JPH0565838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］ 本発明は放射能物質で汚染された被処理金属面
を除去する放射能汚染金属の除染装置に関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に原子力発電所等で発生する放射性金属廃
棄物は原子力発電所内に永久貯蔵され、環境に悪
影響を与えないようにしている。 しかし、このように永久貯蔵すると放射性金属
廃棄物の貯蔵量は増加の一途をたどり、貯蔵スペ
ースの確保が困難になる。特に原子力発電所等の
設備を回収等行なう際に生じる配管等はその寸法
が大きくなつており、また容易に減容処理するこ
とができないためその貯蔵が困難になる。 このため、放射性金属廃棄物を除染し、その放
射能レベルを自然界における放射能レベル、つま
りバツクグラウンドレベルまで低下させて、一般
の産業廃棄物と同様に取り扱い得るようにするこ
とが検討されている。 しかしながら、放射性金属廃棄物はその表面に
汚染が固着しているため、表面にゆるく堆積して
いる汚染を除去しただけでは完全な除染はでき
ず、汚染の固着した被処理金属である金属母材の
表面層を溶解して汚染除去する必要がある。 バツクグラウドレベルまでの除染を目的とした
除染方法には、電気化学的に金属母材の表面層を
溶解して除染する電解除染法と、除染剤を用いて
化学的に金属母材の表面層を溶解して除染する化
学除染法が知られている。 しかしながら、電解除染法は除染速度は速い特
長がある反面、電極面を被処理金属面に対峙させ
なければならないので形状の複雑な被処理金属に
対しては適用できない欠点がある。 一方、化学除染法は形状の複雑な被処理金属へ
の適用性は良好であるが、除染速度が遅く、また
除染剤は化学的に消費されて使用できなくなるの
で、使用済汚染剤、すなわち二次廃棄的が大量に
発生する欠点がある。 ［発明の目的］ 本発明は上記の背景技術の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は放射性被処理金
属の表面を確実に溶解でき、従来例の欠点であつ
た形状の複雑な被処理金属に適用でき、除染速度
が速く除染剤を再生使用することにより二次廃棄
物の発生量を少なく抑えることができる放射能汚
染金属の除染装置を提供することにある。 ［発明の概要］ すなわち本発明はセリウム３価イオンを含む硝
酸水溶液を用い、電解酸化反応によりセリウム３
価イオンをセリウム４価イオンに生成して、この
生成したセリウム４価イオンの酸化力を有する電
解液で放射能で汚染された被処理金属を溶解して
放射能を除去する放射能汚染金属の除添装置にお
いて、前記電解酸化反応によりセリウム３価イオ
ンをセリウム４価イオンに生成する電解槽と、前
記被処理金属を電解槽から供給される電解液で溶
解して除染する除染槽と、この除染槽内に配設さ
れ電解液を被処理金属の内側面および外側面にス
プレイ状態で供給するノズルが形成された配管
と、電解槽および除染槽内に発生した硝酸蒸気お
よび水蒸気を回収し水素ガスおよび酸素ガスを排
気する排ガス処理装置とを具備することを特徴と
する。 ［発明の実施例］ 以下本発明の一実施例を第１図ないし第３図を
参照しながら説明する。 第１図において、符号１は電解槽で、電解槽１
内には電解液２としてCe³⁺−Ce⁴⁺−HNO₃溶液
が収容されている。電解液２の中には陽極４およ
び陰極５が浸漬され、陽極４および陰極５は直流
電源８に接続されている。電解槽１には循環ライ
ン９が接続され、電解液２が循環ライン９を通つ
て除染槽２０に供給される。除染槽２０には被処
理金属３が浸漬され、被処理金属３は除染槽２０
の上方に配設された固定機構６からケーブル７に
より吊設される。除染槽２０には電解液２を上下
部の２方向から供給できるようにバルブ１２で切
替えられる。除染槽２０の底部にはドレンライン
１９が接続され、このドレンライン１９を通して
除染槽２０から被処理金属３を処理後の流出した
汚染液がフイルタ１１および循環ポンプ１０Ｂを
通つて電解槽１内へその下部から流入される。 一方、電解槽１の上部側面には排ガスライン１
３Ａが接続されており、また除染槽２０の上部側
面にも同じく排ガスライン１３Ｂが接続されてい
る。そして、電解槽１および除染槽２０から発生
する硝酸蒸気およびミストは排ガスライン１３
Ａ，１３Ｂを通つてコンデンサ１４が凝縮され、
戻しライン１５を通つて電解槽１に回収される。
回収されなかつた硝酸蒸気およびミストは排気ブ
ロア１６に吸引されてデミスタ１７へ回収され
る。また、電解槽１から電気分解によつて発生す
る水素ガスおよび酸素ガスはデミスタ１７を通過
して空気で希釈されて装置外に排出される。な
お、符号１８は電解槽１の側面に設けられた電解
液２の加熱ヒータである。 以上の如く構成された本発明に係わる放射能汚
染金属の除染装置は、まず所定量のCe（NO₃）₃を
硝酸溶液に溶解し電解槽１に収容して電解し、循
環ポンプ１０Ａにより調整した電解液２を循環ラ
イン９を通して除染槽２０の上部および下部から
噴出させドレンライン１９を通して電解槽１と除
染槽２０を循環させる。電解液２を加熱ヒータ１
８により所定温度に加熱し、排気ブロア１６で電
解槽１内と除染槽２０内を負圧にする。同時に直
流電源８により、陽極４と陰極５の間に電圧を印
加し、所定の電流密度の電流を流す。 電解液中では以下に示す反応が起りCe⁴⁺が生
成する。 陽 極 Ce³⁺→Ce⁴⁺＋ｅ− ……(1) 2OH^-→H₂O＋（１／２）O₂（↑）＋2e^- ……(2) 陰 極 H⁺＋e^-→（１／２）H₂（↑） ……(3) Ce⁴⁺が所定濃度になつたならば固定機構６か
ら垂下されたケーブル７に被処理金属３を吊設
し、除染槽２０内の電解液（Ce³⁺−Ce⁴⁺−
HNO₃溶液）をノズル２１からスプレイする。こ
こで、被処理金属３の表面では以下に示す反応が
起りクラツド等の金属表面が溶解するとともに汚
染が除去される。 Ｍ＋Ce⁴⁺→M⁺＋Ce³⁺ ……(4) すなわち、被処理金属３が電解液で所定時間ス
プレイされると、被処理金属３の表面に付着した
クラツドおよび内面の汚染槽が除去され、被処理
金属３は放射能レベル、いわゆるバツクグラウン
ドレベルまで低下され、一般の産業放棄物と同様
に取り扱うことができる。 一方、被処理金属３と反応して還元された汚染
液中のCe³⁺は常時直流電源８から電圧を印加し、
所定の電流密度の電流を流しているため、(1)式の
反応が起りCe⁴⁺が生成し、電解液２を再生する。
この反応生成工程中、電解液２中に浮遊するクラ
ツド、汚染層などの鉄等の酸化物はドレンライン
１９に設けたフイルタ１１で回収されるため、電
解槽１の陽極４へ鉄等の酸化物が付着することを
防ぐことができ、効率良くCe⁴⁺を生成し、電解
液を再生することができる。 一方、電解槽１および除染槽２０から発生する
硝酸蒸気およびミストは電解槽１および除染槽２
０の上部に接続した排ガスライン１３Ａ，１３Ｂ
を通つてコンデンサ１４で凝縮され、戻しライン
１５を通つて電解槽１に回収される。回収しきれ
なかつた蒸気およびミストは、排気ブロア１６に
吸引されてデミスタ１７に回収される。また、電
解槽１から(2)、(3)式に従つて発生する水素ガスお
よび酸素ガスは排ガスライン１３Ａよりデミスタ
１７を経て空気で希釈されて装置外に排出され
る。これにより、硝酸蒸気の装置外への漏洩を防
止するとともい、水素ガスの滞留による燃焼、爆
発の危険を低減することができ、作業員の作業安
全性を高めることができる。 なお、電極材料はHNOおよびCe⁴⁺等の強酸化
剤に耐食性を示し、電解しても研磨されない材
料、例えば白金およびチタン等を用いる。 また、電解液の撹拌機能としては、撹拌機等を
用いてもよい。電解液の加熱源としては、外部ヒ
ータに限らず投込式ヒータ等を用いてもよい。 第２図は第１図における除染槽２０を拡大して
示したものであり、第３図は第２図のＡ−Ａ矢視
断面図を示している。 第２図および第３図において、符号２０は除染
槽で、循環ライン９から電解液を供給され、リン
グ状でかつ多段に形成される配管２７に取着した
スプレイノズル２１から被処理金属３の外側に噴
出される。また、電解液は側面に多数の孔２８を
有する循環ライン９に接続したパイプ２２からも
供給されパイプ２２の孔２８を通して被処理金属
３の内側に噴出され、被処理金属３の内面が除染
される。なお、スプレイ配管２７は支持部材２６
で除染槽２０の内面に固定されている。また、除
染槽２０内の下方には多数の孔２５を有する多孔
板２３が支持片２４を介して取着されている。 第４図は第２図のＢ−Ｂ矢視断面図を示してい
る。 第４図において、電解液はパイプ２２を通つて
除染槽２０内に噴出され除染された後、落下して
多孔板２３を通つて回収される。多孔板２３は被
処理金属３をも保持し、電解液で被処理金属３を
処理した後の汚染液を除染槽２０の下部へ流下さ
せる。 しかして、本発明において、除染槽２０内には
循環ライン９から電解液（Ce³⁺−Ce⁴⁺−HNO₃
溶液）が供給され、スプレイノズル２１または側
面に多数の孔２８を有するパイプ２２から噴出さ
れ被処理金属３を除染する。噴出された電解液は
被処理金属３を伝つて流下し、多孔板２３の孔２
５を通つてドレンライン１９から回収される。循
環ライン９はバルブが切替え方式になつており、
被処理金属３内面のみを除染することもできる。
なお、第２図では被処理金属３の例として原子炉
系の配管を示している。回収されない硝酸蒸気お
よびミストは排ガスライン１３Ｂから排ガス処理
装置へ吸引されて回収される。 実施例 除染槽２内に被処理金属３としてSUS304製
（2Bsch40）の配管を使用して吊設した。使用し
た電解液２のCe⁴⁺の濃度は0.6mol／である。
各々の時間で除染作業を行なつたところ、表に示
す結果が得られた。 表は温度80℃に対する除染結果を示したもの
で、除染時間30分間では除染効果が表われなかつ
たが、除染時間90分間ではバツクグランドまで除
染できることが認められ、120分間ではバツクグ
ランド以下まで除染できることが認められた。な
お、研磨厚は重量減から算出した除染量をα線強
度は被処理金属の表面汚染量を示している。

【表】 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明はセリウム４価イオ
ンの酸化力により放射能汚染金属廃棄物の表面を
溶解し、またセリウム４価イオンを電解法により
再生する放射能汚染金属の除染装置において、電
解槽と除染槽とを分割して独立させ、除染槽２０
内に孔２８を有するパイプ２２および多段のスプ
レイノズル２１を設けて被処理金属３に電解液を
スプレイする装置である。 従つて、本発明によれば、電解液をスプレイし
回収することにより、電解液量を少なくすること
ができ、しかも被処理金属３の内面のみの除染あ
るいは外面のみ除染することも可能である。また
除染液量を最少にすることができ、被処理金属の
放射能レベルをバツクグランドレベルまで低下さ
せることができ、一般の産業廃棄物と同様に取り
扱うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る除染装置の一実施例を示
す系統図、第２図は第１図における除染槽を拡大
して示す縦断面図、第３図は第２図におけるＡ−
Ａ矢視断面図、第４図は第２図におけるＢ−Ｂ矢
視断面図である。 １……電解槽、２……電解液、３……被処理金
属、４……陽極、５……陰極、８……直流電源、
２０……除染槽、２１……スプレイノズル、２２
……パイプ、２３……多板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セリウム３価イオンを含む硝酸水溶液を用
   い、電解酸化反応によりセリウム３価イオンをセ
   リウム４価イオンに生成して、この生成したセリ
   ウム４価イオンの酸化力を有する電解液で放射能
   で汚染された被処理金属を溶解して放射能を除去
   する放射能汚染金属の除染装置において、前記電
   解酸化反応によりセリウム３価イオンをセリウム
   ４価イオンに生成する電解槽と、前記被処理金属
   を前記電解槽から供給される電解液で溶解して除
   染する除染槽と、この除染槽内に配設され前記電
   解液を被処理金属の内側面および外側面にスプレ
   イ状態で供給するノズルが形成された配管と、前
   記電解槽および除染槽内に発生した硝酸蒸気およ
   び水蒸気を回収し水素ガスおよび酸素ガスを排気
   する排ガス処理装置とを具備することを特徴とす
   る放射能汚染金属の除染装置。