２０→
Ｐｅ２　（Ｓｏ　４　）　３　＋ｎｌ＋２０　↑Ｃｒ２
　（Ｓｏ　４　）　３　・ｎ１１２０−Ｃｒ２（Ｓｏ　
４　）　３　＋ｎＨ２０↑ＮｉＳＯ４・ｎ１１２０−旧
ＳＯ４＋ｎ）１２０　↑ＣｏＳＯ４・ｎ１１２０　→Ｃ
Ｏ３Ｏ４＋　ｎ＋１２０１ＭｎＳＯ４・ｎ１１２０　→
ＭｎＳＯ４＋　ｎｌ（２０↑Ｃｅ２　　（Ｓｏ　　４　
　）　　３　　・ｎ１１２　０→Ｃｅ２　（Ｓｏ　４　
）　３　＋ｎ）１２０　↑Ｎａｚ　ＳＯ４・ｎ１１２０
−”Ｎａ２ＳＯ４＋１１１１２．　Ｏ↑脱水反応によっ
て生成した上記硫酸塩は化学的に安定なため硫酸塩とし
てそのままの状態で保管することができる（図中、符号
６）。また、これらの硫酸塩は、放射能レベル別に取扱
いが容易なように、低レベル廃棄物は固化剤を添加して
プラスチック、セメント固化およびアスファルト固化に
することができる（図中、符号７）。高レベルの廃棄物
はホウケイ酸ガラスと混合してガラス固化体にすること
ができる（図中、符号８）。

次に本発明の効果を確認するために行った従来例と本発
明の除染廃液処理システムを用いて除染廃液を廃棄した
場合の二次廃棄物発生量を比較して説明する。除染廃液
の組成は除染液としてはＣｅ３＋濃度０．］ｍｏｌ／、
ｇ、Ｃｅ”９度０．２ｍｏｌ／Ａ、硫酸濃度］、ｍｏ１
／ｊ２、液８１０００℃で、この除染液の中に被除染物
からの溶出金属をＦｅと仮定し、ＰｅがＩｔｏｌ／β溶
解しているものとする。この除染廃液を基準にして廃液
処理に伴う二次廃棄物量を求める。

本発明の除染廃液処理システムは除染過程で除染液中の
Ｃｅ３＋を極力電解酸化反応によってＣｅ４＋に酸化さ
せる。Ｃｅ３＋の電解酸化反応は電流効率上、全ｉｃｅ
’＋に生成てきないが、Ｃｅイオン（Ｃｅ”　＋　Ｃｅ
”　）の約９０％はＣｅ’＋に生成できる。上記除染廃
液に陰イオン交換樹脂を接触させ、Ｃｅ４十を回収する
と以下の金属イオンが除染廃液中に残留する。

Ｃｅ２（ＳＯ４）　３　：　０．０１５ｍｏｌ／　ｆｔ
Ｐｅ２（Ｓｏ　４　）　３　：　０．５ｍｏｌ／　Ａｌ
１２　ＳＯ４：　１ｍｏｌ／ρ 除染廃液中のフリーの硫酸は加熱すると非常に不安定な
共沸混合物となるため、フリーの硫酸のみ中和剤（Ｎａ
０Ｈ）を添加して安定なＮａ２　ＳＯ４に置換する。し
たがって除染廃液は以下の組成となる。

ＣＯ２（Ｓｏ　４　）　３　：　０．０１５ｍｏｌ／　
ＡＰＱ２　（ＳＯ４）　３　：　０．５ｍｏｌＮａ２３
０４　　　　：　１ｍｏｌ／　ｆ！。

この溶液にマイクロ波を照射して加熱脱水し、硫酸塩を
生成させると以下の廃棄物が二次廃棄物として発生する
。

Ｃｅ２　（Ｓｏ　４　）　３　＝　（Ｃｅ　２　（Ｓｏ
　４　）　３の分子量）Ｘ　（０，Ｏ１５ｍｏｌ／Ｊ２
）　　Ｘ　１０００℃＝　５６８　　ｘ　Ｏ，０１５ｘ
　１０００＝８．５ｋｇ Ｐｅ２　（ｓｏ　＜　）　３　＝　（Ｐｅ　２　（８０
４）　３の分子量）Ｘ　Ｏ，５ｍｏｌ／　　１２　Ｘ　
１０００ｉ＝　４００　　ｘ　Ｏ，５Ｘ　１０００＝１
０００＝ ２００　Ｓ０４　　　　＝　（Ｎａ　２　ＳＯ４の分子
量）Ｘ　１ｍｏｌ／　　Ｊ２　Ｘ　１０００ｎ＝　１４
２　　Ｘ　１．　　Ｘ　１０１０００＝１４２ 合計３５１ｋｇ 次に従来例の除染廃液を廃棄する場合の二次廃棄物の発
生量を求める。除染廃液のＣｅ’＋の還元は被除染物を
鉄相とした場合、還元できるため還元剤を新たに加えな
いものとする。したがって既設の廃液処理施設で以下の
組成の除染廃液を処理するものとする。

Ｃｅ２　（ＳＯ４）　　３　　：　　０．１５ｍｏｌ　
　／　ｊ２Ｐｅ２　　（Ｓｏ　　４　　）　　３　　：
　　０．５ｍｏｌ／　Ｊ２Ｈ２８０４：　　１ｍｏｌ／
　Ａ この除染廃液は中和して廃棄しなければならない。中和
剤にＮ　ａ　Ｏｔ（を用いると以下のような化合物を形
成する。

Ｃｅ２　（Ｓｏ　４　）　３　＋［１ＮａＯＩＩ−２Ｃ
ｅ（ＯＨ）　３　＋３Ｎａ２５Ｏ４Ｆｅ２　　（Ｓｏ　
　４　　）　　３　　＋６ＮａＯＨ−２Ｆｅ（ＯＨ）　
　３　　＋３Ｎａ２　５Ｏ４Ｈ２ＳＯ４＋　２ＮａＯＨ
−”Ｎａ２　Ｓ０４　＋２Ｈ２０中和後の除染廃液を既
設の薄膜乾燥器で加熱すると水分が蒸発して以下の水酸
化物および硝酸塩が粉体化して二次廃棄物として発生す
る。

Ｃｅ（叶）３−１（Ｃｅ（ＯＲ）３の分子量）Ｘ　（Ｃ
ｅ　３］濃度）　Ｘ　１０００ｊ２１　　Ｘ　２＝１９
１　　Ｘｏ、ａ　　ＸＬＯＯＯｘ２＝１１５ｋｇ Ｐｃ（Ｏｔｌ）　３　＝　（（Ｐｃ（Ｏｌｌ）　３の分
子量）ｘ　（Ｐｅ濃度）　Ｘｌ、０Ｏｕ２１　Ｘ２＝１
０７　　Ｘｉ　　Ｘ１Ｘ１０００ Ｘ２＝２１４ ］　］ Ｎａ２　ＳＯ４＝　［（Ｎａ２　ＳＯ４の分子量）Ｘ　
［（３Ｘ（Ｃｅ　２　（Ｓｏ　４）　３ａ度））＋（３
Ｘ（Ｐｅ　２　（Ｓｏ　４　）　３濃度））＋（硫酸濃
度）月　Ｘ　１０００℃ ＝　１．４２　　Ｘ　（０，４５＋　１．５　　＋　］
）Ｘ　１０００−４］、９ｋｇ 合計７４８ｋｇ 以下の表に本発明の実施例と従来例の除染廃液を廃棄す
る場合の廃液処理に伴う二次廃棄物発生量を検討した結
果を比較して示す。

表は除染廃液１０００℃を廃棄処理すると二次廃棄物発
生量は、本発明の実施例の場合３５１ｋｇ、従来例の中
和処理して廃棄する場合７４８ｋｇとなることを示して
いる。

以上の実施例を要約すれば、除染廃液がらｃｅ４＋を回
収してフリーの硫酸のみ中和してマイクロ波加熱によっ
て硫酸塩を生成するものである。したがって、従来の還
元剤および中和剤を添加し薄膜乾燥器によって溶出金属
イオンと水酸化物に置換して粉体化する場合に比較して
放射性の二次廃棄物の発生量を少なくすることができる
。

［発明の効果］ 本発明によれば以下に述べる効果がある。

（１）除染廃液中の酸化力のあるＣｅ’＋を陰イオン交
換樹脂により回収して、再使用することができるため、
除染廃液の発生量を少なくすることができる。

（２）Ｃｃ’＋を回収した後の除染廃液は、フリーの硫
酸のみ中和してマイクロ波を照射して加熱脱水して硫酸
塩を生成するため、還元剤および中和剤を添加して溶出
金属イオンを水酸化物に置換し、乾燥粉体化する場合に
比較して、二次廃棄物の発生量が少なくなる。

（３）除染廃液と単独で廃液処理するため、既設置　３ の廃液処理施設に腐蝕を及はす心配がない。

（４）マイクロ波による直接加熱法を用いるため、外部
加熱方式で駆動部が多い薄膜乾燥に比較して装置のメン
テナンスが容易である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る除染廃液処理システムの一実施例を示
すブロック図である。 １・・・・・・・・・除染廃液 ２・・・・・・・・Ｃｅイオン回収 ３・・・・・・・フリー硫酸の安定化 ４・・・・・・・脱水、粉体化 ５・・・・・・・硫酸塩 ６・・・・・・・・・保管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｅ＾３＾＋−Ｃｅ＾４＾＋−硫酸水溶液を用い
   、電解酸化反応によってＣｅ＾３＾＋をＣｅ＾４＾＋に
   生成し、この生成したＣｅ＾４＾＋の酸化力を利用して
   放射性物質を被除染物の表面から除去する除染廃液処理
   システムにおいて、前記除染廃液に溶解している放射能
   を帯びた金属イオンと前記被除染物から溶出した鉄イオ
   ンとニッケルイオンとクロムイオンと除染剤であるＣｅ
   ＾３＾＋とＣｅ＾４＾＋から、Ｃｅ＾４＾＋を陰イオン
   交換樹脂法により回収し、Ｃｅ＾４＾＋を回収した後の
   鉄イオン、クロムイオン、ニッケルイオンが溶解してい
   る除染廃液に、フリーの硫酸のみを安定化させる中和剤
   を添加し、この除染廃液をマイクロ波加熱によって加熱
   脱水して硫酸塩を生成することを特徴とする除染廃液処
   理システム。