JPS6027896A - ヨウ素除去方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力施設から放出される排ガス中の放射性
ヨウ素の除去方法に関するもので、特に核燃料再処理プ
ラント等から放出される高濃度のヨウ素を除去するに好
適な方法に関する。

〔発明の背景〕

原子力施設では、周辺住民の放射能被曝を防止するため
、周辺環境へ放出される排ガス中の放射能量を低減すべ
く種々の対策が講じられている。

なかでも、放射性ヨウ素に対しては、これが人体の甲状
腺に選択的に吸収され放射能被曝を増大させるため、特
に厳格な放出放射能量の低減対策が施されねばなら力い
。このために排ガスの低減手段に直径１〜２叫程度の吸
着材を充填したヨウ素除去フィルタを使用することが一
般的に行なわれている。

原子力施設の代表的なものとして原子力発電所と核燃料
再処理プラントが挙げられるが、ヨウ素除去フィルタと
して、前者では古くから添着炭フィルタが使用されてお
シ、一方、後者では銀添着吸着材が使用されている。同
じヨウ素除去フィルタではありても、両者のフィルタに
要求される性能は大きく異なる。すなわち、原子力発電
所では、除去対象とする放射性ヨウ素は短半減期の　Ｉ
（半減期８日）で、しかもヨウ素の濃度が０．　Ｉ　Ｐ
ｐｂと極めて低い。一方、再処理プラントでは、除去対
策とする放射性ヨウ素は長半減期の１２９１　（半減期
１．７　Ｘ　１０７年）で、しかもヨウ素濃度が前者の
５００，０００倍の５０　ｐｐｍと高い。以上のことか
ら、再処理プラントの排ガス処理用の吸着材に対しては （１）プラントからの放射能放出量を低減するために　
Ｉを高い効率で除去できること、−（２）吸着材のヨウ
素吸着容量が大きく、廃棄物としての使用済吸着材の量
が少ないこと、２９ （３）Ｉを化学的に安定な化合物として半永久的に貯蔵
できること という三点が要求される。

この要求に応する吸着材として、従来　ｔ２９■と反応
して安定な化合物であるヨウ化銀を作る前述のような銀
を添着した吸着材が用いられている。

この吸着材は吸着性能が衰えたときはそのまま廃棄され
ていたが、この場合、吸着材の使用量が多くなると、高
価な銀を多量に消費することになシ、運転コストを増大
させることになる。このため、吸着性能の衰えた銀添着
吸着材をそのまま廃棄物として使い捨てにしないで、い
ったん吸着したヨウ素を還元雰囲気下で高温で脱着して
該吸着材を再使用することによ）、銀添着吸着材の消費
量を減少させる方法（再生方式）も考えられている。

この場合、脱着すべ１！ヨウ素は、銀に比べて安価で且
つヨウ素と反応して安定な化合物をつくる銀添着吸着材
等に吸着させている。

しかし、この再生方法では、再生による銀添着吸着材の
劣化が問題になる。また、再処理プラントのオフガス中
には、その割合が低いとはいえ、ヨウ化メチル（ＣＨｓ
Ｉ　）等の有機ヨウ素がヨウ素濃度にして１〜５チ存在
してお、り、ＣＨ，Ｉはオフガス中の主要化学形態であ
るＩ２に比べ除去しにくいのであるが、このＣＨ３Ｉを
も効率良く除去することが要求される。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、核燃料再処理プラント等のオフガスの
ように高濃度のヨウ素を含む排ガス中のヨウ素を銀添着
吸着材を用いて除去する方法において、銀添着吸着材の
再生による吸着性能の劣化の問題を避け、且つ少ない銀
消費量でもってＩ２およびＣＨ，Ｉの両方を効率よく除
去することの可能なヨウ素除去方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明のヨウ素除去方法は、銀化合物を夫々添着した前
段吸着材および後段吸着材に、ヨウ素（Ｉ２）を比較的
高濃度にまたヨウ化メチル（−０Ｈ３Ｉ　）等の有機ヨ
ウ素を比較的低濃度に含有するガスを流過させ、該ガス
中のヨウ素を主として前段吸着材で、また有機ヨウ素を
主として後段吸着材で吸着させ、前段吸着材は再生によ
多金属銀添着吸着材として繰返し前段のヨウ素吸着に使
用することを特徴とするものである。

前段吸着材の再生を繰返した後に後段吸着材の一部を再
生してこれを前段吸着材として使用することは本発明の
好ましい実施態様である。

次に本発明について敷桁する。

本発明者らは基礎集験によル下記の事実、すなわち、硝
酸銀を添着した吸着材のＩ２に対する吸着活性は再生前
後で殆んど変ら力いが、ＣＨ３Ｉに対するその吸着活性
は再生後では極端に低下するという事実を発見した６本
発明はこの発見に基づくものである。

第１表はこの実験事実を示すもので、代表的なヨウ素吸
着材、すなわち、硝酸銀を活性アルｉすに添着した吸着
材（以下、釧−アルズナと呼ぶ）と、硝酸銀をシリカダ
ルに添着した吸着材（以下、銀シルカグルと呼ぶ）の再
生前後におけるＩ２およびＣＨ３Ｉの吸着量を示す。こ
とに、再生操作は、温度５００℃で１００９６Ｈ２がス
を吸着材に通気することにより、ヨウ素を脱離させたも
のである。

第　１　表 この実験結果が示すように、両吸着材とも、Ｉ２に対し
ては再生前後で吸着量に有意の差は認められないが、一
方、ＣＨ３Ｉについては両吸着材とも、再生前にはＩ２
と同じ吸着量（Ｉ２換算）を示すのに対し、再生後では
その吸着量は再生前の５チ以下と極端に低下する。

従来、■。の吸着に関しては銀−ゼオライド吸着材では
、再生回数とともに吸着量が漸減することが報告（Ｂ、
Ａ、５ｔａｐｌｅａ　ｅｔａｌ、　１４　ｔｈ　ＥＲＤ
Ａ　ＡＩＲＣＬＥＡＮＩＮＧ　Ｃ０ＮＦＥＲＥＮＣＥ　
（１９７６）　）されている−Ｉｓ、ＣＨ，Ｉの吸着に
関する上記の劣化特性は、本発明者らが基礎実験の結果
、新たに見出だした事柄である。

ＣＨ３Ｉに対する吸着容量の劣化の原因としては以下の
ことが考えられる。再生前の銀−アルミナ、および銀−
シリカゲル吸着材における銀の化学形は硝酸銀（ＡｇＮ
０．　）である。それのヨウ素との反応は下記の式に従
がう。

２ＡｇＮＯ３＋　Ｉ２　→２ＡｇＩ　＋２ＮＯｘ　↑Ａ
ｇＮＯｓ＋　ＣＨ，Ｉ→　Ａｇｌ　＋　ＣＨ，Ｎ０５１
５００℃でのＨ２ガス通気による再生操作で、これらＡ
ｇＩは次式のように還元されて金属銀が生成する。

２ＡｇＩ＋Ｈ２→　２Ａｇ＋２ＨＩ ちなみに、再生前後の吸着材のＸ線回折パターンを調べ
てみると、再生前ではＡｇＮ０．の結晶によるピークが
認められたのに対し、再生後はＡｇＮ０．によるピーク
は消え、金属銀によるピークのみが顕著になった。この
Ｘ＠回折パターン実験の結果な銀−シリカダル吸着材に
ついて第１図に示す。以上のことから、再生後のＣＨ３
工吸着容量の低下は、このように、再生加熱によシ、Ｃ
Ｈ３■吸着活性が低い金属銀が生成したことが原因であ
ると考えられる。

本発明は、上記実験で見出した事実に基づき、核燃料再
処理プラントのオフガス中のヨウ素（組成：９５％ｌ２
ｅ５チＣＨ３Ｉを主とする有機ヨウ素）を除去するため
、夫々銀化合物を添着した前段吸着材および後段吸着材
に如上のガスの流過させて、前段吸着材で主としてＩ２
を、後段吸着材で主としてＣＨ，Ｉを吸着し、前段吸着
材は繰返し再生して使用し、また後段吸着材の一部をそ
のＣＨ，Ｉ吸着量が飽和に近づいたとき金属銀添着吸着
材に再生して、これを前段吸着材として使用するもので
ある。

〔発明の夾施例〕

第２図は本発明の一実施例の基本フローを示す。

■　およびＣＨ３Ｉを含む処理ガスを、まず二台の前段
吸着材充填塔１および２のうちの一台、例えば１に導入
してここで主としてＩ２を吸着させる。これら充填塔１
および２には、処理ガス中のヨウ素−の大部分を占める
Ｉ２を主として吸着するのに最適で且つ再生によっても
吸着容量の余シ低下しない銀化合物添着吸着材、すなわ
ち、釧−シリカゲル、あるいは銀−アルミナ吸着材を充
填しである。

前段吸着材充填塔ｌを通った処理ガスを、次に後段吸着
材充填塔３に導入し、ここで主としてＣＨ，Ｉを吸着せ
しめる。この吸着塔３には、ＣＨｓＩ吸着活性のあるＡ
ｇＮＯｓを添着した銀−シリカゲル、あるいは銀−アル
ミナ吸着材を充填しである。つまシ、当初段階では、前
段・後段ともに銀化合物添着吸着材が充填されている。

二台の前段吸着材充填塔１．２は再生繰多返しができる
ように並列に設けてあシ、バルブ８ないし１５の切シ換
えによシ、一方が吸着操作を行っている間、他方は再生
操作を受け、もしくは再生後の待機状態におかれる。す
なわち、例えばバルブ８，９が開かれて前段吸着材充填
塔１が吸着操作中であるときは、前段吸着材充填塔２の
再生を行なうべく、バルブ１２．１３を閉じて該塔２を
処理ガス系から切シ離し、バルブ１４．１５を開いて固
定化材充填塔４を通るＨ２ガス循環ループを形成し、加
熱器７および冷却器５を作動して前段吸着材充填塔２を
再生温度５００℃に、固定化材充填塔４を１５０℃に保
ち、Ｈ２ガスあるいはＨ２混入ガスを循環ポンｆ６によ
ってループ内を循環させれば、前段吸着材充填塔２内で
は以下の反応が進行し、ヨウ素が脱離する。

２　ＡｇＩ　＋　Ｈ２→　２Ａｇ＋２ＨＩ↑ＨＩを含む
このガスは固定化材充填塔４内の固定化材上にヨウ素が
吸着・固定される。固定化材充填塔４内の固定化材とし
ては、銀よシも安価でヨウ素と反応する鉛添着吸着材な
どを用いる。

このようにして前段吸着材充填塔１，２を交互に切換え
て、その内部の吸着材を再生し繰返し使用する。他方、
主としてＣＨ，Ｉを吸着する後段吸着材充填塔３内の吸
着材もやがては飽和吸着量に近づいてその吸着性能が低
下するが、とれは再生せずに使い捨てとする。しかし、
処理ガス中の全ヨー素に占めるＣＨ３Ｉの割合は少いの
で、この使い捨てに至るまでの使用期間は前段吸着材の
繰返し再−生使用期間に匹適する程十分に長いので、全
体としてみれば吸着材消費量にさほど大きい影響を与え
ることはない。

第３図は本発明の他の実施例の基本フローを示す。第２
図に比べて本実施例では、前段吸着材充填塔１，２およ
びその再生系は同じであるが、後段吸着材充填塔３にさ
らに後段吸着材充填塔１６を直列につなぎ、後段吸着材
充填塔３を再生系に接続可能にしてこれを再生し得るよ
うにした点が異る。後段吸着材充填塔３０ＣＨ，Ｉ吸着
量が飽和吸着量に近く々ってその除去効率が低下した時
点で、後段吸着充填塔３への通気を止め、処理ガス中の
ＣＨ，Ｉは後段吸着材充填塔１６で処理する。すなわち
、このとき処理ガスは、バルブ８．前段吸着材充填塔１
．バルブ９．バルブ２１．後段吸着材充填塔１６．バル
ブ２０を経て処理される。

この間に、バルブ２２．冷却器５．循環ポンプ６、固定
化材充填塔４．加熱器７．バルブ２３および後段吸着材
充填塔３で閉ループを形成させ、この閉ループにＨ２あ
るいはＨ２混入ガスを流して後段吸着材充填塔３内の吸
着材を再生し、脱離したヨウ素を固定化材充填塔４内の
固定化材に吸着せしめる。

後段吸着材充填塔３の再生後は、処理ガスを、バルブ１
７．バルブ１８．後段吸着材充填塔３゜バルブ１９．後
段吸着材充填塔１６を経て通気し、これにより、Ｉ２は
後段吸着材充填塔３内の再生法吸着材に吸着させ、ＣＨ
，Ｉは後段吸着材充填塔１６内の吸着材に吸着させる。

その間に、多数回の再生繰シ返し使用で■２吸着性能の
劣化した前段吸着材充填塔１または２内の吸着材を交換
する。

第３図に示した実施例についてさらにその作用効果を以
下に説明する。再生繰返し使用回数は、再生繰返し後の
■２吸着容量の低下に見合って決定される。本発明者ら
の基礎実験によれば、銀−シリカダル、銀−アルｉす吸
着材のいずれも、２０回の再生〈シ返し後の■２吸着量
の低下は１０チ以下にとどまる・そとで、今、再生回数
を２０回とし、ヨウ素濃度が５０　ｐｐｍ　、その組成
が１２９５チおよびＣＨ，Ｉ　５　（１６である、放射
性ヨウ素（Ｉ）含有ガスを処理するものとする。また、
前段吸着材充填塔１，２および後段吸着材充填塔３内の
吸着材は銀−アルミナ吸着材として、その充填量を両者
等しく８０Ｋｇとする。

前段吸着材充填塔１は約１５日でほぼ飽和吸着量に達す
るので、その時点で、前段吸着材充填塔２に一時切シ換
え、前段吸着材充填塔１を再生する。再生時間は再生時
のＨ２濃度、流速等によっても変るが、通常、吸着時間
に比べ極めて短時間で完了する。再生終了後直ちにＩ２
吸着を再び前段吸着材充填塔１で行なわせる。

後段吸着材充填塔３には、前段吸着材充填塔で除去でき
なかつた〇Ｈ，Ｉが流入するが、その流入量は全ヨウ素
流入量の約５チに過ぎず、したがって、後段吸着材充填
塔３が飽和に達するのは、約３００日、前段吸着材充填
塔の２０回再生後になる。その時点で後段吸着材充填塔
３内の吸着材を再生してＩ２吸着用に使用するものとす
る。

以上の場合の年間の欽添着吸着材の消費量と、従来の使
い捨て方式、および第２図で本発明の一実施例として説
明したような前段吸着材充填塔内の吸着材は再生し、後
段吸着材充填塔内の吸着材は使い捨てる方式の場合のそ
れとを第２表に示す。

使い捨て方式に比べ第３図で説明した本発明の実施例に
よる方式は、銀添着吸着材の消費量を大幅に低減させる
ととができることが判る。

第４図は、吸着材の吸着容量の低下時の吸着材充填塔か
らのヨウ素の破過をセンサーで検知することによシ、前
段吸着材充填塔または後段吸着材充填塔の再生時期を選
定する実施例を示す。この実”施例の場合、後段吸着材
充填塔を直列三段で構成し前段吸着材充填塔と同一形状
とし、吸着材は交換できるようにカートリッジタイプの
ものとする。並列二台の前段吸着材充填塔の出口側に設
けたヨウ素センサー２４でヨウ素の破過が検知された時
点で前段吸着材充填塔を再生する。再生回数が進むにつ
れて、前段吸着材充填塔の吸着容量が順次低下し、再生
インターバルは短かくなる。一方、後段吸着材充填塔の
二段目の出口側に設けたセンサ２５で同様にヨウ素の破
過を検知した時点を後段吸着材充填塔の始めの二段内の
吸着材の交換時期とする。すなわち、この時点では前段
および後段吸着材充填塔への処理ガスの流入を止め、後
段吸着材充填塔の始めの二段内の吸着材をカートリッジ
ごと前段吸着材充填塔内に移し換え、それまで前段吸着
材充填塔内に充填されていた使用済吸着材は放射性廃棄
物として廃棄する。そして上記後段吸着材充填塔内に新
しい吸着材を充填する。

この実施例は、もし前段吸着材充填塔でのヨウ素の除去
能力が当初の予定再生回数前に低下したとしても、後段
吸着充填塔でＩ２を含むヨウ素を除去できるものであシ
、吸着材の交換時期は、後段吸着材充填塔内の吸着材が
飽和になった時点で決定される。ヨウ素センサー２４．
２５としては放射能検出装置あるいは吸光々変針等が利
用可能である。

以上の各実施例では、ＣＨ３Ｉ除去用吸着材としてアル
ミナやシリカゲルに硝酸銀を担持させてなる吸着材を用
いる例を説明したが、ＣＨ，Ｉ除去用吸着材はＣＨ３Ｉ
を吸着し且つ、再生後、金属銀に変化する銀化合物を担
持しているものであれば良く、例えばイオン交換、すな
わち銀アルミノケイ酸塩として担持している吸着材でも
良い。また、Ｉ２除去用吸着材として、シリカゲルやア
ルミナに担持した銀化合物添着吸着材を用いる例を説明
したが、相体はシリカゲルやアルミナに限定されるもの
で々く、再生時の加熱温度（約５００℃）Ｋ耐えるもの
ガらげ良く、例えばゼオライト、モルデナイト等、結晶
性アルミノケイ酸でも良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、再処理プラントのオフガス中のヨウ素
（Ｉ２）のみならずヨウ化メチル（ＣＩ（、Ｉ）等をも
効率よく除去することが可能となシ、さらに、銀添着吸
着材の消費量を従来の使い捨て方式に比べて著しく（１
／１０以下に）減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は再生前後における添着銀の化学形の変化を示す
Ｘ線回折パターンの図、 第２図、第３図および第４図は本発明の夫々異る実施例
の基本７０−図である。 符号の説明 １．２・・・前段吸着材充填塔 ３・・・後段吸着材充填塔　４・・・固定化材充填塔５
−・冷却器　６・・・循環ポンプ ７・・・加熱器 １６・・・後段吸着材充填塔 ２４．２５・・・ヨウ素センサー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、錯化合物を夫々添着した前段吸着材および後段吸着
   材に、ヨウ素（■２）を比較的高濃度にまたヨウ化メチ
   ル（ＣＨ３Ｉ　）等の有機ヨウ素を比較的低濃度に含有
   するガスを流過させて、該ガス中のヨウ素を主として前
   段吸着材で、また有機ヨウ素を主として後段吸着材で吸
   着させ、前段吸着材は再生によ多金属銀添着吸着材とし
   て繰返し前段のヨウ素吸着に使用することを特徴とする
   ヨウ素除去方法。 ２、後段吸着材を二段に設けその第一段目これを再生し
   て前段吸着材として使用することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のヨウ素除去方法。 ３、　前段吸着材は並列接続された二台の前段吸着材充
   填塔に充填し、後段吸着材は直列に接続された複数台の
   後段吸着材充填塔に充填し、これら二台の前段吸着材充
   填塔を切ル換えてその一方が一吸着動作中に他方の吸着
   側を再生することを繰返した後、後段吸着材充填塔の少
   くとも最後段のもの以外に充填されていた後段吸着材を
   再生し、この再生された後段吸着材を前段吸着材充填塔
   に移し換えることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載のヨウ素除去方法。