JPH0387699A - 溶解・固体放射性物質の濃縮方法及び装置 - Google Patents

溶解・固体放射性物質の濃縮方法及び装置

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JPH0387699A
JPH0387699A JP2210553A JP21055390A JPH0387699A JP H0387699 A JPH0387699 A JP H0387699A JP 2210553 A JP2210553 A JP 2210553A JP 21055390 A JP21055390 A JP 21055390A JP H0387699 A JPH0387699 A JP H0387699A
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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】 本発明は、廃棄水処理方法及び装置に関し、特に、危険
な有毒放射性廃棄物の処理及びその安全な廃棄もしくは
処分に関するものである。
乱り技先凶五」 原子力蒸気発生器の二次側のような原子力設備に対する
化学的清浄過程中に、時として、高濃度のEDT^(エ
チレンジアミン四酢酸)のようなキレート化剤を含有す
る汚染した放射性廃棄溶液が発生する。このような廃棄
溶液を取り扱うのに種々の処理技術が知られている。
このような処理方法の内の1つによれば、危険な成分を
危険でない成分から分離し、廃棄水を蒸発して固体を回
収し、次いで、危険な成分及び固体を廃棄物処理場所に
埋めることができる。しかし、現行の廃棄物処理規制で
は、この方法は、危険な固体廃棄物が、EDT^、NT
^〈ニトリロ三酢酸)、クエン酸又は他のキレート化剤
を含有しているという主たる理由から許容し得ないとさ
れている。
キレート化剤が、化学的に結合された放射性その他の危
険な核種を同伴しながら処理場所から漏洩し、土壌中を
移動して地下水と混合する可能性があるからである。こ
の理由から、危険な廃棄物処理場所では、埋めることが
許容される廃棄物中に存在が許容されるキレート化剤の
量に厳しい制限が課せられている。即ち、大きな濃度の
キレート化剤は、放射性廃棄物と同時に処分することは
許されない。
別の処理方法によれば、キレート化剤を、比較的危険の
ない成分に酸化又は熱分解するキレート(chelan
t)破壊方法が採用されており、放射性核種は埋設場所
で処分される。どの方法を採用すべきかの選択は、当該
方法の有効性、費用及び問題の解決に要する時間によっ
て決定される0例えば、蒸発方法による未処理廃棄物の
容積減少が有効である。しかし、設備投資費用及び操業
費用並びに廃棄物処分場所の使用料金を含め、この方法
に要する費用の観点から、この容積減少方法は魅力的で
はない、更に、キレートの最終濃度が処分場所の制限も
しくは限界濃度を越えることがあり、そのためこの方法
は、効果的に利用することはできない、また、種々の関
連の容積減少技術の複雑性も、この方法に対し否定的に
加担している。
分離方法においては、主に(鉄及び鋼の)金属イオン及
び典型的に該金属イオンに付き従う放射性核種がキレー
トから分離される。この場合、前者には放射性廃棄物と
しての処分が要求され、他方、後者は非放射性の危険な
廃棄物として処理される。
イオン交換r過、膜p過及び磁気p過方法もしくは技術
も、場合により、濃度を希釈する上で所望の結果を達成
すことが可能であろう、しかし、これ等の方法は、実施
容易性及び費用有効性の面で未だ実証されていない。
キレート破壊技術では、キレートは危険でない核種に変
性される。続いて次の処理では、放射性廃棄物の容積の
減少が行われる。熱分解も効果的ではあるが、未だ認可
されてはいない。電気分解によるキレート分解は比較的
に低速である。種々の酸化方法も有用であると思われる
が、それぞれに欠陥がある。キレートのオゾン処理には
高価な設備が必要とされ、しかも処理速度は緩慢である
が、廃棄物容積は顕著には増加しない。しかし、このオ
ゾン処理は効果的ではないと判明している。
過酸化物処理は費用有効性が高いが、廃棄物の容積が増
加する。
魚」し月4要 本発明によれば、原子力設備の清浄に用いられた危険な
キレート化剤を含有する廃棄水溶液中に同伴される溶解
及び固体放射性物質を濃縮するための方法及び装置が提
供される。酸化剤の存在下で、放射性物質及び危険なキ
レート化剤を含有する廃棄水を受け入れる酸化ステップ
で、キレート止剤は、酸化によりガス及び水を含む危険
でない成分に変換される。上記酸化ステップもしくは酸
化室に接続されている分離装置が、放射性物質を含有す
る廃棄水を受け入れて、放射性固体物質を、溶解放射性
物質を含有している廃棄水から分離する。イオン交換樹
脂を含むイオン交換室が、溶解放射性物質を含有する廃
棄水を受けて、該放射性物質を、樹脂とのイオン交換に
より除去する。乾燥装置が、分離装置から放射性固体物
質を受け入れて、該固体物質から水和水を除去する。キ
ャニスタ一部で、乾燥固体物質及び除去された溶解放射
性物質を含有している使用済みイオン交換樹脂を受けて
、それ等を、処理もしくは処分するために、固体形態で
包装する。
t   の;H 本発明は、汚染放射性廃棄物を処理もしくは処分するの
に適しており、特に、蒸気発生器の二次側の化学的清浄
から生ずる廃棄物を処理するのに適している。しかし、
同様の性質を有する廃棄物源からのものであれば、その
種類を問わず、当該廃棄物源からの廃棄物を本発明に従
って処理することが可能である。
ここに開示する廃棄物処理方法によれば、例えば、ED
T^及び酸化鉄(錆)を含有する化学的清浄廃棄物は、
過酸化水素溶液を用いて酸化される。溶液中のEDT^
は、過酸化物、そして主に鉄金属、即ち鉄により破壊さ
れ、他の金属が溶液から沈降する。沈澱物は濃縮され、
処分場所において、固体廃棄物として埋められる。水は
、処理され、試験され、そして非放射性物質として処分
されるか又はプラントでリサイクルすることもできる。
本発明に従い、廃棄物処理を行うためのシステム(濃縮
装置)が第1図に示されている。この廃棄物処理システ
ム10には、汚染放射性廃棄水である供給原料12が処
理のために供給される。廃棄水12は最初に、入口管1
6を介して反応タンク(酸化室手段)14内にポンプ送
りされる。過酸化水素溶液18が、供給源22(例えば
、タンカー)から入口管20を介して反応タンク14に
供給される。過酸化水素溶液18及び廃棄水12中のキ
レート(EDT^)は、有機物質であるキレートの大部
分(例えば、99%)が酸化されて幾つかの無害な又は
危険でない副生成物となるように反応する。廃棄水12
中の金属イオン(主に鉄及び銅イオン〉が溶液から沈澱
して、不溶性の水酸化物スラッジく廃棄物)24として
タンク14内で沈降する。所望ならば、別の沈降タンク
(図示せず)を設けることもできる0反応タンク14内
の溶解鉄は、キレートを酸化するための触媒としての働
きをすると共に、他の金属種の綿状沈澱を促進するため
の′at剤としての作用をする。反応タンク14には撹
拌機26並びに温度及び圧力インジケータ、過圧保護/
通気管路が設けられており、上記温度及び圧力インジケ
ータ並びに過圧保護/通気管路は図示されてはいないが
、当該技術分野の専門家には良く理解されているところ
である。
蒸気及びガス、即ち酸化により生成された無害な副生成
物は、デミスタ−28及び高効率微粒子空気フィルタ(
IIEP^フィルタ)30を介し出口管32から大気中
に放出される。従って、廃棄溶液の容積の一部分は、反
応ステップ中に、蒸発及びガス化により減少される。フ
ィルタ30が飽和した場合には、濾過物質(図示せず)
を、後述のように処理する。
キレート化剤の大部分が反応タンク14内で酸化された
後にスラッジ24を、直列のポンプ38を備えている管
路36を介して1つ又は2つ以上の遠心分離装置(分離
器手段〉34に導く、これ等の分離装置34は、比重の
差に基づき濃縮沈澱物と、上澄み液とを分離する。比重
及び所望の分離度に依存して幾段かの遠心分離装置34
が必要とされる場合がある。
本発明によれば、溶解金属イオン及び充分には酸化され
ていないキレート又は芳香族として知られるキレート副
生成物を含有する上澄み液体は、活性化木炭フィルタ3
9を介し、液体管路42を経て1つ又は2つ以上のイオ
ン交換柱(イオン交換手段)40に導かれる。フィルタ
39は、芳香族を除去し、飽和した場合には、木炭もし
くは炭素を後述のように処分する。可溶性の金属イオン
〈例えば、セシウム)を除去するためのイオン交換後、
上澄み液体は、管路48を経て、図示のように排出部5
゜に達する前の段階で保持し試験するための1つ又は2
つ以上の保持タンクに送られる。イオン交換過程が完了
すると、イオン交換柱40内の使用済みイオン交換樹脂
は、管路54を介してキャニスタ−部(包装手段)52
にポンプ送りされる。イオン交換樹脂は、処理場所で埋
設するためにコンクリート母材に固化される。同様に、
)IEP^フィルタ30及び木炭フィルタ39から生ず
る飽和した材料も包装及び処分のためにキャニスタ一部
52に転送される。
遠心分離装置34からの濃縮沈澱物は、管路58を介し
て乾燥装置(乾燥器手段)56にポンプ送りされ、そこ
で水和水が金属水酸化物か4ら除去される。過剰水の除
去方法には、スクレープド皮膜蒸発法、真空r適法、ド
ラム・フレーキング法その他の乾燥技術が挙げられる。
水和水の除去により、固体廃棄物の容積の大きな部分が
減少される。脱水され沈澱物は、管路58を介してキャ
ニスタ一部52にポンプ送りされ、そこでやはりコンク
リート又は他の類似の材料と混合されて凝固され廃棄物
処理場所に埋められる。所望ならば、デミスタ−28及
びフィルタ30の入口に乾燥機通気口60を接続したり
或は環境上適した自己閉込め型浄化装置を設けて、それ
を介し、蒸発した水和水を大気中に放出することもでき
る。
種々の制御機能は、制御部もしくは制御端末60で手動
或は自動により管理することが可能である。
プログラマブルな数値コントローラ、CPU或は手動制
御装置を所望に応じ利用することができよう。
このような制御装置は当該技術分野で知られている。
本発明によれば、廃棄溶液中のEDT^を酸化するため
に過酸化水素を使用することによって、危険なキレート
化剤はガス、蒸気及び水に変換される。
ガス及び蒸気は、デミスタ−及びフィルタで処理されて
大気中に排出される。次いで水は、炭素質フィルタ及び
イオン交換柱で処理され、しかる後に廃棄処分或は再使
用され、一方、沈澱物は廃棄溶液から分離され、乾燥さ
れ、埋設場所で処分される。このように、本方法によれ
ば、廃棄物の容積は迅速且つ安全に、理論的に可能な最
小の容積に減少されて処分される。
第2図のバッチプロセスのブロック図には、本発明の処
理フローが示しである。ブロックは各種機能ステップを
表し、矢印は、プロセス全体を通してステップからステ
ップに搬送される材料の処理の流れを表す、第2図の配
列において、反応タンクもしくは容器14は、EDT^
、金属イオン、有機物質及び他の放射性核種を含む供給
原料12を受け入れる。また、反応容器14は、図示の
ように過酸化水素18をも受け入れる。εDT^キレー
ト化剤及止剤給原料12の分解で、二酸化炭素、酸素及
び水のような反応生成物及び水酸化物スラッジが生ずる
スラッジ中の固体物質は、分離装置34の作用により除
去され、他方、溶解している放射性核種は液体と共にデ
カンテーションされる。芳香族及び溶解放射性核種を含
んでいる液体は、活性化木炭フィルタ39に送られて、
それにより、芳香族が除去され、しかる後に溶解放射性
核種を除去するためにイオン交換柱40に送られる。固
体物質は次いで、乾燥装置56に送られる。イオン交換
後、上澄み水は、池や、流れ、或は再使用のための水貯
蔵タンクに排出する前に、試験の目的で貯水タンクに排
出される。乾燥した固体、使用済み樹脂及びr過材料は
、固化成は包装するためにキャニスタ一部52に送られ
る。所望ならば、使い捨て可能なイオン交換反応器を使
用することができ、その場合には、この種の容器は密封
して廃棄場所に埋設する。
炙鑑虜 過酸化水素は、キレートを酸化する上で有効であること
が判明している強酸化剤である。本発明の開発中、NT
^、クエン酸及びシュウ酸を、低1)Hレベル(pH=
2.3)で過酸化水素により酸化した。
これ等の反応は、溶解鉄が触媒として作用し、僅かに高
い温度(40〜60″C〉における過酸化物の2〜5倍
の化学量論的過剰量で反応速度が促進されることを示し
ている。pH=2.3のEDT^含有除染溶液を用いた
類似の試験で、90″CにおいてEDT^が90〜95
%破壊した。40〜60°C及びp 11 = 4 、
5でのクエン酸の酸化に関する追加実験で、同様の化学
量論的過剰要件及びイオン要件が結果として得られた。
EDT^は安定性が小さく、従って、NTL或はクエン
酸のいずれよりも高い反応性を示す。従って、上に述べ
た実験条件は控え目な上限帯を表すと考えられる。
実際の化学的廃棄物を模擬するために開発した人造化学
的廃棄物溶液で行った試験の結果、鉄の99%を沈澱す
るのに過酸化物の2倍の化学量論的過剰量で充分である
ことが示された。EDT^の酸化並びに沈澱物の形成及
び沈澱は迅速に生じた。
プロセス開発で用いた化学的清浄廃棄物溶液の例が表I
に示しである。実際の現場での使用においては、広範囲
に亙る金属イオン及びキレート濃度が予想される。金属
イオンの量は、鉄を溶液中に保持するキレートの能力に
より制限される。処理中に添加される過酸化物の量は、
キレート濃度に基づき、所望の化学量論的関係を得るよ
うに調節される。
ECT八 pi( 表  I 化学的清浄廃棄物溶液 11.9±0.4% 7.6 Cs”’        1  x  10−’  p
ci/m1Cs”’        8  x  10
−”  pci/m1Fe             
   6725  ppmNa           
      102  ppmNi         
       107 ppmPb         
        47 ppm14n        
         92 ppmZn        
         28 ppmCu        
         13  ppmTi       
          10 ppmCr       
          7 pp@本発明の好適な実施例
においては、廃棄物溶液を第2図に示したものに類似の
バッチプロセスで処理する。廃棄物溶液は、反応タンク
14にバッチ装入し、そこで50%の過酸化水素溶液1
8を徐々に添加する。過酸化物酸化反応は発熱反応であ
り。
従って、反応プロセスには熱が加えられる。しかし、反
応温度を監視し、過酸化水素の添加レート(、t)を監
視して約40〜60°Cの温度を得ることが可能である
。過酸化物の添加は、99%の鉄の沈澱を得るために、
所望の化学量論的過剰(2倍)になるまで続ける。過酸
化鉄の析出物の沈降を助勢する付加的な凝集剤の使用は
必要とはされないが、所望ならば用いることができよう
。沈降後、上澄み液を、既述のようにr過しイオン交換
し、そして不溶性の水酸化金属(主として鉄及び銅の水
酸化物)からなる沈澱物を、乾燥及びキャニスタ−包装
の埋設場所で、埋設する状態にする。
過酸化水素による酸化には、最小限度の処理設備しか要
求されず、最終的には、固体廃棄物の最小埋設容積が結
果的に実現される。
以上、本発明の特定の実施例と関連して本発明を説明し
たが、更に他の変更が可能であることは理解に難くない
。従って、本発明は、一般に、本発明の原理に従う変更
、使用或は適応を包含することを企図するしのであり、
このような当業者に容易に想f11シ得る変更例は本発
明の均等物の範囲に包含されるものであることを付記す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例による装置の構成を略示す
るブロック図、第2図は、本発明の一実施例に従い汚染
放射性廃棄物を取り扱うためのバッチプロセスを略示す
るブロック図である。 10・・・廃棄物処理システムく濃縮装置)12・・・
廃棄水 14・・・反応タンク(酸化室手段) 18・・・過酸化水素溶液(酸化剤)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)原子力設備を清浄するのに使用した危険なキレート
    化剤を含む廃棄水溶液中に同伴される溶解固体放射性物
    質の濃縮方法であって、 酸化剤の存在下で、放射性物質及び危険なキレート化剤
    を含有する廃棄水を酸化し、それにより前記キレート化
    剤を酸化してガス及び水を含む危険でない物質の流れに
    すると共に付加的な固体を前記廃棄水溶液から沈澱せし
    め、 溶解放射性物質を含有する廃棄水から放射性物質及び放
    射性固体を含有する廃棄水を分離し、溶解放射性物質を
    含有する廃棄水をイオン交換樹脂を用いてイオン交換し
    て同廃棄水から前記溶解放射性物質を除去し、 分離手段から得られる放射性固体を乾燥して乾燥固体を
    生成し、 該乾燥固体と前記除去された溶解放射性物質を含有する
    使用済みイオン交換樹脂とを固形状に包装する、 諸ステップを含む溶解・固体放射性物質の濃縮方法。 2)原子力設備を清浄するのに使用した危険なキレート
    化剤を含有する廃棄水溶液中に同伴される溶解・固体放
    射性物質の濃縮装置であって、酸化剤の存在下で前記放
    射性物質及び危険なキレート化剤を含有する廃棄水を受
    けて前記キレート化剤を酸化し、ガス及び水を含む危険
    でない物質の流れにすると共に、付加的な固体を前記廃
    棄水溶液から沈澱せしめる酸化室手段と、 放射性物質を含有する廃棄水を受け入れて放射性固体を
    、溶解放射性物質を含有する廃棄水から分離するために
    、前記酸化室手段に接続された分離器手段と、 溶解放射性物質を含有する廃棄水を受け入れて、該廃棄
    水から樹脂とのイオン交換により溶解放射性物質を除去
    するためのイオン交換樹脂を含むイオン交換手段と、 前記分離器手段から得られる放射性固体を受け入れて乾
    燥固体を生成する乾燥器手段と、前記乾燥固体及び前記
    除去された溶解放射性物質を含有する使用済みイオン交
    換樹脂を受け入れて固状形態に包装する包装手段と、 を含む溶解・固体放射性物質の濃縮装置。
JP2210553A 1989-08-11 1990-08-10 溶解・固体放射性物質の濃縮方法及び装置 Expired - Fee Related JP2978542B2 (ja)

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