JPH0246120B2 - Hoshaseihaikibutsunoshorihoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射性物質の取扱い施設から発生する
廃棄物の処理方法に係り、特に粉状イオン交換樹
脂および粒状イオン交換樹脂を含む廃棄物を乾燥
粉体化し、次いで固化する放射性廃棄物の処理方
法に関する。

原子力発電所から発生する液体廃棄物およびス
ラリ廃棄物には、粒状イオン交換樹脂の再生に伴
つて生成する濃縮廃液と、使用済粒状イオン交換
樹脂、使用済粉状イオン交換樹脂、セルロース繊
維等がある。これらの廃棄物の処理方法としては
遠心薄膜乾燥機で乾燥粉体にした後、プラスチツ
クまたはアスフアルトと混合して、ドラム缶内に
固化させるか、乾燥粉体にバインダを添加してか
らペレツトに造粒する方法がある。

しかし、粒状イオン交換樹脂は、平均粒径が
500μであり、粉状イオン交換樹脂の平均粒径50μ
の10倍もある。このため、遠心薄膜乾燥機で生成
される乾燥粉体の含水率と平均粒径は、粒状イオ
ン交換樹脂と粉状イオン交換樹脂の混合比によつ
て異なることになる。このため、固化または造粒
プロセスにおいて、生成された乾燥粉体の含水率
と平均粒径に応じて、処理条件を変える繁雑さが
あつた。また、粒状イオン交換樹脂と粉状イオン
交換樹脂は、スラリー中での沈降速度が異なるた
め、タンク内に両者を混合すると、位置によつて
組成が異なる恐れがある。このため、常にタンク
全体をかくはんする必要があつた。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、放射性物質の取扱い施設から発生する廃
棄物の性状、組成が異なつてもほぼ同一性状の乾
燥粉体を得ることによつて、この乾燥粉体の固化
操作を容易にし、かつ得られた固化物の強度を高
めることができる放射性廃棄物の処理方法を提供
することにある。

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解消す
る観点から、粉状イオン交換樹脂および粒状イオ
ン交換樹脂を含む全ての廃棄物を、各種廃棄物の
混合割合を一定にして遠心薄膜乾燥機で乾燥粉体
にすることを試みた。しかし、粉状イオン交換樹
脂と粒状イオン交換樹脂との粒径の相違から結局
本発明の目的が達成されないことを見い出し、粉
状イオン交換樹脂を含むスラリと粒状イオン交換
樹脂を含むスラリとを別個に乾燥粉体化処理装置
に供給し、それぞれほぼ同一粒径の乾燥粉体とす
ることによつて上記の本発明の目的が達成される
ことを見い出したものである。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説
明する。

第１図は沸騰水型原子力発電所から排出される
放射性廃棄物の処理方法を示す。原子炉１で発生
した約70気圧の蒸気はタービン２を回して電気を
起したのち、復水器３により海水との熱交換で冷
却されて凝縮水となる。この凝縮水は復水昇圧ポ
ンプ４により昇圧され、加熱器５により加熱され
てから、原子炉１に戻される。この原子炉一次冷
却水は、循環する過程で鉄サビ等の不溶性物質や
コバルトイオン等の可溶性イオンによつて純度が
低下する。これらの不純物を除去する目的で脱塩
器６とフイルタ７が設けられている。脱塩器６に
は粒状イオン交換樹脂が充填されていて、可溶性
イオンを吸着する。この粒状イオン交換樹脂に吸
着されたイオンは、水酸化ナトリウムおよび希硫
酸で除去することによつて、粒状イオン交換樹脂
は再生される。イオンを含む水酸化ナトリウムと
希硫酸は混合して、PH調整したのち濃縮器８によ
つて濃縮される。この濃縮廃液は、濃縮廃液タン
ク９に貯蔵される。粒状イオン交換樹脂は再生を
繰り返すうちに性能がしだいに低下する。必要性
能以下になつた使用済の粒状イオン交換樹脂は、
粒状樹脂タンク１０に輸送されて貯蔵される。フ
イルタ７には粉状イオン交換樹脂の薄い層が形成
されていて、一次冷却水中の不溶性物質を保持す
る。不溶性物質の吸着量が増加するとともに、フ
イルタ７前後の差圧が上昇する。差圧が設定値を
上回わると、水を逆方向に流して、粉状イオン交
換樹脂と不溶性物質を一緒に、粉状樹脂タンク１
１に輸送して貯蔵される。

これらの廃棄物は、濃縮廃液タンク９からの濃
縮廃液と粒状樹脂タンク１０からの粒状樹脂とは
混合タンク１２を経て遠心薄膜乾燥機１３に供給
され、また別個に濃縮廃液と粉状樹脂タンク１１
からの粉状樹脂とは混合タンク１２を経て遠心薄
膜乾燥機１３に供給される。遠心薄膜乾燥機１３
で生成した乾燥粉体は、混合機１４においてバイ
ンダタンク１５内の熱硬化性樹脂と混合してか
ら、造粒機１６によつてペレツトに成型する。こ
のペレツトは200のドラム缶１７内に充填して、
保管される。

ここで遠心薄膜乾燥機の構造を第２図に示す。
外部から蒸気で加熱されている円筒形伝熱面２１
の内部に、ブレード２２が取り付けられた回転軸
２３がある。回転軸２３は変速機２４を介して、
モータ２５によつて回転している。ブレード２２
は支持軸まわりに自由に動けるので、回転にとも
なう遠心力によつて、伝熱面２１と接触するか、
一定の間隙をもつている。処理物は上部より供給
され、遠心力によつて伝熱面２１上に薄膜を形成
し、重力で落下する過程で濃縮、乾燥される。

次に遠心薄膜乾燥機１３付近の詳細プロセスを
第３図により説明する。第３図において、第１図
と同一のものは同一符号で示している。

混合タンク１２には、可燃性物質である粒状と
粉状のイオン交換樹脂を単独で処理すると、燃焼
の危険があるので、濃縮廃液と粉状イオン交換樹
脂または濃縮廃液と粒状イオン交換樹脂の組合せ
で混合する。また濃縮廃液およびイオン交換樹脂
の発生量比は原子炉の運転時と定検時によつて異
なるので、第１図に示すタンク９，１０，１１の
容量を大きくすることによつて、濃縮廃液および
イオン交換樹脂の混合タンク１２への供給を均一
化する。混合タンク１２の容量は遠心薄膜乾燥機
１３の１日分容量とし、１日の間は組成の変更を
しないものとする。組成の調整は空の混合タンク
１２に、粒状または粉状イオン交換樹脂を濃度10
重量％で供給する。混合タンク１２に付設されて
いる液面計２６で、液面レベルを監視し１日分の
樹脂量で供給を停止する。この状態で静止させる
と混合タンク１２の下部に樹脂が溜まり、上部は
上澄み液となる。この上澄み液を中間のバルブ２
７を開けて、元のタンクへ戻す。次に濃度20重量
％の濃縮廃液を混合タンク１２に供給した後、ポ
ンプ２８を起動させて混合タンク１２内の濃度を
均一にする。次に、遠心薄膜乾燥機１３のモータ
２９を駆動し、回転計３０の信号をフイードバツ
クさせながら、変速機３１により所定の回転数に
調整する。

ここで遠心薄膜乾燥機１３の運転条件とイオン
交換樹脂の生成粉体との関係を求めたところ、第
４図の通りであつた。第４図において、横軸は回
転しているブレードの先端部に働く遠心力であ
り、縦軸は生成した乾燥粉体の平均粒径である。
粉状イオン交換樹脂Ａは10Gの遠心力を与えると
平均粒径が約10μとなるが、粒状イオン交換樹脂
は10Gの遠心力を与えても平均粒径は約50μであ
る。しかし、粒状イオン交換樹脂に30Gの遠心力
を与えると平均粒径は10μと小さくなる。

したがつて遠心薄膜乾燥機１３の回転数は粒状
樹脂と濃縮廃液の混合では、ブレード先端が30G
に、粉状樹脂と濃縮廃液の混合では10Gになるよ
うにする。そして蒸気ジヤケツト３２を７気圧の
飽和蒸気で加熱した後、回転数可変型のポンプ３
３を起動させて、遠心薄膜乾燥機１３に廃棄物を
供給する。ポンプ３３の回転数は流量計３４の測
定値をフイードバツクさせて決める。混合タンク
１２の廃棄物はポンプ２８を介して混合されてい
るが、若干の濃度分布が垂直方向にあるので、供
給の開始時点では、混合タンク１２の中間にある
バルブ３５から廃棄物を供給し、途中から底のバ
ルブ３６を閉にして供給することによつて、濃度
変動が抑制する。遠心薄膜乾燥機１３で生成した
粉体はバルブ３７を重力により通過して、次のプ
ロセスに供給される。処理量が多すぎて、遠心薄
膜乾燥機１３の下端に到達しても粉体化が終了し
ない場合に備えて、下端の温度計３８が設けられ
計測温度が、設定値温度以下になつたとき、ポン
プ３３を停止する。遠心薄膜乾燥機１３内で発生
した蒸気は、除洗塔３９で蒸気に同伴している不
純物を除去してから、凝縮器４０で冷却されて、
凝縮水となる。この凝縮水を除洗塔３９に戻し
て、重力で落下していく過程で蒸気との気液接触
により、不純物を吸収する。この凝縮水は、第１
図に示す凝縮器８により蒸発処理した後、発電所
内で再利用される。遠心薄膜乾燥機１３の内部
は、ブロワ４１によつて大気圧以下に保つことに
よつて外部への放射能の漏洩を防止する。このブ
ロワ４１の前段にはバグフイルタ４２とHEPA
フイルタ４３が設けられ、微少な放射性物質まで
除去する。バグフイルタ４２は逆止弁４４から空
気または窒素ガスが吹き込まれ、逆洗によつてバ
グフイルタ４２下部に吸着物を集める。一方、
HEPAフイルタ４３はバグフイルタ４２より細
かい粒径の不純物まで除去できるが、逆洗による
再生はできない。したがつて、遠心薄膜乾燥機１
３の回転数を必要以上に増加させると、生成され
る粉体粒径が細かくなり、バグフイルタ４２を透
過してHEPAフイルタ４３に補集される量が増
大する。HEPAフイルタ４３は補集量が増大し
てフイルタ前後の差圧が設定値を超えると、フイ
ルタごと交換することになる。したがつて、必要
以上に遠心薄膜乾燥機１３の回転数を増加させる
と、HEPAフイルタ４３の交換量が増加する。
また、バグフイルタ４２とHEPAフイルタ４３
の負荷量を低減するため、遠心薄膜乾燥機１３内
の圧力を圧力計４５で求め、必要以上に減圧しな
いように、調整弁４６を操作する。本実施例によ
れば、廃棄物組成によつて、遠心薄膜乾燥機の回
転数を変化させることによつて、廃棄物組成によ
らず同一性状の粉体が得られるとともに、バグフ
イルタやHEPAフイルタへの負荷量を低減する
効果がある。

第５図は本発明の他の実施例を示し、第３図に
示す混合タンク１２を設置することなく、濃縮廃
液とイオン交換樹脂の混合物を遠心薄膜乾燥機に
供給する場合について説明する。

粒状樹脂タンク４７と濃縮廃液タンク４８から
それぞれポンプ４９，５０を介して遠心薄膜乾燥
機５１に廃棄物を供給する。このときの廃棄物の
流量比は、流量計５２，５３からの信号に基づい
てポンプ４９，５０の回転数を変えて調整する。

遠心薄膜乾燥機５１に粒状樹脂が混合されてい
るときは、変速機５４により遠心薄膜乾燥機５１
の遠心力が30Gとなるように回転数を設定する。

粒状樹脂タンク４７に設けられたレベル計５５
の計測値が、粒状樹脂量の設定値以下となつたと
き、ポンプ４９を止め、粉状樹脂タンク５６のポ
ンプ５７を起動させ、粉状樹脂を遠心薄膜乾燥機
５１に供給する。次に配管長さと流量とから予測
して、粉状樹脂が遠心薄膜乾燥機５１に到達する
までの時間が経過した後、変速機５４によつて遠
心薄膜乾燥機５１の遠心力が10Gとなるように回
転数を設定する。

本実施例によれば、混合タンクを設置する必要
がないので廃棄物貯蔵タンク群の容量を小さくす
ることができ、また粉状樹脂と粒状樹脂の乾燥粉
体化処理を連続的に行うことができる。

本発明において、粉状樹脂および粒状樹脂の乾
燥粉体化処理は遠心薄膜乾燥機に限らず、他の処
理装置でもよい。要は粉状樹脂と粒状樹脂とを別
個に処理して、それぞれほぼ同一粒径とすること
ができるものであればよい。

上記実施例において、特に沸騰水型原子力発電
所における廃棄物について述べたが、加圧水型原
子力発電所から発生する硼酸ナトリウム水溶液と
イオン交換樹脂の処理、燃料再処理工場から発生
する硝酸ナトリウム水溶液とイオン交換樹脂の処
理等についても本発明を適用することができる。

以上のように本発明によれば、放射性物質の取
扱い施設から発生するイオン交換樹脂の性状が変
化しても同一性状の乾燥粉体を得ることができる
ので乾燥粉体の固化操作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローシー
ト、第２図は遠心薄膜乾燥機の概略構成図、第３
図は第１図の要部を詳細に示すフローシート、第
４図は遠心薄膜乾燥機の遠心力と生成粉体の粒径
との関係を示す特性図、第５図は本発明の他の実
施例を示すフローシートである。 ９，４８……濃縮廃液タンク、１０，４７……
粒状樹脂タンク、１１，５６……粉状樹脂タン
ク、１２……混合タンク、１３，５１……遠心薄
膜乾燥機、２２……ブレード、２３……回転軸、
３９……除洗器、４０……凝縮器、４２……バグ
フイルタ、４３……HEPAフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性物質の取扱い施設から発生する粉状イ
   オン交換樹脂および粒状イオン交換樹脂を含む廃
   棄物を乾燥粉体化し、次いで固化する放射性廃棄
   物の処理方法において、粉状イオン交換樹脂を含
   むスラリと粒状イオン交換樹脂を含むスラリとを
   それぞれ別個に乾燥粉体化処理装置に供給し、そ
   れぞれほぼ同一粒径の乾燥粉体とした後、固化す
   ることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。 ２ 乾燥粉体化処理装置が、遠心薄膜乾燥機であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   放射性廃棄物の処理方法。 ３ 粒状イオン交換樹脂を含むスラリが、粉状イ
   オン交換樹脂とイオン交換樹脂の再生に伴つて生
   成する濃縮廃液とを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の処理方法。 ４ 粒状イオン交換樹脂を含むスラリが、粒状イ
   オン交換樹脂とイオン交換樹脂の再生に伴つて生
   成する濃縮廃液とを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の放射性廃棄物の処理方法。 ５ 粒状イオン交換樹脂を含むスラリの乾燥粉体
   化処理時、遠心薄膜乾燥機の回転軸の回転数を粉
   状イオン交換樹脂を含むスラリの乾燥粉体化処理
   時よりも速くすることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の放射性廃棄物の処理方法。