JPS603593A - 放射性金属廃棄物の電解除染方法 - Google Patents
放射性金属廃棄物の電解除染方法Info
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- JPS603593A JPS603593A JP11067083A JP11067083A JPS603593A JP S603593 A JPS603593 A JP S603593A JP 11067083 A JP11067083 A JP 11067083A JP 11067083 A JP11067083 A JP 11067083A JP S603593 A JPS603593 A JP S603593A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面が放射性物質で汚染された放射性金属廃棄
物の電解除染方法に係り、特に放射性２次廃棄物量を大
幅に削減しうる電解液再生工程を備えた放射性金属廃棄
物の電解除染方法に関する。
物の電解除染方法に係り、特に放射性２次廃棄物量を大
幅に削減しうる電解液再生工程を備えた放射性金属廃棄
物の電解除染方法に関する。
従来、放射性金属廃棄物は細かく切断されるなどしてド
ラム缶詰めにして、放射性廃棄物貯蔵庫に貯蔵されてい
る。しかし、貯蔵中のドラム缶の数は、年々増加し今後
も原子力発電所基数の増加に伴い、その保管場所確保が
大きな問題になると考えられている。このことから前記
廃棄物の大幅な減容化が望まれ、このだめの方法として
放射性金属廃棄物を圧縮減容する方法や加熱溶融する方
法が提案されている。しかし、このような方法では、放
射性物質で汚染されている表面汚染部分と廃棄物中大部
分を占める非汚染部分とを一括処理してしまうため減容
効果が不十分であった。
ラム缶詰めにして、放射性廃棄物貯蔵庫に貯蔵されてい
る。しかし、貯蔵中のドラム缶の数は、年々増加し今後
も原子力発電所基数の増加に伴い、その保管場所確保が
大きな問題になると考えられている。このことから前記
廃棄物の大幅な減容化が望まれ、このだめの方法として
放射性金属廃棄物を圧縮減容する方法や加熱溶融する方
法が提案されている。しかし、このような方法では、放
射性物質で汚染されている表面汚染部分と廃棄物中大部
分を占める非汚染部分とを一括処理してしまうため減容
効果が不十分であった。
そこで、表面汚染部分のみを電気化学的に溶解除去する
電解除染法が試みられている。この方法は、放射性物質
（６０ＧＯ、ＩＩＱＦｅ、 ５４Ｍｎ、 １３７Ｃ６な
ど）が付着した工具、金属廃材などを陽極とし、直流を
印力ａすると、陽極表面の金属が電解液中に溶解するこ
とを利用した放射性物質の除染方法である。
電解除染法が試みられている。この方法は、放射性物質
（６０ＧＯ、ＩＩＱＦｅ、 ５４Ｍｎ、 １３７Ｃ６な
ど）が付着した工具、金属廃材などを陽極とし、直流を
印力ａすると、陽極表面の金属が電解液中に溶解するこ
とを利用した放射性物質の除染方法である。
この方法では除染後の金属廃棄物は一般金属廃棄物とし
てスクラップ処分できるため、大幅な減容が期待できる
。しかし、従来は電解液として、リン酸を主成分とする
濃厚な強酸性の電解液を使用しており、電解液は、溶解
した放射性金属イオンの蓄積によって放射能レベルが一
定に達した時点で中和処理された後、固化処理されてい
ただめ、電解除染に伴う２次廃棄物が定期的に多量に発
生するという問題があった。
てスクラップ処分できるため、大幅な減容が期待できる
。しかし、従来は電解液として、リン酸を主成分とする
濃厚な強酸性の電解液を使用しており、電解液は、溶解
した放射性金属イオンの蓄積によって放射能レベルが一
定に達した時点で中和処理された後、固化処理されてい
ただめ、電解除染に伴う２次廃棄物が定期的に多量に発
生するという問題があった。
そこで前記汚染電解液中から金属イオンを除去し、リン
酸を分離回収して再使用するという試みも行なわれてい
るが、リン酸は金属イオンと安定な錯体を作るため、リ
ン酸と金属イオンの分離は技術的に難しく装置は複雑と
なり、大型化するという欠点がある。このことから、電
解液の再使用の容易な方法として硝酸ナトリウムなどの
中性塩水溶液を電解液として用いることにより、溶解し
た金属を電解液中で金属水酸化物とし、これを固液分離
することで、電解液を再使用するという試みも行なわれ
ている（米国特許４１９３８５３）。
酸を分離回収して再使用するという試みも行なわれてい
るが、リン酸は金属イオンと安定な錯体を作るため、リ
ン酸と金属イオンの分離は技術的に難しく装置は複雑と
なり、大型化するという欠点がある。このことから、電
解液の再使用の容易な方法として硝酸ナトリウムなどの
中性塩水溶液を電解液として用いることにより、溶解し
た金属を電解液中で金属水酸化物とし、これを固液分離
することで、電解液を再使用するという試みも行なわれ
ている（米国特許４１９３８５３）。
しかし、この方法では生成する金属水酸化物スラッジの
脱水性が悪いため含水率の高い多量のスラッジが発生し
、このスラッジを安定に固化体とするためにはセメント
等の固化剤が多量に必要となり、また固化剤を少なくす
るためには、加熱乾燥等によりスラッジ含水率を低下さ
せる設備が必要 ）となり、金属水酸化物スラッジの同
化処理によって２次廃棄物が多量に発生し、同化処理装
置が大型化する欠点があった。
脱水性が悪いため含水率の高い多量のスラッジが発生し
、このスラッジを安定に固化体とするためにはセメント
等の固化剤が多量に必要となり、また固化剤を少なくす
るためには、加熱乾燥等によりスラッジ含水率を低下さ
せる設備が必要 ）となり、金属水酸化物スラッジの同
化処理によって２次廃棄物が多量に発生し、同化処理装
置が大型化する欠点があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、電
解液中に溶解した放射性金属イオンを含む金属イオンの
分離除去を小規模の装置によって行ない、２次廃棄物量
を大幅に削減できる放射性金属廃棄物の電解除染方法を
提供することにある。
解液中に溶解した放射性金属イオンを含む金属イオンの
分離除去を小規模の装置によって行ない、２次廃棄物量
を大幅に削減できる放射性金属廃棄物の電解除染方法を
提供することにある。
本発明は、放射性金属廃棄物の表面汚染部分を電解液中
に溶解させ、電解液中の金属イオン濃度が一定レベルに
達した時点で電解液を酸回収工程および電析工程に導き
、回収された酸は電解液として再使用し、電析工程にお
いて放射性金属イオンを含む溶解金属イオンを金属単位
として析出させ、嵩の小さい放射性金属塊として除去す
るように構成したものである。
に溶解させ、電解液中の金属イオン濃度が一定レベルに
達した時点で電解液を酸回収工程および電析工程に導き
、回収された酸は電解液として再使用し、電析工程にお
いて放射性金属イオンを含む溶解金属イオンを金属単位
として析出させ、嵩の小さい放射性金属塊として除去す
るように構成したものである。
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は表面の汚染された放射性金属廃棄物の電解除染
方法の一実施例を示す系統図である。放射性金属廃棄物
ｌはクレーン２によって電解槽３内に浸漬される。電解
槽３内には硫酸す） ＩＪウムと硫酸と混合液からなる
電解液４が入っている。直流電源５の陽極は放射性金属
廃棄物】に接続され陰極は対極６に接続され、直流を印
加することによって、放射性金属廃棄物１の表面汚染部
分が電解液４の中へ電気化学的に溶解除去される。電解
時の主な陽極反応は（１）および（２）式であり、Ｍ−
＋’Ｍ ” 十ｎｅ−・・・凹曲・・曲・・間・・・・
（１１４０Ｈ−’ −＋ ０２＋ ２ Ｔ（、Ｏ＋ ４
ｅ −＝−・・−＝（２１主な陰極反応は、（３）式で
ある。
方法の一実施例を示す系統図である。放射性金属廃棄物
ｌはクレーン２によって電解槽３内に浸漬される。電解
槽３内には硫酸す） ＩＪウムと硫酸と混合液からなる
電解液４が入っている。直流電源５の陽極は放射性金属
廃棄物】に接続され陰極は対極６に接続され、直流を印
加することによって、放射性金属廃棄物１の表面汚染部
分が電解液４の中へ電気化学的に溶解除去される。電解
時の主な陽極反応は（１）および（２）式であり、Ｍ−
＋’Ｍ ” 十ｎｅ−・・・凹曲・・曲・・間・・・・
（１１４０Ｈ−’ −＋ ０２＋ ２ Ｔ（、Ｏ＋ ４
ｅ −＝−・・−＝（２１主な陰極反応は、（３）式で
ある。
２Ｈ” ＋ ２６−→Ｈ２・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（３）したがって電解除
染作業が進むにしたがって、電解液４の中には徐々に放
射性金属イオンを含む金属イオンが蓄積し、電解除染が
行々えなくなる。
・・・・・・・・・・・・・・（３）したがって電解除
染作業が進むにしたがって、電解液４の中には徐々に放
射性金属イオンを含む金属イオンが蓄積し、電解除染が
行々えなくなる。
そこで金属イオンが一定レベルに達した時点で電解液４
は汚染電解液７として電解液再生工程へ送られる。ここ
で金属イオンの一定レベルとは、電解液４の放射能レベ
ルの増加あるいは溶解金属イオンの増加に伴う対極６の
汚染状態によって規定される。
は汚染電解液７として電解液再生工程へ送られる。ここ
で金属イオンの一定レベルとは、電解液４の放射能レベ
ルの増加あるいは溶解金属イオンの増加に伴う対極６の
汚染状態によって規定される。
汚染電解液７はフィルター８でＳＳ成分が除去された後
に酸回収槽９へ導かれる。酸回収槽９は陰極室１０．中
間室１１および陽極室】２から成っており、それぞれ陰
イオン交換膜１３によって仕切られたいわゆる隔膜電解
槽となっている。汚染電解液７は陰極室ｌＯに導かれ、
汚染電解液中の酸は中間室１１に回収される。酸回収槽
９で酸を回収され、酸濃度が低くなった汚染電解液は、
次に陰イオン交換膜１３によって仕切られた電解析出槽
１４の陰極室１５に導かれ、ここで汚染電解液中の金属
イオンは陰極面上で（４）式の反応により電解液中から
除去される。
に酸回収槽９へ導かれる。酸回収槽９は陰極室１０．中
間室１１および陽極室】２から成っており、それぞれ陰
イオン交換膜１３によって仕切られたいわゆる隔膜電解
槽となっている。汚染電解液７は陰極室ｌＯに導かれ、
汚染電解液中の酸は中間室１１に回収される。酸回収槽
９で酸を回収され、酸濃度が低くなった汚染電解液は、
次に陰イオン交換膜１３によって仕切られた電解析出槽
１４の陰極室１５に導かれ、ここで汚染電解液中の金属
イオンは陰極面上で（４）式の反応により電解液中から
除去される。
Ｍ” ＋ｎｅ−→Ｍ（析出）・・・・・・・・・・・・
・・・（４）汚染金属イオンが除去された電解液は電解
析出槽１４の中間室１６から酸回収槽の中間室１１を経
ることにより酸回収槽９で回収された酸と混合された後
、電解槽３に戻され再使用される。なお酸回収槽９およ
び電解析出槽１４の陽極室１２．１７には電解液中の酸
成分と同じ成分である硫酸が注入されている。
・・・（４）汚染金属イオンが除去された電解液は電解
析出槽１４の中間室１６から酸回収槽の中間室１１を経
ることにより酸回収槽９で回収された酸と混合された後
、電解槽３に戻され再使用される。なお酸回収槽９およ
び電解析出槽１４の陽極室１２．１７には電解液中の酸
成分と同じ成分である硫酸が注入されている。
ここで汚染金属イオンを電解析出槽１４の陰極室１５に
直接導入しても金属イオンは陰極面に析出１〜難いこと
を実験により確認し、酸回収槽９を設けたものである。
直接導入しても金属イオンは陰極面に析出１〜難いこと
を実験により確認し、酸回収槽９を設けたものである。
したがって酸回収槽９は汚染電解液中から清澄な酸を回
収するとともに汚染電解液の酸濃度を低下させ、次工程
の電解析出槽１４における金属イオンの電解析出反応の
効率を向上させる前処理工程としての役割を果たす。。
収するとともに汚染電解液の酸濃度を低下させ、次工程
の電解析出槽１４における金属イオンの電解析出反応の
効率を向上させる前処理工程としての役割を果たす。。
すなわち、電解析出槽１４において汚染電解液の酸濃度
の低下が必要な理由は次のように考察される。（３）式
の反応をＮｅｒｎｓｔ の式Ｋ ＝Ｋｏ＋−、、−％ｌ
ｎ １（Ｅｏ ：反応系の標準電位）に基いて整理する
と Ｅ□、＝−ｏ、ｏ ５９ ＰＨ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（５）となり（４）式の反
応は となる。したがってｆ５）、ｔｅ１式から明らかなよう
に汚染電解溶液中の酸濃度が高いと、Ｅ、は貴となり（
３）式の反応は進みやすくなるが、ＥＭけ変わらない。
の低下が必要な理由は次のように考察される。（３）式
の反応をＮｅｒｎｓｔ の式Ｋ ＝Ｋｏ＋−、、−％ｌ
ｎ １（Ｅｏ ：反応系の標準電位）に基いて整理する
と Ｅ□、＝−ｏ、ｏ ５９ ＰＨ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（５）となり（４）式の反
応は となる。したがってｆ５）、ｔｅ１式から明らかなよう
に汚染電解溶液中の酸濃度が高いと、Ｅ、は貴となり（
３）式の反応は進みやすくなるが、ＥＭけ変わらない。
また陰極０″）ｆ （３１・＋４１ Ｅ （７） ｆｆ
応が同時１進行す６１場合、濃厚な酸溶液中では（３）
式の反応が支配的と □なり、（４）式の電解析出反応
の効率が低下するととになる。したがって、電解析出の
反応効率を向上させるためには溶液中の酸濃度を低下さ
せる必要があることがわかる。
応が同時１進行す６１場合、濃厚な酸溶液中では（３）
式の反応が支配的と □なり、（４）式の電解析出反応
の効率が低下するととになる。したがって、電解析出の
反応効率を向上させるためには溶液中の酸濃度を低下さ
せる必要があることがわかる。
本発明において、電解液は金属イオンと安定な錯体を形
成しやすい酸や汚染金属の水酸化物が形成されない電解
液であればよいが、特にアルカリ塩と酸との混合液がよ
い。またアルカリ塩としてナトリウム塩がよく、この場
合、酸はナトリウム塩と同種のアニオン種を有する鉱酸
が好ましい。
成しやすい酸や汚染金属の水酸化物が形成されない電解
液であればよいが、特にアルカリ塩と酸との混合液がよ
い。またアルカリ塩としてナトリウム塩がよく、この場
合、酸はナトリウム塩と同種のアニオン種を有する鉱酸
が好ましい。
このよう々ナトリウム塩と鉱酸と組合せとして、例えば
硫酸ナトリウムと硫酸、硝酸ナトリウムと硝酸、塩化ナ
トリウムと塩酸などを挙げることができる。ナトリウム
塩とこの塩と同種のアニオン種を有する鉱酸とを組合せ
た電解液では、酸回収工程における酸回収とこれに伴う
汚染電解液のＰＨ調整が容易であり、まだ電解析出工程
における電解析出反応が効率的に行なわれる。
硫酸ナトリウムと硫酸、硝酸ナトリウムと硝酸、塩化ナ
トリウムと塩酸などを挙げることができる。ナトリウム
塩とこの塩と同種のアニオン種を有する鉱酸とを組合せ
た電解液では、酸回収工程における酸回収とこれに伴う
汚染電解液のＰＨ調整が容易であり、まだ電解析出工程
における電解析出反応が効率的に行なわれる。
更に上記実施例において、酸回収工程では隔膜電解槽を
用いたが、拡散透析槽を用いてもよい。
用いたが、拡散透析槽を用いてもよい。
拡散透析槽の場合、Ｈ＋はアニオン交換膜もかなり透過
するのでこの膜を用いると酸および塩その他の金属イオ
ンを含む溶液から酸のみを透析できる。
するのでこの膜を用いると酸および塩その他の金属イオ
ンを含む溶液から酸のみを透析できる。
実施例１
硫酸ナトリウムＩｓｏｇ／１％硫酸ｌａｇ／ｌに模擬汚
染金属としてＦｅ” ３００００ ｐｐｍ、 Ｃｏ”］
０００ｐｐｔを含む模擬汚染電解液を第１図の酸回収、
工程、電解析出工程を通して酸の回収とｐ ｅ ｔ ＋
、Ｇｏ”＋の除去を検討した。酸回収槽、電解析出槽と
も陽極に１ ｄｍ”の鉛板、陰極に１ｄ＋ｎ２の５ＵＳ
３０４ステンレス板を用いた他、陰イオン交換膜として
は、セレミオンＡＭＶ ２枚を使用して、陽極室、陰極
室、中間室の３室に分離した。この酸回収槽および電解
析出槽の電流密度をそれぞれ５Ａ／ａｍ２とし、液流速
を１１／ｈとして上記模擬汚染電解液を処理したところ
、回収した電解液の組成は硫酸ナトリウム１４８ｇ／ｌ
、硫酸９７ ｇ ／ ｌ Ｘ Ｆ ｅ ２＋ｓ ｎ ｏ
ｐｐｍ、 Ｃｏ” ２０ ｐｐｔ トｆｘ リ、電解
除染液トして十分再使用可能であることがわかった。
染金属としてＦｅ” ３００００ ｐｐｍ、 Ｃｏ”］
０００ｐｐｔを含む模擬汚染電解液を第１図の酸回収、
工程、電解析出工程を通して酸の回収とｐ ｅ ｔ ＋
、Ｇｏ”＋の除去を検討した。酸回収槽、電解析出槽と
も陽極に１ ｄｍ”の鉛板、陰極に１ｄ＋ｎ２の５ＵＳ
３０４ステンレス板を用いた他、陰イオン交換膜として
は、セレミオンＡＭＶ ２枚を使用して、陽極室、陰極
室、中間室の３室に分離した。この酸回収槽および電解
析出槽の電流密度をそれぞれ５Ａ／ａｍ２とし、液流速
を１１／ｈとして上記模擬汚染電解液を処理したところ
、回収した電解液の組成は硫酸ナトリウム１４８ｇ／ｌ
、硫酸９７ ｇ ／ ｌ Ｘ Ｆ ｅ ２＋ｓ ｎ ｏ
ｐｐｍ、 Ｃｏ” ２０ ｐｐｔ トｆｘ リ、電解
除染液トして十分再使用可能であることがわかった。
以上のように本発明によれば、電解液中に溶解した放射
性金属イオンを含む金属イオンを電解液から嵩の小さい
金属単体として容易に分離でき、再生した電解液を再利
用できるので２次廃棄物量を大巾に削減できる。
性金属イオンを含む金属イオンを電解液から嵩の小さい
金属単体として容易に分離でき、再生した電解液を再利
用できるので２次廃棄物量を大巾に削減できる。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図である。
１・・・放射性金属廃棄物、
３・・・電解槽、 ８・・・フィルター、９・・・酸回
収槽、 １０，１５・・・陰極室、＋１，１６・−・中
間室、１２．１７・・・陽極室、１３・・・陰イオン交
換膜、 １４・・・電析槽。 代理人 鵜沼辰之 （ほか１名）
収槽、 １０，１５・・・陰極室、＋１，１６・−・中
間室、１２．１７・・・陽極室、１３・・・陰イオン交
換膜、 １４・・・電析槽。 代理人 鵜沼辰之 （ほか１名）
Claims (5)
- （１）表面が放射性物質で汚染された金属廃棄物を電解
液の存在下に陽極電解して、電解除染する工程を有する
放射性金属廃棄物の電解除染方法において、放射性金属
イオンで汚染された電解液から酸を回収して該電解液の
ＰＨを調整する酸回収工程と、次いで酸回収後の電解液
中に溶解している放射性金属イオンを含む金属イオンを
陰極面上に析出させ、金属イオンが除去された電解液を
前記電解除染工程に戻す電解析出工程とを設けたことを
特徴とする放射性金属廃棄物の電解除染方法。 - （２） 電解液がアルカリ塩と鉱酸との混合液であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性金属
廃棄物の電解除染方法。 - （３） アルカリ塩がナトリウム塩であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の放射性金属廃棄物の電
解除染方法。 - （４） 鉱酸がナトリウム塩と同種のアニオン種を有す
る鉱酸であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の放射性金属廃棄物の電解除染方法。 - （５）酸回収工程および電解析出工程が、それぞれ陰極
室、陽極室及びこれらと強塩基性陰イオン交換膜によっ
て区画された中間室とからなる隔膜電解槽で電解液を処
理することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放
射性金属廃棄物の電解除染方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11067083A JPS603593A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 放射性金属廃棄物の電解除染方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11067083A JPS603593A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 放射性金属廃棄物の電解除染方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603593A true JPS603593A (ja) | 1985-01-09 |
Family
ID=14541483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11067083A Pending JPS603593A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 放射性金属廃棄物の電解除染方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603593A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6245866A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | コニシ株式会社 | 構築物の補強方法 |
| WO2016159051A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 栗田工業株式会社 | 金属イオン含有酸液の処理方法及び処理装置 |
| JP2016191692A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 栗田工業株式会社 | 鉄族金属イオン含有液の処理方法及び処理装置 |
| JP2016190225A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 栗田工業株式会社 | 酸廃液の処理装置及び処理方法 |
-
1983
- 1983-06-20 JP JP11067083A patent/JPS603593A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6245866A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | コニシ株式会社 | 構築物の補強方法 |
| WO2016159051A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 栗田工業株式会社 | 金属イオン含有酸液の処理方法及び処理装置 |
| JP2016191692A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 栗田工業株式会社 | 鉄族金属イオン含有液の処理方法及び処理装置 |
| JP2016190225A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 栗田工業株式会社 | 酸廃液の処理装置及び処理方法 |
| EP3279900A4 (en) * | 2015-03-31 | 2018-12-05 | Kurita Water Industries Ltd. | Method and device for treating metal ion-containing liquids |
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