JPH0727071B2 - 放射性ヨウ素イオンの除去方法 - Google Patents

放射性ヨウ素イオンの除去方法

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JPH0727071B2
JPH0727071B2 JP3166318A JP16631891A JPH0727071B2 JP H0727071 B2 JPH0727071 B2 JP H0727071B2 JP 3166318 A JP3166318 A JP 3166318A JP 16631891 A JP16631891 A JP 16631891A JP H0727071 B2 JPH0727071 B2 JP H0727071B2
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radioactive iodine
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博志 小玉
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/10Processing by flocculation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D3/00Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D3/12Iodides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G29/00Compounds of bismuth
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放射性ヨウ素イオンの除
去方法に関し、例えば原子力発電プラントにおいて生ず
る放射性廃液中のヨウ素イオンを除去するための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】原子炉
発電プラントにおいて、原子炉中での核分裂により生ず
る放射性ヨウ素ガスは、燃料の検査、交換の場合、更に
は燃料取り扱い時の事故や原子炉暴走事故によって、突
発的に放出される危険性があり、また燃料再処理プラン
トの運転時にも連続的に放出される可能性がある。こう
した種々の事態に対し、放射性ヨウ素ガスの処理法とし
て、洗浄処理方式、固体吸着剤充填による物理・化学的
処理方式、イオン交換剤による処理方式などが検討され
ている。
【0003】しかしながら、液体吸着剤による洗浄処理
方式では、これを液体のまま長期間貯蔵(半減期は17
00万年)するのでは、量的にも、また安全上も問題が
多い。また固体吸着剤充填による物理・化学的処理方式
によって捕捉されたヨウ素は、他のガスとの交換の可能
性に常にさらされており、また温度が上昇すると容易に
吸着物を放出するという難点がある。更に、イオン交換
剤による処理方式では、交換樹脂の耐熱安定性が保たれ
るのは100℃程度までであり、これより高温では十分
な性能を発揮しない。またそれ自身が可燃性であること
から、安全管理上難点がある。
【0004】一方、他の観点から、溶液中のヨウ素イオ
ンを他の元素と反応させて安定な化合物として取り出し
保存しようという試みも検討されている。この方法は、
NaIを水に溶かして作った低濃度ヨウ素イオン溶液(<
5×10-2mol・dm-3)中にα−Bi23とα−Bi57
の混合物を加えて反応させ、溶液中のヨウ素イオンをα
−Bi57Iに変えて取り出す方法である。原料中にα
−Bi57Iを混ぜるのは結晶の核形成に必要な時間を
省き、反応速度を速めるためである。(なお、酸化ビス
マスにはα−相、β−相、γ−相、δ−相の多形があ
り、α相が低温安定相、δ相が高温安定相で、他は準安
定相である。またBi57Iにもα、βの多形がある。
以下、「Bi23」及び「Bi57I」と記述した場合、
特にことわらない限り、いずれもα形の化合物を表わ
す)
【0005】しかしながら、この方法では、NaI溶液
中のヨウ素イオン濃度を5×10-2mol・dm-3以上にす
ると、Bi57I以外の化合物が生成するため、ヨウ素
イオン濃度をそれ以下に保たなければならない。このた
め、多量のヨウ素イオンを処理するためには大量の溶液
を処理しなければならない欠点がある。また、低濃度の
ために、HCO3 -やSO4 -2やCl-などの陰イオンが溶
液中に共存するとBi57Iの成長が妨害され、その
上、Bi57Iの核形成にも多大の時間がかかるので、
原料に予めBi57Iを加えて反応を行わせるという余
分な工程を必要とする。更に、この方法では、繰返し使
用しても原料として使われたBi23のうち最小でも3
0%が未反応として残り、これを分離して再使用するこ
とは不可能なので、原料のロスが大きく、また保存すべ
き固体の量も増えるという欠点がある。
【0006】本発明は、上記従来法の欠点を解消し、放
射性ヨウ素イオンを安定な固体として高効率で且つ容易
に除去し保存し得る方法を提供することを目的とするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者は、NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素
イオンを安定な固体として取り出す方法について鋭意研
究を重ねた結果、ここに本発明を完成したものである。
【0008】すなわち、本発明は、NaI溶液中に含ま
れる放射性ヨウ素イオンと酸化ビスマス(α−Bi23)
とを直接反応させて、放射性ヨウ素イオンをα−Bi5
7Iとして固定化して除去することを特徴とする放射性
ヨウ素イオンの除去方法を要旨とするものである。
【0009】以下に本発明を更に詳述する。
【作用】
【0010】ビスマスと酸素とヨウ素の化合物として
は、α−Bi57I、β−Bi57I、Bi793、Bi4
52、BiOIの五種類の化合物が報告されている。
これらはそれぞれ異なった結晶構造を有し、常温で固体
である。これら化合物の中で、α−Bi57Iは水と熱
に対して最も安定であり、例えば、非酸性溶液中(25
℃)で分解して出てくるヨウ素イオンの濃度は約10-17
mol・dm-ぐらいであり、極めて微量である。また、空気
中での加熱に対しては約550℃くらいまで安定であ
り、これらの安定度は、他の方法の場合と比べて、比較
にならないほど高い。
【0011】本発明においては、NaI溶液、特に高濃
度のヨウ素イオンを含むNaI溶液を用いて溶液中のヨ
ウ素イオンを酸化ビスマスと反応させ、上述の安定なα
−Bi57Iに変化させ、これを溶液と分離して保存す
るものである。
【0012】上記反応は次式によって進行する。 5α−Bi23+2I-+H2O→2α−Bi57I+2OH- … (1)
【0013】NaI溶液としては、高濃度(≧5×10-2
mol・dm-3)のヨウ素イオンを含むNaI溶液を用いるの
が好ましい。高濃度であれば、核生成を容易に行うこと
ができるので、原料の酸化ビスマスを100%反応させ
られ未反応の酸化ビスマスが生じることがなく、また従
来のようにBi57Iを添加する必要がなく、また微量
に存在する妨害イオンの影響も無視できる。
【0014】なお、NaI溶液が高濃度であっても、こ
の化学反応を行うに当たって、生成物がα−Bi57
のみであって、他の化合物が生成したり、共生したりし
ないようにするためには、反応に関与する酸化ビスマス
のグラム分子数とヨウ素イオンのグラムイオン数との比
を4:1から1:2の間に調整すると良い。ヨウ素の割
合がこれより多くても、また少なくともα−Bi57
以外の化合物が成長するようになる。
【0015】次に本発明の実施例を示す。
【0016】
【実施例1】酸化ビスマス約233mg(5×10-4グラ
ム分子)と0.2mol・dm-3のヨウ化ナトリウム溶液10
00μl(2×10-4グラムイオン)を蓋付き容器に入れ
て密閉し、恒温槽中にて25℃及び50℃で反応させ
た。撹拌は行わなかった。一定時間経過後、固体を溶液
と分離し乾燥した後、粉末X線回折法で同定した。これ
を反応前の固体(Bi23)の粉末X線回折パターンと比
較することによって、反応の進み具合を調べた。化学式
(1)に従って反応が完了すると、Bi23の残存量は零
になり、X線回折パターンは消滅する筈である。その例
を図1に示す。
【表1】 に示した結果から明らかなように、反応速度は温度によ
って多少異なり、50℃では48時間以内に反応は完了
するが、25℃では更に時間がかかるようである。いず
れの場合でも、所定の反応時間後にはBi23の残存量
が零か極微量である。
【0017】
【実施例2】酸化ビスマス約233mg(5×10-4グラ
ム分子)と0.8mol・dm-3のヨウ化ナトリウム溶液25
0μl(2×10-4グラムイオン)を50℃で反応させて
進行具合を調べた。実験の手順は実施例1と同じであ
る。
【表2】 に示した結果から明らかなように、反応は24時間以内
に完了した。
【0018】
【実施例3】酸化ビスマス約233mgと種々の濃度のヨ
ウ化ナトリウム溶液1000μlを50℃で96時間反
応させた。その結果を
【表3】 に示す。
【0019】
【実施例4】酸化ビスマス約233mgと種々の濃度のヨ
ウ化ナトリウム溶液250μlを50℃で48時間反応
させた。その結果を
【表4】 に示す。
【0020】実施例1、2の結果から明らかなように、
原料固体と反応溶液の容積比を変えると反応速度も変化
する。溶液の容積が増すと反応速度は遅くなっているこ
とがわかる。また、実施例3、4の結果から明らかなよ
うに、Bi57Iのみが生成するのに必要な条件はBi2
3のグラム分子数とI-のグラムイオン数との比を一定
の範囲内に保つことが好ましいことがわかる。
【0021】
【実施例5】ヨウ素イオンの反応率を調べた。酸化ビス
マス約255mg(5.5×10-4グラム分子)と0.2mol
・dm-3のヨウ化ナトリウム溶液1000μl(2×10-4
グラムイオン)を50℃で72時間反応させ後、溶液中
に残存するヨウ素イオンの濃度を分析した。その結果、
残存したヨウ素イオンは反応前の溶液の約0.2%であ
り、99.8%のヨウ素イオンが固体に変化した。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素イオンが酸化ビス
マスと反応してα−Bi57I単体に変化させて取り出
し、保存するので、水や熱や種々のガスなどに対する安
定性が著しく改善される。しかも、この化合物は固体結
晶であるので量的にもかさばらず、保存や取扱いが容易
である。
【0023】また、NaI溶液中のヨウ素イオン濃度が
低濃度の場合には、これを濃縮することによって液体の
容積を100分の1以下にすることができ、従来技術に
比べて反応容器は極めて小型のものですみ、またその労
力を大幅に短縮できる。また、高濃度溶液中で反応させ
ると核形成が容易に行われるので、従来のように反応前
に原料の酸化ビスマスにBi57Iを加える工程を必要
とせず、また微量に存在する妨害イオンの影響も無視で
きる。更に、高濃度下では原料の酸化ビスマスを100
%反応させることもできるので、未反応の酸化ビスマス
が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】原料(Bi23)及び生成物(α−Bi57Iのみ)
の粉末X線回折パターンを示す図で、Aは原料(Bi
23)の場合、Bは生成物の場合である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素イ
    オンと酸化ビスマス(α−Bi23)とを直接反応させ
    て、放射性ヨウ素イオンをα−Bi57Iとして固定化
    して除去することを特徴とする放射性ヨウ素イオンの除
    去方法。
  2. 【請求項2】 NaI溶液が5×10-2mol・dm-3以上の
    高濃度の放射性ヨウ素イオンを含むものである請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】 酸化ビスマスのグラム分子数と放射性ヨ
    ウ素イオンのグラムイオン数との比が4:1から1:2
    の間に調整されている請求項1又は2に記載の方法。
JP3166318A 1991-06-11 1991-06-11 放射性ヨウ素イオンの除去方法 Expired - Lifetime JPH0727071B2 (ja)

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