JPS5828700A - 放射性廃棄物の処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子力発電所で発生する放射性廃棄物の処理法
に係り、特に脱塩器等から発生する廃イオン交換樹脂の
処理法に関する。

原子力発電所は高温高圧の蒸気を発生する原子炉、発生
した蒸気で電気を起すタービン発電機、タービンから排
気された蒸気を凝縮するための復水器、凝縮した復水中
に含まれる放射性イオンや放射性の腐食生成物（普通り
ラッドと呼ばれる）を除去するための濾過脱塩器又は脱
塩器、復水を加熱するための給水加熱器などで構成され
ている。

ここで、上記の濾過脱塩器には通常粒径３０〜１００μ
ｍの粉状イオン交換樹脂が用いられ、脱塩器には直径０
，５ｍｍ程度の粒状イオン交換樹脂が用いられる。粉状
イオン交換樹脂（以後粉状樹脂と略称）を用いる濾過脱
塩器では、濾過中に捕促したクラッドにより濾過抵抗が
上昇するので、所定の濾過抵抗に達すれば粉状樹脂を新
品と交換し、クラッドを捕促した粉状樹脂は廃棄される
。

また、粒状樹脂においても、ある程度使用すると樹脂が
劣化するので新品と交換される。このようにして廃棄さ
れる廃棄物は、現在の１１００ＭＷｅ発電所相当で、粉
状樹脂が約２００　ｍ３／年、粒状樹脂が２０ｍ８７年
にも達し、これらは放射能を持っているのでその処理、
処分法については格別の考慮が必要である。従来、これ
らの廃棄物は、水との混合状態（スラリー状）でそのま
まドラム缶に充填保管されてきたが、廃棄物量が膨大な
こと、間 長殊保管せねばならないのでドラム缶が腐食する必配が
あること、などの理由から、何らかの方法で減容し、か
つ固形化して保管することが必要となってきた。このた
め、各種の固形化方法が開発されている。第１表に各種
固形化方法と、固形化してドラム缶に先陣した時のドラ
ム缶数の試算値を示す。（１１００ＭＷｅ出力発電所相
謳）（畳１）放射性廃棄物の放射能濃度を０．１μｃ　
１７ｆｎ　１とした場合。

このように、固形化しないで無処理のままドラム缶に詰
めるとその本数は約１０００本／年になるが、セメント
あるいはアスファルトを混入して固形化するとセメント
又はアスファルトが増量剤となるのでドラム缶数はそれ
ぞれ３４００本／年、１７００本／年と無処理の場合よ
りも大幅に増える。

このため、減容してなおかつ固形化する方法として、ド
ラム缶への充填率が高くできるプラスチック固化、樹脂
等を粉末化したのちペレット化し、これをアスファルト
やプラスチックで固形化するペレット内蔵固化、などが
開発されてきた。ペレット内蔵固化では必要なドラム缶
数は無処理時の１／２以下となる。しかし、ここで問題
が生じた。

それは、廃棄物が減容された結果、その減容比に相当し
て単位廃棄物量当りの放射能が濃縮されるため、ドラム
缶の放射線表面線量率が無処理の場合に比べて高くなる
ことである。ドラム缶の表面線量率とは、ドラム缶の表
面から単位時間当り放射される放射能濃度を示しており
、これが高いとドラム缶の取扱い、保守が困難となるの
で、その表面線量率は２００ｍＲ／ｈ以下にせねばなら
ない。（参考文献二火力原子力発ｔ、　ＶＯｌ、　３０
　。

＆３　、　ｐａｇｅ　２８９　、１９７９　）ドラム缶
の線量率は、廃棄される粉状樹脂や粒状樹脂の放射能濃
度、およびドラム缶の構造により異なるが、通常の鋼製
のドラム缶の場合、放射能濃度０．１μｃｊ／ｍｔの廃
棄物を２００を充填すると表面線量率が２００ｍＲ，’
ｈとなる。したがって、０．１ｐｃｉ／ｍｌの放射性廃
棄物を、表１のベレット内蔵固化方式によりドラム缶充
填すると、無処理充填に比較すると廃棄物の単位容積当
りの放射能濃度が約２倍となるから（１’１０．４６　
）、ドラム缶の表面線量率も約２倍の４３０ｍＲ／ｈ以
上となり、その取扱いが困難となる。したがって、放射
性廃棄物を減容固形化するには、単に減容しただけでは
ドラム缶にそのまま充填できないので、何らかの技術開
発が必要になる。

本発明の特徴は、主として粉状樹脂、粒状樹脂からなる
放射性廃棄物から超音波洗浄等の手段により、吸着して
いる放射性イオン、放射性クラッドを選択的に分離して
、該放射性廃棄物の放射能。

濃度を低下し、該廃棄物を減容固形化することにある。

本発明のもうひとつの特徴は、上記の放射能濃度が低く
なった廃棄物の減容化法として、該廃棄物を薄膜乾燥器
により蒸発乾燥させ粉体化することにある。

本発明のもうひとつの特徴は、上記の粉体化した廃棄物
に適当なバインダ（エポキシ樹脂など）を加えて、それ
をペレット状に成形した後、これをドラム缶等に充填し
て最終保管形態とすることにある。

本発明のもうひとつの特徴は、放射性廃棄物から分離し
た放射性イオンと放射性クラッドを含む溶液を加熱処理
することにある。

本発明のもうひとつの特徴は、上記の加熱手段として、
イオン交換樹脂の再生廃液や床廃液を濃縮するための減
圧加熱濃縮器を使用することにある。

本発明のもうひとつの特徴は、加熱濃縮処理後の該溶液
から沈降等により放射性クラッドを沈降分離し、上澄液
を薄膜乾燥器により蒸発乾燥させ粉体化することにある
。

本発明のもうひとつの特徴は、該上澄液と、先に放射性
物質を選択分離された主として粉状樹脂や粒状樹脂とか
らなる廃棄物を混合し、これを薄膜乾燥器により蒸発乾
燥し粉体化することにある。

以下、本発明の基本となった実験例等を示す。

発明者らは先に粉状樹脂や粒状樹脂にびキサメタリン酸
、ＥＤＴ八等のキレート剤、あるいは硫酸等を適当量添
加して超音波洗浄することにより、これらに吸着してい
る放射性イオンや放射性クラッドを樹脂から選択的に分
離することに成功した。

本方法によれば、粉状樹脂等の放射性物質を８０〜９０
チ分離することが可能なので、たとえば、分離率９０チ
とすれば０．１μｃｉ／ｍｔの粉状樹脂の放射性濃度を
ｏ、ｏ’ｔ、μｃ　ｉ　７ｍ　ｔにすることができる。

したがって、これを前述のベレット内蔵固化方式で減容
同形化すれば、ドラム缶の表面線量率は前述と同様の計
算から４０ｍＲ，／ｈとなり、規定の２００ｍＲ／ｈよ
り大幅に低くすることができ、ドラム缶の取扱いは極め
て容易となる。

本方法によれば粉状や粒状樹脂については、ドラム缶の
表面線量率を上げることなく減容固形化できる。しかし
、一方には分離された放射性イオンや放射性クラッドが
残されるので、これらの処理法を解決せねばならない。

本発明は分離された放射性イオンと放射性クラッドとを
含む溶液を加熱処理すると放射性のイオン（主としてＣ
，−６０）が共存している放射性クラッドに吸着される
ことを見出したことにより成された。放射性イオンがク
ラッドに吸着されれば、溶液を静置沈降することで溶液
から放射性クラッドを分離できる。放射性クラッドは単
位容積当りの放射能濃度は極めて高くなるが、容積は小
。

さくなるので水封等による保管が可能となる。

第１図は、粉状樹脂や粒状樹脂に１規定の硫酸を添加し
超音波洗浄して、吸着している放射性イオンと放射性ク
ラッドを分離して調整した。これらの放射性物質を含む
溶液を静置沈降した場合の上澄液の放射能濃度測定結果
である。ここでは、縦軸は上澄液と元の溶液との放射能
濃度比で示しているが約４時間の静置沈降により上澄液
の放射能濃度比は０．５以下になるが、それ以上時間を
かけても０．５以下にはならない。目視観察の結果、４
時間の沈降で放射性クラッドはほとんど沈降し、上澄液
はは）丁透明になっていることから、上澄液に残ってい
る放射能は沈降しない放射性イオンであることがわかっ
た。この結果から分離された放射性イオンと放射性クラ
ッドの放射能濃度割合はほぼ等分であることがわかる。

一方、第２図は第１図で用いたと同じ放射性イオンと放
射性クラッドを含む溶液を、温度６５℃圧力０．２５５
ａｔａの減圧下で約１時間加熱沸騰後、溶液を静置沈降
した時の上澄液と元の溶液の放射能濃度比である。約４
時間の静置沈降により上澄液の放射能濃度比は０．０２
以下となった。すなわち、溶液中の放射能の９８チ以上
が沈澱したことになる。これは、溶液中にイオンとして
含まれていた放射性物質が加熱処理によりクラツド化あ
るいはクラッドに吸着され、クラッドと共に沈澱したた
めと考えられる。このように、樹脂等から分離した放射
性物質を含む溶液を加熱処理後沈澱すると、放射能を含
まない上澄液と放射性クラッドに分離することができる
。したがって、放射性物質の処理としては分離したクラ
ッドのみを水封等により保管すればよい。

一方、原子力発電所では先の粒状イオン交換樹脂を再生
した再生廃液や床廃液を濃縮するための濃縮器が設置し
である。濃縮器は通常減圧下で該再生廃液と床廃液（以
下再生廃液で代表する）を加熱沸騰蒸発することにより
濃縮する。圧力は通常０．２〜Ｑ、４ａｔａ、　　温度
は５０〜８０℃である。

再生廃液の主成分はイオン交換樹脂の再生に用いた硫酸
（Ｈ２ＳＯ＋）と苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の反応生成物
である硫酸ソーダ′と、イオン交換樹脂から離脱した放
射性クラッドである。硫酸ソーダの濃度は約２０ｗｔ％
、クラッド濃度は０．１〜１ｗｔチである。濃縮器はこ
のような運転条件なので、粉状樹脂等から超音波洗浄に
より分離した放射性イオンと放射性クラッドとを含む溶
液を再生廃液に混合して、再生廃液濃縮処理用の濃縮器
で加熱処理することにより、放射性イオンをクラッドに
吸着させることができる。したがって、該溶液を加熱す
るための新たな加熱器を設置しなくても、第３図で得た
と同様の効果を得ることができる。

実施例１ 第３図は今までのべ念基本的な発明要素技術をもとに開
発された、粉状樹脂、粒状樹脂及び再生廃液等からなる
放射性廃棄物の処理システムである。樹脂等の廃棄物は
超音波洗浄槽１で付着している放射性イオンや放射性ク
ラッドを分離される。

分離した放射性物質（イオンとクラッド）を含む溶液は
分離溶液移送管２を通り再生廃液と混合し濃縮器４で加
熱濃縮される。濃縮器の運転条件は圧力Ｑ、２２５　ａ
　ｔａｓ　　温度６５℃、溶液の滞留時間約３０分であ
る。濃縮器、４で溶液は沸騰蒸発し元の溶液の約１／１
００に濃縮減容され、この過程で分離溶液中にある放射
性イオンはクラッドに喝着される。濃縮器４で濃縮され
た濃縮廃液は次いで沈降槽６に移送され、ここで含まれ
ている放射性クラッドを沈降物８として廃液から分離し
、これは極めて放射能濃度が高くなるので水封時槽９に
貯槽する。一方、超音波洗浄槽で放射性物質を除かれた
樹脂１４は、樹脂移素管３を通り薄膜蒸発乾燥器１０に
移送されここで粉体化される。ここで、樹脂３と沈降槽
６での上澄液２０はいずれも放射性物質が分離されてお
り、低放射能となるので、これらは、□薄膜蒸発乾燥器
１０の前で混合して、混合処理することが得策である。

−薄膜蒸発乾燥器１０では、樹脂３と濃縮廃液の上澄液
２０中の水分を蒸発すると同時に固形物を粉体化し、さ
らに、ベレタイザ１２で粉体に適当なバインダ（エポキ
シ樹脂）を添加することにより粉体を適当な形状のペレ
ットを形成する。粉体化およびペレット化することによ
り、ドラム缶１３への充填率を上げることができる。す
なわち、第１表で示したようにペレット化してドラム充
填固化すると、他の固化処理方式よりも、ドラム缶の発
生本数を大幅に低減できる。

実施例２ 第４図は本発明のもうひとつの応用システムを示したも
のである。ここでは、廃棄物量（すなわち発生ドラム缶
本数）を低減するために新しいシステムを開発した。ポ
イントは超音波分離槽１で放射性イオンとクラッドを分
離した粉末樹脂を再利用することである。従来、粉状樹
脂は使い棄てで使われていたが、吸着している放射性イ
オンとクラッドを分離できれば、もう一度合利用するこ
とが可能である。ここでは、粉状樹脂を再利用するため
、分離した樹脂１４を、樹脂洗浄槽１５で攪拌機１６等
によりさらに良く洗浄し再生樹脂として管１８から取り
出している。洗浄廃液は管１７を通り、濃縮廃液の沈降
槽６での上澄液２０と混合し、以後は第４図の場合と同
じく、薄膜蒸発乾燥器１０、ペレタイザ１２で処理され
、ドラム缶詰めされる。本シメテムでは洗粉状樹脂から
放射性物質を除去して、これを再利用するので、第４図
の場合よりさらに廃棄物量（ドラム缶発生本数）を低減
できる。

以上述べたように本発明実施例の効果をまとめると次の
通りになる。

１、粉状樹脂や粒状樹脂から放射性物質を選択的に分離
した後、これを粉体化してペレット固形化するので、ド
ラム缶の表面線量率を上げることなく廃棄物のドラム缶
発生本数を低減できる。

２、分離した放射性イオンと放射性クラッドを含む溶液
を再生廃液と混合して濃縮器で加熱減容するので、該溶
液を加熱するための加熱器を新たに設置することなく、
溶液中の放射性イオンをクラッドに吸着できる。

３、　クラッドは沈降槽で分離できるので、濃縮廃液の
上澄液は低放射能濃度となり、これは、放射性物質を分
離した樹脂と混合して、粉体化及びペレット化ができる
。

４、粉状樹脂については、超音波洗浄により放射性イオ
ンと放射性クラッドを分離し、さらに水流等により精製
して再利用することが可能で、こうすれば、さらに廃棄
物発生量を低減できる。

放射性物質（イオンとクラッド）を含む溶液を加熱処理
後、放射性クラッドを分離する手段としては、加熱処理
によりイオンがすべて固形物であるクラッドに含まれて
しまうので、本実施例で述べた沈降法の他に、通常の固
液分離方法、たとえば、機械的な加圧濾過、真空濾過、
遠心分離等の種々な分離法が使える。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射性物質（イオンとクラッドを含む）を含む
溶液を静置沈降した時の上澄液と元の溶液の放射能比を
示す図、第２図は第１図で供試したと同一の溶液を加熱
沸騰後静置沈降した時の上澄液と原溶液の放射能比を示
す図、第３図は本発明をもとに開発、した放射性廃棄物
処理システム（実施例１）を示す図、第４図は同上（実
施例２）を示す図である。 １・・・超音波洗浄槽、２・・・分離溶液移送管、３・
・・樹脂移送管、４・・・濃縮器、−，５・・・濃縮ｉ
液、６・・・沈降槽、７・・・上澄液移送管、８・・・
沈降クラッド、９・・・水封貯槽、１０・・・薄膜蒸発
乾燥器、１１・・・粉体移送管、１２・・・ベレタイザ
、１３・・・ドラム缶、１４ｔ１し 審　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電所から発生する放射性イオンと放射性ク
   ラッドを吸着した主として粉状イオン交換樹脂と粒状イ
   オン交換樹脂とからなる放射性廃棄物から超音波洗浄等
   の手段により当該放射性イオンと放射性クラッドとを選
   択的に分離し、該放射性イオンとクラッドとを含む溶液
   を粒状イオン交換樹脂の再生廃液や床座液に混合し、該
   廃液濃縮用の濃縮器で加熱・濃縮処理することを特徴と
   する放射性廃棄物の処理システム。 ２、特許請求の範囲第１項において、濃縮器で濃縮した
   溶液から沈降法等により含まれている放射性クラッドを
   分離することを特徴とする放射性廃棄物の処理システム
   。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、放射
   性クラッドを沈降分離した後の上澄液を、放射性イオン
   と放射性クラッドを分離した樹脂と混合し、これを薄膜
   蒸発乾燥器で粉体化し、さらにペレット化したのちドラ
   ム缶詰めすることを特徴とする放射性廃棄物の処理シス
   テム。 ４、特許請求の範囲第１項において、放射性イオンと放
   射性クラッドを分離した粉状樹脂を再利用し、洗浄に用
   いた洗浄廃液は濃縮廃液の上澄液に混合して、薄膜蒸発
   乾燥器で粉イ化し、さらにペレット化したのちドラム缶
   詰めすることを特徴とする放射性廃棄物の処理システム
   。