JPS63165800A - 放射性イオン交換樹脂の分解処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力施設より発生する使用済みイオン交換
樹脂（廃樹脂）、特に陰イオン交換樹脂と陽イオン交換
樹脂との混合物の減容化処理のための化学分解方法に関
するものである。

（従来の技術〕 原子力発電所は、その稼動に伴って様々な固体廃棄物を
発生するが、その処理方式および最終処理方式が確立し
ていないのが現状である。なかでも、液体系の浄化処理
に使用された後に廃棄されるイオン交換樹脂の減容化は
重大な課題となっている。

この減容化処理方法として、燃焼法、熱分解法、酸化分
解法などが提案されているが、いずれも決定的なものと
はなっていない。

即ち、燃焼法は処理速度が大きいという特徴を有するが
、ダスト、タール等が発生するためオフガス系が複雑に
なりすぎると、連発性の放射性化合物が生ずる等の欠点
がある。また分解法は放射性揮発物の発生はないが、炭
素質残分量が多く、焼却と同様にフローが複雑になる。

酸分解法は、濃硫酸と濃硝酸を用いて２６０℃程度の温
度で使用済イオン交換樹脂を９０％程度まで分解する方
法であるが、上記のような欠点はないものの、ＮＯｘや
ＳＯｘを発生する。また、非常に高温で処理するので、
反応槽の材１ｔ（タンタル等）が高価であり、処理液の
中和の結果として大量の塩を生じ、減容効果が半減する
という問題があった。

そこで、過酸化水素と鉄触媒を用いて１００℃程度の温
度で分解する方法（特開昭５７−１４４６号）が提案さ
れている。しかしながら、この方法では、陽イオン交換
樹脂を分解する場合は容易に９５％程度まで分解できる
が、陰イオン交換樹脂を分解する場合には問題があった
。即ち、分解率が最大９０％と低いことである。この点
を解決するために過酸化水素で酸化分解処理する場合に
鉄と銅を触媒として用いる方法（特開昭５９−４４７０
０号）が提案された。この方法による、陰イオン交換樹
脂を９５〜９９％分解可能である。

また、本発明者らは、クエン酸イオンのような吸着選択
性の高いイオン吸着種を陰イオン交換樹脂に吸着させた
後に過酸化水素で酸化分解することにより低過酸化水素
消費量の条件で高分解率で陰イオン交換樹脂の分解処理
を達成できる方法を提案した（特願昭６１−１９４１９
２号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のような過酸化水素を用いるイオン交換樹脂の分解
処理方法においては、そのランニングコストは過酸化水
素の使用量で決まる。従って、使用する過酸化水素の量
をいかに低減させて分解させることができるかが経済的
に重大な課題となっていた。

したがって、本発明の目的は、過酸化水素を酸化剤とし
、鉄イオンと銅イオンを触媒とする放射性イオン交換樹
脂、特に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との混合
物の分解処理にあたり、過酸化水素の消費量が低い条件
の下で高い分解率を示す処理方法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、ナトリウムイオンの共存下で陰イオン交
換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合物を過酸化水素で酸
化分解するならば前記の目的を容易に達成できることを
見出した。

即ち、本発明は、過酸化水素を酸化剤とし、触媒を用い
て放射性イオン交換樹脂を酸化分解するにあたり、ナト
リウムイオンの共存下で陰イオン交換樹脂と陽イオン交
換樹脂との混合物を分解することを特徴とする放射性イ
オン交換樹脂の分解処理方法に係る。

本発明の方法の好ましい実施態様によれば、触媒として
は鉄イオン及び銅イオンが用いられ、また、イオン交換
樹脂の分解はナトリウムイオンを予め陽イオン交換樹脂
に吸着させた後に行われる。

〔作　用〕

本発明は、放射性イオン交換樹脂を鉄イオンおよび銅イ
オンを触媒とし、過酸化水素を酸化剤として用いて分解
するにあたり、陽イオン交換樹脂を水酸化ナトリウム、
硫酸ナトリウム等のナトリウム化合物で処理してナトリ
ウムイオンを吸着させた後に酸化分解処理を行うもので
ある。

陽イオン交換樹脂、とりわけ原子力施設用に使用される
強酸性陽イオン交換樹脂の場合、吸着イオン種の選択性
には、次の傾向があることが知られている。

Ｂ　ａ”＞Ｐ　ｂ”＞Ｓ　ｒ”＞Ｃｏ”＞Ｎ　ｉ”◆〉
Ｃｄ”＞Ｃｕ”＞Ｚｎ”＞ＴＩ”　＞Ａｇ”　＞Ｃｓ”
　＞Ｒｂ”　＞Ｋ”　＞ＮＨａ　”　＞Ｎａ”　＞Ｈ′
″＞Ｌ　ｌ” ここで、原子力施設からの廃樹脂に吸着されているイオ
ン種の割合を表１に示す。

表　１　　廃樹脂中の吸着イオン種“ 原子炉冷却水浄化装置から引抜かれた廃樹脂表１から、
廃陽イオン交換樹脂に関しては、Ｈ・吸着種が全体の８
０％を占めていることがわかる。

即ち、廃陽イオン交換樹脂はほとんどの金属イオンを含
む溶液によって再生されることになる。

ところで、同じ廃樹脂である陰イオン交換樹脂について
は、特願昭６１−１９４１９２号に記載のように、選択
性の高いイオン吸着種を吸着する陰イオン交換樹脂はど
分解しやすいという傾向がある。

本発明者らは、このような傾向が陽イオン交換樹脂にあ
るものと想定し、再生時のコスト、分解時および分解後
の廃液処理等を考慮した上で、吸着イオン種としてナト
リウムイオンを選定し、これを陽イオン交換樹脂に吸着
させた後、陰イオン交換樹脂と混合した状態で分解処理
することを検討した。なお、この場合において、特に考
慮すべきことは、使用する過酸化水素の純分重量と分解
すべきイオン交換樹脂の乾燥重量との比、即ち過酸化水
素／イオン交換樹脂の重量比（ＨｔＯｚ／ｒｅｓｉｎ比
）である０分解方法が経済的であるためには、このＨ□
Ｏｔ／ｒｅｓｉｎ比はｌＯ以下でなければならないが、
本発明に従う分解処理ではＨｔＯｔｌｒｅｓｉｎ比が１
０以下の低過酸化水素消費量の経済的条件で高分解率を
達成できることがわかった。

次に、本発明の分解処理方法について説明する。

まず、反応系に添加する過酸化水素の濃度については特
に制限はない、即ち、通常の３０％または６０％の過酸
化水素等を使用することができる。

また、鉄イオンおよび銅イオンは、硫酸塩、硝酸塩、塩
化物等の水溶性の鉄塩および銅塩である。

ナトリウムイオンを与える化合物としては、水酸化ナト
リウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリ
ウム等の水溶性の化合物が用いられる。

反応は、イオン交換樹脂を水中に分散、！！！濁させた
状態で行う、このとき、反応液の容量は１０ｍ１７ｇ乾
燥樹脂〜５０ｍｊ！／ｇ乾燥樹脂程度が適当である。

反応装置としては、連続式分解処理装置またはバッチ式
分解処理装置のいずれも使用できる。

第１図に連続式分解処理装置（ラボスケール）の概略図
を示す、１は反応槽であり、これに触媒を溶解させた水
溶液とイオン交換樹脂を入れる。

この反応液は２のマグネチックスタラーで攪拌されてい
る。３はウォターパスであり、反応系の温度を一定に保
つためのものである。４は過酸化水素水の供給口であり
、ここから一定流量で過酸化水素水が供給される。５は
触媒供給口であって、高濃度の触媒溶液を供給すること
によりほぼ一定に保持される。触媒濃度については、こ
のようにある程度一定に保持する方法と、初期に濃度を
設定し、後は調節しないという方法のどちらも使用でき
る。

また、イオン交換樹脂は連続的な添加も可能である。

反応温度は常温から１００℃までの範囲で分解処理可能
であるが、高分解率を得るためには９０℃以上が好まし
い。

さらに、反応槽（反応容器）は上記の例のように攪拌機
を備えたものがよい。

〔実施例〕

本発明の方法を例示するために、陽イオン交換樹脂がＨ
型およびＮｕ型であるものと陰イオン交換樹脂との各混
合樹脂について分解処理を行った。

これらの結果を表２１表３および第２図に要約する。

まず、陽イオン交換樹脂がＨ型である混合樹脂において
ＨｚＯｚ／ｒｅｓｉｎ比を４．５および６としたときの
分解率を表２に示す、また、陽イオン交換樹脂がＮａ型
である混合樹脂におけるＨ、Ｏ□／ｒｅｓｉｎ比を同様
に４．５および６としたときの分解率を表３に示す。さ
らに、これらの混合樹脂におけるＨ、Ｏ□Ｚｒｅｓｉｎ
比と分解率との関係を第２図に示す。

表２　Ｈ型陽イオン交換樹脂における ＨｚＯｚ／ｒｅｓｉｎと分解率 表３　　Ｎａ型陽イオン交換樹脂におけるＨｔＯｚ／ｒ
ｅｓｉｎ比と分解率 表２１表３及び第２図の結果から、陽イオン交換樹脂が
Ｈ型である混合樹脂はＨｇＯ□／ｒｅｓｉｎ比６で分解
率が９５％であるのに対して、Ｎａ型の混合樹脂ではＨ
，Ｏ□／ｒｅｓｉｎ比５という厳しい条件であっても９
７％という高分解率を達成できることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、過酸化水素を酸化剤と
し、鉄と銅の組合せ触媒を用いて陰イオン交換樹脂と陽
イオン交換樹脂との混合物を分解する際に、陽イオン交
換樹脂にナトリウムイオンを予め吸着させておいた後に
分解処理することによって、Ｈ１Ｏ□／ｒｅｓｉｎ比１
０以下の経済的条件で高分解率を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに使用できる分解
処理装置の概略図である。第２図は、陽イオン交換樹脂
がＨ型である。混合樹脂および陽イオン交換樹脂がＮａ
Ｉ型である混合樹脂の分解処理における）１１０□／ｒ
ｅｓｉｎ比と分解率との関係を示すグラフである。 １・・・反応槽、２・・・スタラー、３・・・ウォータ
ーバス、４・・・ＨｚＯｔ供給口、５・・・触媒供給口
、６・・・冷却管、Ａ、Ｄ・・・冷却水、Ｂ・・・発生
ガス、Ｃ・・・Ｈ：０８、Ｅ・・・触媒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）過酸化水素を酸化剤とし、触媒を用いて放射性イオ
   ン交換樹脂を酸化分解処理するにあたり、ナトリウムイ
   オンの共存下で陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂と
   の混合物を分解を分解することを特徴とする放射性イオ
   ン交換樹脂の分解処理方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、触媒と
   して鉄イオンおよび銅イオンを用いることを特徴とする
   放射性イオン交換樹脂の分解処理方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の方法において、ナトリ
   ウムイオンを予め陽イオン交換樹脂に吸着させた後に分
   解することを特徴とする放射性イオン交換樹脂の分解処
   理方法。