JPH0452435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電所等で生ずる廃液の処理
方法に関し、さらに詳しくは、使用済みイオン交
換樹脂を酸あるいは過酸化水素により分解してで
きる揮発性のアンモニヤ及びアミン類を含む廃液
を処理するのに好適な使用済樹脂類分解廃液の処
理法に関する。 〔従来技術〕 BWR（沸騰水型原子炉）やPW（加圧水型原子
炉）などの原子力発電所から発生する各種放射性
廃棄物の従来の処理プロセスは、各廃棄物をまず
遠心薄膜蒸発機で乾燥粉末化した後、造粒機によ
りアーモンド型のペレツトに加圧成形することに
より、廃棄物の量を大幅に減容し、更にこれらペ
レツトを200のドラム缶に詰入れた後、アスフ
アルトやプラスチツク等をペレツトの間隙に充填
することによつて、安定した固化体を製作するも
のである。 このプロセスに関し、第１図に示すように、特
に乾燥粉末化において、次のような技術改良が行
われている。まず廃棄物のうち濃縮廃液ａ、使用
済の粒状イオン交換樹脂ｂ及び粉状イオン交換樹
脂ｃ並びに濾過助材ｄは混合ｅしてから遠心薄膜
蒸発機で乾燥粉末化ｆする。この混合により二つ
の利点が得られる。第１点は、不燃性である濃縮
廃液のNa₂SO₄やNa₂B₄O₇と可燃性である樹脂類
とが混合されることによつて、樹脂単独で粉末化
したときよりも火災ポテンシヤルを低減できるこ
とである。第２点は濃縮廃液を粉末化するときに
問題となる伝熱面上に折出するスケールを、弾力
性のある樹脂類を混合することによつて、はく離
することが容易になることである。他方、もう１
つの廃棄物である洗濯廃液ｇは遠心薄膜蒸発機の
粉末化条件（１気圧、100℃）では液状であるの
で従来では粉末化が難しかつたところ、活性炭を
混合ｈすることによつて洗剤成分を活性炭の多孔
質内に選択的に吸着することができるようにな
り、粉末化が可能となつた。得られた粉末は造粒
ｉされた後に固化ｊされる。 第１図に示した上記プロセス技術が開発された
後、更に廃棄物量の低減を目的として、可燃性の
使用済樹脂類を酸や過酸化水素で酸化分解して無
機化してから粉末化を行なうシステムの開発が進
められているが、この分解廃液の乾燥粉末化特性
についての検討は行なわれておらず、該分解廃液
を乾燥粉末化して処理する効率的方法はまだ知ら
れていない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、使用済のイオン交換樹脂類や
パルプ、セルローズ等の濾過助材を湿式にて酸化
分解した後の分解廃液を効率よく安定した乾燥粉
末にする方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するため、本発明による使用済
樹脂分解廃液の乾燥粉末化方法は、使用済樹脂ス
ラリーに過酸化水素、硝酸又は硫酸を加えて該樹
脂を酸化分解するプロセスから排出される分解廃
液を乾燥粉末化する方法において、上記分解廃液
中の揮発性アルカリ性成分の量に相当する当量も
しくはそれを若干上回る量の不揮発性アルカリ成
分を予め分解廃液中に添加し、乾燥粉末化過程中
に上記揮発性アルカリ性成分が蒸発しても、上記
分解廃液を、そのPHが酸性側に移行しないように
して乾燥粉末化することを特徴とするものであ
る。すなわち、粉末化過程において如上の分解廃
液のPHを常に中性もしくは弱アルカリ側に保つこ
とにより、粉末化を阻害する主要因子である有機
酸の生成を抑制して該分解廃液をPH７の近傍に維
持して乾燥粉末化操作の際に生成する粉末の粘稠
化傾向を阻止し、粉末化を安定的に行なうように
したことを特徴とするものである。 〔発明の基礎となつた実験〕 本発明は下記の実験の結果に基づいている。す
なわち、第２図に示すような陰イオン交換樹脂及
び陽イオン交換樹脂を含む使用済イオン交換樹脂
スラリーに過酸化水素を添加し、100℃で５時間
反応させた後、NaOHでPH７に中和し、この廃
液中の固形分の分析をした。分析結果を表１に示
す。

〔発明の実施例〕

本発明の方法を沸騰水型原子発電所から生ずる
使用済イオン交換樹脂の分解廃液の乾燥粉末化処
理に適用した場合の実施例を第４図により詳細に
説明する。第４図はその放射性廃棄物処理装置全
体のフロー図である。まずプロセスの概要を述べ
る。 廃棄物のうち可燃性のものは、それぞれ使用済
粒状イオン交換樹脂貯蔵タンク１、使用済粉状イ
オン交換樹脂貯蔵タンク２、使用済濾過助材貯蔵
タンク３に貯蔵されている。これら貯蔵タンクよ
り一日あたりの夫々の平均廃棄物発生量だけ、反
応容器４に移送する。次に、触媒貯蔵タンク５よ
り反応容器４内のFeイオが0.04mol／になるよ
うにFeSO₄水溶液を移送する。そして酸化剤タン
ク６より30重量％のH₂O₂水溶液を一定速度で５
時間にわたり供給し、反応容器４内の可燃性廃棄
物の酸化分解を行なう。所定時間経過した後、分
解廃液は混合容器７に移送され、ここで濃縮廃液
貯蔵タンク８より濃縮廃液を一日あたりのその平
均発生量だけ混合容器７に追加する。その後、
NaOH貯蔵タンク９よりNaOH水溶液を添加し
てPH７の近傍に調整した後、廃液を混合容器７か
ら遠心薄膜蒸発機１０に移送して乾燥粉末にす
る。 この遠心薄膜蒸発機１０内で発生する水蒸気は
凝縮器１１で水に戻し、水蒸気中の非凝縮性ガス
はフイルタ１２により放射性核種を除去した後に
煙突１３より大気へ放出する。このガス中に含ま
れるNH₃を分解するために、フイルタ１２の前
段にNH₃分解装置１４を設ける。この分解装置
１４では、まずヒータによりガスを350℃まで加
熱した後、銅あるいは銀を添着したチタン層に通
し、下記の反応によりNH₃を分解する。 4NH₃＋3O₂→2N₂＋6H₂O 一方、遠心薄膜蒸発機１０で生成した乾燥粉末
は、ブリケツテングマシン１５により長径３cmの
アーモンド型のペレツトに加圧成型する。このペ
レツトをコンクリートで厚さ５cmの内張りをした
200のドラム缶１６内に充填した後、固化剤貯
蔵タンク１７より水ガラスをペレツト間隙に注入
して安定した固化体に成型する。 上記プロセス中混合容器７におけるNaOHの
添加は、本発明に基づき以下詳述するように行わ
れる。なお、この混合容器７のける混合はマイク
ロコンピユータ１８により自動的に制御されるよ
うになつている。 反応容器４からの廃液と濃縮廃液貯蔵タンク８
からの濃縮廃液とを混合容器７へ移送し了えた
後、混合容器７内の廃液量を計測する。これは、
混合容器７底部に取り付けた圧力発信器１９を用
いて得た圧力の測定値と混合容器７の断面積とを
掛算して求める。次に、バルブ２０を閉めた状態
でバルブ２１を開け、ポンプ２２を運転して、混
合容器７内の撹拌を行なう。この状態でNaOH
貯蔵タンク９より重力によりNaOH水溶液を添
加する。このタンク９からのNaOH添加のため
の供給ラインには、流動抵抗が少ないライン２３
と、流量を1/10に低下させるようにオリフイス２
４を設けたライン２５とがある。タンク９から流
出するNaOH水溶液の重量流量（これは体積流
量を電磁流量計２８で測定し、これに30重量％の
濃度を有する該NaOH水溶液の密度1.33Kg／を
掛算して計算する）に注意しつつ上記NaOH添
加を行う。すなわち、当初、混合容器７内の廃液
は強い酸性側になつているので、PHメータ２９で
廃液のPHを測定しながら、PH３まではバルブ２６
を開けて大きい流量でNaOH水溶液の添加を行
ない、それ以後はバルブ２６を閉じバルブ２７を
開けて小さい流量でNaOH水溶液の添加を行な
う。 混合容器７内の廃液中の前述した揮発性のアル
カリ性成分の量を、PHメータ２９とアンモニア電
極３０を用いて、以下の原理によつて測定する。
廃液中において次の(1)式のような平衡関係が成り
立ち、この平衡定数は(2)式で与えられる。 NH₄ ⁺NH₃＋H⁺ (1) log（NH₃）（H⁺）／（NH₄ ⁺）＝9.2 (2) アンモニア電極３０は半透膜を通れるNH₃の
濃度を測るものであり、またPHメータ２９でH⁺
イオンの濃度が測られる。これらの値により(2)式
からNH₄ ⁺の濃度を計算で求め、そしてNH₃と
NH₄ ⁺の濃度の合計から前述の揮発性アルカリ性
成分の濃度が求まる。(1)式の平衡関係が示すよう
に、廃液が酸性側でH⁺が多いほど平衡は左へ進
み、廃液中のNH₃の量は減る。H⁺Ｎの量が減り
NH₃の量が多いほど上記濃度測定の精度は向上
する。従つて混合容器７内にPHが７近傍になるま
でNaOH水溶液を添加してから上記の濃度の測
定及び算出を行うのがよい。このようにして求め
た揮発性アルカリ成分の濃度に混合容器７内の液
の量を掛け算することにより該容器７の廃液中の
揮発性アルカリ性成分の量が求まる。 この求まつた量の1.5倍当量のNaOHをNaOH
水溶液貯蔵タンク９から添加するのである。ここ
で揮発性アルカリ成分の量の１倍当量でなくて
1.5倍当量とした理由は、廃液中の揮発性アルカ
リ性成分はNH₃の他にアミン類があり、このア
ミン類は条件によつてはNH₃量の0.2から0.6倍の
範囲で変動することを実験的に知つたからであ
る。第３図からわかるように、HaOHが過少で
あるよりは過大である方が粘性の上昇が1/3ほど
少い。従つて揮発性アルカリ性成分量の1.5倍当
量のNaOHを添加することは、アミン類の変動
による粘性の最大上昇値を低くすることができ
る。 廃液へのNaOH添加が終了した後、バルブ２
１を閉じ、バルブ２０を開いて混合容器７内の廃
液を遠心薄膜蒸発機１０へ供給する。 かくして、上記実施例によれば、可燃性廃液物
を過酸化水素により分解した廃液を流動性の良い
乾燥粉末にすることができる。 なお遠心薄膜蒸発機以外の乾燥器を用いても同
様の効果を期待することができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、使用済のイオン交換樹脂や濾
過助材等の樹脂類を酸化分解した分解廃液の粉末
化過程中に該揮発性の揮発液中アルカリ性成分が
蒸発しても、該分廃液駅を、そのPHが酸性側に移
行しないように中性もしくは弱アルカリ性に維持
し、これにより廃液を流動性の良い乾燥粉末に化
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射性廃棄物の処理方法を示す
ブロツク線図、第２図はイオン交換樹脂の構造を
示す図、第３図はNaOH添加量と生成粉末の粘
性係数の関係を示す実験グラフ、第４図は本発明
の方法を実施する装置構成を例示した全体系統図
である。 １，２，３……放射性廃棄物貯蔵タンク、４…
…反応容器、５……触媒貯蔵タンク、６……酸化
剤タンク、７……混合容器、８……濃縮廃液貯蔵
タンク、９……NaOH貯蔵タンク、１０……遠
心薄膜蒸発器、１５……造粒機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用済樹脂スラリーに過酸化水素、硝酸又は
   硫酸を加えて該樹脂を酸化分解するプロセスから
   排出される分解廃液を乾燥粉末化する方法におい
   て、 上記分解廃液中の揮発性アルカリ性成分の量に
   相当する当量もしくはそれを若干上回る量の不揮
   発性アルカリ成分を予め分解廃液中に添加し、乾
   燥粉末化過程中に上記揮発性アルカリ性成分が蒸
   発しても、上記分解廃液を、そのPHが酸性側に移
   行しないようにして乾燥粉末化することを特徴と
   する使用済樹脂分解廃液の乾燥粉末化方法。