JPS6057300A - 放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法 - 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】 し発明の技術分野］ 本発明は、原子力発電施設等の敢Ｑ＝Ｉ性物質取扱い施
設で発生する放射性含金属有機廃棄物を酸化分解しＣな
る分解液の処理方法ｄ３よびこの分Ｗ（液を減容し固化
りるための収用↑）１含金属石機ｊ７ｊ！東物分Ｍ液の
減容固化ノ゛ｊ法に関Ｊる。

［発明の技術的青用とその問題ｒ１′λＩ原子力発電所
等の放射性物７ｊｉの取（及い施設においＣは、種々の
放射性固体廃棄物が光４Ｌするが、現在のところその多
くは最終処分り法か木だ館〜゛ｊけｆ流動的Ｑあるため
、固体廃棄物の５１−要’＋Ｊ　（ｔｉ成酸成分ある使
用潤みイオン交換樹脂およびフィルタースラッジなどは
そのまま」−としくタンク等に貯蔵保管されており、放
射性廃棄物の発生早を減らりことは貯蔵管理の土で緊魚
かつｉ、Ｈ要４「課題どされている。

このような固体廃棄物の中でも、例えば使用潤み族ｎ４
ｉ’ｌイオン交換樹脂のような放帽性Ｊｊ機廃棄物は人
１Ｎに光牛覆るため、これを減容化することは光１１廃
東物吊の減少に人さく貢献りる。

ところＣ゛敢用性有機廃棄物は高分子化合物であり、減
容化の方法どじでこれを化学構造的に分解づることが可
能なＩ、：め、従来から乾式焼却法、湿式焼却法、熱分
解法、化学分解法等の減容り法が検、ｌ」され（いる。

このうち乾式焼却法は文字通りそのまま焼入ＩＪ炉Ｃ′
焼ム１１する方法であつＣ１多くの方式の検約聞光／Ｊ
Ｘ？−ｊなわれＣいる。しかしながら、放則性有機物を
ｌｊｈ　Ｉ、ｌｌ炉Ｍ　ｒＪ３イＣ９３２ｆｉｌｌ　１
ル’ＪＪ　合に：　ＬＪ、熱Ｗｉ　（７）　：、」ン１
〜ｍ＋−ルが必要４ｇため、乾燥等の前処理や樹脂の１
１（給）ｉ法の工夫が必要であり、操作や設備が複雑と
４ｆるり１１」ｊλがある。、また焼ＩＩ炉自身には焼
却灰の飛１１９．を抑制りる機能はないので、焼却炉か
らの故Ｑ（付焼７４１灰の飛散は非常に大きい（１）Ｆ
：除染係数はほば１）。そしＣ１焼７ＪＩガスとしてＳ
ＯＸ。

ＮＯＸ等のイｊ害ガスがＭ　＠性気体として発生する０
）”Ｃ−１廃カス処理という後処理か敢ｒＪ　ｆ’１幻
策す含めＣ必要Ｃあること、おｊ、びこれらのカスｔよ
１１八食性が強く、装置ｆｆ　’ｔＡわ１の選定がｆＩ
ｌシいこと等の問題がある。さらにこの方法にｄ５いＣ
は、／ｉＱ　１４・１１ノ１右ｌ幾廃棄物が高温の環境
Ｃ゛処理れるために、６７１１　ＣＪる焼却カス中へ放
ＱＪ能成分が移行りる、いわゆる核種の移行という放射
性取扱いに特有な問題が（１・）る。

また湿式焼ｉｌｌ法は、水溶液中す１．た（３（、）ｊ
Ａｌ醇Ｓ（唆４水）？′ダ液中Ｃ２０〜１００気圧、２
００へ一３００°（Ｃという高温高圧下で酸素または孕
気を送り込むことによっＣ放射性有機物を燃焼さける方
法であるが、減容率が前述の乾式焼却法に比較（〕Ｃ数
段劣るというＩＩＩ点がある。

さらに熱分解法は、酸素の供給を、ｉ　ｐｈｉ　Ｌ　（
加熱分解させる方法であつ（、不活１１１月ス月間雰囲
気上温で゛放射性イｊ機物を熱分解りるため、９２ｊ（
焼ノ、１１法に比較し”Ｃ発生する煤塵の鎖が少ないと
いう利点を右づる。しかしながら、この万？人Ｃ゛は分
解カスの燃焼二［程が余ｈ１に必要であるうえに、乾式
第１］７４１法の場合と同様に放射性核種の移行の問題
がある。

一万化学分解法はへ５剤との化学反応により樹脂を酸化
分解さけるものＣ１次のような方法が知られＣいる。

■　熱濃硫酸（１３０〜３００　℃）で放射性ｈ）実物
を炭（しさせた後、硝酸または過酸化水素Ｃ′酸化分Ｍ
？でＪる方法。

■　十として鉄イオン、銅イオンまたはり］Ｊム酸イオ
ンあるいは中クロム酸イオンの存在づる溶液中Ｃ゛石）
幾廃棄物を過酸化水素水と接触さシ！（酸化分’ｆ（Ｉ
りる方法。

しかしながら■のブｊ法では、強力な酸Ｊ３よび酸化剤
を１で１ン晶で・取扱うために、装置月刊の選定が非出
に１涌しいという大きい難点がある上に金属イオン（ま
そのまま残留するという難点があり、■の方法（は、存
在りる金属イオンにＪ、り分解可能な４１敗廃棄物の種
類が限定される場合もあり、かつ添加した金属１品にま
り減容効果が減殺されるというｎ点がある。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされ！ごもので
、実施が容易な緩和されに条（’Ｉの下Ｃ゛、金属イオ
ンを除去して廃液のｉ１１度を低■・さし表、かつ固化
処理した場合に高い減容率を達成づる敢ｑ・ｊ性含金属
有機廃棄物分解液の処理ｌｊ法お上び減容固化方法を提
供することを目的とづる。

［発明の概要］ すなわら木光明け、放用性含金属右機廃棄物を酸化分解
１ノでなる全屈イオンを含Ｔ４づる分解波から電解反応
により金属を析出分１ｌｌｌＩさけることを１、°１徴
とＪ“る敢削性含金属イｊ機廃棄物分解液の処理ｊｊ法
および電解反応にＪ、り金属を析出分１１１１ｆ　ｔノ
た浚、必要に応じ一１１ＬＩ調整し、水分を除去し、反
応残漬を同化祠と混合し−Ｃ同化さけることを’１．１
７撤どりる放飼性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方
法である。

図面は本発明の一実施例を説明りるＩこめの１稈図Ｃあ
る。

この実施例においては、まず敢則性含金屈イ」１幾開東
物１が酸化触媒、例えば後述り゛る金属塩の存（ＩＩ・
（、二過酸化水素との接触により醇化分解されＣ酸化分
子ｌ′ｉ′液２どされる。

本発明の夕・ｊ象となる含金属有機廃棄物の代表例どじ
（は、原子力発電所で放射性廃液処理に一般に使用され
ているカヂＡンあるいはカチーＡン、ア二Δンの）１ｆ
、合イオン交換樹脂、例えばスチレンとジヒニルヘンゼ
ンスルホン酸を共（１１合さけた、合成（６］脂内部に
スルフメン基あるいはアミノ基をもつ粉末状あるいは粒
状のイオン交換樹脂あるいはご１しに金属塩水溶液を混
合したものがある。

１記した酸化触媒に用いられる金属塩とじＣは、）ｊ〜
【１１イ）第一鉄、１−１酸第二鉄、硝酸第一鉄、硝ｆ
ｌ！Ｉ第二以おＪ、び１ｉＡｉ酸銅から選ばれた１種ま
たは２種以上のものか使用される。これらの金属塩の濃
度は、反応液中金属分どして５００〜１ｏ　ｏ　ｏ　ｏ
　ｐｐｍ存在りる程度が適し”（いる。過酸化水素水の
濃度は、反応系の水溶液中に＋１２０２換譚で１〜４０
％程庶が好適しＣいる。反応は常温でも進（ｊづ−るが
反Ｉｌトを進１′］さけるＩこめに加温することが望ま
しい。

反応温度は、５０℃以上、特に９０へ・１０　Ｃ）　’
（：の範囲が適し−Ｃいる。

なお、放射性含金属イ１別廃棄物を過酸化水先と接触り
る方法に代えて、放用性含金屈イ１１代屍東物を含む液
中に加熱加圧下に酸素を含むカスを圧入して成用性含金
属有機廃棄物を酸化分解りる（−とも可能である。この
場合の加熱加圧条件は、温度２００〜３００℃、ＬＦＦ
２Ｏ３・１００気月−の範囲が適当である。

」−記酸化分解反応にＪ３い−Ｃは、−（、Ａン父換樹
脂中の炭素成分および水素成分が酸化されて十としＣ炭
酸ガスＪｊよび水蒸気がブを生し、酸化分解ｔｌｙとし
て透明な液状生成物が得られる。この酸化分解反応は乾
式焼却法と比較し−Ｕ　（Ｌ（渇Ｃ（ｊなわれるため、
発生づる炭酸カスおよび水々ぎ気への敢ｑ・１能の移行
は極め−Ｃ小さく、従来の廃ガス処理技１４，１にＪ、
り処理覆ることが０１能ひある。なＪ３この酸化分解液
２中には、例えばスルフォン阜等を４ｊりる含イＡウイ
オン交換樹脂を酸化分解した場合に生ずる硫酸イオン、
金属塩またはイオン交換にＪ、り吸着された金属イオン
および硫酸イオン等が含まれでいる。ｌ この金属イオンを含有りる酸化分解液２は、次いｒ電解
反応により金属イオンが除去される。この７Ｒ解反応に
Ｊ３いでは、例えばＰｔを陽極、Ｃｕまたは「ｅを陰極
とする電解精錬槽が用いられ、酸化′Ｉ）酢液２中に存
在りる金属イオンは例えば次の式で示される反応により
陰極上に析出づる。

「ｅ　２＋−＋−２０−−−一−→「ｅｌ：：ｃ３＋、
、１−３ｅ−〜−−−→Ｆ　ｅにｕ　２”　＋　２ｅ　
−−−−−−＋ＣｕこのＪ、うな反応により、酸化分解
液中の金属イオンはほぼ１００％陰電極に析出さｌ！て
回収り−ることがＣきる。イオン交換により吸着された
金属−イオンには成用化され−Ｃいるものもあり、これ
らし廃液から除去できるので廃液の放飼能′ａ麿を低十
さＵることがでさ、被曝低減という効果も期待Ｃきる。

ごのＪ、うにして金属イオンを析出分離さＵた電解反応
残渣液３は、この後、例えば木炭、イＡつのような還元
剤あるいはＣＩのようなイオン化傾向が水素より低い金
属と接触させながら加熱濃縮することにより硫酸イオン
を二酸化イＡつに還元して除去するのが望ましい。

木炭、イＡつのような還元剤を用いた場合には、硫酸イ
オンは二酸化イＡつとなつ−Ｃはぼ完全に、またＣＬＩ
のような２価の金属を用いた場合には理論上その５０％
が分解される１゜ リーなわら前者の場合には、例えば次の反１・ＩＳによ
り硫酸イオンは二酸化イＡつとなり、 ２Ｈ２ＳＯ４→−Ｃ−−→ ２ＳＯ２↑　＋　ＣＯ２’ｔ　ト　２　Ｌｌ　２　０　
’ｒ後者の場合には液温が１３０　’に以−１とイ１ろ
と酸化分解液中の硫酸と銅とが次のように反応し、二酸
化イＡつど等モルの硫酸銅が１成される、。

ＣＩ　−１−２１−１２８０４−−−−→Ｃｕ５０４−
ＩＳＯ２↑１２１１２０↑すなわちＣｕとの反応におい
−では、金属銅１七ルから＠酸銅１モルが生成さ１′亀
同１１、冒こｌｉｉ！ｉ酸イＡン１イオニルが二酸化イ
Ａつとして酸化分解液から除去されることになる。した
かつ−Ｃ金属銅を用いた場合℃−も５０％の硫酸イオン
を除去づることができる。

この脱硫反応においＣ発生覆る二酸化イオウについＣし
、前述の樹脂の酸化分解反応に伴う炭酸カスや水蒸気と
同様に放射能のガスへの移行は極め（小さく、従来の廃
ガス処理技術での処理が可能である。

なお、金属銅を用いた脱硫反応で残存した還元残消液４
は、放ａ＝Ｉ性イオン交換樹脂を分解づるために１１１
使川することかできるのでこの反応液を使用りれば、酸
化分解のために新たに硫酸銅を使用りる必要はなく、硫
酸根をはば完全に分解除去り−ることができる。また、
もし反応液中の放射能濃１σが６’Ｉ　？１　ｍを越え
るにうぐあれば、必要に応じＣ１１ｊ　＋、（Ｌ銅の析
出を行なった後、あるいはそのまま廃液！−ｊどしく処
理される。この場合、中和Ｊ３よび乾燥処理をした後、
得られた粉末状の乾燥式ｉａ６を、１シ１えばポリニス
ミル樹脂と混合して同化処理して固化体７とするが、こ
の方法によれば、発生ずる同化体の用は、従来のイオン
交換樹脂をそのＪ、まセメント固化りる場合の１　／　
１００、乾燥後プラスデック固化する場合の１／２０と
りることかＣさる。

［発明の実施例］ 以手木発明の実施例についＣ説明りる１゜実施例１ ］ンデン４ノー、１ｕ拌器を備えた４つ頚ノシス１に乾
燥状態の粉末状混合イオン交換（６１脂（＋！’ｉｉ品
名：バウデックス）とこのイオン交換樹脂１０　（、）
部あたり５０００部の水を加えＣ充分にｆｌｉ：合し、
次いでＩ−１２０２どしＣの温度が１０％ど４ｆる／７
１の過酸化水素水Ｊ３よひＦｅ　２　（８０４）３とし
ＣのＦ　Ｉｃ１が０．０１七ル／ρどなる旬のＶ１１酸
第二釦、を加えＵｌｏｏにに加温し、この温度−０１時
間１１配百攪拌を続番プだ。反応の進行につれてカスが
光佳し、溶液は最初濶濁色に濁つＣくるが最終回に（、
目び明な液体どなる。ここで弁生じたガスは、−二１ン
ｌンリで凝縮しで、凝縮液は反応器中の反応残ｉＩ！ｉ
液に戻し、ガスはそのまま次のガス処理１−程に力いた
。

次に反応残渣液を陽極を１〕ｔ、陰極を「ｅとした電解
精錬４０　′ｃＩ市解し、電極に液中のＦｅ分をはｉｆ
　１００％４ｈ出さＵた。次ｔこ電解残渣液に理論（ｎ
の木炭粉末をいれく加熱濃縮した。はぼ１３０’Ｃｃ　
１１１＋酸、イオンど木炭との反応により液中から二酸
化イＡつど炭酸ガスの発生が認められ１８０℃Ｃ１はぼ
１００％の硫酸イオンの分解したことが認められた。こ
の液状残留物はｌ）Ｈ調整後従来の廃液処理系ζ′処理
し、廃棄可能ぐあり、またｐ　Ｈ調整後の）１に状物を
中和、蒸発乾燥処理しＣポリニスフル）＋１１脂を′用
い−（プラスデック同化したどころ、酸化分解しただり
Ｃ中和、蒸発乾燥しプラスチック１、’、＋　Ｉヒ処理
した場合と比較しＣ約１１５に減容−りることかＣきた
。

実施例２ 実施例１で使用した４つ類フラスコに乾燥状態の粉末状
混合イオン交換樹脂（商品名：パウデックス）どこのイ
オン交換樹脂１００部あたり１５００部の金属銅とし−
Ｃの濃度が約６０００１）ｌ）ｍの硫酸銅水溶液を入れ
、ＩＪ１１熱して温度を８０〜１００℃とした。次いで
攪拌機により攪拌しながら、濃度６０％の過酸化水素水
溶液を一定流ｆｐで乾燥イオン交換樹脂１ｇあたり３０
＋＋＋ρ加え（イオン交換樹脂を酸化し、ガス状生成物
と液状残留物に分解した。上記分解液の残りを陽極を１
）ｔ、陰極をＣＵとした電気精錬槽で電解しＣｏ１市（
→えに液中のＣｌ３分をほぼ１００％析出さ１！た。し
かる後、電解残渣液を析出した金属銅と接ｐＩＩｌ！さ
Ｉ！ながら加熱濃縮した。はぼ１３０℃で硫酸イオンの
分解により液中から二酸化イΔつの発生がｔ、２められ
、１５０″Ｃで理論（ｎの５０％の硫酸イオンの分解し
たことが認められた。この液状残留物は（）ｌｉ調フッ
１１ν従来の廃棄処理系で処理し、廃棄可能Ｃ・あり、
また［）１」調整後の液状物を中和、蒸発乾燥処１！Ｉ
！　シ’ｃポリエステル樹脂を用いＣプラスチック固化
したところ、酸化分解しただりＣ中和、蒸発乾′ＩＭ　
Ｌ／プラスチック固化処理した場合と比較しく約１／′
２に減容することができた。

またこの硫酸イオンを分解した硫酸銅含有残清液を過酸
化水素水溶液と併用して再庇間様の廃、イオン父換樹脂
分解処理を＜ｊなったが、この場合にし金属塩水溶液と
過酸化水素水を使用した場合と同様の含イＡつ有機廃棄
物分解能を有することが謬められた。

［発明の効果１ 以−１′の説明からも明らかなにうに本発明のｂ法によ
れば、従来法と比較し−Ｃ高い減容性が得られる。

ま）こ含金屈有Ｒ廃東物に由来りる金属イオンが金Ｌ・
バどしで回収されるのＣ゛、２次廃棄物の…が極めて少
なくなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の工程を概略的に示−リて［−稈図である
。 １・・・・・・・・・・・・ｌ１１１１！用性含金屈４
−４１幾廃棄物２・・・・・・・・・・・・酸化分解液
３・・・・・・・・・・・・電解反応残渣液４・・・・
・・・・・・・・還元残渣液５・・・・・・・・・・・
・廃　液 ６・・・・・・・・・・・・乾燥残渣 ７・・・・・・・・・・・・固化体 代理人弁理士　須　１１１１！ｉ’　−第１頁の続き ■発明者佐藤　龍明 １１１崎市川崎区浮島町４番１号　日本原子力事業株式
会社研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）放射性含金属有機廃棄物を酸化分解してなる金属
   イオンを含有する分解液から電解反応により金属を析出
   分離さμることを特徴とづる放射性含金属有機廃棄物分
   解液の処理方法。 （２）放射性含金属有機廃棄物は放射性イオン交換樹脂
   に金属塩水溶液を混合したものである特許請求の範囲第
   １項記載の放射性含金属有機廃棄物分解液の処理方法。 （３）金属塩は、硫酸第一鉄、１ｌｉｌｌ酸第二鉄、硝
   酸第一鉄、硝酸第二鉄および硫酸銅から選ばれＩ（１（
   Φまたは２種以上からなる特許請求の範囲第２項記載の
   放射性含金属有機廃棄物分解液の処理方法。 （４）分解液は放射性含金属有機廃棄物を過酸化水素と
   接触させて酸化分解したものである特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれか１項記載の放射性含金属有機
   廃棄物分解液の処理方法。 く５）過酸化水素の濃度は、ｌ−１２０２摸停Ｃ１へ・
   ４０％で゛ある特許請求の範囲第４項記載の放ｑ・１↑
   ｊ１含金属有（幾廃棄物分解液の処理方法。 （６）酸化分解は、８０〜１００°（Ｃの温度Ｃ・行（
   ｉ：われる特許請求の範囲第′１項ないし第５項のいり
   ゛れか１項記載の放射性含金属有機廃棄物分解液の処理
   方法。 （７）分解液は、放射性含金属イｊ機廃棄物を含む液中
   に加熱加圧下に酸素を含むガスを圧入し、酸化しくｉｆ
   られる特６′Ｆ請求の範囲第’ｌ　ｉｊＩ記載の敢ｑ・
   １性含金属有機廃棄物分解液の処理力法。 （８）分解液は、温度２００へ、　３００　’ｃ、）１
   −力？Ｏ〜１００気圧におい−Ｃ酸素を含むガスを月人
   しＣ放射性含金属有機廃棄物を酸化しくｌ！７られる特
   ｈ′［請求の範囲第７項記載の放射性含金属（１機廃棄
   物分解液の処理方法。 （９）放射性含金属有機廃棄物を酸化分解しく　’、１
   ′る金属イオンを含有りる分解液から電解反応に。１、
   り金属を析出分離した後、必要に応じＵＩＩＮ調整し、
   水分を除去し、反応残渣を固化材と況合しＣ固化さぜる
   ことを特徴どする放射性含金属有機廃棄物分解液の減容
   固化ノ″ｊ法。 （１０）分解液は放射性含金属り機廃棄物を過酸化水素
   と接触させ−Ｃ酸化分解したものである特許請求の範囲
   第９項記載の放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化
   方法。 （１１）過酸化水素の温度は、８２０２換紳で１〜／Ｉ
   Ｏ％Ｃ゛ある特品′１請求の範囲第１０項記載の収用牲
   含金属有機廃棄物分解液の減容同化方法。 （１２）酸化分解は８０〜１００℃の温度で行なわ４Ｌ
   り）特６′［請求の範囲第１０項または第１１Ｊ３”１
   ０）いづ゛れか１項記載の敢ｑ・１性含金属有機廃棄物
   分解液の減容固化方法。 （１３）分解液は、放射性含金属有機廃棄物を含む液中
   に加熱加圧十に酸素を含むガスを圧入し、酸化（）Ｃ得
   られる特へ′１請求の範囲第９項記載の放身Ｊ　１！ト
   含金属イｊ機廃棄物分解液の減容同化方法。 く１４）ブ）前液は、温度２００〜３００℃、ｆ１力２
   ０〜１００気圧においｌ′耐酸素含むカスを圧入し゛（
   放射性含金属有機廃棄物を酸化してＩＦＩられる特、７
   １′請求の範囲第１３項記載の敢Ｑｉｊ　ｆｌ含金屈右
   批廃棄物分Ｍ液の減容同化り法。