JPS61296300A - 放射性使用済樹脂の処理方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明げ、原子力発電所よ力発生する使用済イオン交換
樹脂等の有機廃棄物の減容処理方法において、有機廃棄
物を不活性環境でタール分に分解し、タール分を選択的
に抽出することにより、タールを安定に焼却できるよう
にした放射性使用済樹脂の処理方法に関するものである
。

〔発明の背景〕

従来の放射性使用済樹脂の処理方法としては、特開昭５
９−１０７３００号公報に記載されたものなどがある。

原子力発電所等から発生するイオン交換樹脂等の有機廃
棄物の焼却処理に当っては、腐食性ガスの発生、高発熱
性等の技術課題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、安定に有機廃棄物を焼却処理すること
のできる放射性使用済樹脂の処理方法を得ることにある
。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、原子力発電所等から発生する使用済イ
オン交換樹脂等の有機廃棄物を、不活性環境にて加熱分
解し、次に分解ガス中からタール分を選択的に抽出する
ことを特徴とする放射性使用済樹脂の処理方法にある。

〔発明の実施例〕

原子力発電所等から発生する放射性廃棄物としてげ、各
種廃液や可燃性雑固体及び使用済イオン交換樹脂等があ
る。

この中で廃液とけ、イオン交換樹脂の再生廃液機器ドレ
ン、及び床ドレン等である。これらの廃液は、一括集収
して濃縮し、体積の減容を計る。

そして最終的な濃縮物を通常濃縮廃液と称している。こ
のような処理プロセスから発生する濃縮廃液をざらπ減
容する技術として、濃縮廃液中の溶解成分及び固形分を
乾燥粉体にしてペレット化する処理技術が実用化されて
いる。この方式以外にも各種減容処理方法が検討されて
いる。

また、原子力発電所内で使用された、紙、ウェス、保護
衣、ポリエチレンシート、廃油等は、可燃性雑固体とし
て区分され、可燃性雑固体焼却炉で焼却処理されている
。焼却処理は、減電量比（燃却前の重量と焼却後の残渣
の重量比）が約１／４０と優れているが、燃焼ガス処理
系が大規模となるため、設備が大きくなるという欠点が
ある。

この焼却処理は広く一般に採用されている。

一方、使用済イオン交換樹脂としては、脱塩塔に使用さ
れる粒状のイオン交換樹脂とフィルター助材として用い
られる粉状のイオン交換樹脂がある。これらのイオン交
換樹脂を、セメントで混練して固化した場合、セメント
同化時に充填できる量が少ないため固化体発生本数が多
いこと、及び放射能の高いものについては放射能の減衰
を計るため、現在は貯蔵タンク内に貯蔵されている。

また、使用済イオン交換樹脂は、放射能濃度により、低
レベル（〜１０−１μｃｉ／ｃｃ）及び中レベル（〜１
０”　μｃｉ／ｃｃ　）　ＶＣ区分−ｇれる。

使用済樹脂の発生量は、原子力発電所１基当シ年間約２
３０ｍ’　と発生量が多く、その大部分は低レベルの使
用済樹脂である。

上述のように、廃液及び可燃性雑固体については大幅な
減容が計れる処理技術が適用され、相対的に使用済樹脂
の廃棄物全体に占める割合が増大し処理技術の早期確立
が切望されている。

使用済イオン交換樹脂の処理方法としては、樹脂本体が
可燃性であることより焼却処理することが合理的である
。しかし、使用済樹脂を焼却する場合の技術的課題とし
て下記の問題点がある。

（１）　　イオン交換樹脂は、親水性で脱水しても５０
Ｗ　ｔ　４の水分を含有するため、焼却時ｖｃは多量の
水蒸気が発生する。

（２）　　イオン交換樹脂のイオン交換基の分解により
腐食性ガス（Ｈｚ　Ｓ　、　Ｓ　Ｏｘ他）が発生する。

（３）発熱量が多く、燃焼制却が難しい。

（４）使用済樹脂の焼却残渣は、可燃性雑固体の残に比
べ放射能濃度が高い。

このため、可燃性雑固体焼却炉と同様に、空気雰囲気中
で使用済樹脂を単独で自燃焼却することば難しい。これ
は、多量の水蒸気の発生（発生ガスの約８Ｑｖｏ１％）
によシ相対的に可燃性ガスの割合が少なくなるためであ
る。このため、発生ガスを安定に焼却するために汀、助
燃剤が必要となる。このことば・処理設備として廃棄物
以外のものを受は入れることとなり発生排ガス量が増大
し、処理設備の大型化をもたらし、合理的と框言えない
。また、この場合の焼却時の発熱ｆけ、廃棄物分と助燃
材分の和となり、焼却炉の処理能力が単位時間当シ発熱
量で規定されることより、結果的に廃棄物の処理能力の
低下を招く。

また、可燃性雑固体焼却炉にて、使用済樹脂と可燃性雑
固体とを混合して焼却（混焼）する方法もあるが、この
場合ｖｃハ可燃性雑固体が助燃材の働きをする。しかし
、この方法でも可燃性雑固体と使用済樹脂の混合比に重
量で１０：１程度であり、使用済樹脂の処理能力に限度
がある。また、排ガス処理系ｖｃは、可燃性雑固体処理
時ＶＣは、発生しないＳＯｘ等の有害ガスが混合して発
生するため、発生ガス全量を対象とし次処理対策が必要
となる。また、放射能濃度の高い使用済樹脂を本方式で
混焼処理すると、放射能＃度の低い可燃性雑固体の燃却
残清が全て高放射能となってしまうため、高放射能廃棄
物を増大させる結果となり、合理的と言えない〇 以上のように、使用済樹脂の直接焼却に当っては種々の
技術諌題が存在する。また、ゴム、プラスチック等の有
機廃棄物についても同様である。

上述の直接焼却に対し、使用済樹脂を不活性雰囲気で加
熱分解はせて処理する方法（間接焼却）がめる。この方
法の一例として汀、分解炉でＮ２ガス等の不活性雰囲気
中で使用済樹脂を４００Ｃ〜６００Ｃまで加熱し、イオ
ン交換基及びイオン交換基母材を分解して発生したガス
中の可燃性ガス成分が５俤未満の希薄であるため助燃料
を用いてアフターバーナーで焼却し、さらに排ガスをス
クラバ処理する方式が知られている。本方法の特徴は、
樹脂を分解炉で静的に不活性雰囲気で加熱分解するため
、温度制御が容易であり、また、放射曲物質の排ガス系
・＼の移行量を極めて小さく抑えることが可能であるこ
とである（ＤＦ＝１０−５）。

つまり、分解炉では加熱して分解ガスを発生させるだけ
であり、２次空気等は不要であるから、分解炉からの発
生ガス量は前述の直接焼却法ニ比べ１１５以下であり、
かつ静的であるからガスとの同伴粒子を極めて少なくす
ることが可能である。

しかし、アフターバーナーで焼却後のガスの中で、スク
ラバー処理で補足が必要なＳＯｘ、ＮＯｘ等の発生量げ
約５ｖｏ１％未満で、他は水蒸気及びＣＯｔである。ス
クラバー処理が必要な５　ｖｏｌ　％以下のガスを補足
するために、他のガスもスクラバー処理することは、ス
クラバー処理設備が必要容量の２０倍となり、合理なシ
ステムとけ言えない。

分解炉からの分解ガスの発生モードは、使用済樹脂の分
解が１００Ｃまでは水蒸気を発生し、また約３２００ま
では主にアミン化合物、Ｈ，Ｓ。

ＳＯ２等を発生し、ざらに約３２ＣＩ’以上では、ター
ル分が発生する。また、３５０〜４５０Ｃがタール発生
のピークになるため、制御が極めて難しい。

分解炉でバッチ式で処理する場合ｒＨ２３５０〜４５０
Ｃのときタール分がピーク的に発生し、アフターバーナ
ーの負荷が最大となる。

また、連続処理にしてもタール等の可燃性ガスの濃度を
均一にすることは難しく、平均値に対し大幅に変動する
。

このシステムの問題点は下記の２点である。

（ａ）　　助燃材を用いているため発生排ガス量が増大
する。

（１））排ガスを全量スクラバー処理するため処理設備
が大規模になる。

（ｃ）分解炉からの発生ガス量に合わせて、アフターバ
ーナーの２次空気量、助燃材量を制御することが難しい
。

この問題点を解決するためｖＣｉ、（ａ）に対してハ水
蒸気分を除去し可燃性ガス濃度を上げること、（ｂ）に
対しては、スクラバー処理が必要なＳＯｘやＮＯｘ　の
みを選択的にスクラバー処理することである。ざらＶＣ
（３）に対しては、可燃性ガスを制御可能な形態で燃焼
きせることである。

上述のような問題点を解決できるシステムは、分解ガス
中より水蒸気及びタール分を除去し、排ガス処理設備の
負荷を軽減させるとともに、除去し念タール分を別途タ
ール焼却器ないしは可燃性雑固体焼却炉で焼却するよう
にしたものである。

実施例１ 以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

使用済樹脂貯蔵タンク１から樹脂を抜出し、脱水！２で
同伴水を除去する。脱水処理により樹脂の含水率汀、約
５０ｗｔ壬となる。脱水処理された使用済樹脂は、定量
供給装置り３ＶＣより連続的に分解炉４・＼供給される
。第２図は乾燥した使用済樹脂のＮ２雰囲気での温度上
昇に対する重量減少率を示すが、この重量減少に伴い使
用済樹脂から分解ガスが発生する。

分解炉４汀加熱器５により４００〜６００Ｃに保持され
ておフ、連続的に投入された使用済樹脂は分解炉内で加
熱され、連続的に分解ガスを発生する。分解炉へは少量
のＮ２ガスが供給され、分解炉内を不活性雰囲気に保持
している。発生するガスの組成としては、水蒸気が約８
０　ｖｏｌ　４タールが約４％で、他けＮ２ガス（パー
ジガス）とＳＯ，ガスである。これらの分解ガス中の水
蒸気タール分をタール゛水分抽出装置６により分離する
。分離後のガス中［ｉ、アミン化合物等。若干の可燃性
ガスが存在するため、触媒燃焼器８＆ｔより酸化分解さ
れる。使用済樹脂の処理量によりＳＯ，ガスの発生量は
異なるが、ＳＯ２除去の必要がある場合ＶＣはスクラバ
ー９によシ処理し、高性能粒子フィルターを通して放出
する。このように、分解ガス中から水蒸気及びタール分
を除去することにより、ガス量は分解炉からの発生時の
約１／７゜発生ガスは焼却処理時の約］／３５となり、
Ｓｏｚ等の腐食性ガスを含む排ガス処理系の容量を大幅
に軽減することができる。

約５０００に加熱されたタール及び水蒸気を含む分解ガ
スは冷却槽で冷却され、水蒸気及びタールをトラップす
る。まな、この時発生するミストは気水分離器で分離し
冷却槽へ循環する。

冷却槽で凝集させた水蒸気及びタールを比重の差を利用
して、タールを多く含む上澄液を分解槽に抜き出し、有
機溶剤を加えてタールを抽出し、水とタール抽出液に分
離する。水は下部より排出する。排出後、タール抽出液
を加熱器により加熱し、抽出用の有機溶済を揮発させタ
ールと分離する。有機溶剤は、凝縮器により冷却し再度
タール抽出に使用する。また、タールにドラム缶に投入
する。冷却槽中のタールを多量に含有する水なタール除
去フィルターでタール分を分１される。

タール除去フィルターについてに、Ｓｉ？主成分とする
多孔ＪＲ曲のセラミック吸着剤が有効である。

また、酸性白土、カオリン等の粘土鉱物をペースにした
シリカ等もタールの廃液中からの分離除去に有効であり
、タールを吸着した上述のフィルター助材は、固化材で
固化処理されるか、焼却炉で吸着したタールを焼却する
。なお、分解ガスを、可燃性雑固体を助燃材として・焼
却炉・＼導入し、焼却処理する方法も有効である。

熱分解により発・主したガスは、分解炉のＤＦが】０３
〜１０’あるため、抽出したタールの放射能は低く、放
射能の高い樹脂を処理し全場合でもタールは、可燃性雑
固体と同程度の放射能レベルであり、可燃性雑固体焼却
炉を用いて焼却する。

可燃性雑固体焼却炉は、通常夜間は保温用の重油を燃や
しており、夜間にタールを焼却する方式が合理的である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以下の効果がある。

１）分解ガスから、タール及び水蒸気を分離することに
より、スクラバー処理設備等の排ガス処理設備が大幅に
軽減される。

１１）助燃材を用いずにタール自体を直接焼却すること
ができ、排ガス発生量が少なく設備の小型化が計れると
共に、焼却時の制＠注に優れている。

１１１）タール分を分離抽出することにより既存の焼却
設備をそのまま使用することができる。これにより、小
規模の設備（分解炉、タール・水分抽出装置等）の追設
により使用済樹脂の処理機能を付与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する処理装置の全体構成図、
第２図はイオン交換樹脂の分解特注を示す線図、第３図
は分解ガス処理装置の一例を示す構成図、第４図に分解
ガス処理装置の他の例を示す構成図である。 １・・・使用済樹脂貯蔵タンク、２・・・脱水器、３・
・・使用済樹脂定量供給装置、４・・・分解炉、５・・
・加熱器、６・・・タール・水分抽出器、７・・・ター
ル分離器、８・・・触媒燃焼器、９・・・スクラバー、
１０・・・ＨＥ　ＰＡフィルター、１１・・・ドラム缶
、１１′・・・雑固体焼却炉、１２・・・冷却槽、１３
・・・冷却器、１４・・・分離槽１５・・・加熱器、１
６・・・凝縮器、１７・・・溶剤タンク、１８・・・気
水分離器、１９・・・タール分離フィルター、粘 （α） （勾＋イソノ 図 （ｂ） 漬に度（’ｃ） （アニインノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電所等から発生する使用済イオン交換樹脂
   等の有機廃棄物を、不活性環境にて加熱分解し、次に分
   解ガス中からタール分を選択的に抽出することを特徴と
   する放射性使用済樹脂の処理方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、タール分の抽出は
   、タール分を冷却凝集させてタールを溶剤で抽出するこ
   とを特徴とする放射性使用済樹脂の処理方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、タール分の抽出は
   、タール分を冷却凝集させ、タール吸着剤を用いて前記
   タールを分離することを特徴とする放射性使用済樹脂の
   処理方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、抽出したタールを
   焼却することを特徴とする放射性使用済樹脂の処理方法
   。