JPS63140998A - 放射性廃液中の有用核種の分離方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は放射能を帯びた金属イオンと鉄イオンとニッケ
ルイオンとクロムイオンとセリウム４価イオンが、溶解
している放射性廃液からセリウム４価イオンを分離する
放射性廃液中の有用４５８の分た方法に関する。

（従来の技術） 放射性物質て汚染された被除染物を除染する方法として
は、セリウム３価イオンとセリウム４価イオンと３含む
酸性水溶液を用いて、？Ｃ電解酸化反応よりセリウム３
価イオンからセリウム４価イオンを生成し、この生成し
たセリウム３価イオンに変化する際の酸化力を利用し、
放射性物質を被除染物の表面から除去する放射性物質の
除染方法が知られている。

この除染方法は酸性水溶液中に次第に放射能を帯びた金
属イオンが放射能を帯びていない金属イオンとともに蓄
積する。

そのため酸性水溶液は放射能濃度または金属イオン濃度
が所定の値に達すると廃棄しなければならなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 従来この廃液の廃棄処理方法としては、酸化力を有する
セリウム４価イオンを含んでいる金属イオンが溶解して
いる硝酸水７０液をドラム缶に入れて貯蔵するとドラム
缶を腐蝕してしまうので、還元剤として鉄材、マグネシ
ウム、カルシウム、亜鉛などのアルカリ金属、あるいは
亜ＶＩＬ酸および亜硫Ｂ　４　ｆ：　＞Ｗ加し、還元し
てドラム缶に貯蔵していた。しかしながら、還元剤を添
加するので廃棄物量が増加するという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
放射能を帯びた金属イオンと鉄イオンとニッケルイオン
とクロムイオンと酸化力を有するセリウム４価イオンが
溶解している放射性廃液の廃棄処理に伴なう放射性の二
次廃棄物の発生量を低減するための放射性廃液から有用
核種の分離方法を提供することを目的とする。

し発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明に係わる放射性廃液
中の有用核種の分離方法は放射能を帯びた金属イオンと
鉄イオンとニッケルとクロムイオンと酸１ヒカを有する
セリウム４価イオンを含んだ金属イオンが溶解している
放射性廃液に硝酸を添加して、セリウム４価イオンを銘
イオンにして、つぎに強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着
させて有用核種であるセリウム４価イオンを分屋するこ
とを特徴とする。

（作　用） 放射能を帯びた金属イオンと鉄イオンとニッケルイオン
とクロムイオンと酸化力を有するセリウム４価イオンが
溶解している放射性廃液の酸化性廃棄物発生量の増加さ
せることなく酸化性を消失させて廃棄物量を減少させる
ことができる。

すなわち、放射性廃液中の酸化力を有するセリウム４価
イオンを錯イオンにして強塩基性陰イオン交換樹脂に吸
着させて分離するので、放射性廃液中から酸化力を有す
るイオンが消失し、セリウム４価イオンから取り除かれ
るので二次廃棄物の発生量が少なくなる。

（実施例） 図は本発明方法を実施する好適な装置の配置の一例を示
した系統図である。

図はセリウム３価イオンとセリウム４価イオンとを含む
酸性水溶液を用いて、電解酸化反応によりセリウム３価
イオンからセリウム４価イオンを生成し、この生成した
セリウム４価イオンがセリウム３価イオンに変化する際
の酸化力を利用し、放射性物質で汚染された被除染物の
表面を溶解して放射性物質を被除染物の表面から除去す
る除染装置に還元処理装置を組み込んだ状態を系統図で
示している。

図において符号１は除染槽で、この除染ＷＩｌ内に放射
性廃液２が貯蔵されており、この放射性廃液２中に金属
性被除染物３が浸漬されている。また符号４はイオン交
換塔であり、このイオン交換塔４内には、イオン交換樹
脂５が充填されている。

前記イオン交換樹脂５は、セリウム３価イオンおよびセ
リウム４価イオンを含む酸性水溶液からなる放射性廃液
２に浸されている。

前記除染ｍｌは放射性物質で汚染された被除染物３の表
面を溶解して、放射性物質を被除染物の表面から除去す
るための槽であり、この除染槽１内には前記イオン交換
塔４に貯溜されていたのと同じセリウム３価イオンおよ
びセリウム４価イオンを含む酸性水溶液からなる放射性
廃液２が貯留されている。この放射性廃液２には放射性
物質で汚染された被除染物３が浸漬されている。被除染
物３は除染槽１の上方に配設された固定機構６からケー
ブル７により吊設される。この除染槽１とイオン交換塔
４とは循環ライン８で連結されており、この循環ライン
８の途中には循環ポンプ９が設けられて放射性廃液２が
除染槽１からイオン交換塔４へ移れるようになっている
。さらにイオン交換塔４内の放射性廃液２は、排液ライ
ン１０により排液できるようになっている６ 符号１１はセリウム再生槽であり、このセリウム再生Ｗ
１１１内には除染槽１に貯留されていたのと同じセリウ
ム３価イオンおよびセリウム４価イオンを含む酸性水溶
液からなる放射性廃液２が貯溜されている。この放射性
廃液２には、プラスの電圧が印加されたセリウム再生用
陽極１２とプラスの電圧が印加されたセリウム再生用陰
極１３とが対峠して浸漬されている。このセリウム再生
槽１１と除染槽１とは循環ライン１４および１５で連結
されており、このＷｉ環シライン１５途中には循環ポン
プ１６およびフィルター１７が設けられており放射性廃
液２が除染Ｍ１とセリウム再生槽１１との間を循環する
ようになっている。

一方、除染槽１とイオン交換塔４およびセリウム再生槽
１１の上部側面には排ガスライン１８が接続され酸性水
溶液２から発生する水素あるいは酸素と蒸気およびミス
トは排ガスライン１８を通ってコンデンサー１９とデミ
スタ２０および排気ブロア２１で処理する。コンデンサ
１つで凝縮された液は戻し管２２を通ってセリウム再生
槽１１に回収される。

以下に本発明に係わる放射性廃液中の有用核種の分離方
法の実施例について説明する。

実施例ではセリウム３価（Ｃｅ３１−）化合物である硝
酸第１セリウム［Ｃｅ　（ＮＯ３）３１を用いる。除染
剤として用いる化合物は、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。

ＣｅＪ′（ＮＯ３）３を溶解させた酸性溶液としては硝
酸（ＨＮＯｑ　）溶液を用いる。前記Ｃｅ（ＮＯ３）！
濃度０．８１１０１／ｉＱ、　ＨＮ　Ｏ３濃度２１゜１
＃！の硝酸水溶液からなる放射性廃液２をセリウム再生
Ｗ！１１に収納し、以下に示す電解酸化還元反応の影響
を受けて、Ｃｅ”はＣｅ４Ｆに変換される。

陽極 Ｃｅ”−＋Ｃｅ　”　＋　ｃ　−−（１）２０Ｈ−−＝
Ｈ２０＋（１／２）　０２　　（↑）＋２ｅ−・・・・
・・・・・（２） 陰極 Ｈ”　＋ｅ−−（１／２）２Ｈ２（↑）−・−（３）（
６４４濃度が高くなった放射性廃液２は循環ライン１４
を通って除染槽１に移る。この除染槽１ではセリウム再
生槽１１で生成されたセリウム１１価イオンがセリウム
３価イオンに変換されると同時に、その時の酸化力によ
り前記被除染物３の金属母材表面槽から放射能汚染が除
去される。セリウム４価イオン（（ｅ　４＋　）がセリ
ウム３価イオン（Ｃｅ１１）に変換される一方、被除染
物３の金属表面が溶解される反応式は金属の元素記号Ｍ
とすれば以下に示す通りである。

Ｍ＋Ｃｅ　”−Ｍ”　＋Ｃｅ’″　　・・・・・・・・
・（４）被除染物３の金属母材表面槽の溶解に伴って放
射性廃液２中へ移行した放射能のうち約９０％は不容物
中に存在するのでろ過器などで容易に放射性液２から分
策できる。しかし残りの約１０％は金属イオンとして放
射性廃液２中に溶けた状態で存在するので、この放射能
を帯びた金属イオンとともに放射性廃液２中に蓄積して
しまう。

本発明に係る放射性廃液中の有用核種の分離方法を用い
れば、放射性液２中のセリウム４価イオンを分解するこ
とかできる。

前記放射性廃！２では放射能を帯びた金属イオンはＣｏ
”中、Ｍｎ”すもしくはＭ　ｎ　Ｏ４−の状態で溶解し
ている。鉄イオンとニッケルイオン、クロムイオンはＦ
　ｅ　”　、Ｎ　ｉ　”　、Ｃｒ　”もしくはＣｒ２０
ｙ’−の状態で溶解しており、セリウム３価イオン（（
ｅｊ）　）とセリウム（（：　ｅ　４＋　）も含まれて
いる。この放射性廃液２に硝酸を加えて、硝酸濃度を２
．０１１１０１／Ｊ２とする。この硝酸濃度では、溶解
している金属イオンＣｏ’、Ｍｎ”、ＭｎＯ４−、Ｆｅ
　　３＋　、　　Ｎｉ　　ｚ中　、　　Ｃｒ　Ｉト　、
Ｃｒ２Ｏ７、Ｃｅ”は銘イオンを形成しない。

一方、セリウム４価イオンは、以下のように錯イオン［
Ｃｅ　（ＮＯ３）ｓ−を形成する。

Ｃｅ”＋６ＮＯ３−−＋［Ｃｅ　（ＮＯｘ　＞６　”、
’−・・・・・・・・・（５） この溶液を前記イオン交換塔に循環し強塩基性陰イオン
交換樹脂５に通す。

強塩基性隘イオン交換樹脂ではイオン半径の大きい陰イ
オンのみを吸着する性質があるので、銘、２− イオン［Ｃｅ　（ＮＯ３）６ヨ　は吸着されるが、他の
イオンは吸着されないでイオン交換樹脂５を通過してし
まう。したがって、硝酸）濃度はセリウム４価イオンが
銘イオンを形成しやすい１度に調整することが重要であ
る。イオン交換樹脂としては錯イオンにして陰イオンを
吸着させるので、強塩基性陰イオン交換樹脂を用いるこ
とが必要である。

本発明に係る放射性廃液中の有用核種の分離方法の実施
例について第１表に、Ｃｅ’十の吸着に関する効率を測
定した結果を示す。

放射性廃液として（ｅ４＋　濃度０．３　ｍｏｌ＃！、
ＨＮｏ　３　Ｊ度２．０　Ｔｏｏｌ／Ｊ２、Ｆｅ　（Ｎ
Ｏ３）　３’ａ度１．６１１１０１１’、ｇの溶液を用
いた。イオン交換樹脂としては強塩基性陰イオン交換樹
脂と弱塩基陰イオン交換樹脂と強酸性陰イオン交換樹脂
と弱酸性陰イオン交換樹脂を用いた。

吸着量はイオン交換塔を通過する前後の（：　６４十；
濃度の測定により求めた。吸着の効率Ｘは以下の通りで
ある。

ｘ＝（ａ−ｂ）／ａ ａ：イオン交換塔通過前のＣｅ’十濃度（ｌｏｌ／ｆ）
ｂ＝イオン交換塔通過後のＣｅ４＋濃度（ｌｏｌ／ぶ）
第１表 第１表から本発明の実施例によれば、強塩基陰イオン交
換樹脂により９９．８％の効率でＣｅ’十を吸着するこ
とができる。なお、Ｃｅ”ｆｉ度は０．３　ｎ。

１／（のかわりに０゜００１〜０．４　ｌｏｌ／、２、
ＨＮＯ３１度は２．０　ｌｌ１ｏｌ／ぶのかわりに１，
０〜３．０　ｌｌ１ｏｌ＃！、Ｆｅ　（ＮＯ３）３濃度
は１ｙ６１ｌｏｌ＃！のかわりに０．１〜２．０１１０
１／−Ｊ２でも使用可能である。

本発明に係る放射性廃液中の有用核種の分離方法の例と
従来例の放射性廃液を廃棄する場合とについて、二次廃
棄物の発生量を比較して説明する。

放射性廃液１０００ぶを放射性廃棄処理する場合の廃棄
処理に伴う二次廃棄物発生量を求める。本発明の実施例
で発生する二次廃棄物は放射性廃液を除いて全くない。

一方、従来例の還元剤を添加して放射性廃液を廃棄する
場合の二次廃棄物の発生量ｆ！：鉄剤還元剤として求め
る。

還元反応は以下の反応式に従う。

％式％ 放射性ｊ充液としてはＣｅ　（ＮＯｚ　）３Ｊ度０．８
　ｌ。

！／゛（、ＨＮＯ３＜Ｐｉ度２．０　ｍｏｌ／１、Ｃ６
４＋　ｉｆ４度０．３ＩＤＯ１＃の）に溶液とし、放射
性廃液を１０００ｉＱ廃液する場合の放射性Ｆｉｆ：、
液処理に伴なう二次廃棄物の発生量を検討した結果を比
較して示す。

（還元剤−１ｔ）−（Ｆｅの分子ｆｉｔ）　ｘ１／３　
ｘ　（０，３ｎｏｌ／Ｊ２）　Ｘ　（１０００Ｊ２　）
＝　５６ｘ　Ｏ，３ｘ　１０００／３ ＝５．６ｋｇ 放射性液中に溶解したＦｅ”は中和してＴＪＥ棄しなけ
ればならない。中和は以下の式に従う。

％式％（） 中和後の放射性廃液を濃縮するとＦｅ　（ＯＨ）３は結
晶水を持ったＦｅ２Ｏ３粉末となる。結晶水を無視した
Ｆｅ２Ｏ３粉末の発生量は以下の通りである。

（Ｆｅ２０３粉末の発生量）＝ （５，６ｋｇ　）　Ｘ　（Ｆ　ｅ　２０３の分子量）／
２／（Ｆｅの分子量）　＝５．Ｇ　ｘ　１６０／２１５
６＝８．０ｋｇ 第２表に本発明の第１の実施例と従来例の放射性廃液を
廃業する場合の廃液処理に伴なう二次廃棄物発生量を検
討した結果を比較して示す。

第２表 第２表は放射性廃液１０００ｊ２を廃液処理すると二次
廃棄物発生量は本発明の実施例の場合、Ｏｋｇ、従来例
の放射性廃液に還元剤を添加して廃棄する場合８ｋｇと
なることを示している。

以上説明したように、本発明に係る放射性廃液中の有用
核種の分宵方法によれば、放射性廃液に還元剤を添加し
ないので、還元剤を添加して廃棄する場合に比較して放
射性の二次廃棄物の発生量が少なくなることが明らかで
ある。

［発明の効果］ （１）放射能を帯びた金属イオンと鉄イオンとニッケル
イオンとクロムイオンと酸化力のあるセリウム４価イオ
ンを含んだ金属イオンが溶解している放射性廃液に還元
剤を添加して還元する場合と比較して二次廃棄物の発生
量が少なくなる。

（２）放射能を帯びた金属イオンと鉄イオンとニッケル
イオンとクロムイオンと酸化力のあるセリウム１１価イ
オンを含んだ金属イオンが溶解している放射性廃液中の
セリウム４価イオンを効率良く分離できる。

（３）強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させて分離した
［Ｃｅ　（ＮＯ３）　６　」　　は、；８離して再び使
用することができるので有用核種であるセリウムを有効
に回収できる。

本発明による放射性廃液中の有用核種の分離方法により
、放射性廃液は酸化性が消失するので、乾燥機で乾燥で
きるようになり、プラスチック固化法、セメント固化法
、アスファルト固化法などによって固１ヒ処理すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る放射性廃液中の有用核種の分層方法の
一実施例を示す系統図である。 １・・・・・・・・・除染槽 ２・・・・・・・・・放射性廃液 ３・・・・・・・・・被除染物 ４・・・・・・・・・イオン交換塔 ５・・・・・・・・・イオン交換樹脂 ６・・・・・・・・・固定機構 ７・・・・・・・・・ケーブル ８・・・・・・・・・循環ライン ９・・・・・・・・・循環ポンプ １０・・・・・・・・・廃液ライン １１・・・・・・・・・セリウム再生槽１２・・・・・
・・・・セリウム再生用陽極１３・・・・・・・・・セ
リウム再生用陰極１４・・・・・・・・・循環ライン １５・・・・・・・・・循環ライン １６・・・・・・・・・循環ポンプ １７・・・・・・・・・フィルター １８・・・・・・・・・排ガスライン １９・・・・・・・・・コンデンサー ２０・・・・・・・・・デミスタ ２１・・・・・・・・・排気ブロア ２２・・・・・・・・・戻し管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セリウム３価イオンおよびセリウム４価イオンを
   含む酸性水溶液を用い、電解酸化反応によりセリウム３
   価イオンをセリウム４価イオンに生成して、この生成し
   たセリウム４価イオンの酸化力を利用して放射性物質を
   被除染物の表面から除去した放射性廃液中の有用核種の
   分離方法において、除染後に生じる放射能を帯びた金属
   イオンと鉄イオンとニッケルイオンとクロムイオンとセ
   リウム３価イオンおよびセリウム４価イオンが溶解して
   いる放射性廃液中に硝酸を添加してセリウム４価イオン
   を錯イオンにし、つぎに強塩基性陰イオン交換樹脂に吸
   着させて有用核種であるセリウム４価イオンを分離する
   ことを特徴とする放射性廃液中の有用核種の分離方法。