JPS6352100A - 放射性核種を含有する廃棄水溶液流の処理方法 - 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】 ｌ唾へ１影 沸騰水形原子カプラントにおいては、−次ルーブ内の水
は、炉心と蒸気発生器との間で循環する。

この水はまた、原子炉及び蒸気発生器内の金属部分に腐
食を生ぜしめ得る水中内のイオンを除去する目的で、陰
イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂を通される。これ
らイオン交換樹脂が消耗した時には、陰イオン交換樹脂
を再生するために、該陰イオン交換樹脂に水酸化ナトリ
ウム溶液が通され、そして陽イオン交換樹脂を再生する
ために該陽イオン交換樹脂には硫酸溶液が通される。そ
の結果生ずる汚染した水酸化ナトリウム及び硫酸溶液の
流れは合流されて約１％乃至１５％の硫酸すｌ・リウム
を含む中性の溶液流が形成される。これは強アルカリ性
溶液流成るいは強酸性溶液流よりも中性溶液流の方が処
理し蒸発し易いためである。

この放射性廃棄物（ｒａｄｗａｓｔｅ）である硫酸ナト
リウム溶液流は、一般に、蒸発により処理されて約８０
％の硫酸ナトリウムを含有するスラリか生成される。し
かしながら、硫酸ナトリウムは普通と異なる溶解度特性
を有しているため硫酸ナトリウム流の蒸発には処理上の
問題が生じ得る。例えば、硫酸ナトリウムは３２．２℃
（９０°Ｆ）で約３３％まで溶解するが、この温度を越
えると、その溶解度は減退する。即ち温度が上昇すると
、硫酸ナトリウムは無水塩として晶出し、熱交換器及び
他の設備における高温の表面を覆い熱交換器等の設備に
堆積物を形成したり成るいは栓塞を発生し得る。更に、
２２％の濃度を越えると、溶液の冷却に伴い、硫酸ナト
リウムは硫酸ナトリウム１０水和物として析出もしくは
沈澱する。この硫酸ナトリウム１０水和物は迅速に岩石
硬度の塩となるゲルである。放射能が高い環境において
は、このような硬質の沈澱物を清浄して除去するのは非
常に困難である。

免１へ」ｉ 本発明者等は、無水硫酸ナトリウム及び硫酸ナトリウム
１０水和物の形成と言う問題を解決する放射性廃棄物で
ある硫酸ナトリウム水溶液の処理方法を発見した０本発
明によれば、上記水溶液から硫酸イオンを不溶性の塩と
して析出もしくは沈澱して、それにより上述のような特
異な溶解度特性を有していないナトリウム塩もしくは水
酸化ナトリウムの溶液を得ることにより上述の問題を回
避することができる。このようにして得られる溶液流は
、高温の表面に晶出が生じたり成るいは溶液の冷却時に
沈澱もしくは析出が生じたりすることなく蒸発器内で処
理することができる。

更に、アルカリ土類金属水酸化物を添加することにより
硫酸塩イオンを沈澱させてアルカリ土類金属硫酸塩と水
酸化ナトリウム溶液とを形成することが可能であること
を発見した。この現象は、非常に驚くべきことである。

と言うのは、硫酸ナトリウムは強い塩基及び強酸の塩で
あり、弱い塩基であるアルカリ土類金属水酸化物の添加
によりこのような塩を分解できるとは予想されていない
からである。このような反応は化学の一般的教示に反す
ると考えられるが、しかしながら、それにも拘わらず、
このような反応が生ずることを本発明者等は発見したの
である。更に、本発明者等は、不溶性の硫酸塩を形成す
るのに用いられる化合物を、水性溶液としてではなく、
固体として添加できることを発見した。これもまた驚く
べきことである。何故ならば、通常、固体の反応体が溶
液と効果的に反応して固体の沈澱物を形成することは予
想されないことであるからである。

ル曹ＦＬＩ朋− 本発明の方法は、少なくとも約０．１％の硫酸ナトリウ
ムを含みそして約１５％またはそれ以上の硫酸ナトリウ
ムを含有することができる放射性廃棄物である水溶液流
に適用可能である。このような水溶液流はまた、典型的
に、少量の塩素、鉄、クロム及び他のイオン並びにＳ、
ｓｏ、（’３１３４、（：５１３ｆｆ及び（ｏｓｏのよ
うな放射性核種イオンをも含有している。溶液の温度範
囲は、典型例として、室温と沸点との間である。溶液の
ｐＨは重要な因子ではなく、典型例においては約６と約
８との間にある。

本発明の方法においては硫酸ナトリウム溶液に塩または
水酸化物が添加されて、それにより、不溶性の（即ち０
．１％より小さい溶解度を有する）硫酸塩及び溶液中に
溶解している安定なナトリウム化合物（即ち１０％より
大きい溶解度、最小水和物形成、通常の溶解度挙動及び
晶出するにしても軟質の結晶を有するナトリウム化合物
）が形成される。即ち、 Ｎａ２ＳＯ４＋　Ｍ＾−Ｍ、ＳＯ＋２Ｍａ＾上式中、台
は陽イオンを表し、＾は陰イオンを表す。

適当な陽イオンには、アルカリ土類金属、特にバリウム
、ストロンチウム及びカルシウムが含まれる。これら３
つの土類金属の内ではバリウムが好適な陽イオンである
。と言うのは、硫酸ナトリウム溶液に添加されるバリウ
ム塩の中には酢酸バリウムのような他のアルカリ土類金
属の類似の塩よりも溶解し易いバリウム塩があるが、最
も不溶性の高い硫酸塩を形成すると言う特異な性質を有
しているからである。また、適当な陰イオンには、酢酸
イオン、乳酸イオン、ぎ酸イオン及びヒドロキシルが含
まれる。ヒドロキシルは、再循環可能（ｒｅｃｙｃｌａ
ｂｌｅ）な水酸化ナトリウム溶液を形成するので最も好
適な陰イオンである。次に好適な陰イオンは、酢酸イオ
ンである。と言うのは、酢酸イオンは容易に処理するこ
とができ、そして他の陰イオンの塩よりも容易に溶解す
るからである。硫酸ナトリウム溶液に添加される化合物
の量は、上記の反応に対する化学量論的量よりも約１０
モル％小さい量から、上記化学量論的量を約２５モル％
越える量の範囲の量とすべきである。化合物は、処理し
除去しなければならない水の量を減少するために固体と
して添加するのが有利である。

硫酸ナトリウム溶液に化合物を添加した後、その結果得
られる硫酸塩沈澱物を脱水する。この脱水は、ろ過、遠
心分離、デカンテーション、蒸発、暗渠排水（ｕｎｄｅ
ｒｄｒａｉｎｉｎｇ　）または他の方法により達成する
ことができる。然る後に、不溶性の硫酸化物の脱水した
沈澱物を放射性廃棄物として処分することができる。慣
用の処分方法においは、放射性廃棄物は、完全度の高い
容器内に封入されるかまたはセメントを添加して放射性
廃棄物をセメント内に包入し、処分用の埋設場所に送り
出す。

残存溶液が〈水酸化ナトリウム溶液ではない）ナトリウ
ム塩溶液である場合には、この溶液は、例えば超微粒濾
過（ｈｙｐｅｒ４ｉ１ｔｒａｔｉｏｎ）または蒸発を用
いて濃縮することができる。このような処理は、硫酸塩
が存在しない場合には極めて容易である。

溶液から除去された水は通常、環境に放出しても充分な
程きれいであり、またこの水は、原子炉において行われ
るプロセスに再循環することもできる。残存濃縮溶液は
セメント内に包入する等の仕方で放射性廃棄物として処
分することができる。

溶液が水酸化ナトリウム溶液である場合には、約５％の
濃度で水酸化ナトリウムを含有し得る。この濃度は、該
水酸化ナトリウム溶液を、イオン交換樹脂の再生に使用
することを可能にする程充分に高い濃度であり得る。そ
うでない場合には、該溶液の濃度を、例えば超微粒濾過
または蒸発を用いる等して、例えば約５％乃至約１５％
の有用な濃度に高めることができる。しかしながら、溶
液を上記のように利用する前に、該溶液をポリッシング
・イオン交換樹脂床に通すのが望ましい、この樹脂床は
、典型例として、ナトリウム形の陽イオン及び水酸化物
形の陰イオンの混合物を有する樹脂床である。ナトリウ
ム陽イオンは、バリウム、ニッケル及びコバルトのよう
な陽イオンを溶液から除去してナトリウムを放出し、そ
して水酸化物の形態にある陰イオンは、塩化物及び硫酸
塩のような陰イオンを除去して水酸化物を放出する。

以下に述べる実施例は、本発明を更に例示的に説明する
ためのものである。

及１λＹ ５５．５５６ｇ（１０％）の８１１２ＳＯ４及び５００
ｇの■、０を含有する水溶液を室温で調製した。この溶
液は、６９°Ｃで約６．４のｐＨを有する。この溶液に
、化学ｉｔ論量である９９．７０５ｇの固体酢酸バリウ
ムを添加した。酢酸バリウムは直ちに溶解し、硫酸バリ
ウムの新たな沈澱物が形成された。酢酸ナトリウムの残
存溶液のｐＨは８．５７であった。この溶液を濾過した
ところ、５５．６ｍｌの体積を有する厚さ４Ｉのケーキ
が得られた０体積減少率はりであった（この体積減少率
は溶液の初期体積を、最終的な濾過により得られるケー
キの体積で除すことにより求められる値である）。

Ｘ１１１Ｍ２ 酢酸バリウムの代わりに１２３．２８２ｇの固体の水酸
化バリウム・１０水和物を用いて実施例１を繰り返した
。沈澱濾過により形成された硫酸バリウムの厚さは６＋
＊ｍで、体積は８３　、４ｍｌであった。水酸化ナトリ
ウムの残存溶液のｐｌ＋は１１．８であった０体積減少
率は６であった。

これら２つの実施例から明らかなように、硫酸塩には効
果的な容積減少が達成され、そして水酸化バリウムの場
合には、それに加えて、高い最終ｐＨ値が示すように水
酸化ナトリウムが効果的に生成されて爾後の処理や再使
用に利用することができる。

手続補正書 昭和６２年９月２１日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２０３５９２号 ２、発明の名称 硫酸ナトリウムを含有する水溶液の処理方法３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 名称　（）１１）ウェスチングハウス・エレクトリック
・コーポレーション ４、代理人 住所　〒１００東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸
の内ビルディング４階 （１）明ｍ書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲の記載を別紙とおり補正する。

特許請求の範囲 り、放射性核種及び少なくとも約０．１重量％の硫酸ナ
トリウムを含有する廃棄水溶液流を処理する方法におい
て、 卆　　　　　　　　　　゛ 手続補正書 昭和６２年９月２２日 特許庁長官　　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２０３５９２号 ２、発明の名称 放射性核種を含有する廃棄水溶液流の処理方法３、補正
をする者 ４、代理人　　　〒１００ 住所　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビル
ディング４階 ６、補正の内容 （１、発明の名称を「ｉ　’、、ｆ　Ｋ４　Ｍ　ＭをＷ
Ｗする扉−水溶？１１　？ｆｉの＝Ｈｙ４　と補正する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射性核種及び少なくとも約０．１重量％の硫酸ナ
   トリウムを含有する廃棄水溶液流を処理する方法におい
   て、 （Ａ）前記水溶液に、陰イオンとアルカリ土類金属陽イ
   オンとから形成された塩を添加して、前記陽イオンの硫
   酸塩を析出し前記陰イオンのナトリウム塩を溶液に残し
   、 （Ｂ）前記析出物を脱水し、 （Ｃ）前記析出物を放射性廃棄物として処置し、（Ｄ）
   前記溶液を蒸発して蒸発水及び濃縮溶液を生成し、 （Ｅ）前記濃縮溶液を放射性廃棄物として処置すること
   を含む廃棄水溶液流を処理する方法。