JPH0268140A - ヨウ素除去用吸着剤の製造方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明はヨウ素、水蒸気、窒素酸化物を含有するガスま
たは蒸気からヨウ素を選択的かつほぼ完全に除去するた
めの吸着剤の製造法およびその吸着剤を用いたヨウ素の
除去方法に関する。

〔従来技術とその欠点〕

使用済み核燃料の再処理工場において、使用済み核燃料
のせん断、溶解工程で発生するオフガス（以下「Ｄ、０
．Ｇ、」と呼ぶ）から放射性ヨウ素を除去する方法は、
これまで種々提案されている。それらの方法にはアルカ
リ洗浄法をはじめとする湿式法と、固形吸着剤を用いる
乾式法とがある。

アルカリ洗浄法は２Ｍ程度の苛性ソーダ水溶液でり、Ｏ
，Ｇ、を洗浄してヨウ素をＮａＩ　、　Ｎａｌ０　、　
Ｎａ１０３として吸着除去する方法である。しかしこの
方法は低濃度のヨウ素を除去できない（除染係数が低い
）ことや、Ｄ、ＯｏＧ、に含まれている窒素酸化物や二
酸化炭素と苛性ソーダが反応して多量のスラッジを発生
するために放射性廃棄物の量が著しく増加するなどの欠
点を有する。（■ペネディクト等、「ニエークリア・ケ
、ミカル・エンジニアリング」（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、ＭｃＧｒｏ
ｗ−Ｈｉｌｌ。

Ｎ、Ｙｏ、および■山本寛「原子力化学工学」、日刊工
業新聞社、１９７６　　参照）。

その他の湿式法には、硝酸水銀−硝酸溶液をヨウ素の吸
収液として用いるノルキュレックス法と、高濃度の硝酸
をヨウ素の吸収液として用いるヨードックス法がある。

これらの方法は現在まだ研究段階である。各方法ともそ
れぞれ水銀に対する公害対策が必要であったり、濃硝酸
によって装置材料が腐食するなどの欠点がある。（前記
■および■コララド（Ｃｏｌｌａｄ　）等、「アイオダ
イン・トラッピング・アンド・コンディショニングφイ
ン・ザ・マーキエレックス・システム（ＩｏｄｉｎｅＴ
ｒａｐｐｉｎｇ　Ａｎｄ　（：ｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ
　Ｉｎ　Ｔｈｅ　ＭｅｒｃｕｒｅｘＳｙｓｔｅｍ）　、
　Ｐｒｏｃ、　１６ｔｈ　ＤＯＥ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ａ
ｉｒ　ＣｌｅａｎｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　ｐｐ
５５２．１９８０参照）。

こうした湿式法の欠点から最近では固形吸着剤を用いた
乾式法が利用されるようになりてきた。

固形吸着剤としてはゼオライト、セラミックス１、シリ
カ、アルミナなどの無機担体に銀または銀塩を添着した
ものが用いられる。ヨウ素は銀化合物として吸着剤に固
定化される。

Ｄ、Ｏ，Ｇ、からヨウ素を除去する場合、吸着剤はり。

０、Ｇ、に含まれる多量の水蒸気や窒素酸化物に影響さ
れることなく、ヨウ素を完全に除去できるものでなけれ
ばならない。しかしこれまでに開発された吸着剤では未
だこの条件を満足していないのが現状である。

たとえば銀・ゼオライトは、担体であるゼオライトの比
表面積が大きいものの、細孔径がＩＯＡ以下と小さいた
めに、高湿度下においては細孔内に水分が凝縮してしま
い、銀とヨウ素の反応が阻害されてヨウ素の除去効率が
低下する。そのためにゼオライトへの銀添着量を６０Ｗ
％と大きくすることで、高湿度下でもヨウ素の除去効率
が低下しないように工夫されている。このような吸着剤
では銀の利用効率が低く、高価な銀が利用されずに無駄
に廃棄されてしまう。（■トーツス（Ｔｈｏｍａｓ）等
、「ザ舎ディベロップメント争オプ・Ａｇ・フォー・バ
ルク・ＺＩ・ストレイジ（Ｔｈｏｍａｓ、Ｔ、Ｒ，ｅｔ
　ａｌ、：　Ｔｈｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　
Ａ　ｇｏＺ　ｆｏｒ　Ｂｕｌｋ”Ｉ　Ｓｔｏｒａｇｅ）
、　Ｐｒｏｃ、１５ｔｈ　ＤＯＥＮｕｃｌｅａｒ　Ａｉ
ｒ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐｐ３
９４．１９７８；■特公昭５４−４８９０号参照）。

米国のハンフォード再処理工場では、セラミックス製の
ベルルサドルに硝酸銀を添着した吸着剤はヨウ素の除去
に良好な成果を示すものの、水蒸気が存在すると、銀・
ゼオライトと同様、ヨウ素−銀反応が阻害され、ヨウ素
除去率が低下する欠点を持っていた（前記■参照）。

西独では、無定形ケイ酸の多孔質担体に硝酸銀水溶液を
含浸させた吸着剤（ＡＣ６１２０’）が開発された。

この吸着剤はヨウ素、水蒸気、窒素酸化物を含む加熱空
気からヨウ素を選択的に除去できる。銀利用率は６０〜
７０％であった（■特公昭５３−２２０７７号参照）。

またアルミナの多孔質担体に銀もしくは銀塩な添着した
吸着剤が開発され、ＡＣ６１２０同様、水蒸気や窒素酸
化物の存在する加熱空気中からのヨウ素を除去できる。

銀利用率は約８８係であった（前記■参照）。

しかしこれらの吸着剤は担体が疎水性でないために、水
蒸気の影響を受けないようにするにはり。

０、Ｇ、を１５０℃程度の高温に加熱しなければならな
い欠点がある。

以上のように、従来の吸着剤は水蒸気の存在によってヨ
ウ素−銀反応が阻害されるために、銀添着量を増加させ
たり、吸着操作温度を高めるなどの方法によって、ヨウ
素の除去効率を維持しなければならず、ヨウ素除去系へ
の使用には必ずしも適当ではなく、高湿度下においても
除去性能の低下しない吸着剤の開発が強く要求されてい
る。

〔発明の要約〕

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を持たず、高湿
度下においても効率よくヨウ素を除去できる吸着剤を開
発することであり、またその吸着剤を用いたヨウ素の除
去方法を提供することである。

〔作　用〕

本発明のこうした目的は、多孔質の疎水性担体に銀もし
くは銀塩を添着した吸着剤に、少なくともヨウ素を含む
混合気体もしくは蒸気を接触させて、気体中のヨウ素を
銀化合物として固定化することによって達成される。す
なわち本発明の要点は、吸着剤の担体として疎水性担体
を用いること、その疎水性担体に銀もしくは銀塩を添着
する方法を確立して疎水性の銀添着吸着剤を製造するこ
と、そしてその吸着剤を用いて効率よく気体中のヨウ素
を除去することである。

本発明に使用できる疎水性担体としては、スチレンジビ
ニルベンゼン共重合体やフッ素樹脂などがあるが、比表
面積が大きく、担体の細孔構造の制御が容易なスチレン
ジビニルベンゼン共重合体の使用が好都合である。

担体への銀の添着では、銀塩溶液を担体内に十分含浸す
ること、担体内に多量の銀を添着させること、高い銀利
用率を得るために細孔内に一様に銀を分布させることが
重要である。とくに本発明のような疎水性担体への銀の
添着には、水溶液に担体と親和性のある溶媒を加えた含
浸液が利用される。この溶媒の選択によって銀の添着量
や銀の担体内での分布が決定される。

通常、疎水性担体への銀添着には、溶媒としてエタノー
ルが選択され、銀塩水溶液とエタノールの混合溶液が用
いられる。この場合、銀は担体の表面付近にしか添着し
ない（■特公昭５７−４１２９９号参照）。

そこで本発明では銀を担体内に一様にかつ多量に添着で
きる溶媒について検討した。溶媒としては、担体に対し
て膨潤性のあるもの（例えばジオキサンやジメチルホル
ムアミドなど）や、担体に対して膨潤性をもち、かつ銀
と錯体な形成できるもの（例えばアミンなど）の使用が
好ましい。とくにアミン溶媒のような錯形成反応の利用
は、含浸液内の銀濃度を高めることができるので、担体
への銀添着量の増加に好都合である。さらにこれらの添
着方法によれば、乾燥や還元条件等の設定によって銀塩
および（または）金属銀をいずれも添着することが可能
である。

〔発明の効果〕

第１図に、エタノール法、ジオキサン法およびアミン法
で得られた吸着剤断面の銀の分布を示す。

本発明によりて調製された吸着剤は、ヨウ素を含む気体
あるいは蒸気を通過させることによってヨウ素を吸着除
去することができる。したがりてこれらの吸着剤を用い
たヨウ素の除去には慣用の気固接触装置、たとえば固定
層や流動層が使用できる。

また本発明では、処理すべきガスまたは蒸気の中に任意
の濃度のヨウ素のほかに、たとえば２．Ｏｏ　ｏ　ｐｐ
ｍ程度の窒素酸化物および（または）５，０００　ｐｐ
ｍ程度の水蒸気が含まれていても差し支えなく、それら
の混入はヨウ素の吸着効率に格別な悪影響を与えないこ
とが明らかにされている。

したがって本発明で構成されるヨウ素の除去プロセスで
は、ヨウ素を含有する気体をあらかじめ処理することな
くそのまま気固接触装置に導入することができる。

また使用後の吸着剤は、担体が有機物であるため、乾留
などの方法により減容化℃きる。廃棄物は大部分ヨウ素
−銀化合物であり、廃棄物の量は、従来知られ【いる乾
式法に対してはもちろん、いずれの湿式法と比較しても
著しく少量である。本発明で製造された吸着剤は、放射
性廃棄物の最終処分においても極めて有利である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

ただし本発明はそれらにより限定されるものではない。

実施例１ 粒子径２　ｍｍφ、架橋度２０％のスチレンジビニルベ
ンゼン共重合体担体（ＢＥＴ表面積１４０ｍ２／ｇ　ｓ
細孔容積０．８８　ｃｃ／ｇ　）を、５０チ硝酸銀溶液
２容とエタノール８容の混合溶液中に入れ、２０℃の恒
温槽中で６時間攪拌しながら含浸させた。含浸後、担体
を取り出してヘリウム雰囲気中１１０℃で６時間乾燥さ
せた。担体に添着している硝酸銀の量は重量法で測定さ
れ、その値から銀添着量８，３　ｗｔ　％を得た。

実施例２ 実施例１と同じ担体を、５０％硝酸銀水溶液２容とジオ
キサン８容の混合溶液に入れ、実施例１と同じ実験条件
で含浸、乾燥させた。担体には硝酸銀が添着されており
、その銀添着率は１７．３１であり、エタノール法の場
合の約２倍に増加した。

このことは担体を溶媒で膨潤させることにより、硝酸銀
が担体により多く含浸できることを意味している。

実施例３ 硝酸銀１モルをブチルアミン８モルに溶かした溶液に、
実施例１で用いたものと同じ担体を入れ、２０℃の恒温
槽中で攪拌しながら６時間含浸させた。含浸後、担体を
水素雰囲気中１５０℃で２０時時間光し、銀添着率２９
ｗｔ％の吸着剤を得た。

銀添着量はエタノール法の約３．３倍に増加した。

このことから銀と溶媒の錯形成反応（銀−アミン錯体）
を利用した銀添着法が高い添着率を得るのに有効な方法
であることが判る。

実施例４ Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、実施
例１〜３で製造された吸着剤断面の銀の分布を測定し、
第１図の結果を得た。エタノール溶媒を用いた場合には
、銀は吸着剤の表面付近に添着されている。一方、ジオ
キサンやブチルアミン等の担体に対して膨潤性のある溶
媒を用いた場合には、銀は吸着剤の中心部までほぼ均一
に添着されている。

実施例５ １３０℃の恒温槽中で、実施例３で製造された吸着剤６
　ＣＣＩｃ、ヨウ素２５０ｐｐｍ、水蒸気５，０００　
ｐｐｍ、二酸化窒素２，０００　ｐｐｍを含む模擬り。

０、Ｇ、を０，６１３　／　ｍｉｎ　（４，８ｃｍ／　
ｓ　）の流量で通気したところ、吸着槽出口におけるヨ
ウ素、水蒸気、窒素酸化物をそれぞれの濃度の経時変化
は第２図のとおりであった。通ガス量５ｏｌ／ｇ−吸着
剤におけるヨウ素の除去率は９９．９１であった。この
値を除染係数（＝〔入り口のヨウ素濃度〕／〔出口のヨ
ウ素濃度）　＝　ＤＦ）に換算するとＤＦ　＝　１，２
５Ｘ１０”となる。

また吸着剤には水分は全く吸着されず、二酸化窒素もご
くわずかしか吸着されなかった。このことは水分やＮｏ
２が存在していてもヨウ素を選択的に吸着除去で散るこ
とを意味している。

実施例６ 実施例５と同様の実験条件で、実施例１〜３で製造され
た吸着剤各６　ｃｃに対して破過実験を行なった。出口
ガス中のヨウ素濃度の経変化を第３図に示す。アミン溶
媒を用いて製造された吸着剤は、破過曲線から算出され
た銀利用率は各法ともに９０１以上の高い値であった。

このことは添着されている銀の大部分がヨウ素との反応
に利用されていることを意味している。

【図面の簡単な説明】

第１図はｇｐｍ分析による吸着剤断面の銀の分布図、第
２図はアミン錯体法で製造された吸着剤に対する疑似Ｄ
ＯＧ　（Ｉ２．　ＮＯ２，Ｈ２Ｏの混合ガス）の破過曲
線図、第３図は本発明で製造された吸着剤に対するヨウ
素の破過曲線図である。 ｉ１ｗ エタノール法五 ジオキサン法 アミンゆ昔仏法

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質の疎水性高分子担体に銀もしくは銀塩を添
   着した吸着剤。
2. （２）多孔質の疎水性高分子担体に対して親和性あるい
   は膨潤性を有する溶媒と銀塩水溶液を用いて担体に銀を
   添着することを特徴とする銀添着法。
3. （３）多孔質の疎水性高分子担体に対して膨潤性および
   銀と錯体を形成する性質を有する溶媒に銀塩を溶解させ
   た溶液を用いて担体に銀を添着することを特徴とする銀
   添着法。
4. （４）請求項２または３の方法で調製された銀添着吸着
   剤にヨウ素を含むガスまたは蒸気を通過させることによ
   り、ヨウ素を銀化合物として前記吸着剤に固定化するこ
   とを特徴とするヨウ素の除去法。