JPS59141099A - 放射性使用済イオン交換樹脂の分解方法 - 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】 この発明は各種産業分野において有用であり、特に原子
力施設より発生する使用済イオン交換樹脂の減容処理の
ために改良された該樹脂分解技術に関するものである。

放射性物質を含有する使用済イオン交換樹脂の減容処理
技術として、焼却法・酸消化法・酸素あるいは空気によ
る湿式酸化法・過酸化水素による酸化法などが開発段階
にあるが、いずれも決定的技術となっていない。

これらの中で、過酸化水素による分解法には、硫酸を添
加する方法（特開昭５３−８８５００　）および鉄イオ
ンの存在下で分解する方法（特開昭５７−１４４６　）
などの方法があるが、後者の鉄イオンの存在下で分解す
る方法は、他の処理方法と比較し一〇処理条件が温和で
ある特長を有している。

しかし、鉄イオンの存在下で過酸化水素を酸化剤として
使用する廃イオン交換樹脂の分解法では、カチオン樹脂
は略々完全に分解されるが、アニオン交換樹脂は、溶解
させられ得るのみか、あるいは、多量の過酸化水素およ
び鉄イオンが使用されても、分解率は最大的９０％程度
である。

この発明は、この不利点を改良し、アニオン交Ｉ！Ａ樹
脂、更にはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合
樹脂（因みに実用原子力発電プラントからの廃イオン交
換樹脂は、アニオンおよびアニオン樹脂混合物か主であ
る）などのイオン交換樹脂を過酸化水素によって略々完
全に分解する方法である。即ち、この発明の方法によっ
てアニオン樹脂ならびにアニオン・カチｔ　′／ａ合樹
脂などのイオン交換樹脂分解率の向上が可能になった。

このことは放射性使用済イオン交換樹脂の処分の際に、
放射性廃棄物減容比の向上に直結するとともに、分解残
渣の固化処理の際の、分解残渣中の有機物残渣による固
化体充填、分解残渣の脱水に対する悪影響の軽減も可能
とする。

次に、この発明の方法について詳細に説明する。

この発明の対象とするイオン交換樹脂はアニオン樹脂単
品、ならびにカチオン樹脂とアニオン樹脂の混合物であ
る。

これらのイオン交換樹脂は、スチレンおよびジビニルベ
ンゼン共重合体を基体とし、これに陰イオン交換基ある
いは、陽イオン交換基を導入したものが主であるが、こ
の発明の方法はこれらのみに限定されないのであり、他
の構造のものも分解可能である。陰イオン交換樹脂は、
ＯＨ型の伯にＣ１型、＄０４型、更には放射性の陰イオ
ンをイオン交換、あるいは吸着した状態において分解可
能である。

陽イオン交換樹脂はＨ型、Ｎａ型、その他の金属イオン
および放射性核種をイオン交換あるいは吸着した状態に
おいて分解可能である。

原子力発電プラントより発生する使用済イオン交換樹脂
には、鉄、銅を主体とする金属酸化物および金属水酸化
物からなるクラッドが含まれるが、これを含む場合にも
、勿論、この発明の方法は適用可能である。

この発明の方法において使用１−る触媒は２価または３
価の鉄イオンの当量に相当する量を越える硫酸基と共存
する２価または３価の鉄イオンである。共存する硫酸基
は硫酸鉄の他、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫
酸などの形で反応系に加えられることができる。

また、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合物が
処理される際には、反応の進行に従ってカチオン交換樹
脂のスルホン基から生成する硫酸イオンも利用され得る
。鉄イオンの当量に相当する吊を越える硫酸基の量には
、特に限定を設ける必要はないが、大過剰の硫酸基の外
部からの添加は、分解工程の減量効果を低減させるため
好ましくない。鉄イオンの好適量は、処理する樹脂の量
、樹脂の種類。

アニオン樹脂単品処理またはカチオン樹脂との混合処理
のいずれかであるかなどの条件に応じて決定されるべき
である。通常は処理されるべき樹脂１Ｑに対して、０．
０５〜２ミリモル、溶液中の１ｆ１１１ｆｆとしては、
０．０００５〜０．０２モル／リットルが適当であるが
、これらに限定される必要はない。

また、硫酸基以外の塩素イオン、硝酸イオン。

炭酸イオンの存在は分解反応に支障を与えない。

以上の説明の鉄触媒系を使用覆ること（こより、従来困
難であったアニオン交換樹脂単品ならびにアニオン交換
樹脂およびカチオン交換樹脂混合物の９９％以上の分解
率が達成できるようになった。

次に分解反応操作法および反応条例について説明する。

分解剤として反応系に加える過酸化水素の濃度は特に制
限はない。３５％、５０％濃度の市販品か、あるいはこ
れらを適当に希釈して使用できる。

過酸化水素の所要量は、樹脂および触媒の種類９反応条
件によって異るが、樹脂の分解を略々完全とするために
は、１Ｑの樹脂当り１００％Ｈ２Ｏ２に換算して通常５
〜２０ｇが必要である。

反応は、樹脂を水中に懸濁した状態で行われる。水中の
樹脂量は特に制限はないが、通常５〜３０％の範囲で行
われる。過酸化水素は樹脂、触媒および水からなる固液
混合物へ反応開始時に全量を加えてもよいし、また適当
な間隔をおいて間欠的あるいは連続的に供給されてもよ
い。場合によっては、触媒およびＨｚＯ２の混合物中へ
樹脂が逐次添加されてもよい。反応温度は、常温から反
応混合物の沸騰状態における温度（約１００℃）の範囲
内が好ましい。

反応圧力は、通常、常圧であるが、加圧あるいは減圧下
の操作も可能である。反応は発熱的であるから、冷却器
を備えた反応器の使用が好ましい。また、反応混合物は
、攪拌が行われることが好ましい。

以上の如く、この発明の方法の触媒系が使用されること
によって、アニオン交換樹脂単品またはカチオン交換樹
脂とアニオン交換樹脂混合物の分解が略々完全に行われ
る。

これにより分解残渣の量は、低減され、放射性廃棄物の
減容性の向上、同化処理の改善が可能となる。

また樹脂の分解率をある値に設定して分解処理を行う場
合に、より少星の過酸化水素で目的が達成され、処理費
が軽減される。

更に、この発明の方法は、原子力発電所より発生する放
射性有機固体廃棄物の分解処理へ実施例　１ 水２２ｍ１．硝酸第２鉄２ミリモル、硫酸アンモニウム
３５ミリモルおＪ：びＩＲＡ−４００−ＯＨ型イオン交
換樹脂２ｇを混合し、１２０℃油浴中で加熱還流し、３
５％過酸化水素を６０ｍ　ｌ　／ｈｒの割合で連続的に
供給した。２時間後、過酸化水素の供給を停止し、次い
で、反応混合物を冷却した。樹脂はづべて溶解しており
、Ｔ　ＯＣ、＜全有機炭素量）の測定により、分解率（
（（樹脂のＴＯＣ−反応後ＴＯＣ）／樹脂のＴＯＣ）ｘ
ｌｏｏ）を求めた結果、９８．７％となり、樹脂の分解
は略々完全であることが認められた。

比較例　１ 硫酸アンモニウムを添加しないで、実施例１と同様にし
てＩＲＡ−４００−ＯＨ型イオン交換樹脂の処理を行っ
た。未溶解の樹脂が１．７８０残留した。樹脂の分解率
は、１０．９％であった。

実施例　２ 水２２ｍ１．硫酸第２鉄１ミリモル、硫酸１．７ミリモ
ルおよびＩＲＡ−４００−ＯＨ型イオン交換樹脂２ｇを
実施例１と同様に処理した。樹脂の分解率は、９９．７
％であつ１こ　。

比較例　２ 硫酸を添加しないで、実施例２と同様にＩ　ＲＡ−４０
０−０１」型イオン交換樹脂の処理を行った。樹脂の分
解率は、９４．７％であった。

実施例　３ 水２２ｍ１．硫酸第２鉄１ミリモル、１ＲＡ−４００−
ＯＨ型１ｇおよびＩＲ−１２０Ｂ−Ｈ型１ｇを実施例１
と同様に処理した。

樹脂の分解率は９９．９％であった。

比較例　３ 中和剤として酸化亜鉛１．５ｇを添加すること以外は実
施例３と同様として処理した。

樹脂の分解率は８９．０％であった。

出願人　東洋エンジニアリング株式会社手　　続　　補
　　正　　書　く方式）昭和５８年　５月２７日　７・ 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、　事件の表示 昭和５８年　特ｒ［願　　第１５１２０号２、　発明の
名称 放射性使用済イオン交換樹脂の分解方法３、　補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 タイプ印書く黒色）により鮮明に記載した全員の明細書
を新たに提出する。

添付書類の目録 な　　し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射性物質を含有する使用済イオン交換樹脂を過酸化水
   素によって分解する場合に、２価または３価の鉄イオン
   の当量に相当するｍを越える硫酸基と共存する２価また
   は３価の鉄イオンを触媒として使用し、アニオン交１ｆ
   Ａ樹脂、もしくはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂
   の混合物を分解することを特徴とする放射性使用済イオ
   ン交換樹脂の分解方法。