JPS62239098A - 放射性ヨウ素の処理方法および装置 - Google Patents

放射性ヨウ素の処理方法および装置

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JPS62239098A
JPS62239098A JP8358986A JP8358986A JPS62239098A JP S62239098 A JPS62239098 A JP S62239098A JP 8358986 A JP8358986 A JP 8358986A JP 8358986 A JP8358986 A JP 8358986A JP S62239098 A JPS62239098 A JP S62239098A
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性ヨウ素の処理方法及び装置に係シ、特に
硝酸銀添着吸着材に吸着した長半減期放射性ヨウ素の安
定な処理方法および装置に関する。
〔発明の背景〕
原子力施設では周辺住民の放射能量@を防止するため、
周辺環境に放出される放射能量を低減するための種々の
対策が講じられている。乙のうち放射性ヨウ素に対して
は、これが人体の甲状腺に選択的に吸収され放射能被曝
を増大させるため、特に厳格な放出放射能量の低減対策
が施されている。特に、再処理プラントでは、原子力発
電所から放出される1311 (半減期8日)に比べ、
長半減期(1,7X107年)の129I が放出され
るため、特に厳格な放出放射能量の低減対策がとられて
いる。
放射性ヨウ素の直接的放出の系統となるオフガス系では
、アルカリ洗浄塔、銀添着吸着材充填塔の2段処理が行
われている。アルカリ洗浄塔は、去できないので、高い
除去性能が期待できず、また、廃液の発生量が多いとい
う問題がある。一方、銀添着吸着材充填塔は高価である
が、I2. CH3I共に高効率で除去できるメリット
がある。現状は、これらの2つの方式を組合せて、周辺
環境への放射性ヨウ素の放出放射能量を、環境に影響し
ないように、低減している。
近年、再処理オフガス系の放射性ヨウ素の除去システム
の見直しが行なわれ、コーz−A=4千遍潰11ト駈−
票メ二ムスj−。       アルカリ洗浄塔による
前段処理をせずに、銀添着吸着材充填一般に知られてい
る銀添着吸着材としては、銀ゼオライト、銀シリカゲル
および特開昭56−108532号記載の銀アルミナの
3つがある。
これらの銀添着吸着材は、2つのタイプに分けることが
できる。すなわち、銀をイオン交換によって添着した吸
着材と、多孔性の物質に硝酸銀として添着した吸着材で
ある。前者に属するものは、銀ゼオライトであシ、後者
に属するものは、銀アルミナと銀シリカゲルである。こ
の2つのタイプの吸着材のヨウ素の吸着容量を測定した
結果、銀ゼオライトでは添着した銀の60%程度しかヨ
ウ素の吸着に利用されないが、銀アルミナ、銀シリカゲ
ルでは添着銀の90チ以上がヨウ素との反応に利用され
る。この点から、銀シリカゲル、銀アルミナなどの硝酸
銀添着吸着材は、添着された銀が有効に利用され、高価
な銀の使用量を低減できるため、コスト面で特に優れて
いると云える。
上記の硝酸銀添着吸着材充填塔単独で放射性ヨウ素を除
去する方式では、放射性ヨウ素が化学的、物理的に安定
な銀の化合物として固定されるといわれておシ、放射性
廃棄物の取扱が容易であるといわれてきた。しかしなが
ら、放射性ヨウ素と硝酸銀添着吸着材との反応忙ついて
は、西独のり区などでの研究例があるものの、未だ明確
にされていない。
そこで、本発明者らは放射性ヨウ素と硝酸銀添着吸着材
での硝酸銀との反応を明確にし、その問題点を明らかに
して、硝酸銀添着吸着材充填塔単独による放射性ヨウ素
除去システムの信頼性を高める方策を見出すことが必要
であると考えた。
II?”r 〔発明の目的〕 本発明の目的は、放射性ヨウ素と硝酸銀添着吸着材の硝
酸銀との反応およびそれに伴う問題点並びにその解決手
段を明らかにし、以て放射性ヨウ素を安定に処理する方
法及び装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、本発明者らの実験により、放射性ヨウ素と硝
酸銀添着吸着材の硝酸銀との反応生成物中にヨウ化銀(
AgI)以外の銀とヨウ素との化合物が含まれているこ
とを見い出し、さらに、この銀とヨウ素、との化合物を
すべて安定なAgIに変える方法を見い出した結果によ
るものである。
本発明の放射性ヨウ素の処理方法は、放射性ヨウ素を硝
酸銀添着吸着材に吸着させた後、該吸着材中のヨウ化銀
以外の銀とヨウ素との化合物を安定なヨウ化銀に変える
ことに特徴がある。
放射性ヨウ素を吸着した硝酸銀添着吸着材中のヨウ化銀
以外の銀とヨウ素どの化合物をヨウ化銀に変えるために
は、該放射性ヨウ素を吸着した硝酸銀添着吸着材を40
0〜800℃に加熱するか、又は、該放射性ヨウ素を吸
着した硝酸銀添着吸着材に、N0AO2が0.2以上と
なる還元性ガスを通気する。
本発明は以下の実験結果に基づきなされたものである。
再処理プラントオフガス中には、放射性ヨウ素が約10
0pIIIl含まれており、その化学形態は全量の約9
0%が分子状ヨウ素(I2) 、残り約10%が有機ヨ
ウ素(主成分CH3I)である。そこで発明者らは、工
2とCH3Iについて、銀アルミナとの反応性を検討し
た。この検討では、銀アルミナを充填した吸着塔に、I
2またはCH3Iを含む模擬ガスを通気し、吸着塔から
出てくる反応ガスを紫外線吸光光度計およびガスクロに
よって同定および定量した。さらに、ヨウ素吸着後の硝
酸銀添着吸着材(銀アルミナ)中の硝酸銀とヨウ素との
反応生成物2X線回折によって同定した。
以上の結果を、第2図および第1表に示す。第2図はI
2またはCH3I吸着後の硝酸銀添着吸着材のX線回折
パターンである。この結果から、CH3Iとが生成して
いることがわかる。AgIO3についてはASTMの標
準回折パターンがないため、和光紬薬製のAgIO3の
X線回折パターンと比較した。なお、図中のM2O3の
回折ピークは担体であるアルミナによる亀のである。こ
れらの銀とヨウ素との化合物の生成および反応式を決定
するため、ガスクロによる吸着塔出口ガスの組成を測定
した。ガスクロおよびX線回折の結果、第1表に示す反
応式を得た。
第1表 すなわち、工2の吸着時にはAg1O3とAgIが生成
しこの際NO2が発生する。またCH,Iの吸着時には
AgIが生成し、CH,NO,が気体として発生する。
また、AgI 、 Agl0.以外の銀とヨウ素綽化合
物としてAgl3が少量生成する場合があることもわか
った。
再処理プラントオフガスは工、が多いため、以上の結果
より、オフガス処理後の硝酸銀添着吸着材上の主な反応
生成物はAgIとAgIO3であることが判明した。
添着されていない通常の硝酸銀と工、との反応に関する
従来の研究報告でも反応生成物としてAgIの他にAg
 I O,が生ずることが報告されていた。しかしなが
ら、これと発明者らの見い出した上記事実とは同じでは
ない。々ぜなら、硝酸銀添着吸着材は、一般に触媒など
と同様に添着される担体であるアルミナ、シリカゲルな
どの影響を受け、通常の硝酸銀とI2との反応などのよ
うに単一物質での反応と異なるのが常である。さらに触
媒一般では、製法、担体の選定などが触媒効果または反
応形態を決定する重要な要因となっている。また銀シリ
カゲルは西独のWAKで開発されたものであるが、WA
Kの報告では、前述の従来の研究報告を単に引用し、A
gl0.が生成する可能性を示しているにすぎない。し
たがって、発明者らの実験に基づき見出した前記事実は
これまで知られていたものではない。
さて以上のように、硝酸銀添着吸着材のI2の吸着時に
AgIとAgIO3が生成することを述べたが。
このうちAgIは、現在の科学で考えられる最も安定な
物質である。一方、AgIO3も比較的安定な物質であ
るが、以下の2点でAgIと異なる。第1点は、Agl
0.は含酸素化合物であるため、有機物などと長時間接
触させておくと異常発熱の危険性があることである。第
2点は、Agl0.はAgIに比べ約1000倍水に対
する溶解度が大きく、このため、I2吸着済の硝酸銀添
着吸着材の保管中、これが水に触れた場合、あるいはこ
れをセメント固化など水硬性物質で固化する場合など大
きな問題を生ずる。
そとで発明者は、使用済の硝酸銀添着吸着材中のAgI
O3をAgIに変える方法を見い出した。そのひとつの
方法は、使用済の硝酸銀添着吸着材を400〜800℃
に加熱することであり、別の方法は、使用済の硝酸銀添
着吸着材に還元性ガスを通気することである。
また、硝酸銀添着吸着材を加熱する方法では、AgI、
もAgIに変えることができる。
本発明の放射性ヨウ素の処理方法を具現するための装置
は、硝酸銀添着吸着材を充填した複数の並列の吸着塔を
切り換えてこれに順次放射性ヨウ素含有ガスを選択的に
流し、各吸着塔にはその内部−1400〜800℃の範
囲に加熱できる手段と、加熱時の分解がスを取り出す手
段とを設けたものから成るか、あるいは、硝酸銀添着吸
着材を充填した複数の並列の吸着塔に放射性ヨウ素含有
ガスを切換えて流すようになし、別に400〜800℃
の範囲に加熱できる共通容器を設け、この共通容器に上
記吸着塔内の硝酸銀添着吸着材を移送する手段および加
熱時の分解ガスを排出する手段を設けたものから成る。
〔発明の実施例〕
本発明の好適な実施例を図面を用いて以下に詳細に述べ
る。
実施例1 第3図に加熱によるAgIO3の分解を実施する一実施
例の基本70−を示す。本実施例は、通気ガスを加熱す
るためのヒータ16.硝酸銀添着吸着材を充填した吸着
塔1,2.吸着塔を加熱するためのヒータ4.5.パル
f6〜9.17.18から構成される。放射性ヨウ素を
含む処理ガスは、ヒータ16で約150℃に加熱された
のち、パルf6を介して吸着塔1に導入される。吸着塔
1を出たガスは/4ルゾ8を介して後段の処理系統に導
かれる。この時パルプ6,8は開、パルグア、9117
.18は閉である。吸着塔1中の硝酸銀添着吸着材が放
射性ヨウ素を飽和吸着して、吸着塔1出口から放射性ヨ
ウ素が流出する直前に切り換え操作を行なう。切シ換え
操作は次の様にして行なう。まず、パルグア、9を開と
して処理ガスが吸着塔2に流れるようにする。次に、パ
ルプ6.8を閉とする。このようにして切)換えた後、
パルプ18,6を開として、パルプ18を介して空気ま
たは窒素供給源(図示せず)からこれらのガスを吸着塔
1に通気する。次いでヒータ4によって吸着塔1を加熱
する。この時に吸着塔1内の硝酸銀添着吸着材に変化が
生ずる。この変化をI2を吸着した銀アルミナ吸着材を
例にとシ説明する。第4図は、工2を飽和吸着した銀ア
ルきす吸着材の重量変化を、ヨウ素の放出量を加熱温度
の関数として示した図である。この図かられかるように
、約400℃でAgIO3が、AgIと02とに分解す
るが、この際、ヨウ素は全く放出されない。ヨウ素の放
出は、約800℃でヨウ化銀の気化忙よって生ずる。し
たがって加熱温度を400〜800℃の範囲にすること
によって、ヨウ素の放出がなく、AgIO3をAgIに
変化させることができる。この事実から、ヒータ4によ
る吸着塔1の加熱温度は400〜800℃とすることが
必要である。AgIO3の分解によって生ずる02は、
パルプ18を介して導入される空気または窒素ガスと共
和吸着塔1から流出し、処理ガスとともにパルプ6,7
を介して吸着塔2に導入される。パル7”18を介して
導入される空気または窒素ガスの流量は、処理ガスの1
/10程度であシ、吸着塔2の処理能力を超えない。こ
の後、吸着塔1を放冷し、吸着塔1内の使用済硝酸銀添
着吸着材を一時貯蔵タンク(図示せず)忙移し、新しい
硝酸銀添着吸着材を吸着塔1に充填する。吸着塔2中の
硝酸銀添着吸着材が放射性ヨウ素を飽和吸着して、吸着
塔2から放射性ヨウ素が流出する直前に再度切シ換え操
作を行ない、吸着塔1に処理ガスを通気する。吸着塔2
中の硝酸銀添着吸着材を加熱処理して、吸着塔1と同様
、Agl0SをAgIに変化させる。このようにして、
吸着塔1と吸着塔2を交互に切シ換え使用する。
以上の実施例によシ、硝酸銀添着吸着材上のAgIO3
は化学的に安定なAgIに変化する。その効果を、耐水
性の点から具体的に述べる。第5図は、I2を吸着した
だけの銀アルミナと、12を吸着した後600℃の加熱
処理をした銀アル′ミナの吸着ヨウ素の浸出比の時間変
化を示した図である。ここで浸出比は、銀アルミナの2
000倍容の水和銀アルミナを浸漬し、初めに吸着して
いたヨウ素量に対する溶出ヨウ素量の比として求めた。
図かられかるように、600℃の加熱処理をした銀アル
ばすは、加熱処理をしない銀アルミナよシも1000倍
浸出しにくい。
また、ヨウ素吸着後の銀添着吸着材をセメントで固化し
て得た固化体の水浸漬試験を実施した。
試験に使用した固化体は直径50m高さ50mである。
ヨウ素吸着後そのまま固化したものでは5日間の水浸漬
後、浸出比が8×10 であったが、本発明による加熱
処理を実施した後固化したものでは、検出限界10−6
以下であった。
したがって、上記実施例によシ、硝酸銀添着吸着材上の
AgIO3は化学的に安定なAgIに変化す、:ること
かわかる。これによって、耐水性が高くなるだけでなく
、含酸素化合物が消滅するため有機物との接触による異
常発熱などの恐れがなくなる。
したがって、本実施例の適用によシ、硝酸銀添着吸着材
による高効率ヨウ素除去と、一時保管の安定性向上、さ
ら処はセメント固化など水硬性物質による固化が可能と
なる。
実施例2 第1図に加熱によってAgIO3を分解する最も好適な
実施例の基本フローを示す。本実施例は、通気ガスを加
熱するためのヒータ16、硝酸銀添着吸着材を充填した
吸着塔1,2.使用済の硝酸銀添着吸着材を加熱処理す
るための加熱ポット3゜加熱ポット3を加熱するための
ヒータ4.吸着材を吸引輸送するための吸引プロワ15
.パルf6〜14から構成される。実施例1と同様に、
放射性ヨウ素を含む処理ガスは、ヒータ16で約150
℃に加熱されたのち、吸着塔1に通気される。このとき
パルプ6#8は開、パルプ7.9〜14は閉である。吸
着塔1中の硝酸銀添着吸着材が放射性ヨウ素を飽和吸着
して、吸着塔1出口から放射性ヨウ素が流出する直前に
、パルf7,9を開。
パルプ6.8を閉として、吸着塔1から吸着塔2に切シ
換える。この後、パルプ11.13を開として、プロワ
15を作動させる。これによって吸着塔1内の使用済硝
酸銀添着吸着材は、加熱ポット3に空気とともに移送さ
れる。この移送方式は、米国CVI社で既に開発されて
おシ、実用化されている。移送された硝酸銀添着吸着材
は、ヒータ4によって加熱ポット3内で400〜800
℃の範囲となるように加熱され、 AgIO3がAgI
に変化する。このときパルf13は閉で、パルプ14は
開となシ、パルプ14に接続される空気または窒素供給
源(図示せず)よシ、空気または窒素が供給される。供
給される空気または窒素は、処理ガス量に比べきわめて
少ない。このようにして処理された硝酸銀添着吸着材は
、加熱ポットから、一時貯蔵タンク(図示せず)に移さ
れる。また吸着塔IKは新らしい吸着材が充填される。
吸着塔2中の硝酸銀添着吸着材が、放射性ヨウ素を飽和
吸着して、吸着塔2から放射性ヨウ素が流出する直前に
再度切シ変えを行う。吸着塔2中の硝酸銀添着吸着材は
、吸着塔1の場合と同様に処理され、空となった吸着塔
2内には新しい硝酸銀添着吸着材を充填する。とのよう
にして、吸着塔1と吸着塔2を交互に切)換え使用する
上記、実施例では、実施例1と同様に、使用済硝酸銀添
着吸着材の安定性が向上するだけでなく、実施例1と比
較して高温の加熱器が1基と少なくてすむメリットがあ
る。
上記実施例1,2では、AgI以外の銀とヨウ素との化
合物としてAgIO3の例をとbsげたが、硝酸銀添着
吸着材とヨウ素との反応において生成しうるAgI以外
の銀とヨウ素との化合物としてはAgI5がある。これ
は、化学的に不安定であり、容易にヨウ素(工2)を放
出してAgIに変化する傾向がある。
従って使用済の硝酸銀添着吸着材中にAgl3が存在し
ていると、雰囲気中への放射性ヨウ素の放出につながシ
危険である。実施例1.2では、Agl5の分解も可能
である。この分解反応は次のように生ずる。
Agl3→Agl−1−I2 この反応によって生じた工2は、使用済の硝酸銀添着吸
着材中のヨウ素と反応していない銀(AgNO3’tた
はAg)と反応して吸着されるか、または、処理ガスと
共にオフガス処理系統知導びかれ、吸着される。
実施例3 上記1,2の実施例は加熱によるAgIO3の分解であ
るが、Co、Noなどの還元性ガスを通気することによ
ってAgIO3を分解する実施を次に述べる。
特にNOは、再処理プラントの排ガスの処理系にN。
の処理装置があることから有利である。ここではNOの
場合を例にとって、よシ具体的に述べる。第6図はN0
AO2の比とAgIの生成比との関係を示した図である
。ここで言うNo、402の比は、AgIO3の還元と
密接な関連がある。なぜならAgIO3は次式によって
AgIに変化し、NO2が過剰となると一度生成したA
gIがAg105となるためである。
AgIO3+3NOn AgI + 3NO2第6図か
られかるように、N%02が0.2以上、すなわちNo
の量が多くなるとAgIが100q6生成する。したが
ってNo/No 2比が0.2以上のガスを用いればよ
いことがわかる。2のとき酸素を含まない不活性ガスが
No 、No 2以外にあってもよい。これを具体的に
実施するためには、第3図ではパルプ17.18を介し
て還元性ガスを導入すればよく、また第1図ではパルf
14を介して還元性ガスを導入すればよい。またこの反
応は、0℃においても生ずるため、加熱は不要となる。
したがって、本方法によれば、高温の加熱装置がなくて
も、AgIO3の分解が可能となる。
上記実施例1,2.3では、ヨウ素と反応せずに残留し
た硝酸銀(AgNOa)も分解できる。AgNO3の溶
解度は62wt%と、Ag、T、に比べ10倍、Ag1
03に比べ104倍大きいため、使用済の硝酸銀添着吸
着材に残留AgNO3が存在すると、水と接触したとき
残留するAgNO3の溶出が生じ、AgNO3と一緒に
存在するAgIやAglOsが機械的にはく離し、水に
溶出する。このように、残留するAgNO3によって放
射性ヨウ素の溶出量が増大する。このように耐水性を低
下させる残留AgNO3は、実施例1,2においては、
次のような反応によってAgまたはAg2゜に変化する
2 kgNO5→ Ag2O+ 2 NO+ 3/!2
02また、実施例3においては、次のような反応によっ
てAgまたはAg2oが生成する。
2 AgNO3十No−+Ag2O+ 3 NO2*g
2o +NO→Ag + NO2 これらAg*Ag2Oの溶解度はそれぞれ2.8X10
−幹C52X 10−5!yccでちゃ、それぞれAg
NO3の1/f07 、1/iQ’である。このように
、残留するAgN0.の分解も実施例1,2.3のいず
れでも同時に達成され、使用済の硝酸銀添着吸着材の耐
水性、化学的安定性の向上が可能である。
なお、上記諸実施例では、硝酸銀添着吸着材として銀ア
ルミナの実験結果のみを述べたが、銀シリカグルでも同
様の効果を奏することを実験的に確認している。これに
対し、銀ゼオライトを用いることは、銀アルミナ、銀シ
リカグルを用いた場合とは全く異なり、吸着したヨウ素
の一部が300℃程度で放出されることが発明者らの実
験によシ明らかとなっているσぞ7裔4ル■−な八な。
〔発明の効果〕
本発明によれば、放射性ヨウ素を吸着した硝酸銀添着吸
着材上のAgl以外のヨウ素−銀化合物(AgIO3,
Agl3)を化学的に安定なAgIに変えるので、硝酸
銀添着吸着材によるヨウ素除去から一時保管をへて固化
に到る一連の放射性ヨウ素の処理処分の信頼性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は加熱によってAgIO3を分解する本発明の最
も好適な実施例の70−を示した図、第2図は工2およ
びCH3I吸着後の硝酸銀添着吸着材のX線回折/4′
ターンを示した図、第3図は加熱忙よってAgIO3を
分解する本発明の好適な他の実施例の70−を示した図
、第4図は加熱温度と工2吸着後の硝酸銀添着吸着材の
重量変化及びヨウ素の放出量との関係を示した図、第5
図は加熱処理の有無による水に対するヨウ素の浸出量の
時間変化を示した図、第6図はNo/1’JO2の比と
AgIの生成比との関係を示した図である。 符号の説明 1,2・・・吸着塔    3・・・加熱ポット4.5
.16・・・ヒータ  6〜14,17.18・・・パ
ルプ15・・・吸引プロワ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、放射性ヨウ素を硝酸銀添着吸着材に吸着させる工程
    、該工程を経た硝酸銀添着吸着材中のヨウ化銀以外の銀
    とヨウ素との化合物をヨウ化銀に変える工程よりなるこ
    とを特徴とする放射性ヨウ素の処理方法。 2、上記後者の工程は、放射性ヨウ素を吸着した硝酸銀
    添着吸着材を400〜800℃に加熱することによって
    行う特許請求の範囲第1項記載の放射性ヨウ素の処理方
    法。 3、上記後者の工程は放射性ヨウ素を吸着した硝酸銀添
    着吸着材に還元性ガスを通気することによって行う特許
    請求の範囲第1項記載の放射性ヨウ素の処理方法。 4、還元性ガスは、NO/NO_2が0.2以上の窒素
    酸化物ガスである特許請求の範囲第3項記載の放射性ヨ
    ウ素の処理方法。 5、硝酸銀添着吸着材の充填・排出の可能な並列の複数
    の吸着塔、放射性ヨウ素含有ガスを該吸着塔に選択的に
    切換えて流す手段、該吸着塔内部を夫々400〜800
    ℃に選択的に加熱する手段、加熱時の分解ガスを夫々の
    吸着塔から排出する手段を備えたことを特徴とする放射
    性ヨウ素の処理装置。 6、硝酸銀添着吸着材の充填可能な並列の複数の吸着塔
    、放射性ヨウ素含有ガスを該吸着塔に選択的に切換えて
    流す手段、共通容器、該共通容器内に吸着塔内の硝酸銀
    添着吸着材を選択的に移送する手段、該共通容器内部を
    400〜800℃に加熱する手段、加熱時の分解ガスを
    該共通容器から排出する手段を備えたことを特徴とする
    放射性ヨウ素の処理装置。
JP8358986A 1986-04-11 1986-04-11 放射性ヨウ素の処理方法および装置 Granted JPS62239098A (ja)

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JP8358986A Granted JPS62239098A (ja) 1986-04-11 1986-04-11 放射性ヨウ素の処理方法および装置

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JP (1) JPS62239098A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05126995A (ja) * 1991-11-05 1993-05-25 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 放射性ヨウ素化合物の沈澱分離方法

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JPH05126995A (ja) * 1991-11-05 1993-05-25 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 放射性ヨウ素化合物の沈澱分離方法

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JPH0565036B2 (ja) 1993-09-16

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