JPS6327797A - セシウムイオンを水溶液から連続的又は擬連続的に分離するための方法 - 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 本発明はアンモニウムモリブデートホスフエート（ＡＭ
Ｐ　）でのイオン交換によりセシウムイオン？、ナトリ
ウムイオン及び／又はカリウムイオン′ｔｌ″高＃度で
五する水浴液から連続的又は擬連続的に分離するための
方法に関する。

従来技術 水性、例えば硝酸プロセス溶液からセシウムイオンを分
離するためには、高＃に度の塩の存在においても、従来
多数のイオン交換システム及び抽出システムが開発ちれ
てＩｔ、酸宮量もしくは外米塩１１１度、特に外米ニト
レートａ友の変化に対する著しい敏感性はこれら多くの
システムに共通である。放射性セシウムイオン＠有廃水
の処分の分野に関してセシウム分離は重要な意味ケ持っ
ている。そこでは咎にＭＡＷ　（中レベル放射性廃棄物
）蒸発ａ細物中で筒いニトレートち一量が見い出ちれ、
０の際硝酸ナトリウムが水性濃縮物中の全塩言童の者し
く大さな部分を形成している。他のアルカリイオンに対
してセシウムイオンに関する著しく筒い２１８折性が無
機イオン父換体アンモニウムーモリブデートホスフエー
ト（ＮＨ４）３　［ＰＭＯ１□０４）において薙認嘔れ
、これはＡＭＰ　−１という名前で市販ちれている。

しρ）しながら、このものの一般的な使用七その微細晶
特性が常に妨けている。この特性は、ごの材料でみ九し
た、通常の作業用の長い塔？はぼ通過不可能とする。Ａ
ＭＰ　−１でｆ４たし九梧のもう１つの欠点は、放射性
セシウムの交換の際に、高活性条件下での、筒いセシウ
ム分配ｈｖにより生じる交換体の発熱である。ＡＭＰ　
’ｉ担体物實上、例えばキーゼルデル等に担持ちぜるこ
とにより前記欠点上回避する試みは、担体物質からのモ
リブデートホスフエートの浸出、もしくはいわゆる消耗
により失敗しｍｏこのことは、塔等中のＡＭＰ　ｇ　屓
の常時の減少という結果を導ひく。もう１つの欠点は例
えば抽出装置もしくは交換装置自体の再利用性の未解決
の問題並びに不十分な低い吸収能の利用である。そのよ
うな高放射性基の管理及び取り扱いは未解決である。

発明が解決しようとする問題点 従って、ＡＭＰの消耗及び／又は交換体中での不所望な
局部過熱を甘受しなけれはならないということなく、塩
’（Ｉ−強度に含有する水浴液、特醗 にニトレート含有、弥硝酸Ｖ性、高活性浴液から定量的
なセシウム分ｌ１ｉＩ＆を達成することのできる方法を
提供することが本発明の課題である。

この方法は連続的又は擬連続的に実施可能でめるべきで
ある、すなわち一定量のＡＭＰを新鮮なものに変更なけ
れはならない前に、セシウムイオン含呵ｆ＃３液の高い
ベット容ｆ［を交換体ケ通過ちゼることができるがきで
ある。

問題点を解決するための手段 この課題は本発明により、 ａ）−値≦９．５ｋＮする（ｓ＋イオン及び少なくとも
Ｎａ＋塩及び／又はに＋塩を含有アろ出発溶液を１容器
の内部の多孔性底板上にルーズ國に、！しているか、又
は底板の上方に浮遊している、沈殿により製造した微細
晶ＡＭＰからなる層を介して容器中に供給し、その際に
ＮＨ４＋イオン金ＣＢ＋イオンと交換し、難溶性セシウ
ムモリプデートホスフエートを形成し、 ｂ）汚染除去溶液と共にＡＭＰ−微細晶が容器から運び
出されないような条件で出発浴液の均一な流れを調節し
、 Ｃ）選択的にセシウムイオンを除去し九浴液浮 を微細晶層の上方又はＡＭＰ微細晶の乳遊容槓の上限の
上方で連続的に取り出し、 ｄ）又換体の消耗の後、出発溶液の供給ケ中断し、交換
体を水で洗い、この水ｒ取り除き、その後交換体を容器
から洗出するか、又は強アルカリ性水浴液で浴かし、容
器から除去し、かつ ｅ）容器中に新鮮なＡＭＰ　−ｍｔ入れ、工程＆）〜ａ
）′ｋＣ日“含有出発溶液で任意の回数繰り返す、　　
′ ことにより解決する。

浮 ＡＭＰ−微細晶の便用型の蜆遊谷量が容器中の液体柱の
高名の７／８會越えないように、出発浴液の均一な流れ
を調節するのが■利な方法である。

微細晶ＡＭＰからなるルーズに載置する層のｋめの多孔
性底板は例えは特殊鋼焼結金属フリットからなっていて
よい。わずかな量のセシウムイオン及びそれに対して非
常に簡い塩−曳％を宮Ｍする出発浴液のＡＭＰ　、もし
くは塔、もしくは容器を通る通過連星は、それぞれ便用
可能な室空間の広名により広い範門で変化芒セることが
できる。央際的には、出発浴液の容量の下部にＡＭＰ微
細晶が浮遊して保持されているが、どのような時点にお
いてもＡＭＰ微細晶が容器の汚染除去溶液用の出口に達
しないように通過速度？調節する。セシウムでの父換体
負荷の終了後、出発浴液の供給を中断し、ふｆｃ７ｔび
沈殿したＡＭＰ層上にある１１＆に過当な高名に配置ち
れ友２１！ＩＩｒで塔から吸引もしくは加圧して取り出
丁。

セシウムイオン不含浴液を水と交換する。これによりＡ
ＭＰから酸性浴液の残りは除去ちｎる。

その後止にある洗浄浴ｇｔ−吸引により除去する。

セシウムイオンで負荷ちれ九父換体を水酸化アンモニウ
ム浴部又は水酸化ナトリウム溶液中に浴か丁ことかでさ
、この際生じ几廃液は装置の変化もしくは装置の煩雑な
取り扱かいなしに、容器の下側末端部で取り除かれる。

相応して構成ちれ几装置中でＡＭＰは装置から洗出δれ
でもよい。セシウム含頁父換体浴液もしくは父換体懸濁
液を、容易な方法で廃棄の几めに予定ちれ友マ）　ＩＪ
ラックス例えば放射性廃棄物のガラス封入又はそのよう
な廃棄物のセメント固化用〕と均質に混合するか、又は
市販のセシウム獲得の目的での化学的処置に更に導入す
る。周レベル放射性システム中の浴解試桑としては水酸
化ナトリウム浴液がその大きな耐放射線のためにより好
適である。容器もしくは塔の洗浄後、新らしい八ＭＰを
例えは注入専管を介して装置中に、例えばポンプ全周い
て導入することができろ。

溶液中にもぐっている注入専管は必要に応じて垂直方向
に可動性であってよいように構成てれていてよい。他の
実施形においては塔の側方で導入されていてよい。

第１図は本発明方法ｔ−実施するために使用することの
できる１装置の例を概略的に示している。

装置は主に容器又は塔、例えば円柱状の１ｉｔｌからな
り、原管は両方の末端邸でそれぞれ供給管４、及び供給
管としての直立管６もしくは排出管５，７及び排出管と
しての直立管６及び下方末端部に少なくとも１つのフリ
ット２を備えている。ＡＭＰは実験の開始前に粉末とし
て直立’１６′ｔ−介して装入嘔れ、フリット２上にル
ーズに載置嘔れる。同様にＡＭＰは仮に汚染除去きれる
べき媒体中の＃濁液として６を介して装入嘔れてもよい
。フリット２の多孔率は、これがＡＭＰの落下を阻止す
べきであるだけなので、全く１要ではなく、通常フリッ
トの孔径は６〜１５μ島である。次いで、セシウムせ頁
プロセス溶液を供給’ｉｒ４’に介して装置中に均一な
流速でも文ら丁。このことは水圧により又はポンプ等に
より行なうことができる。

この際厨は流れと共にゆっくりと上方に上昇し、液体中
に分散し、フリット２から上方に密度勾配全形成する。

流速は、汚染除去俗歌が排出１５を介して流出する、塔
の上勉部にへＭＰ−粒子が存在しないように選択６れろ
。安全の交めに上端部に０．５μｍフリット３を設けて
もよく、このフリットは迷子ぎるポンプにより、又は気
泡により惹起される、ＡＭＰの場合による巻き上が！ｌ
ｌにおいても、塔からの流出を（９）避する。このフィ
ルターはこのかわりに排出管５中の１インラインフイル
ター”として貯蔵＠器（図示していたい）中に俗歌が入
る前のところに設けられていてもよい。しかしながら、
一定の条件を保持する場合にはフリット３は必要ではな
い。ＡＭＰのセシウムによる負荷が終了した後（最太容
賃：　ＡＭＰ　１　ｋｇあたクセンウム６０Ｉ〕、プロ
セス浴液の供給ケ供給官４により慢止し、入、ＭＰ　ｉ
沈降さセる。

塔七空にすることは、ＡＭＰ上にある耐融に関しては吸
引管として働らく直立管６を弁して行なうか、又は装置
中になお残っている浴液部分に関しては排出管７を介し
て排出することにより行ない、この際排出工程上迅速に
する窺めに装置中に排出管５から付加的に圧縮空気（空
気、Ｎ２、Ａｒ等）を与えるごともできる。東に、この
ことにより必快に応じて塔を吹き付は乾燥することがで
きる。

ＡＭＰの溶解もしくは装置の洗浄のために必要な清液全
供給管４を介して、又は必要に応じて排出管５，７及び
直立管６を介して供給し、かつそれぞれ好適な方法で、
連続的作業において排出管５を介して、ＡＭＰの沈降の
後直立管６を介して、又は（［立管６を介して空にし几
あと）排出管７を介して排出する。

本発明による連続的もしくは擬連続的方法は、純粋なＡ
ＭＰｔ″用いて作業する、例えばビーカー中での非連続
的方法（バッチ法）に対しても、ＡＭＰを支持構造上に
担持名ゼた方法に対しても意外で、１大な利Ａｗ示す：
バッチ法においてはセシウムイオンに関する汚染除去フ
ァクター（ＤＦ）１０″＆Ｉｉを達成することができる
が、−力木発明による方法は＞６００００のＤＦ′に確
実にし、かつ尚放射性においては、変わらすに一定の低
い残菌放射性を達成することにより、＞１０００００の
ＤＦｉも（４笑にする。ここで数値の前に使用した記号
１〉”は記載した数値が必らすより高い数値であること
七意味するが、この数個は残部放射性が検出限界の近く
にあろ穴めに正確な値′５ｒ出丁ことができないのであ
る。

実施例 次に実施例につき本発明の詳細な説明する。

例　　１ ８Ｒ／ｈ（ｍ触において）の本物の中レベル放射性廃棄
物（ＭＡＹ　）　１　ｌ　ｙ２ボンゾを用いて塔（直径
２０ｊＥｊ１１．Ｔｈ名２００５１１）中に満ｔδれた
百機吸着剤（Ｂｉｏ　ＲｌＬ（１社からのＢｉｏ　Ｂｅ
ｄ　）中全通し友。この際、ＭＡＷ−濃縮液のＭ機汚染
物質が水層から除去される。固体分を塔の前端部に設け
られ九インラインフィルター中に捕獲した。

縁賃はこの工程で３．５Ｒ／ｈに下がった。

引き続き、有機及び固体汚染物全除去し九本溶液を、塔
の１０倍容量の処理量でセシウム保持基に通した。この
セシウム保持基は第１図に示し友ように構成嘔れており
、フリット上に八ＭＰ　−１４９ｔ−Ｍする（塔の直径
２０１３．高ネ３０　［］　ｊａｉｌ　）。該浴液を貯
蔵容器中に捕獲し、γ線測定を行なつ九。Ｃ８−１３４
及び（’ｓ　−１６７だけ全１汚染除去フアクターＤＦ
＞　６００００で除去しｘ（ｒ線スペクトロメーターの
検出限界により与えられた）。ＡＭＰ　−１を継続的に
冷却し、その使用の後ＮａｏＨｆｅｒ液中に俗かしたの
で、この連続的な作業法により局所過熱は起こらなかつ
比。

引き続き、ボン７°を中断し、ＡＭＰ　−１の迅速な沈
降の後、上澄の、丁でに汚染除去ちれｆｃ俗液を直立管
を介して吸引し、汚染除去貯蔵浴液に加えた。貯蔵容器
の全籾諷は［１，７’Ｒ／ｈであった。水（２００ｄ）
でカラムを洗浄した後、上澄の水浴液を同様に直立ｇを
介して塔から取り出し文（ＡＭＰ　−１の沈降の波）　
ｓ　ｃ’で負荷嘔れ７ｔＡＭＰ　−１の溶解はＩ　Ｍ　
　ＮａＯＨ４液２０ｍＡで行なわれるが、この清液は下
から塔中に供給した０次いで、廃棄溶液を塔から下に排
出し窺。

引き続き水で塔″ｆｔｆｃ浄しｔ後、この塔に＃Ｂたに
新鮮なＡＭＰ　−１ｔ−厘立管七通して積層し、新らし
いＭＡＹで前記方法を繰り返す。

例　　２ ＭＡＷ　Ｍ供物（Ｃｅ　−１３２テトＶ−ス）　１００
ノをポンプを用いて５０倍塔容量の処理蓋で、ＡＭＰ−
１１０＃ｔ−＆層しｆｃＡＭＰ−塔（直径８５虞ｍ；＆
嘔ｂｏｏ鵡）中を遡し友。貯蔵容器中に捕獲し友治液の
セシウムに関する汚染除去ファクターは６００００より
上まわる。

交換体の負荷後、ポンプを中断し、セシウムを負荷した
ＡＭＰ　−１の沈降後、丁でに汚染除去し次上澄浴液を
直立管金倉して吸引した。

引８絖き、水５１で塔の洗浄を下がら上に行ない、Ｏの
際塔中になお残っている洗浄水の主食は同様にＡＭＰ　
−１の沈降後直立管を介して取り出した。Ｃａ含百ＡＭ
Ｐ−１′に、下方から供給するＩ　Ｍ　ＮａＯＨ溶液１
ｏｏＩＩＬｔ中に浴かシ几、　コの廃棄溶液を下方へ排
出し九。引きＶｃき装を全Ｈ２０で洗浄し、ＡＭＰ　−
１全直立管を介して新次に積層し友。この方法’（ｒ１
０回繰り返し　１，３３ＭＡＷ−類似物（再処理装置（
Ｃ日４ｇｋ’ｌＷする〕の期待に相応して〕全処理し九
〇 第１表：　ＭＡＮ類似物の組成： Ａｌ　：　　０．２３　　　９／Ｉ Ｃ’Ｌ　：　　１．５　　　　　ｇ、／ＩＣｒ　：　　
０．０８　　　９／１ ａｓ　：　　０．００３６　９／Ｉ Ｃ”　：　　０−１５　　　　ｙ／Ｉ Ｆｅ　：　　０．３８　　　９／Ｉ Ｕ　　：　　０．０８　　　９／Ｉ Ｍｇ　：　　０−７５　　　９／Ｉ Ｍｎ　：　　ｏ、ｏ　ｓ　　　　ｇ／１ＭＯ：　　０．
３８　　　　＆／Ｉ ＮＩＬ　：　　５１．１４　　　ｉ／ｌｌＮｉ　：　　
０．０８　　　１１／１ｔ８ｒ：　　０．００１　　　
＆／１ ｚｎ　　：　　０．１　５　　　　　ｇ／ＩＺｒ　　：
　　０．０８　　　　　ｇ／ｌＨＮＯ３：　　Ｉ　　Ｍ
ｏｌ／１ 例　　６ ａ）及ヒｂ）からの汚染除去ファクター（ＤＦ）の比較
； ａ）静的実験（バッチ法による）６回、ｂ）例２に記軟
しｆｃＭＡＷ−類似物に関して相応する動的実験（ＡＭ
Ｐ−塔中での本発明による方法による）。

それぞれ異なるセシウム金賞のＭＡＷ−類似物１００μ
を静的（ａ）にも動的（ｂ）にもそれぞれＡＭＰ−１１
ｇで処理する。

ａ）バッチ実験を２５０μプラスチツク瓶中で実施し次
が、この際該俗液ケ１０分間強力にＡＭＰ　−１と接触
δセ几。沈降名セ、遠心分離上行なった後、上澄浴液中
のＣＢ−含量七創定し九〇 ｂ）動的な実験を例１と同様にして行なった。

処理量は１時間あたり１０倍塔容量であり友。

結果を第２表に示し文。

第　　２　　表 例　ＡＭＰ−１溶液量　　ＣＥＩ−＃度　　　ＤＦＡ　
（，１ｉｌ）　（ｍＡ）　（ｍｏｌ／ｌ）　ａ）　　ｂ
）バッチ法　動的法 １　　　１　　　１００　３．２Ｘ１０−４　　４５０
　　＞１００．０００２　　　１　　　１００　１．６
Ｘ１０−３　　１２７　　＞１［Ｊ、０００３　　　１
　　　１００　　ａ、５Ｘ１ｏ−”　　　　９０　　＞
１ＬＤ、０００この表から、本発明による方法がバッチ
法に対して明らかにすぐれているということがわかる。

まちに、交換体の高い負荷において、ｒ−スペクトロメ
ーターの検出限界により与えられるＤＦ＞６００００が
常に達せられ、バッチ法においては負荷が上昇すると共
にＤＦは４５０から９０に低下した。

【図面の簡単な説明】

６付の第１図は本発明を実施するために使用可能な装置
の１実施例を示す概略図である。 １・・・智、２，３・・・フリット、４・・・供給管、
５．７・・・排出管、６・・・直立管。 １・・・管 ２，３・・・フリット ４・・供給管 す、７・・・研出管 ６・・・直立管 Ｌ　　　＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アンモニウムモリブデートホスフエート（ＡＭＰ）
   でのイオン交換によりセシウムイオンを、ナトリウムイ
   オン及び／又はカリウムイオンを高濃度で有する水溶液
   から連続的又は擬連続的に分離するための方法において
   、ａ）ｐＨ値≦９．５を有するＣｓ＾＋イオン及び少な
   くともＮａ＾＋塩及び／又はＫ＾＋塩を含有する出発溶
   液を、容器の内部の多孔性底板上にルーズに載置してい
   るか、又は底板の上方に浮遊している、沈殿により製造
   した微細晶ＡＭＰからなる層を介して容器中に供給し、
   その際にＮＨ＿４＾＋イオンをＣｓ＾＋イオンと交換し
   、難溶性セシウムモリブデートホスフエートを形成し、 ｂ）汚染除去溶液と共にＡＭＰ−微細晶が容器から運び
   出されないような条件で出発溶液の均一な流れを調節し
   、 ｃ）選択的にセシウムイオンを除去した溶液を微細晶層
   の上方又はＡＭＰ微細晶の浮遊容積の上限の上方で連続
   的に取り出し、 ｄ）交換体の消耗の後、出発溶液の供給を中断し、交換
   体を水で洗い、この水を取り除き、その後交換体を容器
   から洗出するか、又は強アルカリ性水溶液で溶かし、容
   器から除去し、かつ ｅ）容器中に新鮮なＡＭＰ−層を入れ、工程ａ）〜ｄ）
   をＣｓ＾＋含有出発溶液で任意の回数繰り返す、 ことを特徴とするセシウムイオンを水溶液から連続的又
   は擬連続的に分離するための方法。 ２、ＡＭＰ−微細晶の使用量の浮遊容量が容器中の液体
   柱の高さの７／８を越えないように、出発浴液の均一な
   流れを調節する特許請求の範囲第１項記載の方法。