JPH0727072B2 - 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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JPH0727072B2
JPH0727072B2 JP3238740A JP23874091A JPH0727072B2 JP H0727072 B2 JPH0727072 B2 JP H0727072B2 JP 3238740 A JP3238740 A JP 3238740A JP 23874091 A JP23874091 A JP 23874091A JP H0727072 B2 JPH0727072 B2 JP H0727072B2
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iodine
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博志 小玉
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科学技術庁無機材質研究所長
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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のに適してい
る。
【0002】
【従来の技術】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、更に燃料取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など
が検討されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】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
貯蔵するのでは(半減期は1700万年)、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・化学的処理方式では、捕捉されたヨウ素は、他のガ
スとの交換の可能性に常に曝されており、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】かゝる観点から、溶液中の放射性ヨウ素イ
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(固化法)も検討されている。こ
の方法は、NaI溶液中に酸化ビスマス(α-Bi23)を
加えて反応させ、溶液中のヨウ素イオンをα-Bi57
に変えて取り出すというものである。この反応では、ヨ
ウ素イオンと共存する陽イオン(Na+)も重要な働きをし
ている。もし、NH4I溶液中にα-Bi23を加えてヨ
ウ素イオンと反応させても、生成物はα-Bi57I単一
相ではない。その原因は、ヨウ素イオンと共存していた
陽イオン
【化1】 NH4 + にあると思われる。
【0005】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、KI溶液やLiI溶液中に含まれる放射性ヨウ素イ
オンに酸化ビスマスを反応させてBi57I単一相のみ
を生成させ、固定化して効率的に除去し得る方法を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【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、放射性ヨウ素イオンに酸化ビスマスを
反応させても、Bi57I単一相のみを生成し、他の化
合物が生成しない条件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。
【0007】すなわち、本発明は、KI及びLiI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-B
i23)とを、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がKI溶液の場合には4:1
から1:4の間に、LiI溶液の場合には5:2から
1:2の間に調整して直接反応させ、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
とするものである。
【0008】以下に本発明を更に詳述する。
【0009】
【作用】
【0010】酸化ビスマスにはα−、β−、γ−、δ−
相の多形があり、α形が低温安定相、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。以下においてBi23及びBi57Iと記すも
のは、いずれもα形の化合物を表わす。
【0011】ビスマス(Bi)と酸素(O)とヨウ素(I)の
化合物としては、α-Bi57I、β-Bi57I、Bi7
93、Bi452、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。これらの化合物の中で、α-Bi57
I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10-17mol・dm-3くらいであり、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、他の方法と比べると比
較にならないほど高い。
【0012】本発明においては、KI溶液又はLiI溶
液を用いて、溶液中の放射性ヨウ素イオンと酸化ビスマ
ス(α-Bi23)とを反応させて、Bi57I単一相に変
化させ、これを溶液と分離して保存するものである。こ
の反応は次式によって進行する。
【0013】 5α-Bi23+2I-+H2O→2α-Bi57I+2OH- …(1)
【0014】この化学反応を行うに当たって、生成物が
Bi57Iのみであって、他の化合物が生成しないよう
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、KI
溶液の場合には4:1〜1:4の間に、そしてLiI溶
液の場合には5:2から1:2の間に調整する必要があ
る。ヨウ素の割合がこれより多くても、また、少なくて
も、Bi57I以外の化合物が成長するようになる。
【0015】また、本発明によれば、ヨウ素イオンと共
存する陽イオンの種類が
【化2】 Na+ ではなく、
【化3】 K+
【化4】 Li+ であっても、或いはそれらが共存していても、Bi57
I単一相による固化が可能である。しかも、Bi57
のみが生成するための条件(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比)の上限も、K
I溶液のときには1:4であり、NaI溶液のときの上
限(1:2)よりも大きく、Bi57Iが安定に成長でき
る範囲が、より広い。
【0016】次に本発明の実施例を示す。
【0017】
【実施例1】酸化ビスマス(Bi23)約233mg(5×1
-4グラム分子)と0.2mol・dm-3のヨウ化カリウム溶
液1000μl(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。撹拌はしない。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はずであり、その例を
図1のA(反応前)、B(反応後)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
って多少異なるが、50℃では48時間以内に反応が完
了し、Bi57I単一相が得られている。25℃ではこ
の単一相を得るには更に時間を要する。
【0018】
【実施例2】酸化ビスマス(Bi23)約233mg(5×1
-4グラム分子)と0.8mol・dm-3のヨウ化カリウム溶
液250μl(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、Bi57I単一相が得られた。
【0019】
【実施例3】酸化ビスマス(Bi23)約233mgと様々
な濃度のヨウ化カリウム溶液1000μlを50℃で9
6時間反応させた結果を
【表3】 に示す。本発明範囲内の条件の場合にBi57I単一相
が得られることがわかる。
【0020】
【実施例4】酸化ビスマス(Bi23)約233mgと様々
な濃度のヨウ化カリウム溶液250μlを50℃で48
間反応させた結果を
【表4】 に示す。本発明範囲内の条件の場合にBi57I単一相
が得られることがわかる。
【0021】
【実施例5】酸化ビスマス(Bi23)約233mgと様々
な濃度のヨウ化リチウム溶液1000μlを50℃で9
6間反応させた結果を
【表5】 に示す。本発明範囲内の条件の場合にBi57I単一相
が得られることがわかる。
【0022】
【実施例6】ヨウ素イオンの反応率を調べるために、酸
化ビスマス(Bi23)約255mg(5.5×10-4グラム
分子)と0.2mol・dm-3のヨウ化カリウム溶液及びヨウ
化リウム溶液1000μl(2×10-4グラムイオン)を
50℃で72時間反応させた後、溶液中に残存するヨウ
素イオンの濃度分析した。その結果、反応後に残存した
ヨウ素イオン濃度は、KI溶液の場合は反応前の容液の
濃度の0.32%で、LiI溶液の場合は反応前の溶液の
濃度の0.23%であった。これ以外のヨウ素イオンは
すべて固体に変化したものと考えられる。
【0023】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。
また、実施例3、4、5の結果から明らかなように、B
i57Iのみが生成するのに必要な条件はBi23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
に保つことであることが確認された。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、溶
液中に存在する放射性ヨウ素イオンを酸化ビスマスと反
応させてBi57I単体相のみとして取り出すことがで
き、99%以上を固体として除去できる。また水や熱や
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、量的にも嵩張
らず保存や取扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉末X線回折パターンを示す図で、Aは原料
(Bi23)の場合、Bは生成物がBi57Iのみの場合で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 KI及びLiI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、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
    との比がKI溶液の場合には4:1から1:4の間に、
    LiI溶液の場合には5:2から1:2の間に調整して
    直接反応させ、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。
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CN106076246B (zh) * 2016-06-20 2018-06-26 江苏大学 一种具有微纳分级结构的复合除碘材料及制备方法

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