JPH10502450A - 陽イオン交換器の廃棄処分方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、放射性陽イオン及び不活性陽イオンで汚染されている陽イオン交換器（３）の廃棄処分方法及び装置に関する。この発明によれば、２価でない不活性陽イオンが陰イオン錯体に変換され、この錯体が陽イオン交換器（３）から洗い流される。このために陽イオン交換器（３）は錯体形成剤のための供給管（４）と排出管（６）とに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】 陽イオン交換器の廃棄処分方法及び装置 この発明は、放射性陽イオン及び不活性陽イオンで汚染されている陽イオン交 換器の廃棄処分方法に関する。この発明は、さらにまたこのような陽イオン交換 器の廃棄処分装置に関する。 陽イオン交換器は原子力設備において除染工程を行う際に使用される。その場 合除染に際して発生する陽イオンは陽イオン交換器に保留される。通常の除染後 は陽イオン交換器は放射性陽イオン並びに不活性陽イオンを含んでいる。放射性 陽イオンはコバルト６０、コバルト５８、マンガン５４及び／又はクロム５１で ある。しかしまた他の放射性陽イオンの場合もある。不活性陽イオンは一般に鉄 及びニッケルである。 設備の除染後汚染された陽イオン交換器はそのまま残される。陽イオン交換器 に含まれている汚染された樹脂は廃棄処分されなければならない。そのために汚 染された樹脂は陽イオン交換器容器から除去されて最終貯蔵のためにさらに処理 される。最終貯蔵所に格納するまでの工程は、樹脂が放射性物質を含んでいるこ とから、複雑でありかつコストが非常に高くつく。 通常の除染方法においては大量の陽イオンが発生するので、大量の樹脂が廃棄 処分され、最終貯蔵されなければならない。 この発明の課題は、陽イオン交換器の廃棄処分方法であって、放射性陽イオン を含む、従って最終貯蔵所に安全に保管しなければならない樹脂ができるだけ少 量しか発生しないようにすることにある。そしてこのために必要な陽イオン交換 器の廃棄処分装置を提供することにある。 第一の課題はこの発明によれば、２価でない不活性陽イオンが陰イオン錯体に 変換され、この錯体が陽イオン交換器から洗い流されることにより解決される。 陽イオン交換器はこれにより選択的に再生される。即ち陽イオン交換器に存在 する放射性陽イオンは全て２価であり、従って陽イオン交換器に保留される。不 活性陽イオンが陽イオン交換器から除去されることによって、陽イオン交換器内 の樹脂は再び陽イオン交換器の新しい除染動作のために場所を提供する。その場 合改めて放射性かつ不活性陽イオンが陽イオン交換器内に到達し、第二の選択的 再生において再び不活性陽イオンのみが除去される。 除染動作及び選択再生を交互に行うことにより、陽イオン交換器はそれが放射 性陽イオンだけで汚染されるまで運転できるという利点が得られる。その容量は 不活性陽イオンの大きな量によって制約されないので、陽イオン交換器は放射性 陽イオンに対してより多くの場所を提供し、従って非常に長い時間にわたって使 用可能になる。好ましいことに、最終貯蔵所に導く必要のある樹脂は時間間隔当 たり僅かしか発生しない。従って、非常に小形の貯蔵所で済ませることができる 。 陽イオン交換器から洗い流された陰イオン性錯体は放射性成分を含んでいない 。従ってこれは簡単に廃棄処分される。錯体を含む溶液は例えば濃縮することが できる。 除染方法においては先ず不活性２価の鉄陽イオンが形成される。この鉄陽イオ ンはしかし既に存在する少量の空気中酸素によって３価の鉄陽イオンに酸化され る。これにより不活性陽イオンの大部分である不活性鉄陽イオンは２価の陽イオ ンとしては存在せず、陰イオン錯体に変換される。 ２価の鉄陽イオンの酸化を助成するために、酸化剤、例えば少量の過酸化水素 を加えることができる。 不活性陽イオンから陰イオン錯体への変換は例えば２０℃以上の温度で行われ る。特にこの変換は６０℃乃至８０℃の温度で行われる。この変換はこの温度範 囲で特に良好に進行する。 例えば汚染された陽イオン交換器内に錯体形成剤が加えられ、これにより不活 性陽イオンが陰イオン錯体に変換される。 錯体形成剤はその場合２価でない陽イオンのみを錯体に変換する。除染後に陽 イオン交換器内に存在する陽イオンのうち活性陽イオンだけが２価である。錯体 形成剤の使用によって陽イオン交換器は、不活性陽イオンだけが陰イオン錯体に 変換され、一方放射性陽イオンが陽イオン交換器の樹脂に結合されて残ることに より、選択的に再生される。 錯体生成剤としては例えばシュウ酸が使用される。シュウ酸は不活性陽イオン 例えば３価の鉄陽イオンとで、シュウ酸塩錯体例えば鉄・シュウ酸塩錯体を作る 。 錯体形成剤としては例えば、０．１モル以上のシュウ酸を含むシュウ酸溶液が 特に好適である。特に１モルのシュウ酸溶液が適している。 シュウ酸を使用することにより、陽イオン交換器は選択的再生後直ちに再び除 染に使用できるという利点が得られる。 陽イオン交換器に残るシュウ酸はしかも除染作用を妨害しない。好ましいこと に、選択再生後の陽イオン交換器の複雑な洗浄を省略することができる。 適当なシュウ酸濃度を選択することにより、一方では陽イオン交換器に供給さ れるシュウ酸の量を選択再生に充分な量とし、他方では供給されるシュウ酸溶液 の分量を陽イオン交換器の収容能力に合わせるという利点が得られる。 陽イオン交換器から洗い流された陰イオン錯体は酸化により破壊することがで きる。このために次に続く工程で陰イオン錯体に過酸化水素及び／又はオゾンが 添加される。このような錯体の酸化破壊の際に二酸化炭素が発生するが、これは 放出することができる。さらに不活性陽イオンを含む溶液が発生する。このよう な溶液は面倒な廃棄処分工程を必要としない。 この発明による方法により、除染工程後に放射性及び不活性陽イオンを含む陽 イオン交換器樹脂が選択的に再生され、即ち樹脂から不活性陽イオンが取り除か れるが、放射性陽イオンは樹脂に結合されたまま残るという利点が得られる。即 ち好ましいことに、同一樹脂量に対して選択的再生によりより多くの陽イオンを 付着させることができる。この結果、放射性陽イオンをより少なく帯びた樹脂が 生じ、従ってこのような樹脂に対しては僅かにしか最終貯蔵空間を用意する必要 がない。 この発明の第二の課題は陽イオン交換器の廃棄処分のための装置を提供するこ とであり、これはこの発明によれば、陽イオン交換器が錯体形成剤の供給管及び 排出管に接続されることにより解決される。 このような供給管を介して除染動作の終了後錯体形成剤が陽イオン交換器の選 択的再生のために供給される。この場合陽イオン交換器に形成される不活性陽イ オンの陰イオン錯体は、陽イオン交換器が陰イオンを保持できないので、排出管 から放出される。陽イオン交換器にはこれにより改めて第二の除染動作の間陽イ オンを受け取る空間が生ずる。 陽イオン交換器の排出管は例えば、酸化剤のための管路が接続されている精製 装置に接続される。この精製装置において錯体が破壊される。その場合二酸化炭 素が発生するが、これは放出される。また、不活性陽イオンが簡単な手段で廃棄 処分できる溶液の形で生ずる。 陽イオン交換器は例えば最終貯蔵可能な容器に配置される。これにより陽イオ ン交換器全体はそれが完全に放射性陽イオンで汚染されている場合に最終貯蔵所 に格納されるという利点が得られる。好ましいことに、陽イオン交換器の汚染さ れた樹脂には直接接触しないでも済む。樹脂は陽イオン交換器から取出される必 要はない。 この発明による装置によれば、この発明による方法の場合と同様に、陽イオン 交換器樹脂のための最終貯蔵容量が小さいものしか必要でないという利点が得ら れる。 この発明による方法を実施することのできる陽イオン交換器の廃棄処分装置を 図面を参照して説明する。 図面は除染されるべきシステム１、例えば原子力発電所の一次循環系である。 除染のために前もって供給された除染溶液は除染循環路２を介して導かれ、これ に陽イオン交換器３が接続されている。陽イオン交換器３には放射性並びに不活 性陽イオンが保留されている。 陽イオン交換器３の廃棄処分のために陽イオン交換器３は除染循環路２から切 り離される。それから陽イオン交換器３に供給管４を介して錯体形成剤容器５か ら錯体形成剤が供給される。この錯体形成剤により不活性陽イオンが陰イオン性 錯体に変換されて陽イオン交換器３を離れる。 錯体を含む溶液は陽イオン交換器３の排出管６を介して錯体のための精製装置 ７に達する。錯体を精製するために精製装置７には管路８を介して酸化剤が酸化 剤容器９から供給される。精製装置７からは放射性物質を含まない溶液のための 排出管１０及び例えば二酸化炭素のためのガス排出管１１が出ている。 陽イオン交換器３の除染及び選択的再生が一度或いは数度にわたって交互に行 われると、陽イオン交換器３の樹脂は殆ど放射性陽イオンだけしか含まないこと になる。樹脂はそれ故放射性陽イオンの除去に最適に使用されている。樹脂はそ れから最終貯蔵所に運ばれる。樹脂を最高に利用することにより樹脂のためには 非常に小さい最終貯蔵所で間に合う。 陽イオン交換器３は既に規定通りの運転で最終貯蔵可能な容器１２に配置され る。その場合汚染された樹脂を特別の最終貯蔵容器に充填する必要はない。むし ろ陽イオン交換器３全体が最終貯蔵所に入れられて新しい陽イオン交換器３と交 換される。これにより作業員は汚染された樹脂と接触することはない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．放射性陽イオン及び不活性陽イオンで汚染されている陽イオン交換器（３） において、２価でない不活性陽イオンが陰イオン錯体に変換され、この錯体が陽 イオン交換器（３）から洗い流されることを特徴とする陽イオン交換器の廃棄処 分方法。 ２．２価の鉄陽イオンが３価の鉄陽イオンに酸化され、３価の鉄陽イオンが陰イ オン錯体に変換されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．酸化剤が２価の鉄陽イオンを酸化させるために使用されることを特徴とする 請求項２記載の方法。 ４．酸化剤として少量の過酸化水素が使用されることを特徴とする請求項３記載 の方法。 ５．不活性陽イオンが２０℃以上の温度で陰イオン錯体に変換されることを特徴 とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。 ６．不活性陽イオンが６０℃乃至８０℃の温度で陰イオン錯体に変換されること を特徴とする請求項５記載の方法。 ７．錯体生成剤が汚染された陽イオン交換器（３）に投入され、これにより不活 性陽イオンが陰イオン錯体に変換されることを特徴とする請求項１乃至６の１つ にに記載の方法。 ８．酸化剤としてシュウ酸が汚染された陽イオン交換器（３）に供給されること を特徴とする請求項７記載の方法。 ９．錯体生成剤として０．１モル以上のシュウ酸を含む溶液が供給されることを 特徴とする請求項８記載の方法。 １０．錯体生成剤として１モルのシュウ酸溶液が供給されることを特徴とする請 求項９記載の方法。 １１．陽イオン交換器（３）から洗い流された陰イオン錯体が酸化によって破壊 されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法。 １２．陰イオン錯体に過酸化水素及び／又はオゾンが添加され、これにより陰イ オン錯体が酸化により破壊されることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３．陽イオン交換器（３）が錯体形成剤のための供給管（４）及び排出管（６ ）に接続されていることを特徴とする陽イオン交換器の廃棄処分装置。 １４．排出管（６）が精選装置（７）に接続され、この装置に酸化剤のための配 管（８）が接続されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。 １５．陽イオン交換器（３）が最終貯蔵可能な容器（１２）内に配置されている ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の装置。