JPS60262098A - 使用済イオン交換樹脂の処理方法及び装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電所などから発生する放射−性の使
用済イオン交換樹脂（廃樹脂）の処理方法およびその装
置に係シ、さらに詳しくは、熱分解により廃樹脂の量を
減少させるとともに安定な無機化合物に処理する方法お
よび装置に関する。

〔発明の背景〕

原子力発電所などの運転に伴い種々の放射性物質を含む
廃液が発生するが、これらの廃液はイオン交換樹脂を用
いて処理されることが多い。この際に発生する放射性使
用済イオン交換樹脂（以下廃樹脂ともいう）の処理が原
子力発電所の運転上の１つの課題とされている。例えば
、沸騰水型原子力発電所においては、発生する放射性廃
棄物量のかなりの部分が廃樹脂で占められている。

従来、この廃樹脂はセメントあるいはアスファルト等の
固化剤と混合してドラム缶中に固化され、施設内に貯蔵
保管されている。しかしながら、これらの放射性廃棄物
の量は年々増加する傾向にあシ、その保管場所の確保お
よび保管中の安全性の確保が重要な問題となっている。

さらに、廃樹脂は有機物であるため、長期間保管すると
これが分解・腐敗する可能性もある。このため、廃樹脂
を固化処理するに際しては、容積を可能な限シ小さ　）
〈（減容）すると共に、これを安定な無機物に分解する
（無機化）ことに大きな関心が払われてきている。

使用済イオン交換樹脂の減容無機化処理法は、大別して
、酸分解法に代表される湿式法と、流動床法に代表され
る乾式法がある。

このうち湿式法を用いれば、廃樹脂を分解処理した後、
分解残渣を含む放射性廃液を蒸発濃縮などの手段で再度
処理しなければならない等の問題がある。　。

例えば、湿式法の代表である酸分解法の例としてＨ′Ｅ
ＤＬ法（Ｈａｎｆｏｒｄ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅ
ｖｅｌｏｐｔｎｅｎｔ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ法）と呼
ばれるものがある。これは、１５０〜３００Ｃの温度に
て濃硫酸（９７重量％程度）と硝酸（６０重量％程度）
を用いて廃樹脂を酸分解する方法である。また酸分解法
の他の例として、特開昭５３−８８５００号公報に示さ
れているものもある。これは濃硫酸と過酸化水素（３０
％程度）を用いて樹脂を酸分解する方法がある。しかし
ながら、これらの酸分解による方法では、廃樹脂を溶解
して分解し、その分解液を蒸発濃縮するので、減容比は
大きくとれるが、強酸性液のハンドリング、濃縮された
強酸性液による装置の腐食防止、回収された濃縮液の固
化技術等が未確立であるなど、多くの困難な降題点があ
る。

そこで、他の湿式法として特開昭５７−１４４６号公報
に示されているように、強酸性液の使用を避け、鉄触媒
の存在下で過酸化水素を用いて廃樹脂を分解する。方法
が提案されている。しかし、この方法は、大量の過酸化
水素を必要とするため、過酸イビ水素が高価であること
を考えるとコスト高になるとともに、廃樹脂の分解も不
十分で有機物のまま残留してしまうという問題がある。

　。

他方、乾式法にあっては、その一般的な廃樹脂の熱分解
システムは第２図に示すようなものであって、廃樹脂貯
蔵タンク１に貯蔵された廃樹脂は、分解装置２にて熱分
解され、残渣３は固化容器４に移されて固化剤５で固化
される。熱分解にょシ発生する排ガス中の窒素化合物及
び硫黄化合物は吸収塔６でアルカリによシ吸収、回収さ
れて放射性二次廃棄物７となり残渣と同様固化される。

乾式法の代表例に流動床法があり、これは例えば特開昭
５７−１２４００号公報に示されるように、廃樹脂を流
動床を用いて燃焼する方法である。

乾式法れ湿式法のような問題がない点は優れているが、
その代表である流動床法を用いた場合には次の（１）〜
（５）のような問題点がある。

（１）残渣や放射性物質の飛散量が大きい。すなわち、
流動気体下で廃樹脂を分散・燃焼させるため、残渣や放
射性物質が排ガス中へ随伴・飛散される。このため、排
ガス処理用のフィルタの負荷が大鑑く々る。

（２）　廃樹脂を燃焼すると、８０．ｘ−ＮＯｘ等の有
害ガスが発生する。このため、アルカリスクラバー等に
よる排ガス処理が必要になるが、その排ガス処理量が膨
大である。すなわち、流動床法では、廃樹脂を流動化さ
せるために、化学当−量の３〜５倍の酸素を含む空気を
供給しなければならず、したがって排ガス量が多くなる
。

（８）減容・無機化処理後の放射性廃棄物は、残液だけ
でなく、排ガス処理に伴ない発生するＮ　ａ　Ｎｏｓや
Ｎａ２ＳＯ４等（ＳＯｘ＋ＮａＯＨ−＋ＮａＮａ１８０
４＋ＨｚＬ）も含む。このため、ＩＫｇの廃樹脂を処理
した場合、処理後の放射性廃棄物は約０．７Ｋｇとなる
だけでアシ減容比が小さい。但し、減容比は次式で定義
される。

上記の点について説明すると、陽イオン交換樹脂及び陰
イオン交換樹脂の燃焼による熱分解反応は各々次式で表
わされる。

但し、ここでの樹脂の分子式は元素分析によシ決定した
もので、一般に知られている分子式とは異なっている。

この式から、陽イオン交換樹脂１　ｍ（＋ｔからは２　
ｍｏｔのＮａ５ｓｏ４が、陰イオン交換樹脂１　ｍｏｔ
からは、１ｍｏｔのＮａＮＯ３が発生する。

いま陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との量の比が
２：１（このような廃樹脂が一般的）である１〜の廃樹
脂を処理するとすれば、その中には１．７６　ｍａｔの
陽イオン交換樹脂と、１．４１ｍ□ｔの陰イオン交換樹
脂とが含まれている。この場合発生する二次廃棄物とし
ては、Ｎａ１８０４が３．５２ｍｏ４　ＮａＮＯｓが１
．４１　ｍｏｔとなり、これを重量換算すれば、Ｎａ８
０．が０．５　ＫＦが０．１２Ｋｆ、合計で０．６２Ｋ
ＬＩの二次廃棄物が発生する。これに熱分解の残渣を加
えると、前記の値０．７　Ｋ９となる。これを従来の既
存の放射性廃棄物処理設備にて減容、ベレット化した場
合、減容比は１／４となるにすぎない。

また、この他にも放射性廃棄物として、’ＨｔＯ１ＣＣ
ｈが生成し、その量は、Ｈ！Ｏが２．３Ｋｆである。残
渣の発生量を０．０３Ｋｇとすれば、廃樹脂の熱分解に
より発生する放射性廃棄物中に占めるイオウ化合物、及
び窒素化合物の含有率紘、１８重量％となる。廃樹脂と
して、陽イオン交換樹脂のみＩＫｆを熱分解した場合、
上記含有率は、２４重量％で、陰イオン交換樹脂のみＩ
Ｋｆを熱分解した場合は、上記含有率は、９重量％とな
る。す□なわち、上記含有率は、陽イオン交換樹脂のみ
を熱分解したとき最も悪くなり、２４′重量％にもなる
。従って、放射性廃棄物の発生量低減の観点からは、よ
り一層の減容が望ましいこと性明白である。

（４）６００〜９００ｃの温度で燃焼させるため、残渣
の一部は、溶融状態にある。このため、残渣が流動床炉
壁に付着し、長期間使用すると分解率が低下し、また、
長期使用に伴い炉材の劣化が起こる。

（５）　溶融せずに炉外へ取シ出された放射性の残液は
、微粉末（粒径：１〜１００μｍ）のため、その取扱い
が難しい。

また、前記いずれの従来方法にも共通する問題として、
減容・無機化処理を行った後の残渣処理の問題がある。

すなわち、いずれの処理方法を用いたとしても、処理前
の使用済樹脂に対し１〜２０ｗｔ％の分解残渣が残るの
で、との残渣をド２ム缶等に貯蔵するために残渣を適当
な形態に加工する必要がめる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、使用済放射性廃樹脂の大幅力減容化を
計ると共に、分解の際に発生する排ガスを選択的に処理
することのできる使用済イオン交換樹脂の処理方法おｉ
びその装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、放射性の使用済イオン交換樹脂（
廃樹脂）を低い温度で熱分解すること、廃樹脂の大幅な
減容処理を実現すること、熱分解の際に発生する排ガス
（分解ガス）を処理するためのフィルタを含む排ガス処
理設備の負荷を軽減すること、有害な排ガスである硫黄
化合物および窒素化合物と他の排ガスとを選択的に処理
し、生成する廃棄物中の硫黄化合物および窒素化合物の
割合を極めて低い値に抑えて放射性二次廃棄物の−発生
者を低減することを可能にすると共に、その得られた廃
樹脂の熱分解残渣を、ホットプレス処理にて成形物とす
る処理方法を提供するＫｌす、置を提供することＫある
。

〔発明の概要〕

本発明の第１の特徴は、使用済イオン交換樹脂のイオン
交換基を分解してその際に発生する分解ガスを分離する
工程と、該工程を経た使用済イオン交換樹脂の樹脂本体
を分解してその際に発生する分解ガスを分離する工程と
、前記工程を経て残った使用済イオン交換樹脂の残渣を
ホットプレス処理して成形物とする使用済イオン交換樹
脂の処理方法にある。

本発明の第２の特徴は、放射性の使用済イオン交換樹脂
を熱分解する装置において、前記イオン交換樹脂を熱分
解する反応容器と、反応容器を加熱する加熱手段と、反
応容器内部の雰囲気を入れ換える雰囲気供給手段と、放
射性イオン交換樹脂を前記反応容器内に供給する供給手
段と、不活性界６気Ｋｂｆｆ、Ｌ％＋解（Ｄ＠ＶＣｍＥ
ＫＧ＠−＠内１８　）生する分解ガスを分離する分解ガ
ス分離手段と、酸化性雰囲気における熱分解の際に前記
反応容器内に発生する分解ガスを分離する分解ガス分離
手段と、酸化性雰囲気における熱分解後に前記反応声器
内に残った前記イオン交換樹脂の残渣をホットプレス処
理するホットプレス手段とを備えている使用済イオン交
換樹脂の処理装置におる。

本発明の第３の特徴は、使用済イオン交換樹脂の貯蔵タ
ンクと、遷移金属イオンの溶解した水溶液の貯蔵タンク
と、遷移金属を含む陰イオン性原子団の溶解した水溶液
の貯蔵タンクと、これら貯蔵夕／り内の貯蔵物を共に受
け入れて、使用済イオン交換樹脂のうち陽イオン交換樹
脂には上記遷移金属を、陰イオン交換樹脂には上記陰イ
オン性原子団をイオン交換によシ夫々吸着せしめるため
の調整タンクと、該調整タンクを経た使用済イオン交換
樹脂を受け入れ、これを第一段階として不活性雰囲気の
下で、第二段階として酸化性雰囲気の下で熱分解させる
反応容器と、骸第一段階で発生する硫黄酸化物ガスおよ
び窒素酸化物ガスを処理する排ガス処理手段と、該第二
段階で発生するガスを濾過燃焼する排ガス処理手段と、
酸化性雰囲気の下で熱分解する前記第二段階の熱分解後
に前記反応容器内部 渣をホットプレス処理すヤカットプレス手段とを備えて
いる使用済イオン交換樹脂の処理装置にある。

本発明の処理方法の実施に当っては、前記の両工程に先
立って、使用済陽イオン交換樹脂には触媒として遷移金
属を予めイオン交換によシ吸着せしめ、使用済イオン交
換樹脂には触媒として遷移金属を含む陰イオン性原子団
を予めイオン交換基イオン交換樹脂に吸着せしめる上記
の遷移金属としては白金、パラジウム、鉄で代表される
周期律表第、■族まだは銅で代表される周期律表第■族
の遷移金属が好適であシ、また、使用清除イオン交換樹
脂に吸着せしめる上記遷移金属を含む陰イオン性原子団
としては、塩化白金酸、塩化パラジウム酸、ヘキサシア
ン鉄（ＩＩＩ）酸に代表される周期律表第■族の、又は
過マンガン酸に代表される周期律表第■族の遷移金属を
含む陰イオン性原子団が好適である。また、好ましくは
、前記両工程における熱分解は２４０Ｃ以上、４２０Ｃ
以下の温度で行うのがよい。

また、本発明の処理装置を実施に当ってゆ、反応容器は
、単一の固定床式反応容器として、その内部雰囲気を切
替える雰囲抵入換用導管および前記各排ガス処理手段に
選択的に連通ずるガス導出用導管を備えたものであって
もよく、又は、夫々前記第一段階および第二段階に対す
る各別の且つ連接された移動床式反応容器として、その
内部に、夫々、不活性雰囲気および酸化性雰囲気を与え
る導管ならびに夫々前記の排ガス処理手段に連通ずる導
管を夫々備えているものであってもよい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の原理及び思想について説明する。

イオン交換樹脂は一般に、スチレンとジビニルベンゼン
（Ｄ、Ｖ、Ｂ、　）の共重合体を基材とし、これにイオ
ン交換基として、陽イオン交換樹脂の場゛４．工２　ｐ
ｖ　＊　ｙｅｔｓヶ１．え、４第２□工。

場合には４級アンモニウム基を結合させた構造を有する
芳香族系有機高分子化合物でおる。とのようなイオン交
換樹脂の熱分解機構を検討すると、イオン交換基の熱分
解は、酸素を必要としない脱離反応であるのに対し、高
分子基体の熱分解は酸素を必要とする酸化反応でおる。

本発明はこのことに着目し、まず第１段階では不活性雰
囲気中で熱分解を行なってイオン交換基のみを選択的に
分解させ、その後の段階において酸化雰囲気中で高分子
基体を完全に熱分解する。

このようにして発生する分解ガスを前段階と後段階で分
離する。こうすることにより、入念な排ガス処理を必要
とする硫黄酸化物ガス（８０ｘ）および窒素酸化物ガス
（ＮＯりを前段階においてのみ発生させることができ、
排ガス処理のほとんど不要な二酸化炭素ガス（ＣＯ２）
、水素ガス（Ｈ２）は後段階において発生させることが
でき、したがって処理の必要な排ガス睦を大幅に低減で
きると共に、残渣を安定な無機化合物にすることができ
る・　） まだ、このようなイオン交換樹脂に触媒として遷移金属
をイオン吸着させると、イオン交換基は１３０〜３００
Ｃで、また高分子基体（スチレンとり、Ｖ、Ｂ、　（７
）共重合体）は２４０〜３００Ｃで、熱分解する。もし
触媒をイオン吸着させない場合には、５００Ｃ以上で熱
分解を行う必要があることになろう。このように、触媒
を用いることにより、熱分解温度を低減でき、炉材の選
定が容易になるばかりでなく、長期使用に伴う炉材の劣
化翫また、静止雰囲気またはこれに近い状態のもとて廃
樹脂を熱分解すれば残渣や放射性物質の飛散を防止する
ことができ、排ガス処理用のフイ、ルタの負荷を著しく
軽減−できる。特に、４２０Ｃ以下で熱分解を行うこと
によ３７．１３’ＦＣ，などの揮発性の放射性核種の飛
散も完全に防ぐことができる。

したがって、ＮＯＸやＳＯｘを排ガス処理した結果化じ
るＮａｘＳＯ４等の廃−物を非放射性とみなすことがで
きるから、生ずる放射性廃棄物は残渣のみとなり、熱分
解処理後の放射性廃棄物量は、約１／２０と大幅に低減
される。

さらに本発明は、酸化性雰囲気での熱分解後の残渣が一
部溶融状態になっていることに着目し、この残渣をホッ
トプレス処理して取り扱いの容易な成形物に加工すると
共に放射性廃棄物の容積も元の約１／３０にまで低減す
るものである。

〔発明の実施例〕　゛ 次に本発明の実施例を図面を引用して詳細に説明する。

イオン交換樹脂には、陽イオン元素″を吸着する陽イオ
ン交換樹脂と、陰島オン元素を吸着する陰イオン交換樹
脂との２種類がある。

ＣＨ＝　ＣＨ＊　）との共重合体を高分子基体とし、こ
れにイオン交換基であるスルホン酸基（８０ａＨ）を結
合させた架橋構造をもち、かつ立体構造を有し、次のよ
うな構造式であられされる。又、分子式は、（’Ｃｔｓ
ＨｘｓＯｓ８　）ｎであられされる。

一方、陰イオン交換樹脂は、陽イオン交換！脂と同じ高
分子基体にイオン交換基である４級アンモニウム基（Ｎ
ＲｓＯＨ）を結合させたもので、次のような構造式であ
られされる。又、分子式は、（ＣａｏＨｔｓＯＮ）ｎ　
であ−ちわされる。

−ＣＨＣＨｘ　ＣＨ− このような分子構造を有する廃樹脂を分解すると、高分
子基体は炭素と水素から構成されているためにＣＯ２・
Ｈｌなどの分解ガスを、またイオン交換基は硫黄または
窒素から構成されているため８０ｘ、ＮＱｘなどの分解
ガスを発生する。このうち、高分子基体の分解によ多発
生するＣＯｘ。

Ｈ２などは特別な排ガス処理を必要としないが、イオン
交換基の分解によ多発生する８　０　Ｘ　Ｉ　ＮＯＸな
どは有害なため、これを直接大気中に放出することがで
きない。そのため８０ｘ、ＮＯｘなどはアルカリスクラ
バーなどによシ入念な排ガス処理を行い、（２）式に示
すような反応を行わしめ、Ｎｉｌ茸８０ａ、ＮａＮＯｓ
等の固形形態としてこれを回収する必要がある。

更に、本発明者らは、従来の流動床法では廃樹脂の減容
比が１／３〜１／４と悪い理由、及び排ガス処理用のフ
ィルタ負荷が大きい理由を検討した。

その結果、流動床法では流動気体下で廃樹脂を分　１散
・燃焼させるため、分解残渣や放射性物質が排ガス中へ
随伴・飛散することがわかった。このため、排ガス処理
用のフィルタ負荷が大きくなるばかりてなく、アルカリ
スクラバーによる排ガス処理の結果発生するＮａ鵞８０
４．ＮａＮＯｓ等の２次廃棄物中にも放射性物質が混入
し、これが放射性廃棄物となシ減容比が低下することが
わかった。すなわち、廃樹脂１−を流動床で焼却すると
、分解残渣は数パーセン）　（３０ｇ程度）、になるが
、同時に放射性廃棄物が０．７　Ｋｔ程度発生する。

以上の検討結果から本発明者らは、廃樹脂の減容比を向
上させるべく、廃樹脂の熱分解特性、及び、熱分解時の
放射性物質の飛散挙動について基礎的な検討を行った。

以下では、まずその実験結果を示す。

第３図に、示差熱天秤を用いてめた空気雰囲気中での廃
樹脂の熱分解特性を示す。ただし、７０〜１１０Ｃで起
こる水の蒸発に伴なう重量減少は示されていない。実線
は陰イオン交換樹脂の熱分解特性を示し、破線は陽イオ
ン交換樹脂のそれを示す。第３図によると、陰イオン交
換樹脂では、まずイオン交換基である４級アンモニウム
基が１３０〜１９０ｔ：’で分解し、３５０〜５００Ｃ
で高分子基体が分解する。、なお高分子基体の分解に関
しては、３５０〜４００Ｃで直鎖部分が、４１０〜５０
０Ｃでベンゼン壌部分が分解する。

また、陽イオン交換樹脂では、２００〜３００ｔｌｌ’
でイオン交換基であるスルホン酸基が分解した後、高分
子基体カニ陰イオン交換樹脂と同様に分解する。

これらの結果を第１表にまとめて示す。

これらのイオン交換樹脂の熱分解特性に着目した結果、
本発明者らは、以下に示すように、熱分解時の雰囲気を
不活性雰囲気と酸化性雰囲気の二段階に分けることによ
り、入念な排ガス処理を必要とする８０ＸやＮＯＸをＣ
０２やＨ！と分離することができ、これにより排ガス処
理設備の小型化、及び、放射性廃棄物中の窒素化合物、
イオウ化合物の低減が可能となることを見い出した。

第４図には陰イオン交換樹脂の熱分解特性として、不活
性雰囲気（窒素雰囲気）でのそれを実線で、酸化性雰囲
気（空気雰囲気）でのそれを破線で示した。第１表を参
考すると、不活性雰囲気中で３００〜４０°ＯＣで熱分
解を行うと、イオン交換基のみが分解するのに対し、酸
化性雰囲気中で３００〜５００Ｃで熱分解を行うと、・
イオン交換基と高分子基体の両方が分解することがわか
る。

また第５図には、同様に陽イオン交換樹脂の熱分解特性
を示した。実線は不活性雰囲気（窒素雰囲気）中、また
破線は酸化性雰囲気（空気雰囲気）ゝ　中の場合である
。これから、陽イオン交換樹脂の場合にも、不活性雰囲
気中で３００〜４００Ｃで熱分解を行うとイオン交換基
のみが分解するのに対し、酸化性雰囲気中で３００〜５
００Ｃで熱分解を行うとイオン交換基と高分子基体の両
方が分解することがわかる。このように不活性雰囲気で
はイオン交換基のみが分解する理由は、高分子基体の分
解は酸素を必要とする酸化反応であるのに対し、イオン
交換基の分解は酸素を必要としない熱的な脱離反応であ
ることによる。

以上の結果に基づき廃樹脂を、まず第１段階として、不
活性雰囲気中で３００Ｃ〜４００Ｃで熱分解することに
よシ、イオン交換樹脂のイオン交換基のみを選択的に分
解し、かつイオン交換基のみに含まれる硫黄、窒素をこ
の段階で硫黄化合物（ＳＯＸ−Ｈ＊Ｓ等）、窒素化合物
（ＮＯＸ。

Ｎ　Ｈｓ等）として発生させ、アルカリスクラバー等に
よシ入念な排ガス処理を行う。その後、第２段階として
、酸化性雰囲気中で３００Ｃ〜５００Ｃで熱分解を行い
、炭素と水素から構成される高分子基体を完全に分解す
ることにより、残渣は数バーセ・ト以下となる。この際
に発生する排ガス　！はＣ０２・Ｈ２・ＣＯ等であるか
ら特別な排ガス処理はほとんど不要である。

このように、不活性雰囲気と酸化性雰囲気の２段階に分
けて廃樹脂を熱分解させることによシ、酸化性雰囲気中
にて一段階で熱分解する端金に比べて、排ガス処理が極
めて容易になる。即ち、もし一段階で酸化性雰囲気中で
熱分解した場合には廃樹脂（陽イオン交換樹脂と陰イオ
ン交換樹脂を２＝１に混合したもの）１〜につき排ガス
が１．４２ｍ”発生し、これらの中に５％程度の硫黄化
合物、窒素化合物（両者あわせて０．０７４ｒｒｌ”）
が含まれる。一方、不活性雰囲気中での熱分解の後、酸
化性雰囲気中で熱分解する場合には、第一段階でのみ０
．０７４ｆｆ１″の硫黄化合物、窒素化合物が発生し、
第二段階ではこれらは発生せずＣｏｗ等が１．３４ｍ’
発生する。大気中への放出が規制されていて脱硫や脱硝
等の排ガス処理が必要な硫黄化合物、窒素化合物が第一
段階でのみ少量発生する；め、処理すべき排ガスは０．
０７４Ｉｎ’でよいととＫなる。これに対し、一段階で
分解する場合は、わずか０．０７４ｍ”（５％）含まれ
るこれらの排ガスを処理するために他の多くのガスとと
もに１．４２扉もの排ガスを処理せねばならないことに
なシ、必然的に排ガス処理設備が大規模になる。即ち本
発明のように、不活性雰囲気と酸化性雰囲気の二段階で
廃樹脂の熱分解を行うことにより、入念な排ガス処理を
必要とする排ガス量を約１７２０に低減し得るととＫな
る。

次に、廃樹脂を熱分解したときの、放射性物質及び分解
残渣の排ガス中への飛散挙動を調べた。

熱分解温度を変化させたときの放射性物質の飛散率変化
の一例を第６図に示す。

ここで飛散率とは、最初からイオン交換樹脂に吸着され
ていた放射性物質の量で、熱分解時に排ガス中へ飛散し
た放射性物質の量を除した値をいう。この図において、
ｃ、ｐ、は腐食生成物、Ｆ、Ｐ。

は核分裂生成物を意味する。実線で示す６０Ｃｏはすべ
ての温度範囲で飛散率が１０−３％（検出限界）以下で
あシ、破線で示す１３７Ｃ８は４７０Ｃ以下で飛散率が
１０−３％以下、４７０ｔｒ以上で飛散率が０．２％で
あった。なお、残渣の飛散率は６０Ｃｏ。

１３７Ｃ８ともすべての温度範囲で１０−３％以下であ
った。１８７Ｃ５が４７０Ｃ以上で飛散するのは、イオ
ン交換基に吸着した１ｍ７Ｃ，が空気中の酸素によシ酸
化されてＣ８，０（融点４９０Ｃ）となシ、これが蒸発
したことによる。これを確認するため、他の放射性物質
についてもその飛散率を調べた結果、第２表に示すよう
に、それぞれの酸化物の融点以上で飛散の始゛まること
がわかった。

以上の結果よｐ、４２００以下で廃樹脂の熱分解を行な
えば、放射性物質及び分解残渣の排ガス中への飛散が抑
えられることがわかった。このととは、廃樹脂を不活性
雰囲気と酸化性雰囲気の二段階で熱分解する方法を採る
場合において、不活性雰囲気で発生する窒素化合物およ
び硫黄化合物を非放射性物質とみなし得ることを意味し
ている。

なぜなら、不活性雰囲気での熱分解温度は３００〜４０
０Ｃであり、この温度での放射性物質及び分解残渣の排
ガス中への飛散がないからである。

この結果、廃樹脂を熱分解によシ分解処理する方法を採
る場合において、生成する放射性廃棄物中の窒素化合物
およびイオウ化合物の一方又は両者の含有率＃′ｉ２４
重量％よシも遥かに低い値に抑えられることになる。な
お、雰囲気の流動が少い方が飛散を少くするのに好まし
いことはいうまでもない。

ところで、酸化性雰囲気での熱分解温度は３００〜５０
０Ｃと高いため、この段階で放射性物質及。＋工ｆｆＥ
ｉｔ工。イオ、□□ヵ８あ、。、ヵ１５、　ｉもし、こ
れを避けるために熱分解温度を４２０Ｃまで下げると、
第３図から明らかなように、熱分解温度４２０Ｃでは廃
樹脂は重量で約６０％分解するだけで、減容比は約１／
２に過ぎなくなる。

さらに、実際の廃樹脂分解装置を考えると、反応容器内
に温度分布があシ、最も高温の部分と低温の部分では、
−′温度差が５０Ｃ以上となることも珍しくはない。従
って、例えば、反応容器内の一部の分解温度が３５０Ｃ
であれば、その部分の廃樹脂の分解−率は、第２図から
、約４０重量％に過ぎなくなる。

この問題を解決するため本発明者らは触媒の利用を検討
した。その結果、廃樹脂中に適当な触媒を添加すること
によシ、廃樹脂の分解温度を５００Ｃから４２０Ｃ以下
に低減することができ、これによシ、廃樹脂の熱分解を
放射性物質の飛散が起こらない温度で行ない且つ大幅な
減容も可能となることがわかった。以下に、この触媒の
種類およびそれの添加法を、それを見出すに至った経緯
と共に、詳細に説明する。

化学反応の開始温度を低減させるために、触媒を用いる
手段は、従来から行なわれており、鉄、銅などの遷移金
属が有効であると言われている。

そこで本発明者らは、供試触媒として鉄、銅、及び高い
触媒活性を持つことで知られる白金、ツクラジウムを選
び、実験をした。触媒の添加方法に関しては、一般に触
媒添加法としてアルミナなどの担体上に触媒を担持する
担持法、あるいは触媒を微扮末伏で被反応物に混合する
微粉末混合法が知られていることから、担持法、微粉末
混合法の二種類の触媒添加法により廃樹脂の熱分解を行
った。

白金触媒微粉末混合法による実験結果を第７図に実線で
示す。同図中の破線は触媒無添加の場合の結果である。

第７図から明らかなように、このような触媒添加の場合
には、無添加に比べ、廃樹脂の分解温度は１０Ｃ程度低
くなった。なお、第６図には廃樹脂として陰イオン交換
樹脂を用いたときの結果を示したが、陽イオン交換樹脂
の場合にも同等の効果が得られた。

しかし、この触媒添加法では廃樹脂と触媒との接触面積
が小さいため、触媒活性にも限界があることがわかった
。事実、本実験において測定されたような温度の低減で
は、実用的でない。つまり、触媒が廃樹脂全体に有効に
作用するには、−個の廃樹脂の内部にまで触媒を分散さ
せる必要があることがわかった。しかし、これを物理的
に実現するには、廃樹脂の細孔径が１０〜１００人であ
ることを考えると、粒径１０Ａ程度の超微粒子触媒が必
要となり、実際上不可能でめる。

そこで本発明者らは、廃樹脂すなわちイオン交換樹脂の
性質に着目し、化学的方法によシ触媒を廃樹脂内に分散
させることに成功した。まず陽イオン交換樹脂の場合に
ついてその実施例の詳細を説明する。

本実施例においては、安価で取扱いの容易な鉄を触媒と
して用いた。鉄を陽イオンとして利用するために、硝酸
第二鉄を水に溶淋してｐ　ｅ　３　＋イオンの状態とし
、これに陽イオン交換樹脂を浸すと、鉄はイオン交換作
用によシ廃樹脂内に取り込まれる。このように予め鉄触
媒を廃樹脂に吸着、分散させておいた場合の熱分解特性
を第８図に実線で示す。同図中の破線は触媒無添加の場
合の結果である。第８図より明らかなように、廃樹脂（
陽イオン交換樹脂）に予め鉄触媒を吸着させておくこと
によシ、熱分解温度を５００Ｃから２４０Ｃに低減し得
る。

同様にして行なった各種金属触媒を用いたときの熱分解
温度の測定結果を第３表にまとめて示す。

第　３　表 第３表より明らかなように、陽イオン交換樹脂に予め遷
移金属をイオン交換作用によシ吸着させておくことによ
シ、分解温度を放射性物質の飛散を防止できる温度にま
で低減することができる”。

特に、鉄触媒社安価でおり、取扱上問題となる性質はな
いため、最も実用的であると考えられる。

次に陰イオン交換樹脂に対する触媒についてであるが、
上記遷移金属触媒は陽イオンであるためこれに吸着させ
ることができない。そこで、本発明者らは、遷移金属を
含む陰イオン性原子団すなわち金属錯イオンに着目し、
これを陰イオン交換樹脂に吸着させることに成功した。

このような陰イオン性原子団として、ヘキサシアノ鉄（
ＤＩ）酸を用いた実施例について下記に述べる。ヘキサ
シアノ鉄（１）酸を選定した理由としては、触媒作用を
持つ鉄を含む陰イオンであるということ、加えて安価で
あるということが挙げられる。ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ
）酸を廃樹脂へ吸着させるには、ヘキサシアノ鉄（１■
）酸カリウムを水に溶解してイオン化させた後、これに
廃樹脂を浸して吸着させる方法を採った。このときの熱
分解特性を第９図に示す。同図において実線は本実施例
の場合でラシ、破線は触媒無添加の場合である。本図よ
シ明らかなように、本実施例では廃樹脂の熱分解温度を
５００Ｃから２６０Ｃまで低減することができた。

第４表には、Ｍ＄金金属含む他の陰−イオン性原子団を
触媒に用いた場合の陰イオン交換樹脂の熱分解温度の測
定結果をまとめて示す。

第　４　表 第４表から、遷移金属を含む陰イオン性原子団を触媒と
して用いることによシ、いずれの場合にも分解温度を低
減し得ることがわかった。特に、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ
Ｉ）酸ＣＦｅ　（ＣＮ）　ｓ）’−及び過マンガン酸Ｍ
ｎ０ｉ−は安価でＳ１１＃）、毒性もないことから実用
的な触媒の一つであると言える。

以上の結果をまとめると、次のようになる。

すなわち、熱分解に先立ち、陽イオン交換樹脂には遷移
金属イオンを、陰イオン交換樹脂には遷移金属を含む隘
イオン性原子団を吸着させることによシ、分解温度を５
００Ｃから３００Ｃ以下に低減し得る。この結果、従半
の流動床法（分解温度６００〜９００ｔｌｌ’）に比べ
、炉材の長寿命化を図ることができるのみならず、廃樹
脂の前述のような熱分解法における酸化性雰囲気下での
熱分解温度が４２０．Ｃ以下に抑えられるので、排ガネ
中への１３７ｃｓなどの揮発性の放射性物質の飛散も防
止することができ、減容比が大幅に向上する。

上述したように優れた特徴を有する二段熱分解−法を更
に発展させた本発明の実施例について以下述べる。

熱分解は好ましくは２４０〜４企ｏｃで行なわれるため
、反応容器内の残渣の一部は溶融状態となっている。こ
のため残渣が反応容器内壁に付着してその取出しが容易
でない。このため反応容器の繰返し使用は３〜１０回程
度に限定されてしまう。また、容器に付着することなく
取出された残渣はその粒径が１〜１００μｍ程度の微粉
末で６るため、残渣が飛散しやすく、その取シ扱いも容
易でない。残渣の一部が反応容器に付着するという問題
は、従来の流動床法でも発生するが、この場合には、残
渣の大部分が流動気体中にあるため、付着量は０．１％
以下と小さく（二段熱分解法では５〜１０％）、５０〜
２００回の繰返し使用が可能である。（流動床法でも、
付着量増加に伴い、伝熱特性が悪くなシ、徐々に使用済
樹脂の分解率が低下すること、および取り出された残渣
の取り扱いが困難であることは二段熱分解法と同じであ
る。）上記した二段熱分解法の問題点を解決するため本
発明の実施例は、熱分解後の残渣を反応容器から取シ出
す前に、反応容器内で該残渣をホラ　ｌドブレス処理す
るようにしたものである。この実施例を第１０図によシ
詳細に説明する。まず使用済樹脂８を反応容器９内に入
れ（ａ）、次に第二段階の熱分解により減容無機化処理
する（ｂ）。この結果発生する残渣１０は、・・酸化雰
囲気熱分解時の温度のままでホットプレス処理し、成形
物１２とする（Ｃ）。この時、残渣１０の一部は溶融状
態になっているため、それがバインダとして作用し、強
固な成形物１２を作ることができる。しかも残渣は高温
状態になっているので、プレスに必要な圧力も室温でプ
レスする場合−比べ１７１０以下で済む。

その後、・成形物１２を反応容器９から取り出しくＣ）
。

（ｄ）、ドラム缶１４等の廃棄物貯蔵容器に収納する（
ｅ）。残渣をホットプレスする時、および成形物１４を
取シ出す際には、上下のピストン１１゜１３が、反応容
器９の内壁面を摺動するので、反応容器の内壁面に残渣
が付着してもその残渣を完全に除去でき、残渣の反応容
器への蓄積を完全に防止できる。−例として、内径・４
０ｗφ、深さ２００ｗｍの円筒形反応容器に使用済樹脂
１００ｇを充填し、４００Ｃで酸化雰囲気下で熱分解し
た所、約６ｇの残渣が残ったが、これを温度４００Ｃ１
圧力５０Ｋｆ／ｃＩ／ｌの条件で反応容器内でホットプ
レスした所、体積６ｃｄ、密度１ｇ／ｃＩｌの円板状成
形物が得られた。また、この成形物の圧縮強度は、冷却
後に１５０１７／ｃｄ以上となることを確認した。一方
比較のため、約６ｇの残液を冷却後、温度２０Ｃ１圧力
５００Ｋｇ／ｄの条件でコールドプレスした所（圧力５
０Ｋｆ／ｄでは残渣を成形物とすることはできない。）
、密度０．９ｇ／ｃｄの成形物が得られたものの、圧縮
強度は１０Ｋｆ／ｃｄにすぎなかった。これは、二段熱
分解しても若干の有機物が含まれておシ、残渣全体が軟
化している高温状態（２００ｔ：’以上）でホットプレ
スすれば、コールドプレスするものに比べはるかに低い
圧力で成形が可能であシ、シかもホットプレスでは溶融
状態にある一部の残渣がバインダとして作用するためコ
ールドプレスに比べはるかに高強度の成形物が得られる
ことを示している。

第１１図はホットプレス処理温度を種々変え、圧力５０
〜／ｄの条件でホットプレス処理した場合における冷却
後の成形物の圧縮強度を示したものである。３５０Ｃ以
上でホットプレス処理したものは圧縮強度が１５０Ｋｆ
／−以上となる。

さらに上述した本発明装置を用い、１００回の繰返し使
用を行ったが、反応容器内への残渣の付着・蓄積は見ら
れず、長期使用による廃樹脂の分解率以下を防止できた
。

以上説明したように、二段熱分解後の残渣を反応容器内
でホットプレスすれば次の効果が得られる。

（１）反６８器内への残渣の付着、蓄積を完全に防止す
ることができ、１００回以上の繰返し使用が可能であシ
、また使用中に伝熱特性が悪化して、使用済樹脂の分解
率が低下することもない。

（２）反応容器から取り出された成形物は強固で粉化す
ることがないため、残渣の取シ扱いが極め１て容易にな
る。

〜　（８）従来の流動床法では、取シ出した残渣が微粉
末のために飛散しやすく、シかも残渣のかさ密度も低い
（０，１〜０．２ｇ／ｃＩＩ）。このため減容効果が小
さく、ペレット化又はプラスチック固化等の後処理が必
要となるが、本発明の実施例では５０Ｋｇ／Ｉ−ＩＴｆ
程度の圧力で残渣をホットプレスすることにより、成形
物は０．９５〜１．０５ｇＺｃＩ＆の密度となる。これ
は残渣の真密度１．１ｇ／ｄに極めて近く、減容効果が
優れていると共に、残渣の後処理も不要となる。

以上述べて来た特徴をまとめると、下記のようになる。

（１）廃樹脂を不活性雰囲気中と酸化性雰囲気中の２段
階で熱分解すること。

（２）熱分解に先立ち、陽イオン交換樹脂に対しては、
遷移金属イオンを、陰イオン交換樹脂に対して遷移金属
を含む陰イオン性原子団を予めイオン吸着させておくこ
と。

（８）熱分解は、２４０Ｃ〜４２０Ｃで行なうこと。

（４）使用済樹脂を不活性雰囲気と酸化性雰囲気の二段
階で熱分解した後、熱分解後の残渣をホットプレス処理
すること。　１ （５）　熱分解とホットプレス処理を同一容器内で行う
こと。

以下、上述した本発明方法を実施するだめの具体的カ装
置の実施例である。

第１図は、本実施例において、加圧水型原子炉の炉水浄
化系から発生する廃樹脂を熱分解によシ減容無機化処理
するシステムの系統図であシ、第１２図はそのうちの反
応装置の部分を示す斜視図、第１３図は本発明装置の概
略縦断面図である。

廃樹脂は、復水脱塩器から逆洗操作で廃棄されるの□で
スラリ状となっている。この廃樹脂スラη−は、スラリ
輸送管１５から廃樹脂受タンク１６に供給された。この
廃樹脂は、放射性核種として１１０　ＣＯ，５４’−ｙ
１　ｎ　などの腐食生成物と１３７ｃＳ。

９０　Ｂ　ｒ　、　ｉ６６　Ｂ　ｕなどの核分裂生成物
を各々１０μＣｉ／ｇ（乾燥重量）含むもので、陽イオ
ン交換樹脂２、陰イオン交換樹脂１の割合のものであっ
た。廃樹脂受タンク１６内の廃樹脂を所定量（乾燥重量
で１ｏＫｆ）だけ調整タンク２０へ移送し、その後、陽
イオン触媒貯蔵タンク１８及び陰イオン触媒貯蔵タンク
１９からそれぞれＦｅＣＬｘを２ｍｏｔ、　Ｋ４　（Ｆ
ｅ　（ＯＮ）　ｓ　’）をｌ　ｍｏｔ添加シ、攪拌羽根
２１によシ調整タンク２０内で約１時間攪拌した。

次にこれら廃樹脂を脱水器２２によシ遠心脱水し、バル
ブ２３を介して密閉型反応容器２６に供給した。

反応容器２６は第１２図に示すようにターンテーブル４
２に円環状に複数個（本実施例では１０個ン配置されて
おり、各反応容器２６の内容積と直径はそれぞれ３００
ｔ、５５０ｍφである。

なお、不活性雰囲気熱分解、酸化性雰囲気熱分解時の温
度はヒーター２９、温度測定器２７、制御器２８により
コントロールされ、かつ前記制御器２８によ郵２系統の
排ガス処理系のバルブ３０、バルブ３７の開閉もコント
ロールされる。

反応容器２６に供給された廃樹脂は、酸化剤である酸素
や空気等を外部から供給することなく閉じ込められた空
気を不活性雰囲気として（閉じ込められた空気は熱分解
反応開始と共に極めて短時間に不活性となる）、この中
で３５０Ｃに加熱して熱分解された。その結果、廃樹脂
はイオン交換基のみが分解し、硫黄化合物（ＳＯＸ、Ｈ
ｚ８　等）と窒素化合物（Ｎ　Ｏ”　＋　Ｎ　Ｈｓ等）
がガス状で約２．５Ｍ発生した。これらの排ガスはバル
ブ３０を介して排ガス処理装置のアルカリスクラバー３
４に導かれ、ここで供給管３３から導かれた水酸化ナト
リウム水溶液によシ除去されてナトリウム塩の水溶液（
Ｎａ２ＳＯ４＋　ＮａＮＯｓ等）にな夛、排出管３５か
ら外部に送られた。これらの水溶液は非放射性であるた
め原子力発電所内の非放射性化学廃液処理工程によシ処
理可能である。

すなわち、上記の水溶液（廃’ａｔ＞を乾燥処理して得
られた固形のＮａａ８０４等は放射能濃度が１０−６μ
Ｃｉ／ｇ以下（これは現在の精密測定法による検出限界
）となＦ）　、ＮａｚＳ　Ｏａ　管の二次廃棄物は非放
射性廃棄物として取シ扱える。これはま〜　た低温熱分
解時の除染係数が１０７以上であることを示す。なお、
廃樹脂に含まれる水分は水蒸気として発生するが、これ
はコンデン？−３１によシ凝縮され、再利用水として管
３２から回収された。アルカリスクラバー３４で処理さ
れた後の若干量の排ガスはフィルター３６を介し、排気
された。

反応容器２６で約１時間かけてイオン交換基のみを分解
・分離した廃樹脂（高分子基体のみ）は、次に同一容器
２６内で、同一温度（ａｓＯｃ）のすなわち、この場合
反応容器２６内の廃樹脂に、酸化剤である空気を、供給
管２４、バルブ２５を介してボンベ又はエアーコンプレ
ッサーから供給した。空気流量は１ｓ　ｏ　ｔ／ｙｒｉ
ｎとした。供給された空気は廃樹脂中を均一速度（１ｃ
ｍ／　ｓ　）で流れた。

約８時間酸化性雰囲丸少で熱分解を続けた結果、高分子
基体も完全に分解し、安定に残渣のみが約０、５　Ｋｑ
ずつ残り、減容比は約１／１９となった。

またこの間にＣＣｈ　、ＣＯ，Ｈｚなどが約５０ゴ発生
したが、これらの排ガスはバルブ３７とフ　１イルタ３
８を通過した後、フレアスタック３９に入シ、ここで燃
焼され、ＣＣｈ　、ＨｓＯガスとして排気された。その
排気ガス中及び前記フィルタ３８に捕捉された放射能量
を測定したが、いずれも検出限界以下であシ、高分子基
体熱分解時の除染係数は１０６以上となった。また、フ
ィルタ３８には残渣が１ｇ以下（検出限界）しか捕捉さ
れておらず、フィルタ負荷は非常に軽減されていること
を確認した。

酸化性雰囲気における熱分解後の残渣は、酸化性雰囲気
における熱分解温度３５０Ｃの状態のまま同一容器２６
内で上部プレス装置４６及び下部プレス装置５０によシ
圧力４０　Ｋｆ／ｃｄｉ　（全圧：１００トン）でホッ
トプレスした。ホットプレスされた残渣は円板状の成形
物５３とな勺、下部プレス装置５０の油圧シリンダ５１
のピストン５１ａと共に下方に移動し、油圧シリンダ４
９によって排出され、ドラム缶５２内に投入されて、セ
メントあるいはグラスチック等の同化剤によシ最終固化
された。廃樹脂は酸化性雰囲気における熱分解により未
分解の高分子基体が分解し、安定な無機物残渣のみとな
っているので、貯蔵・保管に対して極めて安定である。

分解後の残渣は、主としてシリカ（８３０ｚ）、ｈるい
はイオン交換樹脂に付着していた原子炉冷却水中のクラ
ッド（主として酸化鉄）から成っている。

反応容器２６内の残渣のホットプレス処理を終了すると
、次にターンテーブル４２．４５が軸４３を中心に１／
１０だけ回転して、酸化性雰囲気における熱分解を終え
た残渣のみを有する隣シの反応容器２６がプレス装置４
６．５０の位置に移動し、前述したのと同様にホットプ
レス処理される。このように、反応容器２６内に供給さ
れた廃樹脂は二段熱分解された後、残った残渣が順次ホ
ットプレス処理されてドラム缶内に次々に投入される。

一部の残渣は反応容器２６の内壁面に付着するが、この
実施例では同一容器で二段熱分解およびホットプレス処
理をするようにしているので、上下のシリンダ４７．５
１が反応容器２６内を摺動する時、付着している残渣は
該シリンダ４７．５１のピストン４７ａ、５１ａにかき
取られ、反応容器２６内の残渣を全て成形体にすると−
とができる。したがって本実施例によれば、同一容器２
６内で熱分解およびホットプレス処理を実施できると共
に、残渣が反応容器２６内に残存することも防止でき、
廃樹脂を効率よく無機化減容することができる。また、
得られた成形物５３は十分な強度を有するため、取シ扱
い中に粉化又は破損することはなく取扱いが極めて容易
になる。

さらに、成形物５３の密度は０．９ｇ／ｄと大きく、減
容効果がすぐれている。すなわち、使用済樹脂１００Ｋ
ｆを処理した場合に牽牛ずる放射性廃棄物は残渣５Ｋｆ
のみで、その容積は約５．５ｔ（元の容積の約１／３０
）でおる。したがって、従来の流動床法や酸分解法に対
し放射性廃棄物の容積が１１５以下となる。

以上説明したように熱分解時の雰囲気を不活性雰囲気と
酸化性雰囲気との二段階としたことによ−リ、アルカリ
スクラバーによる排ガス処理量を著しく低減することが
でき、放射性廃棄物中の窒素化合物、硫黄化合物の含有
率を２４％以下にまで抑えることができた。また触媒を
予め廃樹脂にイオン吸着させたことにより３５０Ｃで廃
樹脂の熱分解が可能となったため、反応容器２６の長寿
命化が可能となったのみならず、雰囲気を閉じ込められ
た静止及びそれに近い低流速としたことと相まって　１
３７Ｃｓなどの揮発性放射性物質の排ガス中への飛散が
防止可能となった。

また、熱分解後の残渣をホットプレス処理することによ
シ、減容比を約１７３０にすることが可能となった。

本実施例では、イオン交換基のみを分解する際に外部か
らは全く気体を供給せず閉じ込められた空気を以て不活
性雰囲気としたが、外部から窒素。

アルゴン等の不活性ガスを（低流速で）流すようにする
ことも勿論可能である。

また本実施例では、高分子基体分解時には酸化剤として
空気を流したが、酸素を流すこともできる。この場合に
は、空気を供給する場合と同じ速度で酸素を供給するな
らば、熱分解に要する時間　１・を最大１１５に短縮で
きるが、爆発の危険性を伴さらに本実施例では、イオン
交換基分解時に発生する排ガスをアルカリスクラバー３
４によ）処理したが、活性炭、ＭｎＯなどを用いて乾式
処理しても同等の効果が得られる。

なお、上記実施例では不活性雰囲気と酸化性雰囲気の熱
分解、およびホットプレス処理ｔ−同一容器で行なうよ
うにしたが、各々別容器で実施することも可能である。

この場合、操作は繁雑となる。

ホットプレス処理をする容器は圧力に十分耐え得る強度
が必要である。

また本実施例では不活性雰囲気中および酸化性雰囲気中
での熱分解を同一温度で行ったが、異なる温度で行うこ
とも可能である。

また、本実施例は、沸騰水型原子炉への適用例を示した
が、本発明はＦ浄化系や加圧水型原子炉の一次冷却材浄
化系など他の放射性物質取扱施設の廃液浄化系から発生
する使用済イオン交換樹脂の処理にも適用できる。

また、本実施例では、廃樹脂に触媒として遷移金属をイ
オン吸着させた後に、熱分解したが、触媒を添加しない
場合でも、不活性雰囲気での熱分解においては同様の結
果を得ることができる。

以上述べた本発明の一実施例によれば、廃樹脂を不活性
雰囲気と酸化性雰囲気の二段階で熱分解を行ない、残渣
をホットプレス処理するようにしたので、分解の際に発
生する排ガスを有害なイオウ酸化物ガス・窒素酸化物ガ
スとその他のガスとに選択的に分離して処理でき、生成
する放射性廃棄物中の窒素化合物及びイオウ化合物の一
方又は両者の含有率２４重量％よシも遥かに低く抑える
ことができ排ガス処理量が少くなシ、且つ排ガス処理用
フィルタの負荷も小さくな９、また減容比が大きくなシ
ニ次放射性廃棄物量の大幅な低減が可能になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、使用済イオン交換樹脂（廃樹脂）のイ
オン交換基を分解し、しかる後樹脂本体を分解し、その
後残渣をホットプレス処理するようにしたので、廃樹脂
の大幅な減容化を計ることができると共に、分解の際に
発生する排ガスを選択的に処理できるという効果がある
。即ち、本発明では分解の際発生する排ガスを有害なイ
オウ酸化物ガス・窒素酸化物ガスとその他のガスとに選
択的に分離して処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す系統図、第２図は
従来の一般的な乾式廃樹脂減容無機化処理システムの概
要図、第３図は空気雰囲気中での廃樹脂の熱分解特性を
示す図、第４図は窒素雰囲気および空気雰囲気中での陰
イオン交換樹脂の熱分解特性を示す図、第５図は窒素雰
囲気および空気雰囲気中での陽イオン交換樹脂の熱分解
特性を示す図、第６図は廃樹脂を熱分解したときの放射
性物質の飛散率の温度依存性を示す図、第７図は廃樹脂
の熱分解に及ぼす白金微粉末触媒混合の効果を示す図、
第８図は鉄をイオン吸着させた陽イオン交換樹脂の熱分
解特性を示す図、第９図はヘー　キサシアン鉄（ＩＩＩ
）酸をイオン吸着させた陰イオン交換樹脂の熱分解特性
を示す図、第１０図は本発明方法の実施例を概念的に説
明する工程図、第１１図はホットプレスの最適処理条件
を説明する図、第１２図は第１図　本発明装置の系統図
における反応容器の構造を具体的に示す斜視図、第１３
図は本発明装置の一実施例を示す概略縦断面図である。 ８・・・使用済イオン交換樹脂（廃樹脂）、９．２６・
・・反応容器、１０・・・残渣、１１，１３，４７ａ。 ５　ｉａ・・・ピストン、１２．５３・・・成形物、１
４゜５２・・・ドラム缶（廃棄物貯蔵容器）、１５・・
・スラリー輸送管（樹脂供給手段）、１６・・・廃樹脂
受タンク、１８・・・陽イオン交換樹脂用触媒貯蔵タン
ク、１９・・・陰イオン交換樹脂用触媒貯蔵タンク、２
０・・・調整タンク、２１・・・攪拌機、２２・・・脱
水器、２４・・・空気供給管（雰囲気供給手段）、２９
・・・ヒーター（加熱手段）、１７，２３，３０．３７
・・・バルブ、３１・・・コンデンサー（凝縮手段）、
３４・・・アルカリスクラバー、３８・・・フィルター
、３９・・・フレアスタック、４６．５０・・・プレス
装置（ホを ットプレス手段）、４９・・・油圧シリンダ（残渣成６ ′　温度（’Ｃ）　＋ 第４図 温度（°Ｃ） 第５図 シ昌ガ駐　（°Ｃン 第７図 温度（°Ｃ） 第８図 湿度（°Ｃ） 第７図 温度（°Ｃ） 第７０図 （Ｃ）内壁清掃　（ｄ）域゛形物麻出し　Ｃｅ＞ドラム
面貯歳第１Ｉ図 木ットブし又処理■（６ン 第 ↓ っ２＝ゴー ５５２− リ“ 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番萼Ｇ　２１
　Ｆ　９／３２　６６５６−２ＧＯ発　明　者　青　山
　芳　之　日立市森山町１究所内 ５５３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、使用済イオン交換樹脂のイオン交換基を分解してそ
   の際に発生する分解ガスを分離する工程と、該工程を経
   た使用済イオン交換樹脂の樹脂本体を分解してその際に
   発生する分解ガスを分離する工程と、前記工程を経て残
   った使用済イオン交換樹脂の残渣をホットプレス処理し
   て成形物とする工程とを有する使用済イオン交゛換樹脂
   の処理方法。 ２、使用済イオン交換樹脂を不活性雰囲気中で熱分解す
   ることにより、イオン交換樹脂のイオン交換基を分解し
   てその際に発生する分解ガスを分離する工程と、該工程
   を経た使用済イオン交換樹脂を酸化性雰囲気中で熱分解
   することにより、イオン交換樹脂の樹脂本体を分解して
   その際に発生する分解ガスを分離する工程とを有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の使用済イオ
   ン交換樹脂の処理方法。 ３、前記の両工程に先立って、使用済陽イオン交換樹脂
   には触媒として遷移金属を予めイオン交換により吸着せ
   しめ、使用済陰イオン交換樹脂には触媒として遷移金属
   を含む陰イオン性原子団を予めイオン交換によシ吸着せ
   しめておく特許請求の範囲第２項記載の使用済イオン交
   換樹脂の処理方法。 ４、使用済陽イオン交換樹脂に吸着せしめる前記の４移
   會属は白金、パラジウム、鉄で代表される周期律表第■
   族または銅で代表される周期律表第■族の遷移金属であ
   る特許請求の範囲第３項記載の使用済イオン交換樹脂の
   処理方法。 ５、使用済陰イオン交換樹脂に吸着せしめる前記遷移金
   属を含む陰イオン性原子団は、塩化白金酸、塩化パラジ
   ウム酸、ヘキブシアン鉄（Ｉｎ）酸に代表される周期−
   表第■族の、又は過マンガン酸に代表される周期律表第
   ■族の遷移金属を含む陰イオン性原子団である特許請求
   の範囲第３項記載の使用済イオン交換樹脂の処理方法。 ６、イオン交換樹脂のイオン交換基を分解する工程およ
   びイオン交換樹脂の樹脂本体を分解する工程を２４０Ｃ
   〜４２０Ｃの温度で熱分解することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項〜第５項のいずれかに記載の使用済イオ
   ン交換樹脂の処理方法。 ７、イオン交換樹脂を分解する前記各工程およびホット
   プレス処理して成形物とする工程を同一容器内で行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の使用済
   イオン交換樹脂の処理方法。 ８、イオン交換樹脂の樹脂本体を分解する工程では酸化
   剤として空気を供給しながら行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の使用済イオン交換樹脂の処理
   方法。 ９、外部から供給する空気の流速は反応容器内の平均流
   速で１．５　ｏｎ　／　ｓ以下とすることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項に゛記載の匣用済イオン交換樹脂
   の処理方法。 １０、（＃／交換樹脂０樹脂本体を分解する１程によシ
   、前記残渣の少なくとも−シヨ溶融もしくは軟化してい
   る状態で前記ホットプレス処理を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の使用済イオン交換竺脂
   の処理方法。 １１、前記ホットプレス処理を残渣の温度が２００Ｃ以
   上のときに行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０項に記載の使用済イオン交換樹脂の処理方法。 １２、、前記ホットプレス処理を、樹脂本体の熱分解工
   程を行った直後にその温度状態を保持したまま行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の使用済イ
   オン交換樹脂の処理方法。 １３、放射性の使用済イオン交換樹脂を熱分解する装置
   において、前記イオン交換樹脂を熱分解する反応容器と
   、反応容器を加熱する加熱手段と、反応容器内部の雰囲
   気を入れ換える雰囲気供給手段と、放射性イオン交換樹
   脂を前記反応容器内に供給する供給手段と、不活性雰囲
   気における熱分解の際に前記反応容器内に発生する分解
   ガスを分離して処理する排ガス分離手段と、酸化性雰囲
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   Ｑ！“６６　１解ガスを分離して処理する排ガス処理手
   段と、酸化性雰囲気における熱分解後に前記反応容器内
   に残った前記イオン交換樹脂の残渣をホットプレス処理
   するホットプレス手段とを備えていることを特徴とする
   使用済イオン交換樹脂の処理装置。 １４、前記ホットプレス手段で処理された残渣の成形物
   を該ホットプレス手段から排出する残渣成形物排出手段
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項
   に記載の使用済イオン交換樹脂の処理装置。 １５、イオン交換樹脂を熱分解する反応容器とイオン交
   換樹脂の残液をホットプレス処理する容器と同一容器で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の
   使用済イオン交換樹脂の処理装置。 １６、反応容器内部の雰囲気を入れ換える雰囲気供給手
   段は、酸化剤供給手段と不活性ガス供給手段を備えてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の使
   用済イオン交換樹脂の処理装置。 １７、発生する凝縮性ガスを凝縮させる凝縮手段を、不
   活性雰囲気における熱分解時に発生ずる分解ガスを分離
   する分解ガス分離φ段の前段に設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１３項に記載の使用済イオン交換樹脂
   ＝処理装置。 １８、使用済イオン交換−脂の貯蔵タンクと遷移金属イ
   オンの溶解した水溶液の貯蔵タンクと、遷移金属を含む
   陰イオン性原子団の溶解した水溶液の貯蔵タンクと、こ
   れら貯蔵タンク内の貯蔵物を共に受け入れて、使用済イ
   オン交換樹脂のうち陽イオン交換樹脂には上記遷移金属
   を、陰イオン交換樹脂には上記陰イオン性原子団をイオ
   ン交換にょシ夫々吸着せしめるための調整タンクと、該
   調整タンクを経た使用済イオン交換樹脂を受け入れ、こ
   れを第一段階として不活性雰囲気の下で、第二段階とし
   て酸化性雰囲気の下で熱分解させる反応容器と、該第一
   段階で発生する硫黄酸化物ガスおよび窒素酸化物ガスを
   処理する排ガス処理手段と、該第二段階で発染するガス
   をｐ過燃焼する排ガス処理手段と、酸化性雰囲気の下で
   熱分解する前記第二段階の熱分解後に前記反応容器内に
   残った前記イオン交換樹脂の残渣をホットプレス処理す
   るホットプレス手段とを備えていることを特徴とする使
   用済イオン交換樹脂の処理装置。 １９．前記反応容器は単一の固定床式反応容器であシ、
   その内部雰囲気を入換える雰囲気供給用導管および前記
   各排ガス処理手段に選択的に連通ずるガス導出用導管を
   備えた特許請求の範囲第１８項記載の使用済イオン交換
   樹脂の処理装置。 ２０、前記反応容器は夫々前記第一段階および第二段階
   に対する各別の且つ連接された移動床式多段反応容器か
   らなシ、その内部に夫々不活性雰囲気６および酸化性雰
   囲気を与える雰囲気供給用導管ならびに夫′前記各排ガ
   ３処理手段に連通するワ導出用導管を夫々備えた特許請
   求の範囲第１８項記載の使用済イオン交換樹脂の処理装
   置。