JPS60249097A - 放射能で汚染された金属の除染装置 - Google Patents

放射能で汚染された金属の除染装置

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JPS60249097A
JPS60249097A JP59106083A JP10608384A JPS60249097A JP S60249097 A JPS60249097 A JP S60249097A JP 59106083 A JP59106083 A JP 59106083A JP 10608384 A JP10608384 A JP 10608384A JP S60249097 A JPS60249097 A JP S60249097A
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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】 [発明の技術分野] 本発明は、原子力発電設備等で発生する被処理金属とし
ての放射性金属廃棄物を除染するための放射能で汚染さ
れた金属の除染装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 一般に原子力発電所等で発生する放射性金属廃棄物は、
原子力発電所内に永久貯蔵され、環境に悪影響を与えな
いようにしている。
しかし、このように永久貯蔵Jるど放射性金属廃棄物の
貯蔵量は増加の一途をたどり、貯蔵スペースの確保が困
難になる。特に原子力発電設備等の放射能で汚染されて
いる配管等はその寸法Ifi、、、y人きく、また容易
に減容処理することができないためその廃棄物としての
貯蔵が困難である。
このため、放!)I竹金属廃棄物を除染し、その放射能
レベルを自然界におシブる放射能レベル、つまりバック
グラウンドレベルまで低下させて、一般の産業廃棄物ど
同様に取り扱い得るようにすることが検討されている。
しかしながら、放射性金属廃棄物はその表面の材質自体
に放射能が浸透しているため、表面に堆積している放射
性クラッドを除去しただけでは完全な除染はできず、金
属自体も溶解して放射能が浸透した表面層を除去する必
要がある。
この放射能除染に際しくは、酸等の化学除染剤を用いる
化学除染法や電解除染法が知られている。
前当は形状が複雑な大型機材の被処理材への適用性は高
いものの除染速度が非常に遅く、除染係数が比較的小さ
い欠点がある。
一方、後者の電解除染法は除染速度、除染係数は高いも
のの、逆に形状の複雑な被処理材や大型機材への適用に
は問題点がある。
さらに化学除染装置と電解除染装@で用いる除染剤は劣
化や放射能の蓄積等により、除染不能となるため二次廃
棄物が増大り=る問題点があった。
[発明の目的] 本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、その目
的は放射性金属廃棄物の表面を確実に溶解でき、従来例
の欠点であった、゛大型機材や形状の複雑なものも完全
に除染して放射能レベルをバックグラウンドレベルまで
低下させて、一般の産業廃棄物と同様に取り扱うことが
できるまぐ除染し、ざらに除染剤を再生して二次廃棄物
の発4L ff)を最少に抑えることができる放射能で
汚染された金属の除染装置を提供することにある。
[発明の概要] すなわち本発明は、Go ” −Ce ” 為1−IN
O3溶液系で放射性金属廃棄物〈被処理金属)の表面の
溶解および(:、 e 44の再生ができるレドックス
(電解酸化−還元)反応を用いた除染装置において、電
解槽内に電解液の攪拌機能をもだμ”るとともに、該電
解槽に連接して鉄等の酸化物を捕集するフィルタと、H
20’ HNO3蒸気a3よびミス!−を回収りる。1
ンデン1ノとデミスタおよび排気ブロアを設置ノたこと
を特徴とする放射能で汚染された金属の除染装δである
。また、Ce”−Ce”−トI N O3溶液を電解す
る電解槽と、放射性金属廃棄物を除染する除染槽とをそ
れぞれ独立に設け、電解槽と除染槽の間にフィルタを設
けたことを特徴とJる放射能で汚染された金属の除染装
置である。
本発明によれば、電解液を攪拌することにより、Ce(
lv)イオンを効率良く生成および再生することができ
、また放射性金属廃棄物の除染速度を速くすることがで
きる。
さらにフィルタを設けることにより、クラッドと不純物
が電極へ付着することを防ぐことができるため、Cc(
Iv)イオンを効率良く再生することができる。そのう
え、電解槽と除染槽とをそれぞれ独立に設けることによ
り、電極等の破損を防ぐことができるため保守点検が容
易である。
[発明の実施例] 以下本発明の第1の実施例を第1図を参照しながら説明
づる。
第1図において、符号1は電解槽で、この電解槽1内に
は電解液2としU、 Ce ” −GO’′−HNO3
溶液が収納されている。電解液2の中には被汚染物であ
る放射能で汚染された被処理金属3と、陽極4および陰
極5が浸漬されている。被処理金属3は電解槽1の上方
に配設された固定m構6から垂下されたケーブル7によ
り吊設され、陽極4および陰極5は直流電源8に接続さ
れCいる。
電解槽1には循環ライン9が接続されており、電解液2
は循環ポンプ10によりフィルタ11を通って電解槽1
下部から噴出される。
一方、電解槽1上部側面には排ガスライン12が接続さ
れ、電解液2から発生するH 20−1−I NO3蒸
気およびミストは排ガスラインを通って、コンデンサ1
3で凝縮され、戻し管14を通って電解槽1に回収され
る。回収しぎれなかったH2O−1−I N 03蒸気
およびミストは排気ブロア15に吸引されてデミスタ1
6へ回収される。符号17は電解液2の加熱用ヒータで
ある。
以上の如く構成された本発明に係わる放射能汚染された
金属の除染装置は、まず、所定量のCe(NO3)3を
820−1−INO3溶液に溶解し−C調整した電解液
2を電解槽1に収容し、循環ポンプ10により電解液2
を@環うイン9を通して電解槽1の下部から噴出させる
。電解液2をヒータ17により所定温度に加熱しまた排
気ブロア15で電解槽1内を負圧にする。同時に直流電
m8により陽極4と陰極5の間に電圧を印加して所定の
電流密僚の電流を流すと以下に示す反応が起り、Cej
lはCC44に変化する。
陽極 Ce ” −+GO” +e −・−・・(1)20H
−−+1−12 Q+ (1/2)02 (↑)2e−
・・・・・・(2) 陰極 11” +e −→(1/2)+2 (↑) ・ (3
>陽極での064+の生成反応はCB 3+が拡散し−
C陽極表面に到達する速僚に依存する。そのため、電解
液を電解槽下部から噴出させC攪拌さVるとCe4′生
成反応を促進させる効果がある。
Ce 4+が所定濃度になったならば固定lfi構6 
hlら垂下されたケーブル7に被処理金属3を吊設し、
電解液2 (Ce ” −Ce ”−HNO3溶液)に
浸漬する。ここで被処理金属3の表面ぐは以下に示す反
応が起こりクラッドおよび金属(M)の表面が溶解する
とともに汚染が除去される。
M+Ce 44−+M” 十Ce ” ・ (4)(4
)式の反応はCe口が拡散して金属(M)の表面3に到
達する速度に依存覆る。そのため、電解液2を攪拌させ
ることは溶解反応を促進させる効果がある。所定時間浸
漬後、被処理金属3はクラッドおよび内面の汚染層が除
去され、放射能レベル、いわゆるバックグラウンドレベ
ルまで低下され、一般の産業廃棄物と同様に取り汲うこ
とができる。
一方、被処理金属3と反応して還元されたccloは、
常時直流電源8から電圧を印加し、所定の電流密度の電
流を流しているため、(1)式の反応が起り004′を
生成する。また、電解液2中に浮遊する鉄等の酸化物を
循環ライン9に設けたフィルタ11で回収づるため、陽
極4へ鉄等の酸化物が付着するのを防ぐことができ、効
率良<Ce4′を生成することかぐきる。
一方、電解液2から発生する+20−’t−4NO3蒸
気およびミストは、電解槽1の上部に接続し1C排ガス
ライン12を通ってコンデンサで凝縮され、戻し管14
を通って電解槽1に回収される。回収しきれなかった+
20−HNO3蒸気およびミストは排気ブロア15に吸
引されてデミスタ16に回収される。
次に電解液(C(! ” −Ce ”−HNO3溶液)
を電解する電解槽と被処理金属を除染する除染槽とをそ
れぞれ独立に設番ノだ第2の実施例につい【第2図を参
照しながら説明する。
第2図においC符号1は第1の実施例で説明した例とほ
ぼ同様の電解槽で、電解槽1内には電解液(C13” 
−Go ”−HNOs溶液)2が収容されている。電解
液2中には陽極4および陰極5が浸漬され、陽極4およ
び陰極5は直流電源8に接続されている。電解槽1にオ
ーバーフロライン18が接続され、電解液2がA゛−バ
ー70ライン18を通って除染槽19に供給される。除
染槽19には被処理金属3が浸漬され、被処理金属3は
除染槽3の上方に配設された固定機#46からケーブル
7により吊設される。除染槽19には電解液2を攪拌す
る攪拌ライン20が接続され、電解液2は攪拌ポンプ2
1により、フィルタ11を通っ゛C除染槽19の下部か
ら噴出される。また、除染槽19には循環ライン22が
接続され、除染4w19の電解液2は循環ポンプ23に
よりノイルタ11を通って電解槽1の下部から噴出され
る。
一方、電解槽1と除染槽19の−L部には排ガスライン
12が接続され、電解液2から発生するH2O−11N
O3蒸気およびミストは、排ガイライン12を通って第
1図で説明したコンデンサ13とデミスタ16および排
気ブロア15で処理される。なお符号17は電解液加熱
用ヒータである。
以上の如(構成された本発明に係る放射能で汚染さ゛れ
た金属の除染装置では、まず所定量のCe(NO3)3
を1120−HNO3溶液に溶解し電解液を調整して電
解槽1と除染槽19に収容し、循環ポンプ23により調
整した電解液2を循環ライン22を通1ノで電解!!’
11の下部から噴出させ、A−バーフロライン18を通
して電解槽1と除染槽19を循環させる電解液2をヒー
タ17により所定温度に加熱し、排気ブロア15で電解
槽1内と除染119内を負仕にする。同時に直流電源8
により陽極4と陰極5の間に電圧を印加し、所定の電流
密度の電流を流づ一8電解液中では第1図に説明した式
(1)、(2)、(3)の反応が起り、Ce″が生成づ
る。
第1図と同様に電解液2を電解槽1の下部から噴出させ
て攪拌するため、Ce 4+の生成反応が効率良く促進
する。Ce4゛が所定濃度になったならば除染4f!1
9の上部に設けられている固定機構6から垂下されたケ
ーブル7に被処理金属3を吊設し、除染槽19内の電解
液2に浸漬する。同時に攪拌ポンプ21により電解2を
攪拌ライン20を通して除染槽19の下部から噴出させ
る。
ここで、被処理金属の表面では第1図で説明した式(4
)の反応が起り、クラッドおよび金属表面が溶解すると
ともに汚染が除去される第1図と同様、電解液を除染1
1119のF部から噴出させτ攪拌するため溶解反応が
促進する。所定時間浸漬後、被処理金属3はクラッドお
よび汚染IFi19の内面が除去され、放射能レベルが
自然界の放射能レベル、いわゆるバックグラウンドレベ
ルまで低下され、一般の産業廃棄物と同様に取り扱うこ
とができる。
被処理金属3と反応して還元されl= Q e j+は
、常時直流電源8から電圧を印加し、所定の電流密度の
電流が流しているため第1図に説明し1.=(1)式の
反応が起りCe4+を再生する。しかも除染槽19内の
電解液2中に浮遊する鉄等の酸化物を攪拌ライン20お
よび循環ライン22に設りたフィルタ11で回収するた
め、電解槽1の陽極4へ鉄等の酸化物が付着するのを防
ぐことができ、効率良<Ce’+を生成することができ
る。 一方、電解4f41および除染槽19内の電解液
2から発生するl」?o−HNO3蒸気およびミストは
、電解槽1および除染+!19の上部に接続した排ガス
ライン12を通って、第1図の実施例と同様に処理され
る。
なお、電極月利はHNOおよびCe 4″等の強酸化剤
に耐食性を示し、電解しても研磨されない材料、例えば
白金およびチタン等を用いる。
また、電解液の攪拌機能としては、攪拌機等を用いCも
よい。電解液の加熱源としては、外部と−タに限らず投
込式ヒータ等を用いてもよい。
次に上記実施例の効果を確認ツるために行なった実験の
結果を第3図および第4図によって説明する。
第3図において線aは攪拌なしの電解、線Bは攪拌あり
の電解を示している。なお、縦軸は電解液中のQ e 
A+ ijl Imおよび電流効率を、横軸は電解時間
を示している。
電解条件としては、Ce(NO3)3濃度0゜8mol
 / J2、HNO3m度りn+oぷ/1の電解液を電
解液温度80℃、電流密度0.3A/cdで電解してC
e 4+の生成を行なった。C041生成浄は電位差滴
定法ぐ分析しくめ、電流効率ηは以下のようにしてめた
77= (96485xCe ”生成ff1(ion/
A)X電解液液m(ぶ))/ (電解時間(SEC)X電流(A)) 第3図から明らかなように、電解液を攪拌して電解を行
なえば効率良<ce’“を生成および再生することがで
きる。
次に第4図についで説明する。第3図の結果を基にCe
 a+濃度0.61111#2、HNO3m度2mOβ
/β電解液を80℃に加熱して汚染金属(SUS304
.2BXSCH40X500)を浸漬し、同時に0.3
Acjの電流密度でC04゛の再生を行なった。曲線C
は電解液を攪拌しないで被処理金属を浸漬した場合、曲
線dは電解液を攪拌しC被処理金属を浸漬した場合、水
平線eはバックグランドを示している。なお、縦軸γ穎
強度(cpm)を、横軸は除染時′間を示している。
第4図から明らかなように電解液を攪拌しC被処理金属
を浸漬すれば、除染時間60分間で表面の汚染量をバッ
クグラウンドレベルまで低下させることができ、電解液
を攪拌せずに、被処理金属を浸漬した場合は120分除
染しても表面の汚染量をバックグラウンドレベルまで低
下させることが認められなかった。
また、電解液中に浮遊する鉄等の酸化物をフィルタで回
収するた°め、陽極へ酸化物が付着するのを防ぐことが
でき、さらに効率良<ce’°の再生ができる。
さらに電解槽と除染槽をそれぞれ独立に設けることによ
り被処理金属が電極に衝突し破損することを防ぐことが
でき、しかも被処理金属の出し入れが簡単であるため、
機器の保守点検が容易になる。
[発明の効果] 上述の如く本発明は、Cej4 Ce4+−トlNO3
溶液系で放射性金属廃棄物の表面の溶解およびCe 4
4の再生ができるレドックス(電解酸化−還元)反応を
用いた除染装置に+13い−C1電解液の攪拌機能と鉄
等の酸化物を捕集ブるフィルタを設け、さらに電解槽と
除染槽をそれぞれ独立に設【ノた放射能で汚染した金属
を除染4る装置ひある。
従って、本発明によれば、電解液を攪拌することにより
、効率良<ce’+の生成と再生を行なうことができ、
しかも鉄等の酸化物をフィルタで捕集すれば、さらに効
率良くCe4′の再生ができる。
また、電解液の攪拌により被処理金属の表面の溶解反応
を促進させ、放射性廃棄物の放射能レベルをバックグラ
ウンドレベルまぐ低下させることかでき、一般のす廃棄
物と同様に取り扱うことができる等その効果は顕著なも
のがある。そのうえ電解槽と除染槽をそれぞれ独立に設
けることにより機器の保守点検が容易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の各々の実施例を示づ系統
図、第3図は本発明と従来例による電解時間とCe 4
4の濃度の関係を示J特性図、第4図は本発明と従来例
による除染時間と表面汚染量の低減との関係を示す特性
図である。 1・・・・・・・・・・・・電解槽 2・・・・・・・・・・・・電解液 3・・・・・・・・・・・・被処理金属4・・・・・・
・・・・・・陽 極 5・・・・・・・・・・・・陰 極 8・・・・・・・・・・・・直流電源 9・・・・・・・・・・・・循環ライン11・・・・・
・・・・・・・フィルタ19・・・・・・・・・・・・
除染槽 20・・・・・・・・・・・・攪拌ライン21・・・・
・・・・・・・・攪拌ポンプ代理人弁理士 須 山 佐
 − 第1図 第2図 R 第3図 電解時間(hr)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解層内にCe ” −Ce 4+−HNo:l
    溶液系の電解液を収容し′C被処理金属の溶解を行ない
    、かつCe 44の再生ができるレドックス(電解酸化
    −還元)反応を用いた放射能で汚染された金属の除染装
    置において、前記電解槽内に電解液の攪拌機能とをもた
    せるとともに該電解槽に連接してフィルタ、ト120−
    HNO3蒸気およびミストを回収する排ガス処理装置を
    設けたことを特徴とする放射能ぐ汚染された金属の除染
    装置。
  2. (2)前記排ガス処理装置はコンデンサ、デミスタおよ
    び排気ブロアから構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の放射能で汚染された金属の除染
    装置。
  3. (3)Ce ” −Ce ”−HNO3溶液を収容した
    電解槽に連接して被処理金属を除染する除染槽を設ける
    とともに、該除染槽と前記電解槽との間にフィルタを設
    けたことを特徴とJる放射能で汚染された金属の除染装
    置。
  4. (4)前記排ガス処理装置はコンデンサ、デミスタおよ
    び排気ブロアから構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第3vA記載の放射能ぐ汚染された金属の除
    染装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5452297A (en) * 1977-09-08 1979-04-24 Gen Electric Method and device for recovering nuclear fuel
JPS5914000A (ja) * 1982-07-14 1984-01-24 神鋼フアウドラ−株式会社 電解除染における電解液中の放射性物質除去方法

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