JPS6219798A - 使用済イオン交換樹脂の処理方法および装置 - 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〕 本発明は使用済イオン交換樹脂、特に原子力発電所など
の放射性物質取扱い施設から発生する使用済イオン交換
樹脂の処理方法及び装置に係わシ、さらに詳しくは、使
用済イオン交換樹脂を耐久性にすぐれた強固なベレット
とするための処理方法及び装置に関する。

〔発明の背景〕

原子力発電所などの運転に伴い種々の放射性物質を含む
廃液が発生するが、これらの廃液はイオン交換樹脂を用
いて処理されることが多い。この際に発生する使用済の
放射性イオン交換樹脂の処理が原子力発電所の運転上の
課題とされている。

例えば、沸騰水型原子力発電所においては、発生する放
射性廃棄物量のかなシの部分が使用済イオン交換樹脂で
占められている。

従来、この使用済イオン交換樹脂はセメントあるいはア
スファルト等の固化剤と混合してドラム缶中に固化され
、施設内に貯蔵保管されている。

しかしながら、これらの放射性廃棄物の量は年々増加す
る傾向にあり、その保管場所の確保および保管中の安全
性の確保が重要な開運となっている。

さらに、使用済イオン交換樹脂は有機物の念め、長期間
保管するとこれが分解・腐敗する可能性もある。このた
め、使用済イオン交換樹脂を固化処理−するに際しては
、容積を可能な限り小さく（減容）すると共に、これを
安定な無機物とする（無機化）ことに大きな関心が払わ
れてきている。

例えば、特願昭５９−１８０５６１号に示されるように
使用済イオン交換樹脂をまず熱分解して、これを安定な
無機物に近づけた後、この時に得られる炭素状の残渣を
加圧成形して、減容性にすぐれたベレットとする方法が
開発されている。この方法は、技術的な点や安全性の点
からは問題ないが、熱分解後の残渣を室温にてペレット
化するので、−強固な４レツトを得るにはバインダーを
１０〜３０ｗｔ％添加しなければならず、処理システム
が複雑化すると共に処理コストも高くなるという問題が
ある。

他方、一般産業プラスチック廃棄物に関しては、バイン
ダー無添加でこれをベレットするための溶融固化技術が
すでに開発されている。しかし、一般産業廃棄物分野に
おけるこのペレット化の技術は、廃プラスチックの再生
利用を目的としているため、廃プラスチックの熱分解点
以下の温度でその溶融を行うものであシ、廃樹脂の減容
と無機化は行なっていない。

これに対し、前記特願昭５９−１８０５６１号で示され
ている方法は、使用済イオン交換樹脂の減容と無機化を
目的としてい石ため、熱分解点以上の温度で使用済イオ
ン交換樹脂を熱分解し九後、この時に得られた残渣をペ
レット化するものである。

熱分解を実施すると、使用済イオン交換樹脂の炭素化が
進行し、残渣はグラファイト構造に近づく。

このため、この残渣を完全な溶融状態にし、一般廃棄物
の分野で利用されているような溶融固形化装置を用いて
ペレット化しようとすれば２０００　℃以上の高温処理
が必要とな〕、熱経済的にきわめて不利になる。そこで
、特願昭５９−１８０５６１号では、繊維状バインダー
を用いることにょシ、室温でのペレット化を可能にして
いる。

以上のようＫ、使用済イオン交換樹脂を熱分解し、得ら
れた残渣をペレット化する従来の方法には、残渣にバイ
ンダーを添加して室温でプレスする方法、又は２０００
’Ｃ以上の高温で残渣を溶融固化する方法があるが、前
者ではバインダー添加のためのシステム複雑化、後者で
は熱経済的表不利といった問題がある。

〔発明の目的〕

よって本発明の目的は、特別な高温加熱処理やノ々イン
グー添加を行うことなく、熱分解した使用済イオン交換
樹脂の残渣を、耐久性にすぐれた強固なベレットとする
念めの処理方法及び装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、使用済イオン交換樹脂を不活性雰囲気
又は酸素含有雰囲気中で３００ｔｌ：〜６００℃の温度
にて熱分解又は酸化分解した後、この時に発生する分解
残渣を、自然冷却あるいは強制冷却することなく、造粒
機にてベレットに成形し、しかもこの場合ペレッ）Ｋ成
形する時のプレス温度Ｔ　（ｔ？：）を式 〔但し、Ｗは該使用済樹脂中の陽イオン交換樹脂の割合
＠）〕で示される範囲とする点にある。

〔発明の概要〕

使用済イオン交換樹脂の熱分解（又は酸化分解）残渣を
、バインダー添加や高温溶融操作を行うことなくペレッ
トに成形するために、発明者らは金属やセラミックス粉
末の成形加工に使用されている焼結技術に着目した。焼
結技術は、粉末材料の溶融温度以下で、かつ粉末材料が
軟化する温度（通常は数１００〜１０００℃）にてプレ
スを実施し、バインダー添加や高温溶融操作を行うこと
なく成形品（一種のペレット）を得ている。そこで、発
明者らは、使用済イオン交換樹脂の熱分解残渣を数ｌＯ
Ｏ℃でプレスする、いわゆるホットプレスを試みた。

第２図にこの実験結果の一例を示す。横軸はホットプレ
スの温度、縦軸は得られたペレットの一軸圧縮強度を示
す。用いた熱分解残渣は、陽イオン交換樹脂と陰イオン
交換樹脂が２対１の割合で混っている使用済イオン交換
樹脂を、３００℃にて窒素雰囲気中で熱分解して得たも
の、である。第２図の黒丸は、特願昭５９−１８０５６
１号に示された既提案技術に従い、熱分解残渣に繊維状
バインダーを２０　ｗｔ％添加して室温でプレスした結
果である。これに対し同図の白丸は、バインダー無添加
でホットプレスした結果である。これより、３００〜５
５０℃でホットプレスすることにより、バインダー無添
加にもかかわらず、既提案技術よシも強度に優れたペレ
ットを得ることができることがわかる。

イオン交換樹脂には陽イオン交換樹脂（以下、カチオン
と略す）と陰イオン交換樹脂（以下、アニオンと略す）
の２種類がある。第２図は、カチオンと７ニオンの比が
２対１の使用済樹脂を窒素雰囲気中で３００℃で熱分解
して得た残渣に対するホットプレスの結果であったが、
次Ｋ、アニオンとカチオンの比を変化させて上記と同じ
条件下で熱分解して得た残渣についてホットプレス実験
を行った結果を第３図に示す。縦軸は第２図と同じくベ
レット強度、横軸はアニオンとカチオンの比であシ、ホ
ットプレスの温度ｔ−パラメータとしている。第３図よ
り明らかなように、プレス温度にかかわらず、アニオン
割合が大きいほど、強固なペレットが得られることがわ
かる。

そこで、さらに、カチオンとアニオンの割合を種々変化
させ九試料を３００℃で熱分解した後、得られ九残渣’
１２００〜７００℃の範囲でホットプレスして、第２図
と同様のグラフを求め、その結果をまとめるととＫよっ
て第４図を得た。第４図中、ホットプレスによりバイン
ダー無添加にて強度１００に９７ｃｍ２以上のペレット
を得られる範囲を斜線で示しである。これより、１００
に９７ｏｎ　以上のペレットを得るには、プレス温度Ｔ
　（’Ｃ）を以下の範囲にしなければならないことがわ
かる。

但し、Ｗは使用済イオン交換樹脂中のカチオンの割合を
パーセント表示したものである（したがりてアニオンの
割合は（Ｚｏｏ−Ｗ）％となる）。

ここで、１００ｋｇ／／ｃｍ以上のベレットを得るため
の条件を求めた理由は下記による。特願昭５９−１８０
５６１号にも記述があるように、放射性廃棄物をペレッ
トとする理由は （１）放射性廃棄物を粉末状のまま取扱うとハンドリン
グ時にその一部が飛散して環境を汚染する可能性がある
ので、ペレット化によりそれを防ぎ、ハンドリングを容
易にするため、および（２）　　ペレットをそのままの
状態で大型の貯槽等に一時貯Ｒ（通常は１０〜３０年）
する、いわゆる中間貯蔵を可能にするため、 であるが、このようなハンドリングの容易化、中間貯蔵
の実現化には、ペレット強度は少くとも１０１２程度、
望ましくは１０ｏＶ備２以上必要である。従って第４図
では、１００　ｋｇ７ｃｍ、’以上のペレット強度を得
るための条件節回を示したわけである。

次に上記条件でのホットプレスによりなぜ強固々ペレッ
トが得られるか、及び、カチオンとアニオンの割合が変
化するとなぜペレット強度が変化するかを説明する。。

まず最初に熱分解残渣のホットプレスにより得られたペ
レットの断面を電子顕微鏡により観察し念。ここで熱分
解残渣としては、窒素雰囲気中で３００℃にて熱分解を
実施して得たものを用い、ホットプレス温度は２００〜
７００℃の範囲とした。第５図に観察結果を示す。第２
図でペレット強度が最大となるプレス温度４００℃の場
合、断面は第５図（、）のよう罠なっていた。すなわち
、カチオンとアニオンのうち、ホットプレスにより、ア
ニオン粒子のみは、その形状かもとは球形であったにも
かかわらず、塑性変形していた。４００℃に限らず第４
図斜線範囲内のプレス温度の場合、観察結果は同様であ
った。一般の焼結分野で知られているように、ホットプ
レスにより強固な成形体（ペレット）を得るには、粒子
の一部が塑性変形し、それがバインダーとして作用する
ことが必要である。したがって、第５図（ａ）の結果か
ら、前記温度でホットプレスすることにより強固なペレ
ットが得られる理由は、カチオンとアニオンのうち、ア
ニオンの粒子が塑性変形し、これがバインダーとして作
用するためであることがわかった。

一方、第２図や第４図から強固なペレットは得られない
ことが明らかである２００℃又は７００℃のプレス温度
でホットプレスを実施すると、カチオン、アニオンいず
れの粒子も、第５図（ｂ）に示すように塑性変形しない
ことが観察された。このため、バインダーとして作用す
る物質が々く、その結果として、強固なペレットも得ら
れないことがわかった。

また第３図で、アニオンの割合が増加するに従いベレッ
ト強度が増加する理由も、アニオンが増えるほどバイン
ダーとして作用する物質が増えるためであることが、以
上の説明かられかる。

次Ｋ、前記温度範囲でのみ何故アニオンのみがバインダ
ーとして作用するかを、イオン交換樹脂の分子構造から
説明する。

カチオンはスチレン（〈＝〉←ＣＨ＝ＣＨ３）トジビニ
ルベンゼン（ＣＨ２＝　ＣＨ＋ＣＨ＝　ＣＨ２）との共
重合体を高分子基体とし、これにイオン交換基であるス
ルホン酸基（Ｓｏ３Ｈ）を結合させた架橋構造をもち、
かつ立体構造を有し、次のような構造式であられされる
。又、分子式は、（Ｃ４７Ｒ１７Ｓ２０６）ｎで表わさ
れる。

一方、アニオンは、カチオンと同じ高分子基体にイオン
交換基である４級アンモニウム基（ＮＲ３０Ｈ）を結合
させたもので、次のような構造式であられされる。又、
分子式は、（Ｃ１６Ｈ２，ｏＮ）ｎであられされる。

Ｒ３０Ｈ このようなカチオン、アニオン各々を窒素雰囲気中どの
不活性雰囲気中で熱分解したときの分子構造変化を、発
生ガス分析・残渣の元素分析などＫよ）調ぺ次。得られ
た結果を、第６図により説明する。

カチオン、アニオンいずれも熱分解前は固相であるが、
これを２００〜３００’Ｃに加熱すると、まずイオン交
換基（カチオンではｓｏ、ｕ　ｌアニオンではＮＲ，Ｏ
Ｈ）のみが分解を起こす。この時、アニオンでは、イオ
ン交換基が完全に分解し、ガスとしてとれは放出される
のに対し、カチオンでは、イオン交換基中の硫黄の一部
（約２０チ）はガス化せず、熱分解残渣中に留まる。こ
の違いが、カチオンとアニオンの熱分解残渣の性質に大
きな差を生じる。すなわち、さらに、第６図の温度範囲
３００〜５００℃になると、この温度ではアニオンはイ
オン交換基が完全に分解し、高分子基体のみが残ってい
る。またこの温度領域は、高分子基体の主成分をなすポ
リスチレンの軟化温度領域でもある。このため３００〜
５００℃ではアニオンは、液体ではないがプレスなどに
より大きな力を加えると粒子が容易に塑性変形する、い
わば高粘性の液相状態にある。したがりて、この温度で
ホットプレスを行うと、アニオンはバインダーとして作
用する。これに対しカチオンでは、前述したような残渣
中に残っている硫黄が、３００〜５００℃では、第６図
に示すように、高分子基体の架橋剤として作用する。す
なわちゴムの加硫などで知られているように、高分子中
に硫黄が存在すると、これが架橋（橋かけ）現象を起こ
し、その高分子の高温領域での軟化をさ′１九げる。カ
チオンの場合もこれと同じで、硫黄の架橋により、３０
０〜５００℃でも残渣は軟化せず、固相のままである。

このため、カチオン粒子に大きな力を加えても、これは
塑性変形せず、したがりてバインダーとしても作用しな
い。

以上の説明から、第４図の斜線領域でアニオンのみがバ
インダーとして作用する理由が明らかになりたであろう
。さらに６００℃以上に残渣を加熱すると、カチオン・
アニオンを問わず、いわゆる炭素化が進行し、第６図の
当該欄に示すようなグラファイト構造に近い完全な固相
となる。このため、６００℃以上に加熱すると、たとえ
アニオンであってもバインダーとしての作用がなくなる
。

これは、第２図や第４図でホットプレス温度を６００℃
以上とした場合に、強固なベレットが得られないことと
対応する。

また熱分解反応は不可逆反応だから、一度６００１℃以
上で熱分解を実施すると、その後、たとえホットプレス
温度を前記温度範囲としても、強固なペレットを得られ
ないであろうことは容易に推測できる。第７図は、この
事を示す図である。すなわち、第２，３図では３００℃
にて熱分解して得られた残渣をホットプレスす・る場合
を説明しているが、第７図は、３００〜７００℃の種々
の温度で熱分解した後、これをホットプレスして得られ
るベレットの強度を示したものである。この図から、−
軸圧縮強度１００に９７ｃｍ　以上のベレットをホット
プレスによプ得る念めＫは、使用済イオン交換樹脂の熱
分解温度を６００℃より下にしなければならないことが
わかる。而して、特願昭５９−１８０５６１号に示され
るように、有機物である使用済イオン交換樹脂を安定な
廃棄物とするには、少くともイオン交換基を分解してし
まう必要があシ、その沈めには３００℃以上の熱分解温
度が必要である。

なお第４図では３００℃にて熱分解した場合の最適なプ
レス温度Ｔを示し次が、熱分解温度が３００〜５５０℃
の範囲では を満たすプレス温度であれば一軸圧縮強度は１（１）ｋ
ｇ／、、２以上、熱分解温度５５０〜６００℃であって
も上式を満たすプレス温度であれば一軸圧縮強度が１０
ψ−２以上となることを確認した。

以上の説明では、使用済イオン交換樹脂を不活性雰囲気
中で熱分解し、その残渣をホットプレスする場合につい
て説明したが、使用済イオン交換樹脂を酸素含有雰囲気
中で酸化分解した場合の残渣であっても、条件によりホ
ットプレスは有効である。以下では、これ九ついて説明
する。

すでに述べたように、ホットプレスにより強固なベレッ
トを得るＫはアニオンがバインダーとして作用すること
が必要であシ、そのためには第７図と同じく酸化分解で
ありても、分解温度が６００℃以下、望ましくは４００
℃程度であることが必要である。この意味で、通常使用
される焼却炉等で使用済イオン交換樹脂を８００℃以上
の高温で一気に使用済樹脂を酸化分解してその残渣をホ
ットプレスすることは効果がない。第２の条件としてま
た使用済イオン交換樹脂を完全に酸化分解してしまうと
、残渣は若干の灰分だげとなシ、・ぐイングーとして作
用すべきアニオンがなくなってしまう九め、ホットプレ
ス、しても効果はない。そこで本発明者らは使用済イオ
ン交換樹脂の酸化分解割合と、得られた残渣を４００℃
にてホットプレスしたときのペレット強度との関係を酸
化分解温度をノラメータとして求めた。この結果を第８
図に示す。但し、酸化分解割合は次式により定義した。

第８図に示すように、酸化分解時の温度が３００〜５５
０℃の範囲で、かつ酸化分解割合がおおむね７（ｌを下
回れば一軸圧縮強度が１００に９７ｃｍ２以上の強固な
ペレットがホットプレスにより得うれることがわかった
。また酸化分解温度が５５０〜６００℃の範囲でらりて
も酸化分解割合が７０チ以下であれば一軸圧縮強度１０
Ｊ／ｃｍ　　以上のペレットを得ることができる。

酸化分解割合が７（１以上のときに強固なペレットを得
ることができないのは、以下の理由による。すなわち、
酸化分解割合が大きくなると、当然、酸化分解により生
成する灰分が増加し、酸化分解がまだ進んでいない使用
済イオン交換樹脂の割合は減少する。これは、バインダ
ーとして作用すべきアニオンの減少を意味する。このた
め、酸化分解割合が７０％以上では強固なペレットは得
られないのである。

ま次、不活性雰囲気での熱分解と同様、酸化分解でも使
用済樹脂中のアニオンとカチオンの割合が変化すると、
ホットプレス時の最適プレス温度は変化すると考えられ
る。そこで、酸化分解残渣に対して、−軸圧縮強度１０
０ν１以上のペレットを得るための条件を求めたところ
、不活性雰囲気での熱分解で求め良筆２図中の斜線領域
と全く同じ結果になシ、最適プレス温度は、酸化分解で
も熱分解でも差のないことがわがり九。

以上述べてきた特徴をまとめると、 （１）使用済イオン交換樹脂を熱分解おるいは酸化分解
した後、その残渣をホットプレスすることにより強固な
ペレットを得ることができる。

（２）熱分解あるいは酸化分解の温度は３００℃以上６
００℃未満とする。

（３）酸化分解をする場合には、酸化分解割合を７０％
未満とする。

（４）ホットプレスの温度Ｔ　（ｔ？：）はとする。但
し、Ｗはカチオンの割合（１）である。

ここで、上式にてｗ　＝　５０　ｆｙとすると、プレス
温度Ｔの範囲は２７５℃以上、５７５℃以下ま念ｖ＝６
６ｑ／ｂとすると２９４℃以上、５５６℃以下となシ、
熱分解または酸化分解の最適温度範囲（３００〜６００
℃）とほぼ一致する。

本発明による使用済イオン交換樹脂の処理に当っては、
このように熱分解または酸化分解時の温度とホットプレ
ス時の温度がほぼ等しいことに注目すると、処理装置を
大巾に簡単化することも可能である。すなわち、処理装
置を熱分解または酸化分解炉とホットプレス用の造粒機
、及び上記炉から残渣を取り出し造粒機に運ぶ移送装置
の３つから構成し、移送時の残渣の冷却を防止するため
、移送装置を保温構造とする。これにより、ホットプレ
スのために残渣を加熱する工程が不要となシ、設備費・
ランニングコスト共に大幅に低減できる。

さらＫ、熱分解または酸化分解とホットプレスを同一反
応容器内で行うことも可能でありこのとき本実施例は、
沸騰水型原子炉の復水浄化器から発生する使用済の粉状
イオン交換樹脂（カチオントアニオンが２対１０割合で
混ったもの。以下、粉状樹脂と略す。）を不活性雰囲気
中で熱分解した後、得られた熱分解残渣をホットプレス
にょυペレットに成形するものである。第１図は本実施
例に用いた処理イステムの系統図を示す。

粉状樹脂１は復水脱塩器から逆洗、操作により廃棄され
たものであるためスラリー状になりておシ、これは、廃
樹脂タンク２に貯斌されている。廃樹脂タンク２内の粉
状樹脂１は約１０チめスラリーの状態で、バルブ３を介
して、熱分解装置４に連続的に定量供給される。熱分解
装置４は連続処理方式のロータリーキルンでｓｂ、運転
温度は４００±５０℃に制御されている。ま九熱分解装
置４内は窒素パージされているため、不活性雰囲気にな
、っ℃いる。ここに供給された粉状樹脂１は乾燥と熱分
解が同時に行われ、熱分解残渣５となる。またこの時に
発生する水蒸気と排ガスはノ々ルブ６を介して排ガス処
理装置７にて処理した後、水は再利用、排ガスは大気放
出する。熱分解残渣５は、熱分解装置であるロータリー
キルン４から連続的に排出され保温を施した配管８内を
自由落下し、造粒機９に取シ付けられた粉体ホッノ＃ｌ
Ｑに供給される。造粒機９は連続処理方式のブリケラテ
ィングマシンであシ、熱分解残渣と接する部分は３５０
℃以上に加熱又は保温されている。この造粒機９により
粉体ホッパ１０に供給された熱分解残渣５は直ちにホッ
トプレスされ、ベレット１１に成形される。得られたベ
レット１１は一ベルトコンベア１２により移送され、大
塵の貯槽１３内に貯蔵される。この貯檜内のベレットは
このままの状態で１０〜３０年間保管し、その後、必要
に応じて固化処理等を行うことができる。

第９図は、貯槽１３内に保管されたベレット１１の強度
の経時変化を示したものであるが、３００日を経過して
もベレット強度に変化はなく、常に２００　ｋｌｌ／ｃ
ｍ２以上であることがわかる。また、ベルトコンベア１
２等でベレット１１を移送する際にも、ベレット１１の
破損等はみられなかった。

実施例２ 本実施例は、加圧水型原子炉の炉水浄化系から発生する
使用済の粒状イオン交換樹脂（カチオンとアニオンが１
対１の割合で混り九ものである。

以下粒状樹脂と略す。）を不活性雰囲気中で熱分解し喪
後、得られた熱分解残渣をホットプレスによ６−ｅレッ
トに成形するものでｓｂ、第１０図は本実施例に用いた
処理システムの系統図を示す。　。

廃樹脂タンク２に貯蔵されている粒状樹脂１４　′は約
２０％のスラリーの状態でバルブ１５を介して脱水器１
６に供給され、ここで含水率４０チ程度にまで遠心脱水
される。その後、脱水の終りた粒状樹脂１４の所定量は
ナイフゲート弁を介して熱分解装置４に供給される。熱
分解装置４はパッチ処理方式の固定床炉でアシ、粒状樹
脂を供給した後、３５０±５０℃に加熱した。また熱分
解装置内は窒素パージされているため、不活性雰囲気と
Ｉりている。これにより、粒状樹脂１４は約４時間で熱
分解され、熱分解残渣５になると共に、この間に発生す
る水蒸気と排ガスは、実施例１と同様に、バルブ６を介
して排ガス処理装置７にて処理された。一方、熱分解残
渣５は、熱分解終了後Ｋ、保温を施したスラリ２−フィ
ーダ１７により、全量が熱分解装置４から排出され、造
粒機９に取シ付けられた粉体ホッパＩＯＫ供給される。

造粒機９は押し出し造粒機（ニックストルーダ−）であ
シ、熱分解残渣５と接する部分は３００℃以上に加熱又
は保温されている。この造粒機９により熱分解残渣はホ
ットプレスされ、ベレット１１に成形される。得られた
ベレット１１はドラム缶１８内に充填され、そのｉｔの
状態で保管し九〇このよう表装置にて得たベレット１１
も、ベレット強度が約２００　ｋｇ７ｃｍ２あシ、３０
０日以上の保管を実施した後も、ベレット強度に変化は
なかり九。また、本実施例では、ドラム缶１８内に充填
したベレット１１はそのままの状態で保管したが、セメ
ント・プラスチックなどの固化材により固化処理するこ
とも、もちろん可能である。

実施例３ 本実施例は、実施例２と同じ粒状樹脂を、一部酸化分解
し、得られた酸化分解残渣をホットプレスによりベレッ
トに成形するものである。第１１図は本実施例に用いた
、酸化分解装置と造粒機、及び酸化分解残渣の移送装置
を示すものでちる。

粒状樹脂１４は、実施例２と同様、脱水器によυ遠心脱
水した後、酸化分解装置内の反応槽１９に供給し、分散
板２０を介して空気２１を供給すると同時に、攪拌翼２
２により反応槽１９内の粒状樹脂１４を均一に攪拌し、
加熱装置２３により昇温させた。この結果、粒状樹脂１
４は序々に酸化分解するが、この反応は発熱反応のため
、空気の供給量が多過ぎると、局部的に高温（６００℃
以上）領域ができる。そこで、反応槽内が常に６００℃
以下となるように、攪拌翼２２により反応槽１９内を均
一攪拌すると共に、空気の供給量も制御した。そして、
粒状樹脂１４が約５０チ酸化分解した時点で分解を停止
し、この時に得られた酸化分解残渣２４を振動フィーダ
２５により造粒機９に移送した。振動フィーダ２５には
保温が施されている。その後、酸化分解残渣２４は造粒
機９によりホットプレスされ、ペレットとなされた。造
粒機９は、酸化分解残渣２４と接する部分が３００℃以
上となるよう、加熱又は保温されている。なお本実施例
では、造粒機９として、タプレ、ナイングマシンを用い
た。

このようにして得られたペレットは強度が約１５０ゆｔ
２あり、３００日間そのまま保管しても、強度劣化は与
られなかった。

以上の実施・例１，２及び３では、熱分解装置又は酸化
分解装置としてロータリーキルンと固定床炉を用いたが
、多段炉や移動炉、流動床炉なども使用でき、また熱分
解（又は酸化分解）装置と残渣の移送装置（スクリュー
フィーダや振動フィーダなど）と造粒機（ブリケアティ
ングマシンやタブレッティングマシンなど）の組み合せ
は、自由な選択が可能である・また処理可能な使用済イ
オン交換樹脂としては、原子力発電所から発生する粉状
樹脂や粒状樹脂はもちろんのこと、核燃料再処理工場な
ど他の放射性物質取扱い施設から発生するものであって
も同様に処理できる。さらに、使用済イオン交換樹脂の
熱分解（又は酸化分解）と残渣のホットプレスを同一装
置にて行うことも可能であシ、その場合には残渣の移送
装置が不要となる。

通常一般に不活性雰囲気での熱分解によるイオン交換樹
脂の分解率は、アニオンでは８５％と高活性雰囲気中の
熱分解法の唯一の欠点である低減容比の原因となってい
る。カチオンのみが低分解率である原因は、硫黄の架橋
現象であることはすでに赤外吸収等の分析により確認し
た。よりて、適当な前処理等によりこの架橋を妨害し、
カチオンの分解率を向上するようにすれば、不活性雰囲
気中での熱分解を用いても、減容比において現在開発さ
れつつある中の焼却法、流動床法等に屁べてあまシ劣ら
ず、しかも非常にコストが安く、かつ高信頼性の使用済
イオン交換樹脂処理システムを提供できる。そのような
実施例の場合には、前処理のための装置が必要となるが
、その他の装置構成は先の実施例あるいは特願昭５９−
１８０５６１号に示したものと全く同一のものでよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特別な高温加熱処理やバインダー添加
を行うことなく、使用済イオン交換樹脂の熱分解残渣又
は酸化分解残渣を、耐久性にすぐれた強固なペレットと
することができる九め、コストが安くかつシステムを簡
単化できるとの効果がある。また熱分解または酸化分解
残渣の余熱を利用することにより、ホットプレス時の加
熱を不要にし得るので、設備費やランニングコストがそ
れだけ安くてすむ利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム因、第２図は
ホットプレスの効果を示す図、第３図は樹脂の組成の影
響を示す図、第４図は所要強度のペレットを得るための
ホットプレス温度範囲を示す図、第５図はペレット断面
の顕微鏡観察結果を示す模式図、第６図はイオン交換樹
脂の温度に依る分子構造変化を示す図、第７図は熱分解
温度の影響を示す図、第８図は酸化分解割合の影響を示
す図、第９図は一実施例の成績を示す図、第１０図およ
び第１１図は夫々本発明の更に他の異なる実施例を示す
図である。 符号の説明 １・・・粉状樹脂　　　　４・・・熱分解装置５・・・
熱分解残渣　　　７・・・排ガス処理装置９・・・造粒
機　　　　　１１・・・ペレット１４・・・粒状樹脂　
　　１７・・・スクリューフィーダ１９・・・反応槽　
　　　２０・・・分散板２１・・・空気　　　　　２２
・・・攪拌翼２３・・・加熱装置 第２図 プレス温度（０Ｃ） 第３図 カ号大ン害り合（％） アニオン割合（％） 第４図 カテ大ン割合 アニオン割合（％） （α）プレス温度：３００℃〜５００’Ｃ（ｂ）プレス
温度：２００°Ｃ又は７００″Ｃプレス温度（０Ｃ） 第８図 酸化分解割合（％）　　　　　　　１ 第９図 保　管　日　′＠（日）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）使用済イオン交換樹脂を不活性雰囲気又は酸素含
   有雰囲気中で３００〜６００℃の温度で熱分解又は酸化
   分解し、それによって得られた分解残渣を下式 ２５０＋（ｗ／１００）＾２×１００＜Ｔ＜６００−（
   ｗ／１００）＾２×１００〔但しｗは使用済イオン交換
   樹脂中の陽イオン交換樹脂の割合（％）である。〕 を満足するプレス温度Ｔ（℃）にてホットプレスしてペ
   レットにすることを特徴とする使用済イオン交換樹脂の
   処理方法。
2. （２）前記酸化分解は、使用済イオン交換樹脂の酸化分
   解割合が７０％を下回る程度になされる特許請求の範囲
   第１項の使用済イオン交換樹脂の処理方法。
3. （３）前記プレス温度を前記熱分解又は酸化分解の際の
   余熱により実現する特許請求の範囲第１、第２又は第３
   項の使用済イオン交換樹脂の処理方法。
4. （４）使用済イオン交換樹脂を不活性雰囲気中で熱分解
   し又は酸素含有雰囲気中で酸化分解するための分解装置
   、該分解装置で得られた分解残渣を保温しつつ移送する
   ための移送装置、及び該移送装置から移送された前記分
   解残渣を保温しつつホットプレスしてペレット化するた
   めの造粒装置を有することを特徴とする使用済イオン交
   換樹脂の処理装置。
5. （５）補助的加熱手段が前記保温を助けるようにした特
   許請求の範囲第４項の使用済イオン交換樹脂の処理装置
   。