JPS63162040A - 耐熱耐食性ヨウ素吸着材 - 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、ヨウ素吸着材に係シ、特に原子力ブラントの
焼却炉オフガスなど、高温でかつ腐食性物質を含むガス
中から、放射性ヨウ素を除去するのに好適な耐熱耐食性
吸着材に関する。

［従来の技術］ 原子力発電所などの原子カプラントにおいては、環境保
全のため放射性ガス、％に単体ヨウ素（工、）やヨウ化
メチル（ＣＨ，Ｉ）を主成分とした有機ヨウ素などから
なる放射性ヨウ素の放出防止が重要な課題である。

近年、原子力発電所において種々の可燃性の放射性廃棄
物を焼却し、放射性廃棄物を化学的に安定な形態にする
とともに、その容積を小さくすることが進められてきて
いる。これまでは、紙、ウェスなど比較的放射能レベル
の低い廃棄物が焼却されていたが、最近、イオン交換樹
脂など放射能レベルの比較的高いレベルの廃棄物の焼却
が考えられている。この放射能レベルの高い廃棄物を焼
却するためには、それに含まれている放射性ヨウ素など
揮発性核種が周辺環境に放出されることを防止しなけれ
ばならない。この方法として、以下の２つの方法が考え
られる。

（１）　　オフガス系にヨウ素吸着材の充填塔を設け、
放射性ヨウ素を吸着、除去する方法： この方法は、例えば活性炭、銀ゼオライト、銀シリカグ
ルおよび特開昭５６−１０８５３２記載の銀アルミナな
どの１〜２ｆｌφ（平均粒通約１．５朋φ）の吸着材を
充填したフィルタで、オフガス中の放射性ヨウ素を除去
しようとする発想である。

（２）焼却前に廃棄物を一定時間貯留し、揮発性核種の
放射能減衰を待つ方法： 揮発性核種は、比較的短半減期のものが多く、放射性ヨ
ウ素の場合　　Ｉで８日、　　工で２０．８時間である
。したがって、一定期間貯蔵することによって、揮発性
核種の素を少なくすることができる。１３１１の場合、
１力月の貯蔵で１／１０．１年の貯蔵で１／１０　　に
することができる。この方法は、この放射能減衰を利用
したものである。しかし、この方法は、焼却前の容積の
大きな廃棄物を大量に、かつ長期間保管できるタンク等
の貯蔵スペースを確保しなければならないため、原子力
発電所の建設コストを上昇させるという問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 焼却炉オフガスにはＳＯ−？ＮＯｘの腐食性ガスが共存
し、かつ、該オフガスは最高８００℃の高温であるが、
上記方法（１）については、このような腐食性かつ高温
雰囲気で放射性ヨウ素を除去できるヨウ素吸着材が従来
なかったため、実用できなかった。

本発明の目的は、焼却炉オフガスに適用可能なヨウ素吸
着材を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、比表面積２０ｍ”／ｊ％以上のα−アルミ
ナ担体の表面に銀または硝酸銀を添着してなることを特
徴とするヨウ素吸着材により、達成される。

［作用］ 担体の材質がα−アルミナであるため、吸着材の耐食性
、耐熱性が優れ、腐食性かつ高温の雰囲気であるオフが
ス中での使用に耐え得る。

担体表面に銀または硝酸銀を添着していることにより、
焼却炉オフガス中の放射性ヨウ素をヨウ化銀（ＡｇＩ　
）として化学的に吸着、除去できる。

比表面積２０ｍ”／９−以上の担体であり且つ放射性ヨ
ウ素をヨウ化銀として化学的に吸着する銀又は硝酸銀が
添着されていることによって、放射性ヨウ素の吸着、除
去効力が著しく向上する。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。

吸着材の耐食性、耐熱性は担体の材質による影響が大き
い。そこで、まず、本発明に関係するα−アルミナ及び
比較例であるゼオライト、シリカケ９ル並びに無定形ア
ルミナについて耐食性、耐熱性を比較した。これを第１
表に示す。

α−アルミナは、無定形アルミナを１２００℃で焼成し
て作製した。焼成物をＸ線回折で調べたところ、α−ア
ルミナであることを確認した。比較例の１つであるゼオ
ライトは合成ゼオライトであるホー・シャイトを用い、
シリカダルは結晶系的に無定形のシリカであシ、６００
℃Ｘ２ｈ程度で焼成したものを用い、無定形アルミナは
６００℃程度で焼成したものを用いた。

上記の担体について、それぞれ耐食性及び耐熱性を評価
した。耐食性評価は、常温で６ＮのＨ２ＳＯ４水溶液中
に試料を浸漬し、浸漬前後の試料の圧壊強度を測定し、
比較することによって行なった。

これは焼成ガス中に含まれるＳＯＸとＨ２Ｏとによって
副生成するＨ２ＳＯ４を考慮したものである。第１表中
の耐食性の項に示すとおり、比較例であるゼオライト、
シリカゲル及び無定形アルミナについては耐食性は不良
であるが、α−アルミナについては耐食性は良好であっ
た。

耐熱性評価は、試料を８００℃（焼却炉オフガスが最高
８００℃であることを考慮した）に曝し、曝露前後の試
料について圧壊強度とＸ線回折で調べた結晶形の変化を
測定し、比較することによって行なった。第１表中の耐
熱性の項に示すとおり、比較例であるゼオライト、シリ
カゲル及び無定形アルミナについては耐熱性は不良であ
るが、α−アルミナについては耐熱性は良好であった。

比較例は、焼成温度が比較的低いため、８００℃に曝し
た際に結晶変化が生じ、強度が著しく低下している。

第　　１　　表 表中○は良好を×は不良を意味する。

ところで、第１表の比表面積の項で示すように、α−ア
ルミナは比表面積が著しく低下していることがわかる。

そこで、次に、比表面積とヨウ素吸着・除去効率につい
て調べた結果を次に説明する。比表面積を徨々変えたα
−アルミナ担体の表面に銀及び硝酸銀を添着した試料を
作成し、便宜的に温度１００℃。

線速度２０ｃｍ／Ｓ　、吸着材層厚５ｃ１！Ｌの条件で
、ヨウ素として、ヨウ素の化学形態のうち最も除去しに
くいとされているヨウ化メチルを用い、ヨウ化メチルを
含む空気を通気して性能試験を実施した。

硝酸銀を添着した場合の結果を第１図に示す。

比表面＆が２０ｍ”／９−以下ではヨウ素吸着・除去効
率は低く、一方、比表面積が２０ｍ”／９−以上では同
効率が高いことがわかる。なお、銀を添着した場合の結
果もほぼ同一であった。

なお、発明者らは、特開昭５６−１０８５３２記載の二
重細孔構造が、α−アルミナの比表面積の増大に利用で
きることを見い出し、高い比表面積のα−アルミナを調
製した。この調製の方法について第３図を用いて具体的
に述べる。まず、硫酸アルミニウム１０重量％水溶液に
４規定のアンモニア水を徐々に加え、−を５〜１０とし
一昼夜放置後これをろ過し、清浄水にて十分に洗浄し、
アルミナダルを得る。この時、硫酸イオンを十分に除去
すること、使用する硫酸アルミニウム中に１０重景％以
上のシリカを含まないことが、後段のα−アルミナ化を
進行させるための重要なポイントの一つである。このよ
うにして得たアルミナダルを出発原料として、以下に述
べるように高い比表面積を持つα−アルミナを得る。つ
いで、予備焼成を行なうが、予備焼成に際して、焼成し
やすいように、あらかじめ造粒しておく必要がある。こ
の造粒は、アルミナダルを１２０℃で乾燥しアルミナ粉
とした後、このアルミナ粉ＩＫＩＩに硝酸（２５ｅＣ／
Ｈ２０ｔ）ヲ加え、ニーグーミキサーにて十分混線シし
た後、この混合物を直径１朋のダイスを用いて押し出し
、これを１２０℃で１２時間乾燥して作成した。これを
予備焼成として６００℃で３時間焼成を行なった。この
予備焼成アルミナを粉砕機にて０．０４〜Ｑ、ｌｓｎに
粉砕する。これらの操作によシ２００Ｘ以下、平均１５
０＾の小細孔を有する粒子が得られる。これらの粒子は
、このまま１２００℃で焼成しα−アルミナ化しても、
粒子径が小さいため小細孔を十分維持でき、高い比表面
積を確保できる。粉砕によって得られた粒子０．７　Ｋ
ｑとすでに得られたアルミナダル乾燥物０．３　Ｋｆと
混合する。

これにベントナイト３０％と共に硝酸（３０ＣＣ／Ｈ２
０ｔ）を加え、ニーダ−ミキサーにて十分に混練する。

この後、これらの混合物を直径１ｆｌのダイスを用いて
押出し、それを切断した後、造粒機にて粒径１〜２龍に
球形化する。これを１１００℃〜１４００℃の温度にて
焼成することによって、細孔径２００Ｘ以下の小細孔を
持った粒子の間隙に大細孔が形成されたα−アルミナ担
体が得られる。このとき、小細孔は、大細孔の表面に形
成され、大細孔とつながっておシ、さらに大細孔はアル
ミナ担体粒子表面に顔を出しているため高い比表面積を
持っている。このようにして調製した二重細孔α−アル
ミナの比表面積は４０〜６０ｍ”／Ｓ’であシ、第１図
にみられるように、ヨウ素の除去性能を維持できる２０
ｍ”／Ｐを超えている。

次に硝酸銀の添着であるが、まず、二重細孔α−アルミ
ナ担体粒子５０？を０．１規定硝酸５０ｃｃ内に入れ、
室温で１５分間保持した後ろ過し、その後硝酸銀８．２
９−／　Ｈ２Ｏ２０ｃｃを加え、これを１００℃にて乾
燥する。このようにして、硝酸銀の添着を行なうことが
できる。

以上の様にして、比表面積が高くかつ耐熱耐食性が高い
α−アルミナに硝酸銀を添着した本発明による吸着材が
調製できる。

上記の様にして得られた本発明による硝酸銀添着のα−
アルミナを用いて銀添着のα−アルミナも調製できる。

すなわち、硝酸銀添着のα−アルミナを６００℃で２時
間以上焼成すると、硝酸銀が分解し銀となシ、銀添着の
α−アルミナが調製できる。

本実施例によれば、二重細孔の比表面積の高いα−アル
ミナが調製でき、本発明の目的とする高温でかつ多量の
ＳＯｘやＮＯｘの腐食性ガスを含むオフガス中から、放
射性ヨウ素を除去できる吸着材を提供できる。また、本
実施例によれば、α−アルミナが二重細孔、すなわち大
細孔の中に小細孔があるため、添着した銀が毛細管現象
により小細孔内に保持され、小細孔内に添着した銀が機
械的な摩耗によって失なわれることはないという利点が
ある。

上記の実施例においては二重細孔アルミナを用いている
が、本発明はこれに限定されることはなく、比表面積が
２０ｔｈ２／ｇ以上のα−アルミナを用いれば、はぼ同
様の効果を奏する。ただし、添着した銀も機械的摩耗に
よりて失なわれる割合は、二重細孔アルミナに比べ、大
きくなることもある。

次に、前記のヨウ素吸着材を充填した充填塔を焼却炉オ
フがス系に設置した場合の実施例を、図面を用いて、説
明する。

第２図に本発明を適用できる焼却炉のフロー図を示す。

図中の１は使用済樹脂を受けるための廃樹脂タンク、２
は廃樹脂、３は脱水器、６はドラム缶、７は固化剤タン
ク、１０は冷却空気プロワ−１１３は本発明の二重細孔
α−アルミナに硝酸銀を添着した吸着材を充填している
充填塔、２０は焼却炉、２１はプロ／ンガス〆ンペ、２
２はプロワ−１２３，２４はセラミックフィルター、２
５はスクリューフィーダー、２６は遠隔操作用制御装置
、１５，１６．２７はパ、ルプである。次に、図面に従
い操作方法を説明する。廃樹脂２が廃樹脂タンク１から
パルプ１５を介して脱水器３に送られて充分に水が脱水
された後、パルプ１６を介してスクリューフィーダー２
５によって焼却炉２０の処理能力を超えないように調整
しながら連続または間欠的に焼却炉２０に供給される。

焼却炉２０には、フロパンガスがプロ／ンガスデンペ２
１より供給され、燃焼している。空気はプロワ−２２に
よって、廃樹脂、プロ／４’ンガスの燃焼に必要とされ
る空気量の約２倍量が供給される。燃焼によって発生す
るガス中には、未燃焼の廃樹脂が粒子として含まれる。

このため、廃樹脂を除去しフィルタ上で燃焼できる能力
を持つセラミックフィルター２３＋２４が設けられてい
る。ここでの温度は、フィルタ２３で約８００℃、フィ
ルタ２４で６００℃〜８００′ｃＫなる。このようにし
て廃樹脂は完全に燃焼し、揮発性の放射性ヨウ素が燃焼
ガスと共に後段に送られる。冷却空気がプロワ−１０に
よって供給され、オフガスは所定の温度に下げられ、本
発明による吸着材を充填している充填塔１３によって放
射性ヨウ素が吸着、除去される。

この時の吸着材充填塔１３の温度条件について具体的に
述べる。第４図にヨウ素の除去効率と温度条件を示す。

ここで、低温ではＳＯ工とＨ２Ｏとの反応によって生成
するＨ２ＳＯ４が吸着材表面上に多量に凝縮し、除去効
率も低い。一方高温側では、添着した銀とヨウ素との反
応によって生成したヨウ化銀が、気化しはじめるため除
去効率が低下する。したがって、３５０℃〜８００℃の
範囲に吸着材温度を調節することによりて、高い除去効
率で運転できる。

一方焼却によって発生した残渣は、間欠的にパルプ２７
を介して回収される。回収された残渣は固化剤タンク中
のセメントまたはプラスチックなどの固化剤とともにド
ラム缶６に入れられ固化される。

本実施例によれば、発生してくる廃樹脂を、即時焼却す
ることができ、廃樹脂の貯蔵スペースを削減でき、原子
カグラ／トの建設コスト低減が可能となる。

［発明の効果］ 本発明によれば、耐熱性・耐食性の良いヨウ素吸着材を
提供でき、従来性なわれてきた一定時間貯留し放射能減
衰を待つ方法を放射性ヨウ素を吸着、除去する方法へ実
用的に切替えることが可能となる。その結果、廃樹脂の
貯蔵スペースが不用となシ、原子カブラントの建設コス
ト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ヨウ素吸着材の吸着・除去効率と比表面積と
の関係を示した図、第２図は、本発明のヨウ素吸着材を
用いた焼却システムを示した図、第３図はヨウ素吸着材
の調製方法を示す図、第４図は吸着材温度と吸着、除去
効率の関係を示した図である。 １・・・廃樹脂タンク　　　２・・・廃樹脂３・・・脱
水器　　　　　　６・・・ドラム缶７・・・固化剤タン
ク　　　８・・・冷却空気プロワ−１３・・・本発明に
よる吸着材を充填している充填塔１５．１６・・・パル
プ　　２０・・・焼却炉２１・・・フロパンがスＩＩデ
ンペ ２２・・・ブロワ− ２３，２４・・・セラミックフィルター２５・・・スク
リューフィーダー ２６・・・遠隔操作用制御装置。 ｒ−） 谷　浩太部　： 第１図 比表面積軛２／９） 莞２図 地３図 党４図 温度（°Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比表面積２０ｍ＾２／ｇ以上のα−アルミナに銀ま
   たは硝酸銀を添着してなることを特徴とする耐熱耐食性
   ヨウ素吸着材。 ２、前記α−アルミナが、多数の大細孔を有し、かつ前
   記大細孔の中に小細孔を有するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の耐熱耐食性ヨウ素吸着
   材。