JPH0926499A - 除染廃液の処理方法 - Google Patents

除染廃液の処理方法

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JPH0926499A
JPH0926499A JP17736595A JP17736595A JPH0926499A JP H0926499 A JPH0926499 A JP H0926499A JP 17736595 A JP17736595 A JP 17736595A JP 17736595 A JP17736595 A JP 17736595A JP H0926499 A JPH0926499 A JP H0926499A
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JP
Japan
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waste liquid
exchange resin
resin
ions
ion exchange
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JP17736595A
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English (en)
Inventor
Akira Kakimoto
朗 柿本
Hironori Onizuka
博徳 鬼塚
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 除染廃液からの放射性元素イオンの除去を十
分に行うことができ、しかも放射性元素イオンを吸着し
たイオン交換樹脂を廃棄するためのコストの高い遮蔽付
ドラム缶の所要数を減らすことができる除染廃液の処理
方法を提供すること。 【解決手段】 有機酸を主成分とする放射性元素イオン
を含む除染廃液を、先ずLi型陽イオン交換樹脂で処理
して放射性元素イオンを除去し、その処理液をH型陽イ
オン交換樹脂とOH型陰イオン交換樹脂との混合樹脂で
処理することを特徴とする除染廃液の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は原子力設備から排出
される除染廃液の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】原子力発電所の定期検査などでは、作業
に先立ち作業者の放射線被爆を低減させるため、一次系
の水に使用した機器類の除染が行われている。この除染
には種々の方法があるが、現在PWR(加圧水型原子
炉)で行われている方法はKMnO4 溶液による酸化作
用と、シュウ酸、クエン酸などの有機酸による還元溶解
作用を組み合わせた方法である。原子力発電所の一次系
の液中には材料の放射化で生成するCo−58、Co−
60、Fe−59、Mn−54、Cr−51等の放射性
同位元素が存在する。このような放射性同位元素は液と
接触する材料表面にクラッドとして付着しており、この
クラッドを溶解するため、前記のような酸化と還元溶解
処理が必要である。
【0003】従来、放射性元素イオン除染装置からの有
機酸を主成分とする除染廃液の処理にイオン交換樹脂を
使用する場合、OH型の陰イオン交換樹脂とH型の陽イ
オン交換樹脂との混合樹脂(ミックス樹脂)、例えば三
菱化成社製ダイヤイオンSMN−1などを用いて処理を
行っており、陰イオン交換樹脂で有機酸を、また陽イオ
ン交換樹脂で放射性元素イオンを吸着除去していた。こ
の処理装置の概要を図4に示す。図4の処理装置は廃液
タンク3と廃液供給ポンプ4およびイオン交換樹脂塔2
で構成されており、イオン交換樹脂塔2に充填したイオ
ン交換樹脂(ミックス樹脂)により廃液中の放射性元素
イオンおよび有機酸を吸着除去し、清浄となった液は既
設の廃液処理装置で処理されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】表1に示す工程からな
る除染方法によりPWRの除染を行った廃液の組成の1
例を表2に示す。なお、この廃液中の放射性元素の主体
(95%以上)はCoであるが、イオン濃度としては測
定不能な程度に低いため表2中には示されていない。他
の放射性成分であるFe−59、Mn−54、Cr−5
1等はさらに微量である。この廃液を従来法により処理
する場合、廃液中のイオンを全て除去するための処理容
量は、通常、混合樹脂(陽イオンと陰イオンの交換容量
で1:1)1容量に対し廃液およそ9容量である。ただ
し、イオン交換樹脂の選択係数がイオン毎に異なり、通
常、価数が多くなるほど選択係数が大きくなり吸着され
やすいため、放射性同位体を含む元素である2価のCo
が破過する処理容量はKやLiイオンの場合に比較して
大きくなりCoと同じ挙動を示すNiの含有量に支配さ
れ、イオン交換樹脂1容量に対し廃液およそ20容量で
ある。
【0005】
【表1】
【0006】
【表2】
【0007】一方、原子力発電所の一次系における除染
廃液をイオン交換樹脂で浄化する場合、次のような制約
がある。 放射性元素イオンを吸着したイオン交換樹脂はそのま
ま廃棄するため、イオン交換樹脂の充填塔は恒久的な設
備ではないので、廃棄後の保管を考えるとイオン交換樹
脂の充填塔はドラム缶サイズ(容量200リットル)と
する必要がある。 イオン交換後の樹脂は放射性元素イオンを含むため、
ドラム缶に鉛などの遮蔽材による遮蔽(内張り)を行う
必要があり、遮蔽無しのドラム缶では150リットルの
イオン交換樹脂が充填可能であるが、遮蔽を行った場合
には、イオン交換樹脂充填量は約40リットルに減少し
てしまう。
【0008】除染廃液処理の費用の大部分は、この遮蔽
付のドラム缶の費用で占められている。陽イオンと陰イ
オンの交換容量で1:1のミックス樹脂を遮蔽付ドラム
缶(樹脂充填量40リットル)に充填した場合、この種
の廃液では前記のようにCoイオンの破過が樹脂1容量
に対し通液量20容量であることから、一つの樹脂充填
ドラム缶で処理できる廃液の量は40リトル×20容量
で800リットル=0.8m3 となる。この場合、放射
性元素イオンの除去には関係の無い陰イオン交換樹脂を
含むことから、樹脂塔(遮蔽付ドラム缶)1塔当たりの
処理液量が少なくなり、多数の遮蔽付ドラム缶を必要と
する。
【0009】本発明は上記従来技術における問題点を解
決し、除染廃液からの放射性元素イオンの除去を十分に
行うことができ、しかも遮蔽付ドラム缶数を減らすこと
ができる除染廃液の処理方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は有機酸を主成分
とする放射性元素イオンを含む除染廃液を、先ずLi型
陽イオン交換樹脂で処理して放射性元素イオンを除去
し、その処理液をH型陽イオン交換樹脂とOH型陰イオ
ン交換樹脂との混合樹脂で処理することを特徴とする除
染廃液の処理方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の除染廃液の処理方法を実
施するための装置の一実施態様を図1に示す。図1の処
理装置は廃液タンク3、廃液供給ポンプ4、Li型陽イ
オン交換樹脂塔1およびH型陽イオン交換樹脂とOH型
陰イオン交換樹脂との混合樹脂を充填した2個のミック
ス樹脂塔2で構成されている。ここでLi型陽イオン交
換樹脂塔1には遮蔽付きのドラム缶が使用されている。
本発明の方法においてはシュウ酸、クエン酸などの有機
酸を主成分とし、Co−58、Co−60、Fe−5
9、Mn−54、Cr−51などの放射性元素イオンを
含む除染廃液を、先ずLi型陽イオン交換樹脂塔1に通
して廃液中の放射性元素イオンを他の2価及び3価の陽
イオンとともに除去した後、H型陽イオン交換樹脂とO
H型陰イオン交換樹脂との混合樹脂を充填したミックス
樹脂塔2に通して有機酸を吸着除去し、清浄となった液
は既設の廃液処理装置に送って処理するようにしてい
る。なお、この種の処理装置においてはイオン交換樹脂
の充填塔として通常ドラム缶が使用されているので、ド
ラム缶使用の例を示したが、本発明の方法では他の任意
の形状の充填塔を使用することができる。
【0012】本発明で使用するイオン交換樹脂は特殊な
ものではなく、通常使用されているイオン交換樹脂を使
用すればよいが、それらの例としては、Li型陽イオン
交換樹脂としてはLi型スチレン系強酸性(スルホン酸
基)陽イオン交換樹脂、H型陽イオン交換樹脂としては
スチレン系強酸性(スルホン酸基)陽イオン交換樹脂、
OH型陰イオン交換樹脂としてはスチレン系強塩基性
(4級アンモニウム基)陰イオン交換樹脂があげられ
る。
【0013】(作用)放射性元素イオンの大部分は陽イ
オンであるため遮蔽付きのドラム缶に充填する樹脂を陽
イオン交換樹脂のみとすれば、有機酸類はそのまま通過
するので処理容量の増加が可能である。しかし、H型陽
イオン交換樹脂を使用すると処理液が強酸性となるた
め、以降の陰イオン交換樹脂の交換容量が低下し、結果
的に全体の交換容量が低下する。さらに、この遮蔽付き
のドラム缶の充填塔では放射性元素イオンのみを吸着す
ればよいので、本発明においては選択係数の最も小さい
Liイオン型とした陽イオン交換樹脂を第1段の放射性
元素イオン除去用として使用している。Li型としたイ
オン交換樹脂を用いると除染廃液中の2価以上の陽イオ
ンが吸着されるとLiが溶離する。したがって処理液の
pHは低下せず、ミックス樹脂での処理時の吸着容量の
低下を防ぐことができる。
【0014】ここで選択係数とはイオン交換樹脂に対す
る吸着のしやすさを表す係数であり、次の式で定義され
る。この選択係数が大きいほど樹脂に吸着されやすいこ
とを示す。強酸性イオン交換樹脂に対する各イオンの選
択係数を表3に示す。表3中のD.V.B.%は、使用
した強酸性イオン交換樹脂の高分子基体(スチレンとジ
ビニルベンゼンの共重合体)中のジビニルベンゼン(D
VB)の割合を示す。
【数1】
【0015】
【表3】
【0016】Li型陽イオン交換樹脂を通して放射性元
素イオンを含む2価及び3価の陽イオンを除去した後の
液は、次に有機酸を除去する必要があるのでOH型陰イ
オン交換樹脂を通すが、OH型陰イオン交換樹脂のみの
充填層を通すと液中のOH-イオンが増大し、その結
果、有機酸が吸着されにくくなる。そのため、本発明で
はOH型陰イオン交換樹脂にH型陽イオン交換樹脂を混
合した混合樹脂(ミックス樹脂)としてOH- イオンの
増加を防ぐようにしている。これによりLi型陽イオン
交換樹脂で処理した後の廃液に含まれるイオンがほぼ全
量除去される。OH型陰イオン交換樹脂に対するH型陽
イオン交換樹脂の混合割合は1:1程度とするのが最も
吸着量が多くなるので好ましい。
【0017】この混合樹脂を充填したミックス樹脂塔に
は、放射性元素イオンが除去された後の廃液が送られて
くるので、ミックス樹脂塔を形成する容器は遮蔽付きと
する必要はない。
【0018】
【実施例】
(実施例1)表2に示したものと同じ組成の模擬除染廃
液を使用してLi型陽イオン交換樹脂で処理した場合の
処理液中のNiイオン濃度の経時変化の状態を、同じ廃
液をミックス樹脂で処理した場合およびH型陽イオン交
換樹脂で処理した場合の結果と合わせて図2に示す。イ
オン交換樹脂として表4に示す3種類のものを使用し、
処理試験の条件はいずれも樹脂量が80ミリリットルで
給液速度は1時間当たり4リットルとした。なお、試験
は放射性元素イオンを用いない模擬廃液で行ったため、
放射性元素のCoイオンと同じ挙動を示し、濃度も高い
Niイオンで評価した。
【0019】
【表4】
【0020】図2から明らかなように、ミックス樹脂で
処理した場合、NiはBV(樹脂量に対する処理液量の
比)22から処理液に検出されるようになり、また、H
型の陽イオン交換樹脂を用いた場合にはBV47から検
出された。それに対し、Li型の陽イオン交換樹脂では
BV62から処理液中に検出された。このように、Li
型の陽イオン交換樹脂では、従来のミックス樹脂に比べ
約2.8倍の処理能力があり、また、H型の陽イオン交
換樹脂に比べても交換性能がよいことが分かった。この
ことから、Li型の陽イオン交換樹脂を放射性元素イオ
ン除去用に使用すれば、従来のミックス樹脂を使用した
場合に比べて遮蔽付きイオン交換樹脂塔の延べ容積を1
/2.8に低減することができる。
【0021】(実施例2)次に3塔式の試験装置を使用
し、Li型陽イオン交換樹脂とミックス樹脂(OH型+
H型)を直列に繋いだ場合と、ミックス樹脂のみを使用
した場合について、処理を要する溶質のうち最も速く処
理水に出るクエン酸濃度とBVとの関係を調べた結果を
図3に示す。この場合の試験条件は表5のとおりであ
る。図3の結果から、Li型陽イオン交換樹脂とミック
ス樹脂を組み合わせた場合、ミックス樹脂のみの場合と
もにBVが約11まで通液可能であった。このことか
ら、本発明の構成により、従来のミックス樹脂のみを使
用した場合と同等の液量処理が可能であることがわか
る。
【0022】
【表5】
【0023】
【発明の効果】本発明の方法によれば、除染廃液の放射
性元素イオン除去用にLi型陽イオン交換樹脂を使用す
ることにより、放射性元素イオンの除去工程における廃
液処理量が従来のミックス樹脂の場合に比較して大幅に
増加する(実施例の場合で約2.8倍)のでコストの高
い遮蔽付イオン交換樹脂充填容器(ドラム缶など)の所
要量を低減することができる。ちなみに、実施例の数値
に基づき廃液量4m3 のイオン交換樹脂充填ドラム缶数
を試算すると表6のようになる。このように、Li型陽
イオン交換樹脂を用いることにより、遮蔽付きのドラム
缶量を減少させることが可能となった。
【0024】
【表6】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置の一実施態
様を示す概略フロー図。
【図2】実施例1におけるBVと処理液中のNiイオン
濃度の関係を示すグラフ。
【図3】実施例2におけるBVと処理液中のクエン酸濃
度の関係を示すグラフ。
【図4】従来の除染廃液処理装置の一実施態様を示す概
略フロー図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機酸を主成分とする放射性元素イオン
    を含む除染廃液を、先ずLi型陽イオン交換樹脂で処理
    して放射性元素イオンを除去し、その処理液をH型陽イ
    オン交換樹脂とOH型陰イオン交換樹脂との混合樹脂で
    処理することを特徴とする除染廃液の処理方法。
JP17736595A 1995-07-13 1995-07-13 除染廃液の処理方法 Withdrawn JPH0926499A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007143546A (ja) * 2005-10-26 2007-06-14 Microbial Chem Res Found スルホン酸基分離除去方法、及びイオン交換樹脂の処理方法
JP2013538336A (ja) * 2010-07-21 2013-10-10 アトミック エナジー オブ カナダ リミテッド 原子炉除染方法および除染薬剤
JP2022055079A (ja) * 2020-09-28 2022-04-07 三菱重工業株式会社 冷却水浄化装置の運用方法、及び冷却水浄化装置

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Effective date: 20021001