JPS61165696A - 放射性廃棄物処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射性物質取扱い施設例えば原子力発電所等
からの放射性廃棄物を処理する方法に関するもので、詳
しくは、放射性物質を含有した使用済イオン交換樹脂を
効率的に減容する処理方法に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電所等からは、放射性物質を含有した使用済イ
オン交換樹脂が多量に発止している。

このイオン交換樹脂はかさが張り、保管場所確保等の問
題から安全性及び経済性のある減容化処理技術が国及び
業界あげての課題となっている。現在実用されている方
法に、例えばセメント固化法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら現在実用中のセメント固化法では、セメン
ト固化後の容積はもとの容積の３倍増量となっておル、
又、下記の理由からもより減容化処理が可能な新規な方
法が望まれている。

すなわち、原子力発電所等の水処理装置で使用済みのイ
オン交換樹脂は放射性物質を含んでおシ、これら全通常
の堆積物として最終貯蔵することは許可されてない。こ
れらは、固定物質と混合して容器に充填しなければなら
ないし、またこれらには、強度及び浸出安定性に対して
厳しい要求が課されておシ、今後更に厳しくなると予想
される。

したがって、これに伴い貯東費用の上昇が予想され、廃
棄物の量を減少する必要がある。これは、セメント、プ
ラスチック、ガラス等の固定剤へ導入する前に、イオン
交換樹脂そのものの容積を減少することによ）＃′ｉし
めて可能である。

本発明の目的は、このような固定剤導入前にイオン交換
樹脂の容積を大巾に減少させることができ、それによ）
上記した問題を解決した放射性廃棄物処理方法を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は放射性物質を処理した使用済みのイ
オン交換樹脂と水及び酸素含有ガス混合物を、温度２５
０Ｃ以上でかつ、水の密度が０゜０５以上となる圧力条
件下で加熱処理し、該イオン交換樹脂金減容化すること
を特徴とする放射性廃棄物処理方法である。

本発明は上記の手段により、原子力発電所等から発生す
る放射性物質を含有した使用済イオン交換樹脂を、放射
性箱ガス又は放射性排水の発生を抑制した上で短時間に
分解させて容積を大巾に減少させることができる。

本発明は、水の物性を巧みに利用することにより可能と
なったものである。即ち、水は通常の条件下ではよく知
られているように、その水素結合によＱ、有機物はほと
んど溶解せず、一方無機塩は水に溶解性がある。又、酸
素の水の溶解度はごくわずかである。

ところが水の高温・高圧状態、特に水の超臨界状態即ち
温度５７４０以上、圧力２１５　ａｔｍ以上では水の本
来の性質が急変し、その結果、水素結合が弱くな〕、有
機物に対してすぐれ念溶剤となる一方、無機塩の溶解性
が低下し、酸素の溶解度が急激に増加する現象がある。

本発明は、この現象を利用することにより、放射性イオ
ン交換樹脂の効率的な減容化処理を提供するものである
。

囚ち、原子力発電所等からの使用済イオン交換樹脂は水
分を含んでいるが、本方法によればこの水分を乾燥させ
る必要はない。

この水分を含んだイオン交換樹脂に、イオン交換樹脂の
分解反応に必要な水と空気を添加し、温度２５００以上
圧力５　ｏ　ａｔｍ以上好ましくは水の超臨界状態であ
る温度３７４０以上、圧力２１５　ａｔｍ以上の状態に
加熱・昇圧する。尚、空気のかわりに酸素又は酸素含有
混合物を用いても良い。

本発明に用いられるイオン交換樹脂の例とその構造を次
に示す。

スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂 ５ｏ３Ｎａ　　　−ＣＨ−ＣＨ２−Ｓｏ、Ｎａスチレン
系強塩基性陰イオン交換樹脂 α２Ｎ（（ｊＨ３）３Ｃ／　　　　　　　ＣＨ２Ｎ（Ｃ
；Ｈ３）３ンスチレン系弱塩基性陰イオン交換樹脂 ｃＨ２ｓ（ａｎ３）２ スチレン系ポーラス型 ０Ｈ２ＮＨ（０２Ｈ４ＮＨ）ｎＨ メタクリル系弱酸性陽イオン交換樹脂 ＣＭ。

「 ＯＯＨ アクリル系弱酸性陽イオン交換樹脂 ００Ｈ アクリル系弱塩基性陰イオン交換樹脂 その他 フェノール系イオン交換樹脂 各種アミノ縮合系イオン交換樹脂等 上記に示したようにイオン交換樹脂の構造は炭素原子を
骨格とする網目構造の高分子である。

水の超臨界状態では、該炭素骨格は酸素との酸化反応及
び水との反応によ）切断され、低分子化されるが、また
この状態では水の水素結合が弱くな多、水が有機物に対
して良溶媒となル。

さらにＮ！素の水へ溶解度も急激に増加するために、反
応に必要な水分子と酸素は容易に樹脂内部へ拡散し、反
応は促進される。又、低分子化した有機物位容易に抽出
され、樹脂の酸化分解反応が極めて短時間に完了するこ
とが見出された。

次に、反応完了に伴い、攪拌混合を停止する。

使用済イオン交換樹脂に含まれている放射性物質は、金
属イオンがほとんどであるが、水の超臨界状態では金属
イオンの水への溶解度が急激に減少するために、反応残
渣中に放射性金属イオンが選択的に蓄積されることも見
出された。

イオン交換樹脂に対して水は１〜３倍（重量比）添加し
てイオン交換樹脂と水の混合物のスラリーを容易に攪拌
できる条件とナベきである。

これ以上水を添加することは反応器の容積の増大とな）
好ましくない。

空気など酸素供給源の添加量は樹脂の種類によル異なシ
、酸素理論必要量の１〜３倍程加えることが好ましい。

反応温度、反応圧力は、水の超臨界状態に近込条件であ
る温度２５００以上、圧力５　ｏ　ａｔｍ以上が好まし
く、さらに水の超臨界状態である３７４Ｃ以上、２１５
　ａｔｍ以上では反応効率が非常に高く特に好ましい。

他方、一定圧力で温度を上げると水の密度が０．０５以
下となフ水の有機物に対する溶媒としての能力が低下す
るので１、水の密度が０．０５以上となる範囲で操作す
べきである。

以上から本発明の方法では２５０ｃ以上、かつ水の密度
が０．０５以上となる圧力とすることが好ましい。

以下、本発明の実施例をあげて本発明の詳細な説明する
。

実施例１ ８’Ｘ　１０’μｏｓ、／ｃｓｌの放射性物質を含むス
チレン系強酸性陽イオン交換樹脂（見掛比重０゜８、平
均粒径５００μ）　１００．Ｐに対して水を２００ｇ添
加し、攪拌器つき１．５１容量のオートクレーブ（内面
無機ライニング）内に仕込んだ。

次に、このオートクレーブに空気を注入して圧力を１５
０ｋ１．／ｉＧとし、ヒータ及び外圧器によ）オートク
レーブ内を温度４００Ｃ，圧力５００　ａｌ＋に昇温・
昇圧し、約３０分間反応させた。この場合水の密度は０
．４２であ・つた。

次に、オートクレーブを常温まで冷却し、反応ガスと反
応残液を回収し、反応残液は蒸留によル水を分離除去し
た。この場合、反応前後の物質収支と放射能濃度は次の
通〕であった。

￥２号　シ彎　乙フ （１）反応前 イオン交換樹脂　　１００　　１２５　　　８　　Ｘ１
０’（２）反応後 反応ガス　　　　　　−８Ｘ１０　　１．６　　ＸＩＯ
″″１４反応残渣　　　　　　　６　　　７．３　　１
．ｊ６Ｘ１０’水　　　　　　　　　　−−７４Ｘ１０
−’イオン交換樹脂の減容化率は７ｊ／１２５中１／１
７であつ喪。又、反応ガス及び水の放射能は排気又は排
水の許容濃度以下であった。

実施例２ 実施例１において、温度２５０　Ｃ，圧力５０ａｔ＋＋
＋とした以外は同様にして実施した。この場合水の密度
は約０．８８であシイオン交換樹脂の減容化率は約１７
２．５であったが、反応ガス及び水の放射能は排気又り
排水の許容濃度以下であつ九。

比較例１ 実ＩＩＡ例１において、圧力は５００　ａｔｍと一定と
し温度を６００Ｃとし、水の密度が約０．０６の条件と
した以外は同様に実施したところ、減容化率は約４／１
０であシ実施例１よシやや不良となった。

比較例２ 実施例１において、温度２００Ｃ１圧力５０ａｔｍとし
た以外は同様に実施したところ、顕著な減容効果は認め
られなかった。

以上の実施例、比較例はスチレン系強酸性陽イオン交換
樹脂の場合を例示したが、これに限定されるものではな
く、前述のいずれのイオン交換樹脂の場合でも同様に効
果を得ることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上の説明及び実施例の結果から明らかなように、本発
明の方法は、放射性廃棄物を処理した使用済イオン交換
樹脂を含有水分の除去は要せず、短時間に効率よく分解
でき、その容積を大巾に減少できるに加え、放射性廃ガ
ス或は排水の発生も抑制できるという効果を奏する。

したがって本発明は放射性物質関連産業等における廃棄
物処理法として応用して非常に有利である。

復代理人　内　１）　　明 復代理人　藪　原　亮　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射性物質を処理した使用済みのイオン交換樹脂と水及
   び酸素含有ガス混合物を、温度２５０℃以上でかつ、水
   の密度が０．０５以上となる圧力条件下で加熱処理し、
   該イオン交換樹脂を減容化することを特徴とする放射性
   廃棄物処理方法。