JPS62262785A - 水溶液からストロンチウムイオンを除去する方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水溶液からストロンチウムイオンを除去する
装置及び方法に関する。

［発明の背景］ 水冷式原子炉及び再生プラントの生成物の一つとして、
多量の僅かに放射能を帯びた水がある。この水は、放射
能が水中に存在する各種の同位元素類の排出基準に合致
するレベルにまで充分に低くなるまで大きな池の中に貯
溜し処理されている。特に困難な問題を提起する放射性
同位元素はストロンチウム９０であり、管理区域外での
ストロイチウム９０の排出限度は３Ｘ１０−’マイクロ
キューリ／ＣＣである。

［従来の技術］ 種々の手段によって水からストロンチウム９０を除去す
る試みは不成功に終わっている。たとえば、水を弱酸性
のカルボン酸カチオン交換樹脂に通しても、排出基準に
適合する程度にまでストロンチウム９０を除去すること
はできなかった。炭素濾過と、従来法による有機イオン
交換とを組合わせても、排出基準に適合する程度にまで
充分なストロンチウムの除去は不可能であった。

［発明が解決しようとする問題点及び問題点を解決する
ための手段］ 従って、本発明は、ｐＨが約７であり固状物を含有する
可能性のある水溶液からストロンチウムイオンを除去す
る装置であって、容器と、容器の少なくとも一部分に充
填された粒状ゼオライトと、容器のゼオライトの充填面
高さまで水溶液を連続的に導入する手段と、容器の水溶
液の水面下のゼオライト内部に位置する細孔フィルタと
、細孔フィルタを介して水溶液を吸引し容器から取り出
す手段とから成ることを特徴とする装置を提供せんとす
るものである。

固体粒子を含有する水溶液からストロンチウイオンを除
去する方法であって、水溶液のｐＨ値をｐＨ６，５乃至
ｐ）１７．５に調整し、ゼオライトをナトリウム塩溶液
で予備洗滌し、予備洗滌されたゼオライトを介し次いで
細孔フィルタを介して水溶液を抜き取ることを特徴とす
る方法も本発明の技術的範囲に含まれる。

［作用］ 本発明による方法及び装置により、排水から効率良くス
トロンチウム９０を除去することができる。他の型式の
装置を用いた場合には目詰まりを起こしたり閉塞を生じ
る粒状物が排水中に含まれている場合でも、ストロンチ
ウム９０の除去が可能である。本発明の方法及び装置は
、安価な材料を比較的簡単で操作し易い形で使用する。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。勿論、本発明は、以下の好ましい実施例に限定さ
れるものではない。

添付の図面において、好ましくは炭素鋼または高密度ポ
リエチレンからつくられ、側部２と、蓋３４、重い底部
４とを持ち、三つの持ち上げ耳部５（図には一つだけ示
しである）が付設された大きな容器１には、ゼオライト
６が充填されている。ストロンチウム９０及び粒状物を
含む汚染された水は、パイプ７を介してタンク１に入り
、はぼゼオライト６の充填高さに相当する部分まで満た
される。汚染された水は、ゼオライト層を通って下降し
、細孔フィルタ・チューブ９に入る。

フィルタ・チューブ９の各端部は密閉されている。水は
チューブの内側から、ポンプ１１によって、パイプ１０
を介して上方に抜き出されて排出または貯溜される。廃
棄前にタンクから最後の水滴を除去するために、細孔フ
ィルタ・チューブ９の内側からタンク９の外側にまで、
第二の管１２が延びている。タンク１には、新しいゼオ
ライト・スラリーを流入させ（何らかの理由で必要にな
った場合には）使用済のゼオライト・スラリーを流出さ
せるために、逃し口１３及び二つの予備ノズル１４（図
を簡単にするため一つだけ図示しである）が設けられて
いる。

水はストロンチウムイオン類、特に放射性のストロンチ
ウム９０による処理で汚染されている可能性がある。ま
た、水は沈殿物または溶解されなかった粒状物を含有す
ることもある。一般的には、原子力発電プラントから出
た溜め池／燃料ブール／貯溜池等からの水は、１０ｐｐ
ｍ（１００万分の１０部）乃至１．０９６（本明細書中
の零は全て重量％である）の粒状物と、０．０１ｐｐｔ
（１兆分の０．０１部）乃至１０．０ｐｐｂ（１０億分
の１０部）のストロンチウムとを含有し、ストロンチウ
ムの９０＊乃至９９零（ストロンチウムの重量を基準と
した百分率）はストロンチウム９０である。排水は、更
に、セリウム等の放射性の多種イオン類並びにアンチモ
ン等の有毒イオン類を含有する可能性がある０本発明の
装置及び方法によれば、上記の他のイオン類も、カチオ
ンであれば、その一部または全部が除去される。有機液
体類はゼオライトの目詰まりを起こしてゼオライトの作
用機能を失わせるので、排水は有機液体を含有するもの
であってはならない。ストロンチウムの除去はｐＨの影
響を受は易いことが判明しているので、処理される水の
ｐＨは約７、好ましくはｐ）１６．５乃至ｐＨ７，５で
なければならない。即ち、ｐＨが約６未満であると、ス
トロンチウムは除去されないか、極めて少量しか除去さ
れない。水のｐＨ値が約７でない場合には、水酸化ナト
リウム又は塩酸溶液等の塩基又は酸を添加して水のｐＨ
調整を行う。

本発明で使用する装置は、従来公知の種々の材料からつ
くることができる。例えば、細孔チューブは、ステンレ
ス鋼、ポリプロピレン、炭化弗素類その他の材料からつ
くることができる。ステンレス鋼は安価で人手し易く機
能も良好であるから、ステンレス鋼が好ましい材料であ
る。細孔フィルタは各種の形状をとり得るが、管状にす
るのが便利であり管状のものが入手し易いので管（チュ
ーブ）が好ましい。細孔フィルタの孔の大きさは、汚染
された水中に存在する除去しようとする粒状物の寸法に
よって定まる。好ましい孔の大きさは公称寸法で１ミク
ロンであり、１ミクロン以上の大きさの粒状物は細孔フ
ィルタを通過しないことを意味する。一般的なチューブ
の寸法は、直径２．５４乃至１２．７ｃｍ（１乃至５イ
ンチ）、長さ３８．１乃至１５２．３ｃｍ（１５乃至６
０インチ）、厚さ０．５乃至２．０ｍｍである。

タンク内部に入れるゼオライトは、ナトリウム塩を含有
する水溶液で予備洗滌しておくのが好ましい。予備洗滌
を行う理由は、ある種のゼオライト類、特にクリノプチ
ロライト類（ｃｌｉｎｏｐｔｉｌｏｌｉｔｅｓ）はカリ
ウムを含有しており、カリウム含有ゼオライト類はナト
リウム含有ゼオライト類よりも効果が劣るからである。

ナトリウム塩の溶液でゼオライトを洗滌することにより
、ゼオライト中のカリウムがナトリウムで置換され、Ｎ
ａ＋置換により水溶液から除去されるストロンチウムの
量が増え、汚染物除去率が高くなる。塩化ナトリウムは
安価で入手し易いので好ましいナトリウム塩であるが、
亜硝酸ナトリウムや硝酸ナトリウム等の他のナトリウム
塩類を使用することもできる。

ゼオライトは、カルシウム、ナトリウム又はカリウムを
含有する珪酸アルミニウム永和物であり、一般式Ｎａ２
Ｏ−２Ａ１２０３．５ＳｉＯ□、Ｃａ０・２Ａ１２０３
・５Ｓ１０２又はＮａ２０１（２（ｌＡＩＪ３・５Ｓｉ
Ｏ２’５Ｈ２０で表わされる。天然及び合成ゼオライト
の何れを使用してもよいが、より安価で同等又はそれ以
上の効果を発揮するので天然（即ち鉱石）ゼオライトが
好ましい。好適なゼオライト類の例は、クリノプチロラ
イト（ｃｌｉｎｏｐｔｉｌｏｌｉｔｅ）　、菱弗石（ｃ
’ｈａｂａｚｉｔｅ）　、モノしデン沸石（ｍｏｒｄｅ
ｎｉｔｅ）、灰十字沸石（ｐｈｉｌｉｐｓｉｔｅ）及び
エリオナイト（ｅｒｆｏｎｆｔｅ）である。クリノプチ
ロライトは、ストロンチウム除去の効果が最も大きいの
で、クリップチオライトが好ましい。好適なゼオライト
粒子の大きさは約２０乃至約５０メツシユであるが、上
記範囲外の粒度のゼオライトを使用してもよい。

装置を運転させるには、予僅洗滌したゼオライトをタン
クの上部高さにまで流し入れ、汚染された水をゼオライ
トの充填高さに達するまで流入させる。次いでポンプを
始動させて、ゼオライト及び、細孔フィルタを介して汚
染水を吸い出しタンクの外に取り出す、細孔フィルタの
目詰まりが起こった場合には、ポンプを随時に逆転させ
て粒状物をフィルタから取り除くことができる。このよ
うな処理は逆洗またはバラフッローイング （ｂａｃｋｆｌｏｗｉｎｇ）と呼ばれている。タンクか
ら排出された水について、周期的に、その放射能を測定
する。タンクから排出される水の放射能が高くなれば、
ゼオライトが使用により能力を喪失したことがわかる。

このような場合には、ゼオライトを除去して新しいゼオ
ライトと交換するか、成るいはタンク全体から流体を抜
いて放射性廃棄物として廃棄処分にすればよい。

各種のゼオライト類について、ストロンチウム及びセシ
ウムを吸収する吸収能を試験した。試験は、０．０１ｇ
のゼオライトをビーカーに入れ、５０１１１の０．５ｗ
１０硝酸溶液中で２４時間攪拌した。マルチ・チャンネ
ル（ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ）分析器でストロンチ
ウム及びセシウム負荷量（Ｉｏａｃｌｆｎｇ）を測定し
た。

結果を下表に示す。

上記の表の示すところによれば、テイーグ・ミンラル・
ブラダクツ社製のクリノプチロライトが最も高いストロ
ンチウム同位元素負荷量を持つ。このクリノプチロライ
トは大部分がカリウム・クリノプチロライトである。

これは、どのナトリウム塩類を用いても均一に洗滌され
ない。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は、粒状物を含有する水溶液からストロンチ
ウム・イオンを除去する装置の側断面図である。 １・・・・容器 ６・・・・ゼオライト ７．１０・・・・バイブ ９・・・・細孔フィルタ・チューブ １１・・ポンプ メ４？シフ″′ 闘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｐＨが約７であり固状物を含有する可能性のある水
   溶液からストロンチウムイオンを除去する装置であって
   、容器と、容器の少なくとも一部分に充填された粒状ゼ
   オライトと、容器のゼオライトの充填面高さまで水溶液
   を連続的に導入する手段と、容器の水溶液の水面下のゼ
   オライト内部に位置する細孔フィルタと、細孔フィルタ
   を介して水溶液を吸引し容器から取り出す手段とから成
   ることを特徴とする装置。 ２、ゼオライトをナトリウム塩溶液で予備洗滌すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、ナトリウム塩が塩化ナトリウムであることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４、細孔フィルタが管状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の装置。 ５、水溶液が容器の最上部から容器に導入され、細孔フ
   ィルタが容器の底部に位置することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の装置。 ６、水溶液のｐＨ値がｐＨ６．５乃至ｐＨ７．５である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何
   れかに記載の装置。 ７、細孔フィルタを介して水溶液を逆流させる手段を持
   つことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の
   何れかに記載の装 置。 ８、細孔フィルタがステンレス鋼製であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の
   装置。 ９、細孔フィルタの公称孔部寸法が１ミクロンであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れ
   かに記載の装置。 １０、ゼオライトがクリノプチロライトであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の何れかに記
   載の装置。 １１、固体粒子を含有する水溶液からストロンチウイオ
   ンを除去する方法であって、水溶液のｐＨ値をｐＨ６．
   ５乃至ｐＨ７．５に調整し、ゼオライトをナトリウム塩
   溶液で予備洗滌し、予備洗滌されたゼオライトを介し次
   いで細孔フィルタを介して水溶液を抜き取ることを特徴
   とする方法。