JPS61204597A - 除染液の生成・再生方法 - Google Patents

除染液の生成・再生方法

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JPS61204597A
JPS61204597A JP60045647A JP4564785A JPS61204597A JP S61204597 A JPS61204597 A JP S61204597A JP 60045647 A JP60045647 A JP 60045647A JP 4564785 A JP4564785 A JP 4564785A JP S61204597 A JPS61204597 A JP S61204597A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、原子力発電設備および核燃料サイクル関連施
設等から発生する放射能で汚染された被除染物の表面に
付着もしくは沈漬した放射性物質を除去する除染液の生
成・再生方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 原子力発電設備および核燃料サイフルルA連施設で使用
した配管・機器・燃料集合体等の内側には放射性の酸化
皮膜が形成され、これが表面線n率を高める原因になっ
ている。定期検査時等の被曝低減の見地からこれら酸化
皮膜の除去すなわち除染が必要である。この除去には通
常金属材料の表面に形成された酸化皮膜および金属母材
を溶解し、付着もしくは沈着した腐食生成物および核分
裂生成物を溶液中に脱落させることが要求される。この
ような除染方法には大きく分けて化学的除染法、機械的
方法を含む物理的方法、電気化学的方法がある。これら
の方法のうち、化学的除染法は、酸化皮膜の特性を考慮
した酸、還元剤、錯化剤、インヒビタをブレンドした除
染剤を使用する方法である。この方法は酸化皮膜の溶解
速度の点では優れているが、二次廃棄物の発生量が大量
に発生する問題点があった。
このような問題点を解決する方法として、たとえば米国
特許第4,217,192号明細1で開示されている化
学エツチングを使用した原子カニ業における放射能で汚
染された金属の゛除染方法とそのシステムが知られてい
る。
この方法はセリウム3価イオンとセリウム4価イオンを
含んだ硝酸溶液からなる除染液中に放射能で汚染された
被除染物としての金属と電解液再生のための一対の電極
を同一容器内に浸漬して被除染物の放射能を除去したの
ら、クリーニングされた被除染物を除染液中からとり出
す酸化・還元効果を利用した化学除染(エツチング)で
ある。
しかしながら上記方法は、バッチ処理方法で連続的でな
いため処理操作にその都度手間を要し、作業員の放射線
被曝時間が長くなる欠点と、強硝酸溶液と高温度を使用
するため、亜硝酸ガスや硝酸のミストなどが発生し、作
業環境が悪化する欠点もある。さらに除染液中に1ツチ
ングされた残漬がスラリー状化し、浮遊したりして電解
液としての消耗が激しく、その役目を果さないだけでな
く、寿命が短くなる欠点がある。そこで、効率よく連続
的に除染液を再生し二次廃棄物量が少ない除染液の生成
・再生方法が望まれる。     ′[発明の目的] 本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので
被除染物を除染した後の還元された低酸化状態の金属イ
オンを陽極で効率良く酸化して高酸化状態の金属イオン
に再生し、除染液を再使用することによって二次廃棄物
を少なくすることができる除染液の生成・再生方法を提
供することを目的とする。
[発明の概要] 上記目的を達成するため、本発明に係る除染液の生成・
再生方法は、低酸化状態の金属イオンが溶解した酸性溶
液に白金と同等かもしくは白金より酸素過電圧の高い金
属または金属酸化物製陽極と、白金と同等かもしくは白
金より水素過電圧の低い金属または金属酸化物製陰極と
を浸漬して両極間に電流を流し陽極で低酸化状態の金属
イオンを酸化して高酸化状態の金属イオンを生成させる
電解工程と、この電解り程で生成された除染液中に放射
能で汚染された被除染物を接触させ、前記高酸化状態の
金属イオンが低酸化状態の金属イオンに変化するときの
酸化力によって前記被除染物に付着した汚染物および母
材表面層を溶解させる除染工程と、この除染工程で被除
染物を除去したのちの使用済除染液中に沈殿または浮遊
する不溶分を分離する分離工程と、この分離工程で分離
された低酸化状態の金属イオンと高酸化状態の金属イオ
ンを含んだ除染液を前記電解工程に戻して白金と同等か
もしくは白金より酸素過電圧の高い金属または金属酸化
物製陽極と、白金と同等かもしくは白金より水素過電圧
の低金属または金属酸化物製陰極とを浸漬して前記両極
間に電流を流して前記陽極で低酸化状態の金属イオンを
酸化して高酸化状態の金属イオンに再生する再生工程と
からなることを特徴とする除染液の生成・再生方法であ
る。
[発明の実施例1 以下、図を参照しながら本発明に係る除染液の生成・再
生方法の実施例を説明する。
図は本発明方法を説明するためのブロック図を示してい
る。
すなわち、本発明は図に示したように低酸化状態の金属
イオン1を高酸化状態の金属イオンに変換する電解工程
2と、この電解工程2で生成された高酸化状態の金属イ
オンを含んだ除染液3を使用して被除染物を前記除染液
3で除染する除染工程4と、この除染工程4で還元され
た低酸化状態の金属イオンを含んだ使用済除染液5から
放射能を帯びた不溶分を分離する分離工程6と、この分
離工程6で分離された除染液7を前記電解工程2へ戻す
再生工程とからなっている。
電解工程2では低酸化状態の金属イオンを溶解させた酸
性溶液(除染液)中に白金と同等かもしくは白金より酸
素過電圧の高い金属または金属酸化物製陽極と、白金と
同等かもしくは白金より水素過電圧の低い金属または金
WAWI化物製陰極とを浸漬させ、両極間に所定電流密
度の電圧を印加して陽極で高酸化状態の金属イオンを生
成する。次に除染工程4では高酸化状態の金属イオンが
所定濃度になったならば、この低酸化状態と高酸化状態
の金属イオンが混合して溶解した除染液中に放射性物質
で汚染された被除染物を浸漬し、被除染物に付着した放
射性物質及び母材表面層を、高酸化状態の金属イオンが
低酸化状態の金属イオンに変化するときの酸化力により
溶解し、被除染物の除染を行う。分離工程6では所定時
間除染処理を行った後の使用済除染液中には放射能を帯
びた不溶分が沈殿または浮遊するため、この不溶分を使
用済除染液中から濾過、遠心分離などによって分離回収
する。再生工程では、不溶分を分離回収した後の使用済
除染液に前記電解工程2で行った操作と同様に陽極と陰
極を浸漬し、両極間に所定電流密度の電圧を印加して陽
極で還元された低酸化状態の金属イオンを高酸化状態の
金属イオンに再生する。
以下に本発明に係る除染液の生成・再生方法の第1の実
施例について説明する。
第1の実施例は、水溶液中で多価の酸化状態を有する金
属としてセリウムを選択し、低酸化状態の金属化合物と
してはセリ・クム3価化合物である硝酸第1セリウムC
e(NOs)3を用いる。セリウム3価化合物は、水ま
たは酸に容易に溶解する化合物であることが重要である
。前記硝酸第1セリウムを溶解させた酸性溶液としては
硝酸溶液を用いる。前記硝酸第1セリウム濃度0.8m
oβ/1、硝酸濃度2.Omo、12 / J2の酸性
溶液に、前記陽極としてチタンに白金コーティングを施
したものと、前記陰極としてチタンに白金コーティング
を施したものを浸漬させる。前記陽極および陰極の間に
電圧を印加して、電流密度0.2A/dで電流を流して
除染液を生成させる。
セリウム3価塩が溶解している酸性溶液中では、以下に
示す電解酸化反応によって、セリウム3価イオン(C1
3”)はセリウム4価イオン(Ce”)に変換されCe
j+とCe4+が混合された状態となる。
(陽極) Ce ” 4 Ce  ” +8 −       −
−−  (1)2OH− →H2O+  (1/2  )02  (↑ )+2C
!−・・・・・・ (2) (陰極) H” +e −−+ (1/2 )02  (↑) ・
(3)Ce針+e−→Ce卦     ・・・・・・・
・・(4)上記の(式)により生成したセリウム4価イ
オン(Ce”)は極めて酸化力が強く、被除染物に接触
させると金属母材表面層から、放剣能汚染物質とともに
被除染物の金属表面が溶解される。反応は金属の化学式
をMとして以下に示す通りである。
M+Ce針−>M” + Ce ”     ・・・・
−・(5)被除染物を除染した後の使用済除染液中には
放射能を帯びた不溶分が沈殿また浮遊するため、この不
溶分を除染液中からたとえば濾過して分離回収する。
次に還元されたCe3+の再生方法の実施例の作用を説
明する。
放射性物質と金属母材表層が溶け出した使用済除染液中
には、Cc 5+とCe4+が混合した状態で溶解して
いる。この除染液中に前記Ce’十の生成に用いた陽極
と陰極を浸漬させ、前記陽極および陰極の間に電圧を印
加して、電流密度0.2A/c+/で電流を流す。陽極
および陰極では、前記(1)〜(4)式の電解酸化還元
反応が起り、陽圃でCe3+はCe4+に再生される。
上記実施例の生成・再生方法を用いれば、陽極と陰極と
の間に印加した電圧による電解酸化反応により陽極近傍
にセリウム4価イオンが効率よく生成・再生する。とこ
ろで、陽極ではセリウム4価イオンの生成反応と酸素発
生反応が競争している。陽極として鉄のように酸素過電
圧の小さい金属材料を用いると、セリウム4価イオンの
生成より酸素発生に使われる電流の割合が大きくなるた
め、セリウム4価イオン生成・再生の電流効率が悪くな
る。したがって、陽極は酸素の発生し難い金属材Rすな
わち酸素過電圧の高い金属材料であることが重要である
。一方、陰極の表面では水素発生反応とセリウム4価イ
オンがセリウム3価イオンに還元される反応が競争して
いる。陰極として水銀のように水素過電圧の大ぎい金属
材料を用いると、水素発生反応よりセリ・シム3価イオ
ン生成に使われる電流の割合が大きくなるためセリウム
4価イオン生成・再生の電流効率が悪くなる。
したがって、陰極は水素の発生し易い金属材料すなわら
、水素過電圧の低い金属材料であることが重要である。
上記第1の実施例と従来例とについて、第1表にCe4
+生成に関する電流効率を測定した結果を、第2表にC
e”再生に関する電流効率を測定した結果を比較して示
す。従来例の場合は、陽極にチタン、陰極にステンレス
鋼を用いた。セリウム4価イオン生成に関する電流効率
ηは以下の通りである。
77 = (96485X Ce 4+生成ff1(I
lon/f)X′R解液液!(1))/(1!解時間(
sec)×電流(A)) (以下余白) 第1表及び第2表から、本発明の実施例の方が従来例に
比べて約2倍のセリウム41i1[iイオン再生に関す
る電流効率が得られることが認められる。
これはlii極に酸素過電圧の低い金属材料を用いるこ
とによって、セリウム4価イオンが生成・再生し難(な
り、セリウム4価イオンの生成・再生より酸素の発生に
使われる電流の割合が大きくなるためである。一方、陰
極に水素過電圧の高い金属材料を用いることによって、
セリウム4価イオンがじリウム3価イオンに変換される
割合が大きくなり、水素発生に使われる電流の割合が小
さくなるためである。
以上説明したように、本実施例では陽極として酸素過電
圧の大きな金属材料を用いるので、s!素の生成よりセ
リウム4価イオンの生成・再生に使われる電流の割合が
大きくなり、セリウム411iイオンが効率良(生成・
再生できる。
なお、第1の実施例においてセリウム3価化合物として
使用した硝酸第1セリウム[Ce  (N。
3)3]のかわりに硫酸第1セリウム[Ce  (S0
4 ) 3 ]硝酸第1セリウムアンモニウム[Ce(
NO3)3 ・2 (N84 NO3)] 、炭酸セリ
ウム[Ce 2  (CO3) 3 ] 、シュウfl
l第1 t’Jウム[Ce2  (C2O4)3]を用
いることも可能である。前記セリウム3価化合物の濃度
は0.8mofl/iのかわりに0.01〜2.0Il
lo℃/(で使用可能である。前記低酸化状態の金属化
合物を溶解させた酸性溶液としては硝酸溶液のがわりに
、硫酸溶液、炭酸溶液、しゅうR溶液を用いることら可
能である。また前記酸性溶液の濃度としては2.0mo
fl / 12のかわりに0101〜1o、oIIlo
!2/)の範囲で使用可能である。前記陽極としてチタ
ンに白金コーティングを施したもののかわりに白金、チ
タン以外の金属に白金コーティングを施したものを用い
ることも可能である。前記陰極としてチタンに白金コー
ティングを施したもののかわりに白金、チタン以外の金
属に白金コーティングを施したもの、金、チタンに金コ
ーティングを施したもの、チタン以外の金属に金コーデ
ィングを施したものを用いることも可能である。前記陽
極および陰極の間に印加する電圧の電流密度は0.2A
/c7のかわりに0.05〜2.OA/c!でも使用可
能である。
つぎに、本発明に係る除染液の生成・再生方法の第2の
実施例について説明する。
第2の実施例では、水溶液中に多価の酸化状態を有する
金属として、高酸化状態の金属化合物を用いた場合につ
いて説明する。多価の酸化状態を有する金属としてセリ
ウムを選択し、高酸化状態の金属化合物としてはセリウ
ム4価塩である硝酸第1セリウム・アンモリラム塩、C
e<N0s)4・2 (NH4NO3)を用いる。セリ
ウム4価化合物は、水または酸に容易に溶解する化合物
であることが重要である。前記硝酸第1セリウムアンモ
ニウム塩を溶解させた酸性溶液としては、硝酸溶液を用
いる。前記硝酸第1セリウム・アンモニウム塩濃度0.
8ioJ / A 、硝酸濃度2.0mo、g /矛の
除染液に被除染物を浸漬させると、前記(5)式で示し
た反応が起り、金屑母材表面層から放射能汚染物質とと
もに金属表面が溶解される。被除染物を除染した後の使
用済除染液中には放射能を帯びた不溶分が沈殿または浮
遊するため、この不溶分を除染液中からたとえば濾過し
て分離回収する。
次に還元されたCe3+の再生方法の実施例の作用を説
明する。
放射性物質と金属母材表層が溶け出した使用済除染液中
には、Ce卦とCa8414.+が混合した状態で溶解
している。この除染液中に第1の実施例で用いた陽極と
陰極を浸漬させる。前記陽極および陰極の間に電圧を印
加して電流密度0.2A/cjで電流を流す。陽極およ
び陰極では前記(1)〜(4)式の電解酸化還元反応が
起り、陽極でCe卦はCe4+に再生される。
上記実施例の再生1方法を用いれば、陽極と陰極との間
に印加した電圧による電解酸化反応により陽極近傍にセ
リウム4価イオンが効率よく再生できる。
第3表に本発明の第2の実施例と従来例とについてセリ
ウム4価イオン再生に関する電流効率を測定した結果を
比較して示す。従来例の場合は、陽極にチタン、陰極に
ステンレス鋼を用いた。セリウム4IIIイオン再生に
関する電流効率ηは以下の通りである。
η= (96285X Ce 4+再生II (so、
L/ 12 )×電解液液m1(J2))/(W解時M
J(sec)×電流(A)) 第3表から、本発明の実施例の方が従来例に比べて約2
.0倍のセリウム4価イオン再生に関する電流効率が得
られることがわがる。これは陽極に酸素過電圧の低い金
属材料を用いることによって、セリウム4価イオンが再
生し難くなり、セリウム4 IIIイオンの再生よりも
酸素の発生に使われる電流の割合が大きくなったためで
ある。一方、陰極に水素過電1玉の高い金属材料を用い
ることによって、セリウム46!!iイオンがセリウム
31ilIiイオンに変換される割合が大きくなり、水
素の発生に使われる電流の割合が小さくなったためであ
る。
以上説明したように、本実施例ではiiとして酸素過電
圧の大きな金属材料を用いるので、酸素の生成よりセリ
ウム4価イオンの再生に使われる電流の割合が大きくな
り、セリウム4価イオンが効率良(再生できる。
なお、第2の実施例においてセリウム4価化合物として
使用した硝S第2セリウムアンモニウムCe  (NO
3)2 ・2 (N84 NO3)のかわりに硫酸第2
セリウム(Ce  (SO4) 2 ) 、硫酸第2セ
リウムアンモニウム(Ce (804)2 ・2 (N
H4) 2304 )を用いることも可能である。前記
セリウム3価化合物の濃度は0.8moλ/βのかわり
に0.01〜2.0ioJ2/βで使用可能である。前
記高酸化状態の金属化合物を溶解させた酸性溶液として
は硝酸溶液のかわりに、硫M溶液を用いることも可能で
ある。また前記酸性溶液の濃度としては2.0LllO
β/βのかわりに0.01〜10.0+10J2 / 
flの範囲で使用可能である。前記陽極としてチタンに
白金コーティングを施したもののがわりに、白金、チタ
ン以外の金属に白金」−1イングを施したものを用いる
ことも可能である。前記陰極として、チタンに白金コー
ディングを施したもののかわりに、白金、チタン以外の
金属に白金−コーディングを施したもの、金、チタンに
金」−ティングを施したもの、チタン以外の金属に金コ
ーアイングを施したものを用いる−ことも可能である。
前記陽極および陰極の闇に印加する電圧の電流密度は0
.2A/dのかわりに0.05〜2.OA/dでも使用
可能である。
つぎに、本発明に係る除染液の生成・再生方法の第3の
実施例について説明する。
遍3の実施例は、水溶液中で多価の酸化状態を有する金
属としてクロムを選択し、低酸化状態の金属化合物とし
ては、クロム3価化合物である硫酸クロムCr 2  
(804) 3を用いる。クロム3価化合物は水または
酸に容易に溶解する化合物であることが遺髪である。前
記硫酸クロムを溶解させた酸性溶液としては硫酸溶液を
用いる。前記硫酸クロム濃度0.twoλ/1、硫酸濃
度1,0ioJ2/βの電解液に、前記陽極として二酸
化鉛と、陰極としてチタンに白金コーティングを施した
ものを浸漬させる。前記n極および陰極の闇に電圧を印
加して電流!度0.1A/cjで電流を流す。
クロム3価塩が溶解している酸性溶液中では、以下に示
す電解酸化反応によってり[]ム3価イオン(Cr卦)
は重クロム酸イオン(Cr2O72−)に変換される。
(ii極) 2Cr  J+ (−7ト12 0 → Cr  2 07 2−  +  1 4H”  
+ 6e  −・・・(6) 2OH”’  → H2O+   (1/2   ) 
  02   (↑ )  + 2 e・・・・・・・
・・ (7) (陰極) H” +e−−+ (1/2 )02  (↑)−(8
)Cr 2O7 ’ −+14H÷+6e−−>2Or
 5++7H2O ・・・・・・・・・ (9) 上記の(6)式により生成した遣クロム酸イオン(Cr
 2O7 ’ −)は、極めて酸化力が強く、被除染物
に接触させると金属母材表面層から放射能汚染物質とと
もに、金属表面が溶解される。反応は金属の化学式をM
として以Fに示す通りである。
M+(1/6)Cr2O72−+(7/  3)H”−
)M” + (1/3 )Cr”+ (7/  6)H
2O・・・・・・・・・(10) 被除染物を除染した後の使用済除染液中には放射能を帯
びた不溶分が沈殿また浮遊するため、この不溶分をたと
えば濾過して除染液中から分離回収する。
次に還元されたCr”の再生方法の実施例の作用を説明
する。
放射性物質と金属母材表層が溶け出した使用済除染液中
にはCe卦とCr2O72−が混合した状態で溶解して
いる。この除染液中に前記Cr2O?2−の生成に用い
た陽極と陰極を浸漬させ、前記陽極および陰極の間に電
圧を印加して、電流密度0.1A/c−Jrl流を流す
。陽極および陰極では、前記(6)〜(9)式の電解酸
化還元反応が起り、陽極でCrhはCr2O7−に再生
される。
上記実施例の生成・再生方法を用いれば陽極と・陰極と
の間に印加した電圧による電解酸化反応によって、陽極
近傍に重クロム酸イオンが効率よく生成・再生する。と
ころで、陽極では重クロム酸イオンの生成反応と酸素発
生反応が競争している。
陽極として鉄のように酸素過電圧の小さい金属材料を用
いると、重クロム酸イオンの生成・再生より酸素発生に
使われる電流の割合が大きくなるため、重クロム酸イオ
ン生成・再生の電流効率が悪くなる。したがって、陽極
は酸素の発生し難い金属材料づなわち酸素過電圧の高い
金属材料であることが重要である。一方、陰極の表面で
は水素発生反応と重クロム酸イオンがクロム3価イオン
に還元される反応が競争している。陰極として水銀のよ
うに水素過電圧の大きい金属材料を用いると水素発生反
応よりクロム3価イオン生成に使われる電流の割合が大
きくなるため、遺りOム酸イオン生成・再生の電流効率
が悪くなる。したがって、陰極は水素の発生1ノ易い金
属材料すなわち水素過電圧の低い金属材料であることが
重要である。
本発明の第3の実施例と従来例とについて、第4表にC
r 2O72−生成に関する電流効率を測定した結果を
、第58にCr 2Oy 2−再生に関する電流効率を
測定した結果をそれぞれ比較して示す。従来例の場合は
、陽極にチタン、陰極にステンレス鋼を用いた。重クロ
ム酸イオン生成・再生に関する電流効率ηは以下の通り
である。
77− (96485x Ce ’十生成・再生ff1
(a+oA/f)×電解液液種1))/(電解時間(s
ec)xlii流(A)) 第4表及び第5表から本発明の実施例の方が従来例°に
比べて約11別の遺り[コム酸イオン生成・再生に関す
る電流効率が得られることがわかる。
これは陽極に酸素過電圧の低い金属材料を用いることに
よって重クロム酸イオンが生成・再生しにくくなり重ク
ロム酸イオンの生成・再生より酸素の発生に使われる電
流の割合が大きくなったためである。一方、陰極に水素
過電圧の高い金属材料を用いることによって、重クロム
酸イオンがクロム3価イオンに変換される割合が大きく
なり水素の発生に使われる電流の割合が小さくなったた
めである。
以上説明したように本実施例では陽極として酸素過電圧
の大きな金属材料を用いるので、m素の生成より重クロ
ム酸イオンの生成・再生に使われる電流の割合が太き(
なり、遁クロム酸が効率良く生成・再生できる。
なお、第3の実施例においてクロム3価化合物として使
用した硫酸クロム(Cr 2  (804) 3)のか
わりに硝酸クロム(Cr  (NOs ) 3)水酸化
クロム(Cr  (Of−() 3 )を用いることも
可能である前記クロム3価化合物の濃度は0.11Il
OJ2/(のかわりに0.01〜1,01110J2 
/ 12で使用可能である。前記低酸化状態の金属化合
物を溶解させた酸性溶液としては硫酸溶液のかわりに、
硝酸溶液、塩酸溶液を用いることも可能である。また前
記酸性溶液の濃度としては1,0ioJ2/ 12のか
わりに、0.01〜1δ、OmoJ / 1の範囲で使
用可能である。
前記陽極として二酸化鉛のかわりに鉛を用いることも可
能である。
前記陰極としてチタンに白金コーティングを施したもの
のかわりに白金、チタン以外の金属に白金コーティング
を施したもの、金、チタンに金コーティングを施したも
の、チタン以外の金属に金コーティングを施したものを
用いることも可能である。前記陽極および陰極の間に印
加する電圧の?l!l密流は0゜1A/dのかわりに0
.01〜1.GA/dでも使用可能である。
つぎに、本発明の第4の実施例について説明する。
第4の実施例では水溶液中に多価の酸化状態を有する金
属として高酸化状態の金属化合物を用いた場合について
説明する。多価の酸化状態を有する金属としてクロムを
選択し、高酸化状態の金属化合物としてはクロム6価塩
である還クロム酸カリウムに2 Cr 2O7を用いる
。クロム6価化合物は水また酸に容易に溶解する化合物
であることが重要である。前記重クロム酸カリウムを溶
解させた酸性溶液としては硫酸溶液を用いる。前記這ク
ロム酸カリウム濃度0.1moぶ/λ、硫1g1III
度1.01O℃/J2の除染液に被除染物を浸漬させる
と、前記(10)式で示した反応が起り全屈母材表面層
から放射性物質とともに金属表面が溶解される。
被除染物を除染した後の使用済除染液中には放射能を帯
びた不溶分が沈殿または浮遊するため、この不溶分を除
染液中からたとえば濾過して分離回収する。
次に還元されたCrj+の再生方法の実施例の作用を説
明する。
放射性物質と金属母材表層が溶け出した除染液中には、
CrS+とQrzQ72−が混合した状態で溶解してい
る。この除染液中に前記Cr’+072−の生成に用い
た陽極と陰極を浸漬させ、前記陽極および陰極の間に電
圧を印加して、電流密度0.1A/cjで電流を流す。
陽極および陰極では、前記(6)〜(9)式の電解酸化
還元反応が起り、陽極でCr j+はCrzO7−に再
生される。
第6表に本発明の14の実施例と従来例とについて重ク
ロム酸イオン再生に関する電流効率を測定した結果を比
較して示す。従来例の場合は@慟にチタン、陰極にステ
ンレス鋼を用いた。重クロム酸イオン生成に関する電流
効率ηは以下の通りである。
77= (96485xCr 2O72−再生1(mo
J2/J2)×電解液液種(ぶ))/(1!解時間(s
ec)X電流(A)) (以下余白) 第6表から、本発明の実施例の方が従来例に比べて約1
0倍のクロム6価イオン再生に関する電流効率が得られ
ることがわかる。これは陽極に酸素過電圧の低い金属材
料を用いることによって、クロム6価イオンが生成し■
くなり、クロム61市イオンの生成より酸素の発生に使
われる電流の割合が大きくなるためである。一方、lI
[iに水素過電圧の高い金属材料を用いることによって
、クロム6価イオンがクロム3価イオンに変換される割
合が大きくなり水素の発生に使われる電流の割合が小さ
くなるためである。
以上説明したように、この実施例では陽極として酸素過
電圧の大きな金属材料を用いるので、酸素の生成よりク
ロム6価イオンの生成に使われる電流の割合が大きくな
り、クロム6価イオンが効率良く再生できる。
なお、第4の実施例においてり【]ムロ価化合物として
使用した重クロム酸カリウム(K2 Cr 2O7)の
かわりにクロム酸カリ・クム(K2 Cr 04)また
は酸化クロム(Cr 03 )を用いることも可能であ
る。前記クロム6価化合物の濃度は0.1mon / 
flのかわりに0.01〜1.0mon/1で使用可能
である。前記高酸化状態の金属化合物を溶解させた酸性
溶液としては硫酸溶液のかわりに硝酸溶液、塩酸溶液を
用いることも可能である。
また前記酸性溶液の濃度としては1.Omof /βの
かわりに、0.01〜10.Omo、e / 12の範
囲で使用可能である。前記陽極として二酸化鉛のかわり
に鉛を用いることも可能である。前記陰極としてチタン
に白金コーティングを施したもののかわりに白金、チタ
ン以外の金属に白金コーティングを施したもの、金、チ
タンに金コー1インクを施したもの、チタン以外の金属
に金コーティングを施したものを用いることも可能であ
る。前記陽極および陰極の間に印加する電圧の電流密度
は0.1A/c(のかわりに0.01〜1.OA/cJ
でも使用可能である。
つぎに本発明の第5の実施例について説明する。
第5の実施例は、水溶液中で多価の酸化状態を有する金
属としてバナジウムを選択し、低酸化状態の金属化合物
としてはバナジeクム41j!i化合物である硫酸バナ
ジルVO3O4を用いる。バナジウム4価化合物は水ま
たは酸に容易に溶解する化合物であることが重要である
。前記硫酸バナジルを溶解させた酸性溶液としては硫酸
溶液を用いる。
硫酸バナジル濃度0,2moβ/ぶ、硫酸濃度 4.0
vaoJ2 / 12の酸性溶液に、陽極としてチタン
に白金コーティングを施したものと、陰極としてチタン
に白金コーディングを施したものを浸漬させる。
前記陽極および陰極の間に電圧を印加して、電流密度0
.3A/c)で電流を流して除染液を生成させる。
バナジウム4価塩が溶解している酸性溶液中では、以下
に示す電解酸化反応によってバナジル、イオン(VO2
十)は過バナジルイオン(VO2” )に変換される。
(陽極) VO”+H2O−+VO2+2H”   +e   −
−・−(11)0H− 一+HzO+(1/ 2)02 (1)+2e’″・・
・・・・・・・(12) (陰極) H+ +e −−+ (1/ 2) 02  (↑) 
・(13)VO2÷+2H” +e −→■Q” +H
2O・・・(14) 上記の(11)式により生成した過バナジルイオン(V
O2” )は極めて耐化力が強く、被除染物に接触−さ
せると金属母材表面層から放射能汚染物質とともに金属
表面が溶解される。反応は金属の化学式をMとして以下
に示す通りである。
M+V02÷モ2ト1+→M++V○22+トド12O
・・・・・・・・・ (15) 被除染物を除染した後の使用済除染液中には放射能を帯
びた不溶分が沈殿または浮遊するため、この不溶分を除
染液中から濾過して分離回収する。
次に還元されたVO22+の再生方法の実施例の作用を
説明する。
放射能汚染物質と金属母材表層が割り出した除染液中に
は、VO2+とVO2+が混合した状態で溶解している
。この除染液中に第1の実施例で用いた陽極と陰極を浸
漬させる。前記陽極および陰極の間に電圧を印加して電
流密度10.3/A/cdで電流を流す。陽極および陰
極では前記 (11)〜(14)式の電解酸化還元反応が起り陽極で
Vo2+はVO2÷に再生される。
本実施例に係る除染液の再生方法を用いれば陽極と陰極
との間に印加した電圧による電解酸化反応により陽極近
傍に過バナジルイオンが効率よく再生できる。
上記実施例の生成再生方法を用いれば陽極と陰極との間
に印加した電圧による電解酸化反応により陽極近傍に過
バナジルイオンが効率よく生成再生する。ところで陽極
では過バナジルイオンの生成反応と酸素発生反応が競争
している。陽極として鉄のように酸素過電圧の小さい金
属材料を用いると、過バナジルイオンの生成より酸素発
生に使われる電流の割合が大きくなるため過バナジルイ
オン生成・再生の電流効率が悪くなる。したがって陽極
は酸素の発生し難い金属材料すなわち酸素過電圧の高い
金属材料であることが1要である。
一方、鯰極の表面では水素発生反応と過バナジルイオン
がバナジルイオンに還元される反応が競争している。陰
極として水銀のように水素過電圧の大きい金属材料を用
いると水素発生反応よりバナジルイオン生成に使われる
電流の割合が大きくなるため過バナジルイオン生成・再
生の電流効率が悪くなる。したがって、陰極は水素の発
生し易い金属材料すなわち水素過電圧の低い金属材料が
あることが重要である。
本発明の第5の実施例と従来例とについて、第7表にV
OZ+生成に関する電流効率を測定した結果を、第8表
にvO2+再生に関する電流効率を測定した結果を比較
して示す。従来例の場合は、陽極にチタン、陰極にステ
ンレス鋼を用いた。
生成・再生に関する電流効率ηは、以下の通りである。
77 = (96485x Ce針生成・再生ff1(
non/A)×電解液液量(i)/(1!解時間(se
a)×電流(A)) (以下余白) 第7表及び第8表本発明の実施例の方が従来例に比べて
約2.0倍の過バナジルイオン生成・再生に関する電流
効率が得られることがわかる。これは、陽極に酸素過電
圧の低い金属材料を用いたため過バナジルイオンが生成
・再生しにくくなり、過バナジルイオンの生成・再生よ
り酸素の発生に使われる電流の割合が大ぎくなったため
である。
一方、陰極に水素過電圧の高い金属材料を用いたため、
過バナジルイオンがバナジルイオンに交換される割合が
大きくなり、水素の発生に使われる電流の割合が小さく
なったためである。
以上説明したようにこの実施例では、陽極として、酸素
過電圧の大きな金属材料を用いるので酸素の生成より過
バナジルイオンの生成に使われる電流の割合が大ぎくな
り、過バナジルイオンが効率良く生成・再生できる。
なお、第5の実施例においてバナジウム4価化合物とし
て硫酸バナジルVO3O4を使用したが、酸化バナジウ
ム(VO2)、L、ゆう酸バナジル(VOC2O4)を
用いることも可能である。前記バナジウム4価化合物の
濃度は0.2moi、/βのかわりに、0.01〜1.
0moj2 / fl (7)範囲で使用可能である。
前記低酸化状態の金属化合物を溶解させた除染としては
硫酸溶液のかわりに1i11酸溶液しゅう酸溶液を用い
ることも可能である。また前記除染液の濃度としては、
4.omoβ/J2のかわりに0.01〜10.0mo
β/λの範囲で使用可能である。
前記陽極としてチタンに白金−1−y−インクを施した
もののかわりに白金、チタン以外の金属に白金−1−j
インクを施したしのを用いることも可能である。前記陰
極としてチタンに白金コーティングを施したもののかわ
りに、白金、チタン以外の金属に白金コーティングを施
したもの、金、チタンに金コーディングを施したもの、
チタン以外の金属に金コーティングを施したものを用い
ることも可能である。前記陽極および陰極の間に印加す
る電圧の電流密度0.3A/cシのかわりに0.05〜
2、OA/dでも使用可能である。
つぎに、本発明に係る除染液の生成・再生方法の第6の
実施例について説明する。
第6の実施例では水溶液中に多価の酸化状態を有する金
属として高酸化状態の金属化合物を用いた場合について
説明する。多価の酸化状態を有する金属としてバナジウ
ムを選択し、高酸化状態の金属化合物としてはバナジウ
ム6価塩である。硫酸過バナジル(VO2)z 804
を用いる。バナジル5価化合物は水または酸に容易に溶
解することが重要である。前記硫酸過バナジルを溶解さ
せた除染としては硫酸溶液を用いる。前記硫酸過バナジ
ル濃度10.1/ mofl / fl 、硫酸濃度4
.0m0J2/βの除染液に被除染物を浸漬させると、
前記(15)式で示した反応が起り、金属母材表面から
放!)l面汚染物とと6に金JIIW1表向が溶解され
る。
被除染物を除染した後の使用済除染液中には放11能を
帯びた不溶分が沈殿また浮遊するため、この不溶分を除
染液中から分離回収する。
次に還元されたV O2+の再生方法の実施例の作用を
説明する。
放射能汚染物質と金属母材表層が割り出した除染液中に
は、■02+とVO2+が混合した状態で溶解している
。この除染液中に第5の実施例で用いた陽極と陰極を浸
漬させる。前記陽極および陰極の間に電圧を印加して電
流密度0.3A / cノで電流を流す。陽極および陰
極では前記(11)〜(14)式の電解酸化還元反応が
起り陽極でVO汁はVO2+に再生される。
本発明に係る除染液の再生方法を用いれば、陽極と陰極
との間に印加した電圧による電解酸化反応により陽極近
傍にセリウム4価イオンが効率よく再生できる。
第9表に本発明の第6の実施例と従来例とについて過バ
ナジルイオン再生に関する電流効率を測定した結果と比
較して示す。従来例の場合は陽極にチタン、陰極にステ
ンレス鋼を用いた。
再生に関する電流効率ηは以下の通りである。
77 = (96485X VO2+再生a(IIlo
n/J2)×電解液液ff1(J2))/(電解時間(
Sec)X電流(A)) (以下余白) 第9表から本発明の実施例の方が従来例に比べて約2.
0倍の過バナジルイオン再生に関する電流効率が得られ
ることがわかる。これは、陽極に酸素過電圧の低い金属
材料を用いることによって過バナジルイオンが再生しに
くくなり、過バナジルイオンの再生より酸素の発生に使
われる電流の割合が大きくなるためである。一方陰極に
水素過電圧の高い金属材料を用いることによって、過バ
ナジルイオンがバナジルイオンに変換される割合が大き
くなり、水素の発生に使われる電流の割合が小さくなっ
たためである。
以上説明したように、本発明では陽極として酸素過電J
トの大きな金属材料を用いるので酸素の生成より過バナ
ジルイオンの生成に使われる電流の割合が大きくなり過
バナジルイオンが効率良く再生できる。
なお、第6の実施例においてバナジウム4価化合物とし
てIa酸通過バナジルVO2)2804を使用したが、
そのかわりに、五酸化バナジウム(V2O5 >を用い
ることも可能である。バナジウム5価化合物のi11度
は0.11110β/ぶのかわりに0.01〜1.Om
of/12の範囲で使用可能である。
低酸化状態の金属化合物を溶解させた除染液としては、
硫am液のかわりに硝酸溶液を用いることも可能である
。また前記除染液の濃度としては4.0110’、e/
ぶのかわりに0.01〜10.0請Oぶ/iの範囲で使
用可能である。前記陽極としてチタンに白金コーティン
グを施したもののかわりに白金、チタン以外の金属に白
金コーティングを施したものを用いることも可能である
。前記陰極としてチタンに白金コーディングを施したも
ののかわりに白金、チタン以外の金属に白金コーティン
グを施したもの、金、チタンに金」−ティングを施した
もの、チタン以外の金属に金コーティングを施したもの
を用いることも可能である。前記陽極および陰極の間に
印加する電圧の電流密度0.3A/dのかわりに0.0
5〜2.OA/c7でも使用可能である。
[発明の効果] 本発明によれば以Fの効果がある。
(1)白金と同等かもしくは白金より酸素過電圧の高い
金属または金属酸化物製陰極と、白金と同等かもしくは
白金より水素過電圧の低い金属また金属酸化物製陰極を
用いるので、被除染物と接触して還元された低酸化状態
の金属イオンを高酸化状態の金属イオンに再生すること
ができるため、二次廃棄物の発生を少なくすることがで
きる。
(2)前記陽極と陰極を用いるため、低酸化状態の金属
イオンを高酸化状態の金属イオンにする反応に使われる
電流の割合が大きくなる。すなわら、低酸化状態の金属
イオンを高酸化状態の金属イオンにする酸化反応に関す
る電流効率が良くなる。
(3)除染液中に沈殿または浮遊する放!)ji¥:を
帯びた不溶分を分離回収するため、除染液中の放射能濃
度を低くすることができ、作業員の被曝低減がはかれる
【図面の簡単な説明】
図は、本発明に係る除染液の生成・再生方法の一実施例
を示すブロック図である。 1・・・・・・・・・・・・低酸化状態の金属イオン2
・・・・・・・・・・・・1解工程 3・・・・・・・・・・・・高酸化状態の除染液4・・
・・・・・・・・・・除染工程 5・・・・・・・・・・・・低酸化状態の金属イオンを
含んだ使用済除染液 6・・・・・・・・・・・・濾過工程 7・・・・・・・・・・・・濾過された除染液出願人 
    株式会社 東芝 代理人 弁理t 須 山 佐 − 手 続 補 正 ト自発) 昭和 6σ 12月10日 参

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水溶液中で多価の酸化状態を有する金属の低酸化
    状態の金属化合物を溶解させた酸性溶液中に白金と同等
    かもしくは白金より酸素過電圧の高い金属または金属酸
    化物製陽極と、白金と同等かもしくは白金より水素過電
    圧の低い金属または金属酸化物製陰極とを浸漬して前記
    両極間に電流を流し前記陽極で低酸化状態の金属イオン
    を酸化して高酸化状態の金属イオンを生成させる電解工
    程と、この電解工程で生成された除染液中に放射能で汚
    染された被除染物を接触させ、前記高酸化状態の金属イ
    オンが低酸化状態の金属イオンに変化するときの酸化力
    によつて前記被除染物に付着した汚染物および母材表面
    層を溶解させる除染工程と、この除染工程で被除染物を
    除染した後の使用済除染液中に沈殿または浮遊する不溶
    分を分離する分離工程と、この分離工程で分離された低
    酸化状態の金属イオンと高酸化状態の金属イオンを含ん
    だ除染液を前記電解工程に戻して白金と同等かもしくは
    白金より酸素過電圧の高い金属または金属酸化物製陽極
    と、白金と同等かもしくは白金より水素過電圧の低い金
    属または金属酸化物製陰極とを浸漬して前記両極間に電
    流を流して前記陽極で低酸化状態の金属イオンを酸化し
    て高酸化状態の金属イオンに再生させる再生工程とから
    なることを特徴とする除染液の生成・再生方法。
  2. (2)前記低酸化状態の金属化合物は、水または酸に溶
    解し、溶液中で低酸化状態の金属イオンになるCe^3
    ^+、Cr^3^+、VO^2^+のいずれかであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の除染液の生
    成方法。
  3. (3)前記高酸化状態の金属イオンは、溶液中でCe^
    4^+、Cr_2O_7^2^−、VO_2^+のいず
    れかであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の除染液の生成・再生方法。
  4. (4)前記酸性溶液は、硝酸、硫酸、塩酸、炭酸、しゅ
    う酸のいずれかを含む溶液であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の除染液の生成・再生方法。
  5. (5)前記酸性溶液の濃度は、0.01mol/l〜1
    0.0mol/lであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の除染液の生成・再生方法。
  6. (6)前記酸性溶液の温度は、15℃〜90℃の範囲で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の除染
    液の生成・再生方法。
  7. (7)前記白金と同等かもしくは白金より酸素過電圧の
    高い金属または金属酸化物製陽極は前記高酸化状態の金
    属イオンの溶解した酸性溶液中に溶け出さないことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の除染液の生成・再
    生方法。
  8. (8)前記白金と同等かもしくは白金より水素過電圧の
    低い金属または金属酸化物製陰極は前記高酸化状態の金
    属イオンの溶解した酸性溶液中に溶け出さないことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の除染液の生成・再
    生方法。
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DE19863607608 DE3607608A1 (de) 1985-03-07 1986-03-07 Verfahren zur herstellung einer dekontaminierungsfluessigkeit

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS516803A (ja) * 1974-06-10 1976-01-20 Hitachi Ltd Kinzokuyokaishorihoho oyobi sonosochi
JPS5914000A (ja) * 1982-07-14 1984-01-24 神鋼フアウドラ−株式会社 電解除染における電解液中の放射性物質除去方法

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