JPH0562319B2 - - Google Patents
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- JPH0562319B2 JPH0562319B2 JP58237764A JP23776483A JPH0562319B2 JP H0562319 B2 JPH0562319 B2 JP H0562319B2 JP 58237764 A JP58237764 A JP 58237764A JP 23776483 A JP23776483 A JP 23776483A JP H0562319 B2 JPH0562319 B2 JP H0562319B2
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ウランを取扱う原子力施設で発生
するウラン汚染金属の除染において、高い除染率
を得るための溶融除染法に関するものである。
するウラン汚染金属の除染において、高い除染率
を得るための溶融除染法に関するものである。
従来、ウラン汚染金属の溶融除染は、試料を当
該金属の酸化物などのスラツギング剤と共に加熱
炉へ入れ、溶融過程でウラン化合物を、当該金属
より比重の小さいスラグ中へ移行させ分離を行つ
ていた。溶融金属は冷却固化をしてからスラグ層
のみ切り出しウランを除去した。しかし、この方
法ではスラグと溶融金属との分離が完全に行なわ
れなく、金属中にスラグ成分が取り残される場合
もある。そこで、溶融処理した時点で溶融金属を
ろ過してスラグ成分を分離除去する方法がとられ
た。この方法によりスラグ層に移行したウラン化
合物はほぼ分離できることがわかつたが、溶融金
属と結合し金属化合物を形成したウラン化合物は
分離することができない。すなわち単純な溶融処
理ではウラン化合物によつて汚染された金属を除
染しても高い除染係数を得にくいことがわかつ
た。
該金属の酸化物などのスラツギング剤と共に加熱
炉へ入れ、溶融過程でウラン化合物を、当該金属
より比重の小さいスラグ中へ移行させ分離を行つ
ていた。溶融金属は冷却固化をしてからスラグ層
のみ切り出しウランを除去した。しかし、この方
法ではスラグと溶融金属との分離が完全に行なわ
れなく、金属中にスラグ成分が取り残される場合
もある。そこで、溶融処理した時点で溶融金属を
ろ過してスラグ成分を分離除去する方法がとられ
た。この方法によりスラグ層に移行したウラン化
合物はほぼ分離できることがわかつたが、溶融金
属と結合し金属化合物を形成したウラン化合物は
分離することができない。すなわち単純な溶融処
理ではウラン化合物によつて汚染された金属を除
染しても高い除染係数を得にくいことがわかつ
た。
例えばウラン化合物で汚染されたアルミニウム
の場合、実験的に得られた除染係数（DF）は約
30であつた。ろ過法によつてスラグを完全に分離
し得たとしても、溶融金属中には金属化合物を形
成したウランが残存し、除染係数を100以上にす
ることは難しい。すなわち理論的に得られる除染
係数（DF）は次式で示される。
の場合、実験的に得られた除染係数（DF）は約
30であつた。ろ過法によつてスラグを完全に分離
し得たとしても、溶融金属中には金属化合物を形
成したウランが残存し、除染係数を100以上にす
ることは難しい。すなわち理論的に得られる除染
係数（DF）は次式で示される。
DF＝１＋α
α＝Ｕ化合物中UO2で存在する量／Ｕ化合物中金属
Ｕに還元される量 ＝１／Ｋ＝１／exp（−ΔG／RT） ここで Ｋ：平衡定数 ΔG：生成自由エネルギー Ｒ：気体定数 Ｔ：温度 上式で、温度1200℃の場合DF≒100となる。し
かし、実際原子力施設から排出されるウラン汚染
金属の付着ウラン量は濃度換算にして10ppm程度
であるが、除染金属の再利用を可能とするために
は0.01ppm以下にする必要がある。このためには
除染係数を104以上に上げる必要がある。
Ｕに還元される量 ＝１／Ｋ＝１／exp（−ΔG／RT） ここで Ｋ：平衡定数 ΔG：生成自由エネルギー Ｒ：気体定数 Ｔ：温度 上式で、温度1200℃の場合DF≒100となる。し
かし、実際原子力施設から排出されるウラン汚染
金属の付着ウラン量は濃度換算にして10ppm程度
であるが、除染金属の再利用を可能とするために
は0.01ppm以下にする必要がある。このためには
除染係数を104以上に上げる必要がある。
そこで、本発明に係わる溶融除染法において
は、放射能汚染を拡大を防止しながら、従来の方
法では分離除去しえなかつた、溶融後も金属中に
残存するウラン成分を取り除き、除染係数をさら
に高めることを目的とした。以下本発明につき詳
細な説明を行なう。
は、放射能汚染を拡大を防止しながら、従来の方
法では分離除去しえなかつた、溶融後も金属中に
残存するウラン成分を取り除き、除染係数をさら
に高めることを目的とした。以下本発明につき詳
細な説明を行なう。
本発明の溶融除染装置を第１図に示す。まず、
加熱炉１の中に試料ルツボ３を置き、ルツボ内へ
ウラン汚染金属とアルミナやシリカなどのスラツ
ギング剤を添加する。ルツボ３には底面にフイル
タ４を置く。炉内の雰囲気条件は真空（10-3mm
Hg程度）又は不活性ガスとし、雰囲気条件を制
御するために給排気設備の接続を可能とする。試
料を炉内に納め、上記雰囲気条件に設定した後、
炉加熱ヒータ２で所定の温度まで上げ、ウラン汚
染金属を溶融せしめたまま、一定時間保持する。
この間、溶融金属中のウラン化合物はスラグ層へ
移り、溶融金属はフイルタ４を通つて受けルツボ
５へ移る。受けルツボ５の中に入つた溶融金属は
すでに除染された状態にあるが、なお残存するウ
ラン化合物を含んだまま受けルツボ５の中で固化
する。受けルツボ５は、溶融後固化した金属を次
の処理に移し易くするため円筒状の構成となつて
いる。
加熱炉１の中に試料ルツボ３を置き、ルツボ内へ
ウラン汚染金属とアルミナやシリカなどのスラツ
ギング剤を添加する。ルツボ３には底面にフイル
タ４を置く。炉内の雰囲気条件は真空（10-3mm
Hg程度）又は不活性ガスとし、雰囲気条件を制
御するために給排気設備の接続を可能とする。試
料を炉内に納め、上記雰囲気条件に設定した後、
炉加熱ヒータ２で所定の温度まで上げ、ウラン汚
染金属を溶融せしめたまま、一定時間保持する。
この間、溶融金属中のウラン化合物はスラグ層へ
移り、溶融金属はフイルタ４を通つて受けルツボ
５へ移る。受けルツボ５の中に入つた溶融金属は
すでに除染された状態にあるが、なお残存するウ
ラン化合物を含んだまま受けルツボ５の中で固化
する。受けルツボ５は、溶融後固化した金属を次
の処理に移し易くするため円筒状の構成となつて
いる。
次に、受けルツボ５において成型固化した金属
を、局所加熱ヒータ６により部分的に溶融せし
め、かつ準平衡的に溶融相から固相への移行が進
むようにヒータ６をヒータ駆動機７でゆつくり移
動させる。この溶融固化の過程で、液相中に溶け
込んだ不純物の影響で融点が低くなれば液相中
に、また反対に融点が高くなれば固相中に不純物
が濃縮されていく。これをくり返すことにより金
属の純度を上げる。この方法は帯域純化法と言わ
れており、高純度材料製造法として一般化してい
る。
を、局所加熱ヒータ６により部分的に溶融せし
め、かつ準平衡的に溶融相から固相への移行が進
むようにヒータ６をヒータ駆動機７でゆつくり移
動させる。この溶融固化の過程で、液相中に溶け
込んだ不純物の影響で融点が低くなれば液相中
に、また反対に融点が高くなれば固相中に不純物
が濃縮されていく。これをくり返すことにより金
属の純度を上げる。この方法は帯域純化法と言わ
れており、高純度材料製造法として一般化してい
る。
帯域純化法の原理によれば、金属棒中の不純物
の移行状況は第２図に示すごとく表わされる。第
２図において、帯融域がｘまで進んだ時、ｘの位
置における不純物濃度Ｃは次式で表わされる。
の移行状況は第２図に示すごとく表わされる。第
２図において、帯融域がｘまで進んだ時、ｘの位
置における不純物濃度Ｃは次式で表わされる。
Ｃ＝C0〔１−（１−K0）exp（−K0x／ｌ）〕
ここで
C0：金属中の最初の不純物濃度
K0：不純物の偏析係数
ｌ：帯融域の長さ
この式から解かるように、金属の純度を上げる
には、偏析係数K0がK0＜１もしくはK0＞１で、
１に対する比が高いほどよく不純物を分離でき
る。ちなみにゲルマニウムやシリコン中の不純物
について求められたK0は10-4〜10-6のオーダーに
あり、99.99％以上の純化が可能である。アルミ
ニウムの例でも99.9％以上の純化が可能であると
されている。勿論、単一不純物元素を例にとると
さらに微量の不純物のみとなり、単一元素ごとを
比較すると原子番号の大きい元素ほど偏析係数
K0が小さくなる傾向にある。例えばアルミニウ
ム中のウランのK0をみると10-4以下であるので、
溶融ろ過処理済みのアルミニウムを帯域純化し、
ウランの偏析した端部を取り除くことによつて溶
融ろ過済みアルミニウムの除染係数DFは100〜
1000となる。
には、偏析係数K0がK0＜１もしくはK0＞１で、
１に対する比が高いほどよく不純物を分離でき
る。ちなみにゲルマニウムやシリコン中の不純物
について求められたK0は10-4〜10-6のオーダーに
あり、99.99％以上の純化が可能である。アルミ
ニウムの例でも99.9％以上の純化が可能であると
されている。勿論、単一不純物元素を例にとると
さらに微量の不純物のみとなり、単一元素ごとを
比較すると原子番号の大きい元素ほど偏析係数
K0が小さくなる傾向にある。例えばアルミニウ
ム中のウランのK0をみると10-4以下であるので、
溶融ろ過処理済みのアルミニウムを帯域純化し、
ウランの偏析した端部を取り除くことによつて溶
融ろ過済みアルミニウムの除染係数DFは100〜
1000となる。
以上述べてきたように、本発明に係わる溶融除
染法を用いれば、従来の溶融方式では最大でも除
染係数が100であつたものを、さらに100倍高め
104のレベルに高めることができる。これにより、
除染後の金属は一般の金属材料として再利用する
ことが可能な、ウラン濃度0.001ppmのオーダに
することができる。
染法を用いれば、従来の溶融方式では最大でも除
染係数が100であつたものを、さらに100倍高め
104のレベルに高めることができる。これにより、
除染後の金属は一般の金属材料として再利用する
ことが可能な、ウラン濃度0.001ppmのオーダに
することができる。
次に、本発明に係わる溶融除染法の工業化を検
討する。ウラン汚染アルミニウムが100Kg／日の
割合で廃材として生じた場合、このアルミニウム
を第一段階の溶融ろ過処理をし、10cmφのアルミ
ニウム棒に成型固化した後、１cm／時間の速度で
帯域純化を進めていけば20機の帯域純化機の平行
処理で可能となる。本方式は半導体材料や純粋物
質を作成することが目的ではないので、帯域純化
を多数回繰り返す必要はなく、２〜３回の繰り返
しでこと足りるものである。従つて、工業化が可
能である。
討する。ウラン汚染アルミニウムが100Kg／日の
割合で廃材として生じた場合、このアルミニウム
を第一段階の溶融ろ過処理をし、10cmφのアルミ
ニウム棒に成型固化した後、１cm／時間の速度で
帯域純化を進めていけば20機の帯域純化機の平行
処理で可能となる。本方式は半導体材料や純粋物
質を作成することが目的ではないので、帯域純化
を多数回繰り返す必要はなく、２〜３回の繰り返
しでこと足りるものである。従つて、工業化が可
能である。
以上のごとく、本発明は、放射能汚染を拡大を
防止しながら、除染係数を104以上にすることが
でき、放射性廃棄物の除染および減容、さらに廃
材利用につながるものである。
防止しながら、除染係数を104以上にすることが
でき、放射性廃棄物の除染および減容、さらに廃
材利用につながるものである。
第１図は本発明によるウラン汚染金属の溶融除
染装置の実施例を示す略図、第２図は、帯域純化
法における不純物濃度の分布を示す線図である。 １……加熱炉、２……炉加熱ヒータ、３……試
料ルツボ、４……ルツボフイルタ、５……溶融金
属受けルツボ、６……帯域溶融用ヒータ、７……
ヒータ駆動機。
染装置の実施例を示す略図、第２図は、帯域純化
法における不純物濃度の分布を示す線図である。 １……加熱炉、２……炉加熱ヒータ、３……試
料ルツボ、４……ルツボフイルタ、５……溶融金
属受けルツボ、６……帯域溶融用ヒータ、７……
ヒータ駆動機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 放射性物質で汚染された金属廃棄物を全溶融
せしめ、比重差によつて放射性物質を多く含むス
ラグ系と放射性物質の多少含む溶融金属系とを分
離し、前記スラグ系と溶融金属系が存在する溶融
部から重力を利用して前記溶融部の下部にある柱
状の受けルツボに前記溶融金属系を溶融した状態
で落下させ、落下した溶融金属系が固化した後、
帯域純化法に基づき、前記固化溶融金属系を順次
局所的に加熱することにより前記固化溶融金属系
中に残留する放射性物質を他端へ偏析せしめるこ
とを特徴とする放射能汚染金属の溶融除染法。 ２ 前記被除染物質では、核燃料物質であるアク
チニド元素又はその化合物であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の放射能汚染金属の
溶融除染法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23776483A JPS60129698A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 放射能汚染金属の溶融除染法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23776483A JPS60129698A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 放射能汚染金属の溶融除染法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129698A JPS60129698A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0562319B2 true JPH0562319B2 (ja) | 1993-09-08 |
Family
ID=17020097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23776483A Granted JPS60129698A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 放射能汚染金属の溶融除染法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129698A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE507554C2 (sv) * | 1993-02-25 | 1998-06-22 | Siempelkamp Gmbh & Co | Sätt att utvinna metaller ur radioaktivt kontaminerat järnskrot |
| DE19547298A1 (de) * | 1995-12-18 | 1997-06-19 | Siemens Ag | Verfahren zur Verwertung kontaminierter Metallteile |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329319A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-18 | Toshiba Ceramics Co | Manufacture of high purity siccsi mold articles |
| JPS57184571A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-13 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | Melting and treating device for metallic waste |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP23776483A patent/JPS60129698A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329319A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-18 | Toshiba Ceramics Co | Manufacture of high purity siccsi mold articles |
| JPS57184571A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-13 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | Melting and treating device for metallic waste |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129698A (ja) | 1985-07-10 |
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