JPH0682598A

JPH0682598A - 放射性金属廃棄物の除染方法

Info

Publication number: JPH0682598A
Application number: JP25914092A
Authority: JP
Inventors: Akio Tanaka; 明雄田中; Hitoshi Sato; 等佐藤
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】除染液の劣化による溶解速度の低下を防止
し、放射性二次廃棄物の量を極力低減せしめた放射性金
属廃棄物の除染方法を提供すること。【構成】表面が放射性物質で汚染された放射性金属廃
棄物を除染液中に浸漬し、表層を溶解することにより放
射性物質を除去するため、加温した除染液２中で金属廃
棄物１の表層を溶解し、溶解した金属量と等当量の除染
剤５を除染液中に追加補充し、金属塩の飽和溶解度に達
するまで除染を行うことを特徴とする放射性金属廃棄物
の除染方法である。飽和溶解度に達した除染液は、固液
分離槽６で冷却して金属塩の結晶を析出させ、この結晶
塊１２を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性物質で汚染され
た各種機器、配管等の放射性金属廃棄物の除染方法に係
り、特に、除染液の劣化による溶解速度の低下を防止
し、化学的にあるいは電解によって溶解困難な油分、
錆、塗料などを表面に有する放射性金属廃棄物でも効率
よく除染でき、かつ、放射性二次廃棄物の量を極力低減
せしめた除染方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所などで発生する放射性金属
廃棄物は、主に配管、バルブ等の廃材であり、従来、こ
の種の廃棄物は細断する等の方法でドラム缶等の専用容
器に入れ、廃棄物貯蔵庫に保管貯蔵されている。しか
し、その数は年々累積し、その保管場所の確保が大きな
問題となっている。このことから、前記金属廃棄物の減
容化が望まれ、圧縮や加熱溶融により減容する方法が提
案されている。しかし、このような方法では、放射性物
質で汚染されている表面の汚染部分と大部分の非汚染部
分とを、一括処理するためその減容効果は顕著とは言い
がたい。

【０００３】一方、表面の汚染部分のみを除去し、大半
の非汚染部分は一般廃棄物と同様の処分を可能とする除
染・減容処理が放射性金属廃棄物の減容技術として有望
視されている。このような除染・減容化技術としては、
電解除染法、ブラスト除染法などが開発されているが、
これらの方法では除染対象物に電極あるいはノズルを挿
入する必要があり、バルブ、ポンプ等の複雑な形状物の
除染が難しいとされている。このような複雑な形状物に
適用できる除染方法としては、除染液中に金属廃棄物を
浸漬し、汚染表面を溶解する化学除染法が最も一般的で
ある。また、除染液としては、蓚酸、クエン酸のような
有機酸を主体としたものや、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸
のような強酸が用いられるが、迅速かつ確実に除染を達
成する必要のある除染減容の目的には後者の強酸を用い
た方法が採用されている。

【０００４】しかしながら、強酸による金属の溶解反応
は、硫酸を除染剤とし、対象金属として鉄を例にとる
と、（１）式に示すように金属塩（金属イオン）が増加
し、Ｆe ＋Ｈ₂ＳＯ₄→Ｆe ＳＯ₄＋Ｈ₂↑ ・・・(1) 酸としての能力を維持するための水素イオンが減少し、
溶解能力が低下するため図３に示すように必要とする溶
解速度が得られなくなった時点で除染液全体を廃棄する
こととなり、放射性二次廃棄物を発生することとなる。
このため、除染液を回収し、再使用する手段が検討さ
れ、拡散透析法や電気透析法が提案されているが、これ
らの方法では設備が複雑になることや、放射性物質を取
り扱うことによるメンテナンス上の問題も多くなるとい
う欠点がある。

【０００５】ところで、放射性金属廃棄物の汚染の態様
には、放射性粒子が付着した軽い汚染や金属母材に浸透
拡散した汚染の他、塗装部分の汚染、付着した油分、グ
リース等の汚染、錆の混入した汚染など、その付着程度
や汚染形態は様々であり、汚染レベルや廃棄物の形状も
多種多様である。これらのうち、金属母材に浸透拡散し
た汚染を確実にかつ迅速に除染する方法については、上
述のとおりであるが、油分、グリース、塗装、さらには
厚く生成した錆に対しては化学的に溶解することが困難
なことから硬度の高いアルミナや鉄系のブラスト材を用
いたブラスト法など、機械的な除染方法が一般的に採用
されている。

【０００６】例えば、油分、塗装部分及び錆を有し、か
つ金属母材中にも汚染が拡散浸透している廃棄物に対
し、化学除染法を適用した場合、金属母材を選択的に溶
解し、その上部の錆、油分、塗装部分はいわゆるアンダ
ーカッティングにより剥離除去されることで除染は達成
されるが、この方法では除染時間が長びき、ひいては余
分に金属母材を溶解することとなり、劣化した除染液に
起因する二次廃棄物量を増大させることとなる。また、
前記ブラスト法を適用した場合には、除染は達成される
が、ブラスト材を繰り返し使用すると、ブラスト材が徐
々に粉砕されてブラスト材としての能力を失うという欠
点があり、また、ブラスト材自体が汚染されるので、再
汚染の問題から、ブラスト材が放射性廃棄物として処理
され、二次廃棄物量が増大するという欠点がある。した
がって、多種多様な廃棄物を効率よく除染するために
は、前記の各種除染法を組み合わせることが好ましいと
考えられるが、効率のよい除染と二次廃棄物量の低減と
を充分に実現しうる組み合わせは、従来提案されていな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、除染液の劣
化による溶解速度の低下を防止し、金属母材内部まで汚
染が浸透拡散しており、化学的にあるいは電解によって
も溶解困難な油分、錆、塗料などを表面に有する放射性
金属廃棄物でも効率よく除染でき、かつ、放射性二次廃
棄物の量を極力低減せしめた放射性金属廃棄物の除染方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、強酸を主体と
した除染液中の水素イオン濃度の低下に伴う除染能力の
低下を防止する手段として、溶解した金属量と等当量の
除染剤を添加し、生成した金属塩の飽和溶解度に達した
除染液の温度を低下させることによって金属塩の結晶を
分離除去し、除染液を再使用するように構成することに
よって上記課題を達成したものである。

【０００９】すなわち、本発明による放射性金属廃棄物
の除染方法は、表面が放射性物質で汚染された放射性金
属廃棄物を除染液中に浸漬し、表層を溶解することによ
り放射性物質を除去する放射性金属廃棄物の除染方法に
おいて、加温した除染液中で金属廃棄物の表層を溶解
し、溶解した金属量と等当量の除染剤を除染液中に追加
補充し、金属塩の飽和溶解度に達するまで除染を行うこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明の方法を実施する場合、除染は化学
除染法又は電解除染法によって行うことができるが、以
下においては説明を簡明にするため、化学除染法によっ
て行う場合について説明する。化学除染の代わりに、電
気化学的な反応を利用する硫酸等を用いた電解除染を行
うことは、詳細に説明するまでもなく、当業者には容易
に理解できることである。

【００１１】本発明の方法において除染液としては、硫
酸等の強酸を主成分とする公知の除染液を用いることが
できるが、金属の溶解速度を速めるため、通常６０〜８
０℃程度に加温して用いる。放射性金属廃棄物をこのよ
うな除染液に浸漬して除染していくと、前記の（１）式
に示したように酸が消費され、溶解速度が低下する。し
たがって、溶解金属量に見合った（等当量の）濃硫酸等
の除染剤を追加補充し、溶解速度、すなわち除染能力を
保持する。この一連の操作は、溶解した金属イオン、す
なわち、生成金属塩の飽和溶解度まで継続される。

【００１２】金属塩が飽和溶解度に達した除染液は、固
液分離槽に導入され、ここで冷却される。冷却された除
染液中の金属イオンは、結晶塩として凝固する。この結
晶金属塩を分離除去した除染液は、再び加温して除染液
として循環使用することができる。

【００１３】分離された金属塩の結晶は、中和槽でアル
カリによって、例えば下記の（２）式により安定な水酸
化鉄、酸化鉄、及び硫酸ナトリウムとなり、通常の固化
剤により安定化処理することができる。Ｆe ＳＯ₄＋２Ｎa ＯＨ→ Ｆe(ＯＨ)₂ ＋Ｎa₂ＳＯ₄ ・・・(2) あるいは〔Ｆe(ＯＨ)₃ ,Ｆe₂Ｏ₃〕

【００１４】除染対象の放射性金属廃棄物が表面に油
分、錆、塗料などを有するものである場合には、予めブ
ラスト処理し、これらを大略除去し、廃棄物の金属表面
を露出させた後、上記のような化学除染を行なうのが好
ましい。本発明において、予めブラスト処理を行なう場
合、ブラスト材としては任意のものを使用しうるが、飽
和溶解度に達した除染液の冷却によって析出、分離した
結晶金属塩を用いるのが好ましい。冷却によって析出さ
せた金属塩は、通常、結晶塊となっているので、これを
ブラスト材として好適な粒径（０．５ｍｍ程度）に破砕
して用いるのが好ましい。

【００１５】次に、本発明の実施態様を図面を参照して
具体的に説明するが、本発明はこれらによって制限され
るものではない。図１は、本発明の方法の一実施態様を
示す装置の系統図である。図１において、放射性金属廃
棄物１を硫酸等の除染液２の入った除染槽３に浸漬し、
表層を溶解し、最終リンスを洗浄槽１７で実施すること
によって化学除染を行なう。このとき、溶解速度を向上
するため、除染液２は通常６０〜８０℃にヒータ４によ
って加温される。また、放射性金属廃棄物１を多量に除
染していくと、前記（１）式に示したように酸が消費さ
れ、溶解速度が低下するので、溶解金属量に見合った
（等当量の）除染剤５を追加補充し、溶解速度、すなわ
ち除染能力を保持する。この一連の操作は、溶解した金
属イオン、すなわち金属塩の飽和溶解度に達するまで継
続される。

【００１６】その後、金属塩が飽和溶解度に達した除染
液２は、固液分離槽６に導入される。この固液分離槽６
の外側には、ジャケット７が付設されており、ブライン
槽８内のブライン９が通液できる構造となっている。さ
らに、該ブライン９は、ヒータ１１によって任意の温度
に調節可能となっている。上記構成のもと、前記除染液
２をまず、冷却器１０で冷却したブライン９によって冷
却する。冷却された除染液中の金属イオンは、結晶（例
えばＦe ＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ）として析出し、結晶塊１２
を形成する。その後、加温したブライン９を通液するこ
とにより、槽壁部の結晶が溶解し、結晶塊１２をチェー
ン１３を引き上げることにより固液分離槽６から容易に
分離除去することができる。分離した結晶塊１２は、中
和槽１４へ移送し、苛性ソーダ等のアルカリ溶液１５に
よって中和され、前記（２）式に示したように安定な水
酸化鉄、酸化鉄及び硫酸ナトリウムを生成し、通常の固
化剤により固化装置１６で安定化処理される。

【００１７】図２は、上記の結晶塊１２を中和槽へ移送
しないで、ブラスト材として用いて化学除染の前処理と
してブラスト除染を行なう装置を示す系統図である。結
晶塊１２は破砕機２８に投入され、ブラスト材として好
適な粒径に破砕され、ブラスト材２５として油分、錆、
塗装等の除去のためブラストタンク２７に供給される。
放射性金属廃棄物１は、主としてキャビネット２１及び
ブラスト噴射ノズル２２から成るブラスト除染装置２３
内に設置される。ブラストタンク２７には、圧縮空気２
６が吹き込まれ、ブラスト材２５を圧縮空気２６によっ
てブラスト噴射ノズル２２へ圧送する。噴射されたブラ
スト材は、放射性金属廃棄物１に衝突し、これをブラス
ト除染する。これにより剥離された油分、錆、塗装など
は、ブラスト材とともにキャビネット２１の底部に貯留
され、ある程度の量となったら、排出される。

【００１８】使用済みのブラスト材は、中和設備２４あ
るいは図１に示した中和槽１４で中和して、水酸化鉄、
酸化鉄、硫酸ナトリウム等の安定な状態にした後、セメ
ント固化などの手段により処理され、廃棄物建屋に管理
保管される。あるいは、使用済みのブラスト材を再び加
熱溶解し、不溶分を除去した後、冷却してブラスト材と
して再使用することができる。これにより、二次廃棄物
量をさらに低減することができる。

【００１９】図２に示した装置によりブラスト除染され
た放射性金属廃棄物１は、図１に示した化学除染槽３へ
移送され、上記と同様に化学除染され、洗浄槽１７で最
終リンスを受ける。

【００２０】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。

【００２１】実施例１炭素鋼から成る放射性金属廃棄物を図１に示した装置に
より除染液として１５重量％（１．８モル）硫酸を用い
て６０℃で化学除染した。鉄の溶解量に見合った（等当
量の）硫酸を適宜追加補充することにより、図４に示し
たようにほぼ一定の溶解速度を達成することができた。
鉄濃度として約１５０ｇ／ｌに達した時点で若干のスラ
ッジ状の結晶が認められた。この除染液中の金属塩は、
図５に示したように、除染液の温度を例えば６０℃から
２５℃に冷却することにより析出し、約２５ｇ／１００
ｇＨ₂Ｏの硫酸第一鉄（Ｆe ＳＯ₄）を分離回収するこ
とが可能であった。

【００２２】除染液が劣化し、全量廃棄した場合（比較
例）における除染速度及び二次廃棄物量を測定し、本発
明の方法における除染速度及び二次廃棄物量を１として
評価し、結果を表１に示す。表１に示したように、本発
明の方法によれば、従来法に比べて除染速度は２５％向
上し、最終的な二次廃棄物量は約半分となった。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２実施例１で分離回収された硫酸第一鉄の結晶塊（図１に
おける結晶塊１２）を平均粒径０．５ｍｍに破砕し、塗
装面や錆を有する炭素鋼製放射性金属廃棄物を図２に示
した方法でブラスト除染したところ、３００ｃｍ²／分
の除染速度が得られた。また、錆面も強固に付着してい
る部分を除き、ほぼ同様の結果が得られた。なお、ブラ
スト材として使用した硫酸第一鉄は、中和設備２４で水
酸化鉄、硫酸ナトリウムなどの安定な化合物としてセメ
ントで固化し、廃棄物建屋に保管した。

【００２５】上記のブラスト除染を行った金属廃棄物
は、図１に示した装置により表２に示す除染条件で化学
除染した。ブラスト除染を行わず、除染液が劣化し、全
量廃棄した場合（比較例）における除染速度及び二次廃
棄物量を測定し、本発明の方法における除染速度及び二
次廃棄物量を１として評価し、その結果を表２に示す。
表２から明らかなとおり、本発明の方法によれば、従来
法に比べて除染速度は２倍に向上し、最終的な二次廃棄
物量は約１／３となった。

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例１及び２では、硫酸を用いた化学除
染法により金属母材の溶解を行う方法を説明したが、硫
酸電解除染法を行っても同様に良好な結果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法によれば、多量の金属廃棄
物を除染しても効率のよい一定の除染性能を維持するこ
とができ、さらに除染液の処理に伴う二次廃棄物の量を
著しく低減することができる。また、塗装面、錆、油分
など、各種の汚染形態の放射性金属廃棄物でも効率よく
除染することができ、その際発生する二次廃棄物の量は
いっそう低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一実施態様を示す装置の系統図
である。

【図２】本発明の方法の別の実施態様を示す装置の系統
図である。

【図３】従来の化学除染法による鉄の溶解速度線図であ
る。

【図４】本発明の実施例１で測定した鉄の溶解速度線図
である。

【図５】本発明の実施例１で測定した硫酸第一鉄の溶解
度線図である。

【符号の説明】

１放射性金属廃棄物２除染液３除染槽６固液分離槽７ジャケット８ブライン槽９ブライン１２結晶塊１４中和槽１６固化装置１７洗浄槽２１キャビネット２２ブラスト噴射ノズル２３ブラスト除染装置２４中和設備２５ブラスト材２６圧縮空気２７ブラストタンク２８破砕機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が放射性物質で汚染された放射性金
属廃棄物を除染液中に浸漬し、表層を溶解することによ
り放射性物質を除去する放射性金属廃棄物の除染方法に
おいて、加温した除染液中で金属廃棄物の表層を溶解
し、溶解した金属量と等当量の除染剤を除染液中に追加
補充し、金属塩の飽和溶解度に達するまで除染を行うこ
とを特徴とする放射性金属廃棄物の除染方法。
【請求項２】金属塩が飽和溶解度に達した除染液を固
液分離槽に導入し、冷却して金属塩の結晶を析出させ、
該結晶を分離し、除染液を再使用する請求項１記載の放
射性金属廃棄物の除染方法。
【請求項３】除染を化学除染法又は電解除染法によっ
て行う請求項１又は２記載の放射性金属廃棄物の除染方
法。
【請求項４】放射性金属廃棄物を除染液に浸漬する前
に、金属塩の結晶から成るブラスト材で該廃棄物表面を
研掃する請求項１、２又は３記載の放射性金属廃棄物の
除染方法。
【請求項５】金属塩の結晶から成るブラスト材が、請
求項２記載の固液分離槽で析出、分離した金属塩の結晶
粒である請求項４記載の放射性金属廃棄物の除染方法。