JPH0222596A - ステンレス鋼の化学除染方法 - Google Patents
ステンレス鋼の化学除染方法Info
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
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。
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、放射性物質取り扱い施設から発生する、表面
が放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物の化学除染
方法に係り、特に、ステンレス鋼製の放射性金属廃棄物
の化学除染方法に関する。
が放射性物質で汚染された放射性金属廃棄物の化学除染
方法に係り、特に、ステンレス鋼製の放射性金属廃棄物
の化学除染方法に関する。
原子力発電所や核燃料再処理工場等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、廃棄物建屋に保管されている。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、ブラスト除染
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、バルブ
、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。
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、廃棄物建屋に保管されている。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、ブラスト除染
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、バルブ
、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。
しかしなから、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
廃棄物並みの放射能レベルまで除染できないという問題
があった。この問題を解決する方法として、硝酸又は硫
酸に４価のセリウムを添加した溶液を用いてクラッドを
溶解又は剥離除去するとともに、金属母材の表層をも酸
化溶解する方法も開発されている。
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
廃棄物並みの放射能レベルまで除染できないという問題
があった。この問題を解決する方法として、硝酸又は硫
酸に４価のセリウムを添加した溶液を用いてクラッドを
溶解又は剥離除去するとともに、金属母材の表層をも酸
化溶解する方法も開発されている。
この方法では、４価のセリウムが３価になるときの酸化
力を利用して金属を溶解するので、溶解量は添加する４
価のセリウムの量に依存する。例えば、鉄が次式のよう
に３価イオンとなって溶解するとき、４価のセリウムは
３個の電子を受容して３価のセリウムとなるため、 Ｆｅ −→Ｆｅ”＋３ｅ ３Ｃｅ” ＋３ ｅ−→３Ｃｅ” 鉄１モルを溶解するのに、４価のセリウムは３モル消費
される。したがって、除染が完了するまでに消費される
４価のセリウムの量が多いという問題がある。この問題
を解決するために、３価のセリウムを４価のセリウムに
電解再生して利用する方法も提案されているが、この方
法においては、装置が複雑化し、使用する電気量も多い
という欠点がある。
力を利用して金属を溶解するので、溶解量は添加する４
価のセリウムの量に依存する。例えば、鉄が次式のよう
に３価イオンとなって溶解するとき、４価のセリウムは
３個の電子を受容して３価のセリウムとなるため、 Ｆｅ −→Ｆｅ”＋３ｅ ３Ｃｅ” ＋３ ｅ−→３Ｃｅ” 鉄１モルを溶解するのに、４価のセリウムは３モル消費
される。したがって、除染が完了するまでに消費される
４価のセリウムの量が多いという問題がある。この問題
を解決するために、３価のセリウムを４価のセリウムに
電解再生して利用する方法も提案されているが、この方
法においては、装置が複雑化し、使用する電気量も多い
という欠点がある。
このような観点から、本出願人は、使用する酸化剤の量
を低減する方法として、特願昭６２−２１６０８号明細
書において、放射性金属廃棄物を硫酸溶液中に浸漬して
大部分の放射性物質を溶解又は剥離除去する第一工程と
、硫酸単独液中では溶解しにくい銅やクロムの酸化物な
ど、被除染物表面に沈着する物質を溶解する目的で硫酸
に酸化性の金属塩を添加した溶液中に浸漬する第二工程
とからなる放射性金属廃棄物の除染方法を提案した。
を低減する方法として、特願昭６２−２１６０８号明細
書において、放射性金属廃棄物を硫酸溶液中に浸漬して
大部分の放射性物質を溶解又は剥離除去する第一工程と
、硫酸単独液中では溶解しにくい銅やクロムの酸化物な
ど、被除染物表面に沈着する物質を溶解する目的で硫酸
に酸化性の金属塩を添加した溶液中に浸漬する第二工程
とからなる放射性金属廃棄物の除染方法を提案した。
しかしなから、上記の方法では、金属廃棄物のうち表面
が不働態化されているステンレス鋼は、第一工程の硫酸
単独液への浸漬だけでは不働態皮膜が硫酸と母材との接
触をはばむため、母材の溶解反応が進行しにくく、した
がって、金属廃棄物の表面にあるクラッドも剥離除去し
ないため、この第一工程は実際上、その機能をはださず
、除染はもっばら、第二工程である硫酸に酸化剤を添加
した溶液中に浸漬することで達成されることになる。し
たがって、不働態化していないステンレス鋼に対しては
効果を発揮するが、不働態化したステンレス鋼に対して
は酸化剤低減の効果が小さいという問題があった。
が不働態化されているステンレス鋼は、第一工程の硫酸
単独液への浸漬だけでは不働態皮膜が硫酸と母材との接
触をはばむため、母材の溶解反応が進行しにくく、した
がって、金属廃棄物の表面にあるクラッドも剥離除去し
ないため、この第一工程は実際上、その機能をはださず
、除染はもっばら、第二工程である硫酸に酸化剤を添加
した溶液中に浸漬することで達成されることになる。し
たがって、不働態化していないステンレス鋼に対しては
効果を発揮するが、不働態化したステンレス鋼に対して
は酸化剤低減の効果が小さいという問題があった。
本発明の課題は、前記技術の欠点を解消し、不働態化し
たステンレス鋼製の放射性金属廃棄物を一般廃棄物並み
の放射能レベルにまで化学的に除去するに当たり、使用
する酸化性の金属塩の量が少なくてすむ除染方法を提供
することである。
たステンレス鋼製の放射性金属廃棄物を一般廃棄物並み
の放射能レベルにまで化学的に除去するに当たり、使用
する酸化性の金属塩の量が少なくてすむ除染方法を提供
することである。
本発明は、被除染物である不働態化したステンレス鋼か
ら不働態皮膜の一部を除去すれば、この部分で硫酸と母
材とが次式（１） ％式％（１） のように反応し、この反応に伴って発生する電子（ｅ−
）が、残存している不働態皮膜の主成分であるＦｅ、Ｏ
：＋を次式（２） ％式％（２） のように還元して溶解するという局部電池の作用が逐次
進行し、被除染物の全面が、硫酸溶液中で溶解すること
に着目し、前記した不働態皮膜の一部を除去する手段と
して、被除染物であるステンレス鋼表面の一部を、グラ
インダーやブラスト研削機などを用いて機械的に研削す
るようにしたものである。
ら不働態皮膜の一部を除去すれば、この部分で硫酸と母
材とが次式（１） ％式％（１） のように反応し、この反応に伴って発生する電子（ｅ−
）が、残存している不働態皮膜の主成分であるＦｅ、Ｏ
：＋を次式（２） ％式％（２） のように還元して溶解するという局部電池の作用が逐次
進行し、被除染物の全面が、硫酸溶液中で溶解すること
に着目し、前記した不働態皮膜の一部を除去する手段と
して、被除染物であるステンレス鋼表面の一部を、グラ
インダーやブラスト研削機などを用いて機械的に研削す
るようにしたものである。
すなわち、本発明によるステンレス鋼の化学除染方法は
、被除染物を硫酸溶液中に浸漬する第一工程と、硫酸に
酸化性の金属塩を添加した水溶液中に浸漬する第二工程
とからなるステンレス鋼の化学除染方法において、被除
染物であるステンレス鋼表面の一部を機械的に研削して
母材を一部露出させた後、前記の第一及び第二工程から
成る除染工程を実施することを特徴とする。
、被除染物を硫酸溶液中に浸漬する第一工程と、硫酸に
酸化性の金属塩を添加した水溶液中に浸漬する第二工程
とからなるステンレス鋼の化学除染方法において、被除
染物であるステンレス鋼表面の一部を機械的に研削して
母材を一部露出させた後、前記の第一及び第二工程から
成る除染工程を実施することを特徴とする。
このように、本発明の方法は、被除染物の一部分、例え
ば配管やバルブでは、外面の一部だけを研削して母材を
露出させると、硫酸溶液に浸漬したときに、（１）式に
示した反応により露出したステンレス鋼の母材が硫酸溶
液中で化学溶解し、さらに、前記の局部電池の作用で残
存する不働態皮膜は（２）式に示した反応により溶解し
、続いて母材が（１）式に示した反応により溶解すると
いう反応が逐次進行し、溶解反応は被除染物全体に拡が
る。したがって、本発明の方法は、複雑な形状物の除染
に容易に適用できる。
ば配管やバルブでは、外面の一部だけを研削して母材を
露出させると、硫酸溶液に浸漬したときに、（１）式に
示した反応により露出したステンレス鋼の母材が硫酸溶
液中で化学溶解し、さらに、前記の局部電池の作用で残
存する不働態皮膜は（２）式に示した反応により溶解し
、続いて母材が（１）式に示した反応により溶解すると
いう反応が逐次進行し、溶解反応は被除染物全体に拡が
る。したがって、本発明の方法は、複雑な形状物の除染
に容易に適用できる。
本発明の方法においては、まず、前処理工程として研削
を行う。この研削は、前記のように、グラインダー、ブ
ラスト研削機などを用いて行う。
を行う。この研削は、前記のように、グラインダー、ブ
ラスト研削機などを用いて行う。
研削の部位は、被除染物の多数の点で全面に散在するよ
うに行うことが上記反応を速やかに進行させる上で好ま
しい。
うに行うことが上記反応を速やかに進行させる上で好ま
しい。
次いで、第一工程において硫酸による溶解を行うが、硫
酸溶液としては、５重量％以上の濃度、好ましくは５〜
３０重量％の濃度の硫酸溶液を用い、この溶液を６０°
Ｃ以上の温度に加熱して被除染物を浸漬する。硫酸濃度
があまり低濃度では効果がなく、また、あまり低い温度
でも効果がない。
酸溶液としては、５重量％以上の濃度、好ましくは５〜
３０重量％の濃度の硫酸溶液を用い、この溶液を６０°
Ｃ以上の温度に加熱して被除染物を浸漬する。硫酸濃度
があまり低濃度では効果がなく、また、あまり低い温度
でも効果がない。
また、１００℃以上の高温では、圧力容器が必要となり
、装置が複雑化するので、実用的除染条件は、硫酸濃度
１５重量％前後、温度８０℃付近であるのが好ましい。
、装置が複雑化するので、実用的除染条件は、硫酸濃度
１５重量％前後、温度８０℃付近であるのが好ましい。
第二工程においては、硫酸に酸化性の金属塩を添加した
水溶液を用いて除染を行う、ここで用いる硫酸は、第一
工程に用いたものと同様の濃度のものでよい。また、酸
化性の金属塩としては、６価のクロム酸塩、例えばクロ
ム酸カリウムなど、重クロム酸塩、例えば重クロム酸カ
リウムなど、４価のセリウム塩、例えば硫酸第二セリウ
ムなど又は過マンガン酸塩、例えば過マンガン酸カリウ
ムなどを用いることができる。これらの酸化性の金属塩
は、１〜６重量％、好ましくは２〜４重量％の濃度に添
加する。第二工程において用いる溶液は３０″Ｃ以上に
加熱して用いるのが好ましい。
水溶液を用いて除染を行う、ここで用いる硫酸は、第一
工程に用いたものと同様の濃度のものでよい。また、酸
化性の金属塩としては、６価のクロム酸塩、例えばクロ
ム酸カリウムなど、重クロム酸塩、例えば重クロム酸カ
リウムなど、４価のセリウム塩、例えば硫酸第二セリウ
ムなど又は過マンガン酸塩、例えば過マンガン酸カリウ
ムなどを用いることができる。これらの酸化性の金属塩
は、１〜６重量％、好ましくは２〜４重量％の濃度に添
加する。第二工程において用いる溶液は３０″Ｃ以上に
加熱して用いるのが好ましい。
次に、図面に基づいて本発明を説明する。
第１図は、本発明の方法を示す系統図である。
第１図において、第１除染槽１には第１液として硫酸を
使用する。この第１液はヒータ２によって所定温度まで
加温される。また、第２除染槽３には、第２液として硫
酸に４価のセリウム塩、６価のクロム酸塩又は重クロム
酸塩あるいは過マンガン酸塩などの酸化剤のいずれかを
添加した液を使用し、この第２液もヒータ４によって所
定温度に加温される。
使用する。この第１液はヒータ２によって所定温度まで
加温される。また、第２除染槽３には、第２液として硫
酸に４価のセリウム塩、６価のクロム酸塩又は重クロム
酸塩あるいは過マンガン酸塩などの酸化剤のいずれかを
添加した液を使用し、この第２液もヒータ４によって所
定温度に加温される。
第１図において、放射性金属廃棄物５は、まず、プラス
トあるいはグラインダーにより外表面の一部を研削して
母材を露出させる。その後、第１除染槽１中において第
１液である硫酸溶液中に浸漬する。このとき、第１除染
槽１内では、露出した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。
トあるいはグラインダーにより外表面の一部を研削して
母材を露出させる。その後、第１除染槽１中において第
１液である硫酸溶液中に浸漬する。このとき、第１除染
槽１内では、露出した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と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２液として、硫酸に酸化性の金属塩
を添加した液が入っている第２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の放射性廃棄
物は、一般廃棄物の放射能レベルまで除染され、水洗後
、廃棄することができる。
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２液として、硫酸に酸化性の金属塩
を添加した液が入っている第２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の放射性廃棄
物は、一般廃棄物の放射能レベルまで除染され、水洗後
、廃棄することができる。
次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
、これに限定されるものではない。
、これに限定されるものではない。
実施例１
放射性物質で汚染され、不働態化している５ＵＳ３０４
製バルブの外表面をグラインダーで研削した後、第１図
に示した系統図により除染した場合（本発明の方法）と
、外表面の研削を行わずに除染した場合（従来法）につ
いて、放射能が検出限界以下（Ｉ Ｘ １０−’μｃｉ
／ｃ１１１）になるまでの除染時間と酸化剤として使用
した４価のセリウム（硫酸第二セリウム）の使用量を比
較した。除染条件を第１表に示し、除染結果を第２表に
示す。
製バルブの外表面をグラインダーで研削した後、第１図
に示した系統図により除染した場合（本発明の方法）と
、外表面の研削を行わずに除染した場合（従来法）につ
いて、放射能が検出限界以下（Ｉ Ｘ １０−’μｃｉ
／ｃ１１１）になるまでの除染時間と酸化剤として使用
した４価のセリウム（硫酸第二セリウム）の使用量を比
較した。除染条件を第１表に示し、除染結果を第２表に
示す。
第１表
第２表
従来の方法では、除染の効果がもっばら第２液である硫
酸に４価のセリウムを添加した液中に浸漬する第二工程
に依存し、この第２液中での溶解速度が遅いため、４価
のセリウムの使用量が多く、除染時間も長い。
酸に４価のセリウムを添加した液中に浸漬する第二工程
に依存し、この第２液中での溶解速度が遅いため、４価
のセリウムの使用量が多く、除染時間も長い。
これに対し、本発明の方法では、第１液である硫酸液中
に浸漬する第一工程で、大部分の放射性物質が除去され
るため、４価のセリウムの使用量は、従来法の７００分
の１と少なく、また、除染時間も４分の１にできた。
に浸漬する第一工程で、大部分の放射性物質が除去され
るため、４価のセリウムの使用量は、従来法の７００分
の１と少なく、また、除染時間も４分の１にできた。
本発明の方法によれば、不働態化したステンレス鋼製の
放射性金属廃棄物を一般廃棄物並みの放射能レベルにま
で、化学除染するために使用する酸化性の金属塩が微量
ですみ、除染後の二次廃棄物量を少な（でき、除染時間
も著しく短縮することができ、複雑な形状の放射性金属
廃棄物に対しても効率よい除染が達成される。
放射性金属廃棄物を一般廃棄物並みの放射能レベルにま
で、化学除染するために使用する酸化性の金属塩が微量
ですみ、除染後の二次廃棄物量を少な（でき、除染時間
も著しく短縮することができ、複雑な形状の放射性金属
廃棄物に対しても効率よい除染が達成される。
第１図は、本発明の方法の一実施態様を示す系統図であ
る。 符号の説明
る。 符号の説明
Claims (1)
- （１）表面が放射性物質で汚染されたステンレス鋼製の
金属廃棄物を硫酸溶液中に浸漬する第一工程と、硫酸に
酸化性の金属塩を添加した水溶液中に浸漬する第二工程
とからなるステンレス鋼の化学除染方法において、被除
染物であるステンレス鋼表面の一部を機械的に研削して
母材を一部露出させた後、前記の第一及び第二工程から
成る除染工程を実施することを特徴とするステンレス鋼
の化学除染方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17227188A JPH0222596A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | ステンレス鋼の化学除染方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17227188A JPH0222596A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | ステンレス鋼の化学除染方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222596A true JPH0222596A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=15938814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17227188A Pending JPH0222596A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | ステンレス鋼の化学除染方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0222596A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05134095A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Morikawa Sangyo Kk | メチレンクロライドによる放射性汚染物の除染方法 |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP17227188A patent/JPH0222596A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05134095A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Morikawa Sangyo Kk | メチレンクロライドによる放射性汚染物の除染方法 |
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