JPH03158800A - 放射性金属廃棄物の電解除染方法 - 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】 ｒ産業上の利用分野〕 本発明は放射性金属廃棄物の電解除染方法に係り、特に
金属廃棄物の汚染が酸化皮膜層の汚染と金属母材表層部
の内部浸透汚染の両者に起因する放射性金属廃棄物の電
解除染方法に関する。

〔従来の技術〕

放射性金属廃棄物は、主として配管、バルブ等の廃材で
あり、従来、この種の廃棄物は細かく切断する等の方法
でドラム缶等の容器に入れ、サイト内に保管貯蔵されて
いる。しかし、その数は年々増加し、その保管場所の確
保が大きな問題になっている。この種の廃棄物において
は、表面の酸化皮膜層（クラッド）に大半の放射性物質
が存在しているが、金属母材の表層部分にも放射性物質
が拡散、浸透していることが多い。したがって、完全な
除染を行い、放射能を一般廃棄物と同等のバックグラウ
ンドレベルにするには、表面の酸化皮膜層を除去するだ
けでなく、金属母材の表層部分も除去する必要がある。

このため、各種の除染方法が開発されているが、そのう
ち表面の酸化劇膜層及び金属母材表層部分の汚染を迅速
に且つ確実に除去可能な方法として電解除染法が有望視
されている。

電解除染法は、リン酸、硫酸などの強酸電解液を用いる
方法及び硫酸ナトリウムなどの中性塩電解液を用いる方
法とに大別されるが、これらのうち強酸を用いる方法で
は電解液中に金属イオンが蓄積してくると、液が劣化し
、その都度液を更新しなくてはならず、液全体が二次廃
棄物となり、除染減容効果が小さいという欠点がある。

これに対し、中性塩電解液を用いる方法では電解液中に
生成する金属水酸化物スラッジを固液分離することで容
易に電解液を再使用でき、二次廃棄物量を少なくできる
という特長がある。しかし、中性塩電解除染法において
単に陽極電解を行っただけでは酸化皮膜の除染速度が小
さいという問題点がある。この問題点を解決するため交
番電解除染法が提案されている（特開昭５９−１５４４
００号公報）、この方法では、数十秒単位で極性を交互
に切り換えて電解する交番電解により、酸化皮膜の除去
効果を大幅に向上している。

しかし、前記したように、金属母材の表層部分にも汚染
が浸透した放射性金属廃棄物をパンクグラウンドレベル
まで除染するには、さらに金属母材を溶解除去する必要
があり、交番電解における陰極電解は、金属の溶解反応
には寄与せず、その分だけ電解時間を長引かせる結果と
なり、効率的でない。

そこで、特開昭６０−１４０１９９号公報では第１図（
試料；炭素鋼、電解液：２０重量％硫酸ナトリウム水溶
液）に示すような金属の電解液中での陽極溶解特性を利
用し、即ち、活性溶解域では溶解速度が大きいこと、過
不働態域では酸素ガスの発生も同時に起き、付着物の除
去効果が大きいことを利用し、まず、電解液の温度と電
流密度を活性溶解域になるように保持して、交番電解を
行う第一電解工程と、次に電解液の温度と電流密度を過
不働態域になるように保持して陽極電解する第二電解工
程とから成る電解除染方法を提案している。この方法に
あっては、汚染を迅速に除去する点では優れているが、
第−電解工程及び第二電解工程を効率良〈実施するため
には電解槽が二種必要となり、装置が複雑となる。また
、第一電解工程では金属母材を酸素発生のない活性溶解
域で電解するため、付着物が沈着し、特開昭６１−２３
１４５２号公報で提案した酸化皮膜除去状況のモニタリ
ング法の適用が困難であり、余分な電解操作を繰り返す
懸念がある。さらに、第二電解工程では過不働態域にお
いて陽極電解を行うことにより第一電解工程で沈着した
大半の付着物を除去できるが、微少電流が流れる部位、
例えば、配管を内部挿入電極を用いて電解した場合、配
管外面が活性溶解域となるため＠量の付着物の残留が認
められ、除染対象の放射能レベルが高いものほどバック
グラウンドレベルまでの除染が困難なことが予想される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、酸化皮
膜層の汚染と金属母材内部の浸透汚染に起因する放射性
金属廃棄物に対して、不用な電解操作を極力低減でき、
しかも、二次廃棄物を増加させることなく、一つの電解
層内で金属廃棄物を効率良く除染することが可能な放射
性金属廃棄物の電解除染方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、交番電解における陽極電解時の電流及
び電圧を過不働態域になるように保持して放射性金属廃
棄物をまず交番電解するとともに経時的な酸化皮膜の除
去状況をモニタリングし、酸化皮膜除去終了点を検知し
た後、交番電解から陽極電解に切換えて陽極電解を所定
時間継続し、外面の付着物の除去を行うことによって達
成される。

すなわち、本発明は、金属表面の酸化皮膜層と金属母材
の表層部分が放射性物質によって汚染された放射性金属
廃棄物の電解除染方法において、金属廃棄物をまず交番
電解し、交番電解における陽極電解時には、金属に印加
する電圧電流を過不動態域になるように保持して電解し
、同時に酸化皮膜の有無及びその量を経時的に検出し、
酸化皮膜除去の終了点を確認した後、陽極電解に切り換
えて所定時間電解し、さらに外面の付着物の除去を行う
ことを特徴とする放射性金属廃棄物の電解除染方法を提
供するものである。

外面の付着物の除去は、超音波洗浄で行うか、又は外面
の電解が可能な電極を同心円状に設置し、過不働態域で
陽極電解することによって行うことができる。

次に、本発明を図面をもって説明する。第２図は本発明
方法を実施する装置の系統図である。第２図に示した装
置において、汚染酸化皮膜（クラッド）を有する放射性
金属廃棄物１は、硫酸ナトリウム溶液（１０〜２０重量
％）等の電解液２が満たされた電解槽３に浸される。放
射性金属廃棄物ｌと電極４との間に直流電源５から電流
が通電され、電解除染される。直流電源５は任意の電圧
・電流に設定可能なものである。また、交番発生器６及
び交番／陽極切換器７を備えており、極性を交互に変え
て電解する交番電解が可能であり、また交番電解と陽極
電解との切換も可能な構成になっている。また、この電
解除染装置には、電圧測定器８、演算器９からなる酸化
皮膜除去モニタリング装置が設けられている。これは特
開昭６１−２３１４５２号公報にあるように、交番電解
における陽極電解時の電圧変化を測定、演算し、電解除
染途中の汚染酸化皮膜厚さをリアルタイムで把握し、交
番／陽極切換器７にフィードバックするものである。

さらに、本除染装置は超音波発振子１１及び固液分離装
置１０を備えており、付着物の除去及び液の清浄化が可
能な構成となっている。即ち、本発明では、第２図に示
す装置によって放射性金属廃棄物１を最初交番電解によ
って汚染酸化皮膜を効率よく除去するが、この交番電解
における陽極電解時の設定電圧、電流を過不働態域にな
るように保持することによって酸素ガス発生と金属の溶
解を同時に起こし、表面付着物の生成を防止できる。し
たがって、酸化皮膜の除去状況は、前記した酸化皮膜除
去モニタリング装置により的確にしかもオンラインで把
握可能である。酸化皮膜除去終了後は自動的に陽極電解
に切り換えられ、金属母材の表層部分の拡散浸透汚染が
除染される。これらの電解操作によりほとんどの放射能
汚染が除去されるが、除染対象の一部の部位には微少電
流が流れるため活性溶解域となり、付着物が沈着する。

例えば、第３図に示すように内部挿入電極４と放射性金
属廃棄物１　（配管）との間に電流を流し、過不働態域
で交番電解、さらに陽極電解を行うと、前記のように放
射性金属廃棄物１の内面汚染１２は効率よく除染される
。しかし、放射性金属廃棄物１の外面にも微少電流が流
れるため、活性溶解域での反応となり、付着物１３が微
少であるが沈着することとなる。

付着物１３はスプレー水による水洗程度では除去できず
、超音波発振子１１を用いた超音波洗浄により除去可能
である。第４図は、超音波出力ＩＷ　／　ｃｄ、周波数
２５ＫＨｚで１分間超音波照射したときの超音波照射距
離と付着物の除去率との関係を表すグラフである。第４
図から、約３０ｃｍ以内の距離であれば、ぼぼ１００％
の除去率が達成されることが判る。第３図に示した配管
の場合では超音波発振子１１を配管から３０ｃｍ以内に
固定し、配管を回転させることによって超音波のキャビ
テーシゴン効果が配管外面の全てに到達し、付着物の除
去は達成できる。

〔実施例〕

次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これによって制限されるものではない。

実施例１ 放射性金属廃棄物である炭素鋼製配管を電解液として３
０’Ｃの２０重量％硫酸ナトリウム水溶液を用い、電流
密度０．３　Ａ　／　ｃ４で、陰極電解３０秒及び陽極
電解３０秒の交番条件で交番電解除染した。このときの
放射能の経時変化を、皮膜除去率の経時変化とともに第
５図に示した。約２０分で酸化皮膜の除去は終了したが
、放射能はバンクグラウンドまでには至らず、約３０分
以降は放射能の低下はほとんど認められなかった。４０
分経過後に管外面の付着物を周波数２５にＨｚ　、超音
波出力ＩＷ／ｃ＋ｄで約３０ｃｍの距離で超音波洗浄し
、除去したが、若干の放射能低下が認められたもののバ
ックグラウンドまでには至らなかった。

そこで、本発明の方法により第２図に示した装置で同種
の放射性金属廃棄物配管を第６図はこの時の放射能及び
酸化皮膜率の経時変化を示すもので、酸化皮膜の除去が
終了した２０分以降を、交番電解から陽極電解に切り換
え、５分間電解し、さらに上記と同し条件で超音波洗浄
を行ったところ、バックグラウンドレベルに達し、本方
法のを動性を確認できた。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、酸化皮膜層と金属母材の表層部
分の両方が汚染された放射性金属廃棄物に対して、不用
な除染操作及び二次廃棄物量を低減でき、効率良く除染
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭素鋼の溶解特性を示す分極曲線図、第２図は
本発明方法を実施する装置の系統図、第３図は管外面付
着物除去に関する説明図、第４図は超音波洗浄効果の説
明図、第５図は交番電解のみの放射能及び酸化皮膜除去
率の経時変化図、第６図は本発明方法による放射能及び
酸化皮膜除去率の経時変化図である。 符号の説明 ■・・・放射性金属廃棄物、３・・・電解槽、４・・・
電極、５・・・直流電源、６・・・交番発生器、７・・
・交番／陽極切替器、８・・・電圧測定器、９・・・演
算器、１０・・・固液分離器、１１・・・超音波発振子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属表面の酸化皮膜層と金属母材の表層部分が放
   射性物質によって汚染された放射性金属廃棄物の電解除
   染方法において、金属廃棄物をまず交番電解し、交番電
   解における陽極電解時には、金属に印加する電圧電流を
   過不働態域になるように保持して電解し、同時に酸化皮
   膜の有無及びその量を経時的に検出し、酸化皮膜除去の
   終了点を確認した後、陽極電解に切り換えて所定時間電
   解し、さらに外面の付着物の除去を行うことを特徴とす
   る放射性金属廃棄物の電解除染方法。
2. （２）外面の付着物の除去を超音波洗浄によって行う請
   求項１記載の放射性金属廃棄物の電解除染方法。
3. （３）外面の付着物の除去を、外面の電解が可能な電極
   を同心円状に設置し、過不働態域で陽極電解することに
   よって行う請求項１記載の放射性金属廃棄物の電解除染
   方法。