JP2015064334A - 放射性有機廃棄物の処理方法及び処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射性有機廃棄物に含まれる放射性物質の濃度を低減し、かつ、高線量を発する放射性廃棄物の量を低減する放射性有機廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】陽イオン交換樹脂を含む放射性有機廃棄物を有機酸塩水溶液に接触させることにより、陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンを陽イオン交換樹脂から脱離させる有機酸塩処理工程を含む放射性有機廃棄物の処理方法であって、有機酸塩水溶液に含まれる有機酸塩は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射性有機廃棄物の処理方法及び処理システムに係り、原子力プラントで発生する、放射性核種を含む使用済みイオン交換樹脂、フィルタスラッジその他の放射性有機廃棄物を処理するのに好適な方法及びシステムに関する。

原子力プラントの原子炉冷却材浄化系、燃料プール冷却浄化系等から発生するセルロース系のろ過助材、イオン交換樹脂等を含むフィルタスラッジその他の放射性有機廃棄物（以下、「放射性廃樹脂」又は単に「廃樹脂」若しくは「有機廃棄物」ともいう。）は、貯蔵タンクに長期間貯蔵保管されている。これらの放射性有機廃棄物は、原子力プラントの運転に伴って定常的に発生し、貯蔵後には安定化及び減容などの処理を経た後、最終的には地中に埋設処分される予定である。

イオン交換樹脂は、スチレン・ジビニルベンゼンを基材としており、化学的に安定であるため、長期間安全に貯蔵することが可能である。しかしながら、その安定性のために分解処理が難しく、イオン交換樹脂を減容する場合には、通常、高温での熱分解処理が必要となる。

放射性の使用済イオン交換樹脂を熱分解により処理する方法としては、プラズマを用いた処理方法が特許文献１に、マイクロ波を用いた処理方法が特許文献２に記載されている。特許文献１及び特許文献２に記載されたそれぞれの処理方法を用いれば、使用済イオン交換樹脂の減容を促進することができる。

このような問題を熱分解以外の方法で解決する放射性使用済イオン交換樹脂を減容する処理方法としては、以下の方法が知られている。

過酸化水素を用いてその使用済イオン交換樹脂の有機物を分解する処理方法がある。特許文献３に記載された放射性廃棄物の処理方法では、セルロース分解酵素を用いてセルロース系のフィルタスラッジを加水分解して液化し、その液に鉄イオン（実施例においては硫酸第一鉄を使用している。）の存在下で過酸化水素を作用させて有機物を酸化分解している。特許文献４は、放射性の使用済イオン交換樹脂を硫酸第二鉄水溶液内で過酸化水素と接触させ、そのイオン交換樹脂を酸化分解する方法を開示している。

特許文献５は、放射性の使用済みイオン交換樹脂の処理方法を記載している。この使用済みイオン交換樹脂の処理方法では、硫酸水溶液を用いて使用済みイオン交換樹脂に含まれる放射性核種を溶離させることにより、使用済みイオン交換樹脂に含まれる大部分の放射能を除去し、その後、使用済みイオン交換樹脂を焼却または化学分解により無機化して固化し、放射性核種を含む溶離液に２価の鉄イオン及びアルカリを加えて酸化させてフェライト粒子を生成させ、その放射性核種を生成されたフェライト粒子に取込ませて分離している。

特許文献６は、除染廃液の処理方法を記載している。洗浄廃液の処理方法では、放射性の除染廃液を陽イオン交換樹脂で処理することにより、除染廃液に含まれる鉄及び放射性核種が陽イオン交換樹脂に捕集されて除去される。放射性核種が除去された除染廃液は、ドラム缶内でセメント固化される。他方、陽イオン交換樹脂に捕集されている鉄及び放射性核種は、有機酸（例えばシュウ酸またはギ酸）を用いて溶出され、溶出された鉄及び放射性核種を含む溶出液は酸化分解され、酸化分解液に含まれる鉄及び放射性核種が酸化物または水酸化物になる。酸化物または水酸化物は、沈降分離により溶出液から分離され、分離された酸化物または水酸化物は、放射能を減衰させるために保管される。鉄及び放射性核種が分離された溶出液は、清澄水となり、原子力プラントで再利用される。

減容処理技術ではないが、減容処理の関連技術である化学洗浄技術として、特許文献７には、シュウ酸とヒドラジンを用いる金属酸化物の除去用組成物が開示されている。

また、特許文献８には、使用済みのイオン交換樹脂やろ過助材等からなるフィルタスラッジの減容処理方法として、有機酸の一種であるシュウ酸により、イオン交換樹脂に吸着した放射性金属イオンを溶離すると共に樹脂表面に付着した鉄酸化物等のクラッドに取り込まれている放射性核種をクラッドごと溶解除去する、原子力発電所の廃樹脂処理方法が記載されている。この処理で使用する有機酸（シュウ酸）は、酸化剤等による分解が可能であるため、二次廃棄物として発生する廃液の減容が可能となる。

特開２００１−３０５２８７号公報 特開昭５９−４６８９９号公報 特開昭６１−２７０７００号公報 特開昭５８−１６１８９８号公報 特開昭６３−４０９００号公報 特開昭６３−１８８７９６号公報 特開昭５７−９８８５号公報 特開２０１３−４４５８８号公報

公知技術において改善すべき点は、次のとおりである。

特許文献１の熱分解処理方法によれば、廃樹脂の減容は促進される。しかし、化学的に安定している使用済みイオン交換樹脂を分解するためには、５００℃以上の温度での処理が必要となること、処理する使用済イオン交換樹脂に含まれる放射性核種の濃度が比較的高いことから、減圧及び雰囲気制御等の遠隔操作システム、及び高度な排ガス処理システムが必要となり、処理システムが全体として複雑になる。

特許文献２の過酸化水素を用いた分解処理方法は、システムが簡易であるが、処理により発生する残渣廃液に大量の硫酸基が含まれているため、中和処理が必要となり、減容性能がプラズマを用いた熱分解処理と比べて低い。

特許文献３及び特許文献４に記載されている、過酸化水素を用いた分解による減容処理で発生する残渣の放射性廃液は、イオン交換樹脂の交換基に由来する硫酸基を多量に含んでいる。このため、中和処理が必要となり、放射性廃棄物に対する減容性能が熱分解処理と比べて低い。

特許文献５に記載の使用済みイオン交換樹脂の処理方法では、使用済みイオン交換樹脂から放射性核種を溶離させる望ましい溶離液として硫酸水溶液が用いられており、廃硫酸が大量に発生することが課題である。このため、電気透析などにより硫酸を回収し再使用するなどの対応が必要となる。

特許文献６に記載の除染廃液の処理方法のように、有機酸（例えばシュウ酸またはギ酸）を用いて陽イオン交換樹脂に吸着された鉄及び放射性核種を溶出させた場合には、放射性核種の陽イオン交換樹脂からの脱離が不十分であり、陽イオン交換樹脂に溶出されなかった放射性核種が残ってしまう。このことは、本発明者が実験により確認した。

特許文献７に記載の金属酸化物の除去用組成物は、洗浄の対象が金属材料であり、廃樹脂の減容処理に用いるものではない。

特許文献８に記載のシュウ酸のみを用いた原子力発電所の廃樹脂処理方法では、クラッドの溶解と樹脂に吸着した放射性金属イオンの溶離とを同時に行うため、使用するシュウ酸溶液量が多量となる。

本発明の目的は、放射性有機廃棄物に含まれる放射性物質の濃度を低減し、かつ、高線量を発する放射性廃棄物の量を低減することにある。

本発明の放射性有機廃棄物の処理方法は、陽イオン交換樹脂を含む放射性有機廃棄物を有機酸塩水溶液に接触させることにより、陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンを陽イオン交換樹脂から脱離させる有機酸塩処理工程を含み、有機酸塩水溶液に含まれる有機酸塩は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを含むことを特徴とする。

本発明によれば、放射性有機廃棄物に含まれる放射性物質の濃度を低減し、かつ、高線量を発する放射性廃棄物の量を低減することができる。

実施例１の放射性有機廃棄物処理システムを示す構成図である。 実施例１の放射性有機廃棄物の処理方法の手順を示すフローチャートである。 実施例２の放射性有機廃棄物処理システムを示す構成図である。 実施例３の放射性有機廃棄物処理システムを示す構成図である。 有機廃棄物の処理方法の概略を示すフローチャートである。 実施例４の有機廃棄物の処理システムを示した図である。 実施例５の有機廃棄物の処理システムを示した図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

まず、実施例１について図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本実施例の放射性有機廃棄物処理システムの構成を示したものである。

本実施例の放射性有機廃棄物処理システム１は、第１洗浄槽３、第２洗浄槽４、有機酸槽５、移送水槽６、有機酸塩槽７、移送水槽８及び洗浄廃液処理槽９を有する。

撹拌翼１４の回転軸にモータ１５を取り付けて構成される撹拌装置が第１洗浄槽３に設置される。移送ポンプ１３を設けた有機廃棄物供給管１２が、高線量樹脂貯蔵タンク２及び第１洗浄槽３に接続される。有機酸槽５の底部に接続された有機酸供給管１６及び移送水槽６の底部に接続された移送水供給管１７が切換え弁１８に接続される。有機酸槽５にはシュウ酸水溶液が充填されており、移送水槽６には移送水となる水が充填されている。切換え弁１８に接続された液体供給管２０が第１洗浄槽３に接続され、移送ポンプ１９が液体供給管２０に設けられる。

撹拌翼２３の回転軸にモータ２４を取り付けて構成される撹拌装置が第２洗浄槽４に設置される。移送ポンプ２１を設けた有機廃棄物移送管２２が、第１洗浄槽３及び第２洗浄槽４に接続される。有機酸塩槽７の底部に接続された有機酸塩供給管２５及び移送水槽８の底部に接続された移送水供給管２６が切換え弁２７に接続される。有機酸槽５にはギ酸アンモニウム水溶液が充填されており、移送水槽８には移送水となる水が充填されている。

切換え弁２７に接続された液体供給管２９が第２洗浄槽４に接続され、移送ポンプ２８が液体供給管２９に設けられる。有機廃棄物移送管３１が第２洗浄槽４に挿入され、この有機廃棄物移送管３１の一端部が第２洗浄槽４の底部近くまで達している。移送ポンプ３０が有機廃棄物移送管３１に設けられる。

多数の噴射孔が形成されたオゾン噴射管３７が、洗浄廃液処理槽９内でその底部に設置されている。オゾン噴射管３７は、オゾン供給管３８によりオゾン供給装置３６に接続される。第１洗浄槽３内に挿入されて第１洗浄槽３に取り付けられた廃液移送管３３が、洗浄廃液処理槽９に接続される。廃液移送管３３には、移送ポンプ３２が設けられる。第２洗浄槽４内に挿入されて第２洗浄槽４に取り付けられた廃液移送管３５が、洗浄廃液処理槽９に接続される。移送ポンプ３４が廃液移送管３５に設けられている。ガス排気管３９が洗浄廃液処理槽９に接続される。移送ポンプ４０が設けられた廃液排出管４１が、洗浄廃液処理槽９内に挿入されて洗浄廃液処理槽９に取り付けられている。

原子力プラントの原子炉冷却材浄化系、燃料プール冷却浄化系等から発生するセルロース系のろ過助材及びイオン交換樹脂等を含むフィルタスラッジである放射性有機廃棄物は、高線量貯蔵タンク２に長期間貯蔵保管されている。水が充填された移送水槽１０が移送水供給管１１により高線量貯蔵タンク２に接続されている。高線量樹脂貯蔵タンク２に貯蔵されている放射性有機廃棄物には、原子炉冷却材浄化系及び燃料プール冷却浄化系等で冷却水から除去されたクラッドが含まれている。クラッドには、コバルト６０等の放射性核種が含まれている。また、高線量貯蔵タンク２に貯蔵されたイオン交換樹脂には、コバルト６０、セシウム１３７、炭素１４、塩素３６等の放射性核種のイオンが吸着されている。

図２は、図１の放射性有機廃棄物処理システム１を用いた本実施例の放射性有機廃棄物の処理方法の手順を示したものである。なお、数字のみで表した符号は、図１に記載された符号に対応している。

まず、図２に示す第１洗浄工程Ｓ５１の前の手順である、放射性有機廃棄物を高線量貯蔵タンク２から第１洗浄槽３に供給する手順について説明する。

沸騰水型原子力プラントの原子炉冷却材浄化系、燃料プール冷却浄化系等から発生するセルロース系のろ過助材、イオン交換樹脂等を含むフィルタスラッジ（放射性有機廃棄物）は、高線量貯蔵タンク２に長期間に亘って貯蔵される。高線量樹脂貯蔵タンク２内に貯蔵されている放射性有機廃棄物を処理する際には、移送水槽１０内の水が移送水供給管１１を通して高線量貯蔵タンク２内に供給され、高線量樹脂貯蔵タンク２内の放射性有機廃棄物を移送し易いスラリーの状態にする。

移送ポンプ１３を駆動することによって、高線量樹脂貯蔵タンク２内の放射性有機廃棄物を含むスラリーが、有機廃棄物供給管１２を通して第１洗浄槽３に供給される。第１洗浄槽３内で、放射性有機廃棄物を含むスラリーが所定レベルに達したとき、移送ポンプ１３が停止され、そのスラリーの第１洗浄槽３への供給が停止される。その後、移送ポンプ３２が駆動され、第１洗浄槽３内のスラリーに含まれる水が、廃液として、廃液移送管３３を通して洗浄廃液処理槽９内に供給される。洗浄廃液処理槽９内に導かれた廃液は、後述する洗浄廃液処理工程Ｓ５２で洗浄廃液と同様に処理され、移送ポンプ４０の駆動により廃液排出管４１を通して貯蔵タンクに導かれる。第１洗浄槽３内のスラリーに含まれる水の移送が終了したとき、移送ポンプ３２が停止される。

その後、第１洗浄工程Ｓ５１（有機酸処理工程）が実施される。第１洗浄工程Ｓ５１では、主に、有機酸を注入することにより、放射性有機廃棄物と共に第１洗浄槽３に移送された鉄酸化物などのクラッドが溶解される。有機酸を用いる理由は、その主たる構成元素が炭素、水素、酸素及び窒素であるため、第１洗浄工程Ｓ５１において発生する洗浄廃液である有機酸水溶液を、例えば、オゾンを用いて酸化処理（有機酸酸化処理工程）をしたときに、廃液中に不揮発性の残渣を生じないからである。有機酸は、例えば、ギ酸、シュウ酸、炭酸、酢酸またはクエン酸を用いることが望ましい。

有機酸槽５内には、有機酸であるシュウ酸の水溶液が充填されており、このシュウ酸水溶液は飽和水溶液であり、シュウ酸濃度は約０．８ｍｏｌ／Ｌである。第１洗浄工程Ｓ５１では、以下の操作が実施される。

切換え弁１８を操作して有機酸供給管１６と液体供給管２０を連通させ、移送ポンプ１９を駆動する。有機酸槽５内のシュウ酸水溶液が有機酸供給管１６及び液体供給管２０を通して第１洗浄槽３に供給される。このとき、移送水供給管１７と液体供給管２０が連通していないので、移送水槽６内の水は第１洗浄槽３に供給されない。第１洗浄槽３内におけるシュウ酸水溶液の液位が設定液位に達したとき、移送ポンプ１９が停止され、第１洗浄槽３へのシュウ酸水溶液の供給が停止される。第１洗浄槽３内へのシュウ酸水溶液の供給量は、第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物量に対して１０倍とする。

第１洗浄槽３の外面に設けられた加熱装置（図示せず）により、第１洗浄槽３内のシュウ酸水溶液は、例えば、６０℃になるように加熱される。このシュウ酸水溶液の温度は、加熱装置による加熱量を調節して６０℃に保持される。温度が６０℃に保持された状態で、モータ１５を駆動して撹拌翼１４を回転させ、第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物及びシュウ酸水溶液を撹拌する。放射性有機廃棄物は、第１洗浄槽３内で撹拌されながら、シュウ酸水溶液に例えば６時間浸漬される。第１洗浄槽３内において、放射性有機廃棄物に混在しているクラッドがシュウ酸によって溶解される。クラッドに含まれているコバルト６０等の放射性核種は、クラッドの溶解により、シュウ酸溶液中に移行する。クラッドの鉄成分が溶解すると鉄（ＩＩ）イオンが生成され、この鉄（ＩＩ）イオンがシュウ酸と反応してシュウ酸鉄が生成され、シュウ酸鉄が沈殿する恐れがある。シュウ酸鉄の生成を抑制するため、必要であれば、鉄（ＩＩ）イオンを鉄（ＩＩＩ）イオンに変える酸化剤（例えば、過酸化水素）を第１洗浄槽３内に少量添加する。

第１洗浄工程Ｓ５１では、放射性有機廃棄物の一部であるイオン交換樹脂が有機酸であるシュウ酸に浸漬されるため、イオン交換樹脂に吸着している放射性核種の一部がイオン交換樹脂から脱離される。具体的には、シュウ酸が解離して生じる水素イオン及びシュウ酸イオンが、それぞれ陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種とイオン交換されるため、放射性核種がイオン交換樹脂から脱離される。

第１洗浄槽３内での放射性有機廃棄物のシュウ酸水溶液への浸漬時間である６時間が経過したとき、第１洗浄工程Ｓ５１が終了する。加熱装置による第１洗浄槽３の加熱及びモータ１５をそれぞれ停止し、移送ポンプ３２が駆動され、第１洗浄槽３内の放射性核種を含むシュウ酸水溶液が、洗浄廃液として、廃液移送管３３を通して洗浄廃液処理槽９内に供給される。第１洗浄槽３内のシュウ酸水溶液の洗浄廃液処理槽９への移送が終了したとき、移送ポンプ３２が停止される。

洗浄廃液処理槽９へのシュウ酸水溶液の移送が終了した後、洗浄廃液処理工程Ｓ５２が実施される。洗浄廃液処理工程Ｓ５２では、オゾンが、オゾン供給装置３６からオゾン供給管３８を通して、所定時間、オゾン噴射管３７に供給され、オゾン噴射管３７に形成された多数の噴射孔から、洗浄廃液処理槽９内のシュウ酸水溶液中に噴射される。シュウ酸水溶液に含まれる有機成分であるシュウ酸が、噴射されたオゾンにより分解される。シュウ酸はオゾンと反応して炭酸ガスと水に分解される。洗浄廃液処理槽９内に噴射されたオゾンの残り、及び炭酸ガスが、ガス排気管３９を通してオフガス処理装置（図示せず）に供給され、ガス排気管３９に排出されたガスに含まれる放射性ガスがオフガス処理装置で取り除かれる。

オゾンの供給が停止された後、移送ポンプ４０が駆動され、洗浄廃液処理槽９内に存在する放射性核種を含む廃液は、廃液排出管４１に排出され、貯蔵タンク（図示せず）に一時的に蓄えられる。そして、以下に述べる濃縮・粉体化工程Ｓ５４が実施される。貯蔵タンク内の廃液は、薄膜乾燥器等により粉体化されてドラム缶内に収納され、セメントにより固化される。このような放射性固化体は、高線量廃棄物として取り扱われ、所定の保管場所に保管される。洗浄廃液処理槽９から排出された放射性廃液は、加熱により濃縮され、体積を低減した後、ドラム缶内に充填してセメントで固化してもよい。

第１洗浄槽３内のシュウ酸水溶液の洗浄廃液処理槽９への排出が終了した後、切換え弁１８が操作して、移送水供給管１７と液体供給管２０を連通させ、移送ポンプ１９を駆動し、移送水槽８内の水が、移送水として、移送水供給管１７及び液体供給管２０を通して第１洗浄槽３に供給される。このとき、有機酸供給管１６と液体供給管２０が連通していないので、有機酸槽５内のシュウ酸水溶液が第１洗浄槽３に供給されない。移送水槽８から第１洗浄槽３に所定量の水が供給されて第１洗浄槽３内の水位が設定水位に達したとき、移送ポンプ１９を停止し、第１洗浄槽３への水の供給を停止する。

モータ１５を駆動して撹拌翼１４を回転させ、第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物及び水を撹拌し、放射性有機廃棄物をスラリー状態にする。移送ポンプ２１を駆動し、第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物を含むスラリーを、有機廃棄物移送管２２を通して第２洗浄槽４に供給する。第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物を含むスラリーの移送に伴い、第１洗浄槽３内の水量が減少して第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物が困難になった場合には、必要に応じて、移送ポンプ１９を駆動し、移送水槽８内の水を第１洗浄槽３内に供給する。第１洗浄槽３内の放射性有機廃棄物の第２洗浄槽４への移送が完了したとき、移送ポンプ２１が停止されて、移送ポンプ３４が駆動される。第２洗浄槽４内の水が、廃液移送管３５を通して洗浄廃液処理槽９に排出される。第２洗浄槽４から洗浄廃液処理槽９内に導かれた水は、前述の洗浄廃液処理工程Ｓ５２において洗浄廃液と同様に処理され、移送ポンプ４０の駆動により廃液排出管４１を通して貯蔵タンクに導かれる。

移送ポンプ３４が停止され、第２洗浄槽４から洗浄廃液処理槽９への水の排出が終了したとき、第２洗浄工程Ｓ５３（有機酸塩処理工程）が実施される。第２洗浄工程Ｓ５３では、有機酸塩を用いて、イオン交換樹脂（例えば、陽イオン交換樹脂）に吸着されている放射性核種がより効率的に脱離される。第２洗浄工程Ｓ５３で使用される有機酸塩は、水溶液中で解離し、前述の水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを生じる有機酸塩であることが望ましい。すなわち、有機酸塩は、その主たる構成元素が炭素、水素、酸素及び窒素であって、第２洗浄工程Ｓ５３の終了後において洗浄廃液である有機酸塩水溶液を、例えば、オゾンを用いて酸化処理（有機酸塩酸化処理工程）をしたときに、廃液中に不揮発性の残渣を生じないものであることが望ましい。有機酸塩としては、例えば、ギ酸、シュウ酸、炭酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩を用いることが望ましい。アンモニウム塩は、酸化処理により、窒素ガス及び水に分解されるため、バリウム塩及びセシウム塩に比べて放射性廃棄物の発生量を低減することができる。ギ酸、シュウ酸、炭酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩は、水溶液中で解離して、ＮＨ^４＋、Ｂａ^２＋またはＣｓ^＋になる。ＮＨ^４＋、Ｂａ^２＋またはＣｓ^＋は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンである。

有機酸塩槽７内には、有機酸塩であるギ酸アンモニウムの水溶液が充填されており、このギ酸アンモニウム水溶液のギ酸アンモニウムの濃度は１．２ｍｏｌ／Ｌである。第２洗浄工程Ｓ５３では、以下の事項が実施される。切換え弁２７を操作して有機酸塩供給管２５と液体供給管２９を連通させ、移送ポンプ２８を駆動する。有機酸塩槽７内のギ酸アンモニウム水溶液が有機酸塩供給管２５及び液体供給管２９を通して第２洗浄槽４に供給される。このとき、移送水供給管２６と液体供給管２９が連通していないので、移送水槽８内の水は第２洗浄槽４に供給されない。第２洗浄槽４内におけるギ酸アンモニウム水溶液の液位が設定液位に達したとき、移送ポンプ２８が停止され、第２洗浄槽４へのギ酸アンモニウム水溶液の供給が停止される。

第２洗浄槽４の外面に設けられた加熱装置（図示せず）により、第２洗浄槽４内のギ酸アンモニウム水溶液は、例えば、６０℃になるように加熱される。このギ酸アンモニウム水溶液の温度は、加熱装置による加熱量を調節して６０℃に保持される。温度が６０℃に保持された状態で、モータ２４を駆動して撹拌翼２３を回転させ、第２洗浄槽４内の放射性有機廃棄物及びギ酸アンモニウム水溶液を撹拌する。放射性有機廃棄物は、第２洗浄槽４内で撹拌されながら、ギ酸アンモニウム水溶液に例えば２時間浸漬される。第２洗浄槽４内において、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンが、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい、ギ酸アンモニウム水溶液中に存在するアンモニウムイオンと置換され、ギ酸アンモニウム水溶液に効率的に脱離される。このため、陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種の量が著しく減少する。

第２洗浄槽４内での放射性有機廃棄物のギ酸アンモニウム水溶液への浸漬時間である２時間が経過したとき、第２洗浄工程Ｓ５３が終了する。加熱装置による第２洗浄槽４の加熱及びモータ２４をそれぞれ停止し、移送ポンプ３４が駆動され、第２洗浄槽４内の放射性核種を含むギ酸アンモニウム水溶液が、洗浄廃液として、廃液移送管３５を通して洗浄廃液処理槽９内に供給される。第２洗浄槽４内のギ酸アンモニウム水溶液の洗浄廃液処理槽９への移送が終了したとき、移送ポンプ３４が停止される。

洗浄廃液処理槽９へのギ酸アンモニウム水溶液の移送が終了した後、洗浄廃液処理工程Ｓ５２が実施される。洗浄廃液処理工程Ｓ５２では、オゾンが、オゾン供給装置３６により、所定時間の間、オゾン噴射管３７に供給され、洗浄廃液処理槽９内のギ酸アンモニウム水溶液中に噴射される。ギ酸アンモニウム水溶液に含まれる有機成分であるギ酸アンモニウムがオゾンにより分解される。ギ酸アンモニウムはオゾンと反応して窒素ガス、炭酸ガス及び水に分解される。これらのガスは、ガス排気管３９を通してオフガス処理装置（図示せず）に供給される。

オゾンの供給が停止された後、移送ポンプ４０が駆動され、洗浄廃液処理槽９内に存在する放射性核種を含む廃液は、廃液排出管４１に排出され、貯蔵タンク（図示せず）に一時的に蓄えられる。そして、濃縮・粉体化工程Ｓ５４が実施され、その貯蔵タンク内の廃液は、薄膜乾燥器等により粉体化されてドラム缶内に収納され、セメントにより固化される。この放射性固化体も、高線量廃棄物として取り扱われ、所定の保管場所に保管される。洗浄廃液処理槽９内でのオゾンによるギ酸アンモニウムの分解後に洗浄廃液処理槽９から排出された放射性廃液は、加熱により濃縮されて容積を低減した後、ドラム缶内に充填してセメントで固化してもよい。

洗浄廃液処理槽９へのギ酸アンモニウム水溶液の移送が終了した後、切換え弁２７の操作によって移送水供給管２６と液体供給管２９が連通し、移送ポンプ２８の駆動により移送水槽８内に水が第２洗浄槽４に供給される。所定量の水が第２洗浄槽４に供給された後、移送ポンプ２８が停止され、移送水槽８から第２洗浄槽４への水の供給が停止される。撹拌翼２３が回転され、第２洗浄槽４内で、放射性有機廃棄物と水が撹拌されて放射性有機廃棄物を含むスラリーが生成される。移送ポンプ３０が駆動され、第２洗浄槽４内の洗浄された放射性有機廃棄物を含むスラリーが有機廃棄物移送管３１に排出される。洗浄されて有機廃棄物移送管３１に排出された放射性有機廃棄物は、実質的にクラッドを含まず、陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンも更に低減されているため、放射性有機廃棄物の放射線量率は著しく低減されている。

有機廃棄物移送管３１に排出された放射性有機廃棄物は、貯蔵タンク（図示せず）に一時的に蓄えられる。貯蔵タンクから取り出された放射性有機廃棄物は、焼却炉等により焼却される。焼却により生成された灰は、ドラム缶内でセメントにより固化される。この固化体は低レベル放射性廃棄物になる。

本実施例の第１洗浄工程Ｓ５１では、シュウ酸の替りに、ギ酸、炭酸、酢酸またはクエン酸を用いてもよく、第２洗浄工程Ｓ５３では、ギ酸アンモニウムの替りに、シュウ酸、炭酸、酢酸またはクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩またはセシウム塩、あるいはギ酸のバリウム塩またはセシウム塩を用いてもよい。

本実施例によれば、第１洗浄工程Ｓ５１において、シュウ酸水溶液を用いて、放射性有機廃棄物に混在している酸化鉄成分を溶解させることができ、さらに、第２洗浄工程Ｓ５３において、放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンを、ギ酸アンモニウム水溶液に含まれたアンモニウムイオンと置換することにより、放射性有機廃棄物に含まれる放射性物質の濃度を低減することができ、高線量を発する放射性廃棄物の量を低減することができる。特に、シュウ酸水溶液によっても陽イオン交換樹脂から脱離されずに陽イオン交換樹脂に吸着されて残っている放射性核種のイオンを、ギ酸アンモニウム水溶液を放射性有機廃棄物に接触させることにより、効率良く、陽イオン交換樹脂から脱離させることができる。

すなわち、本実施例では、有機酸塩水溶液、例えば、ギ酸アンモニウム水溶液の作用により、特許文献６において有機酸水溶液（例えば、シュウ酸水溶液）によって陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンを脱離する場合よりも多くの放射性核種のイオンを陽イオン交換樹脂から脱離することができる。

このため、放射性有機廃棄物、具体的には、陽イオン交換樹脂に含まれる放射性物質の濃度を更に低減させることができ、高線量を発する放射性廃棄物の量（放射性核種のイオンが吸着されている陽イオン交換樹脂の量）を低減することができる。また、洗浄廃液に含まれる有機成分（シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸、及びギ酸アンモニウム水溶液に含まれるギ酸アンモニウム）が酸化処理によって分解され、残った廃液が濃縮または乾燥粉体化されるので、高線量を発する放射性廃棄物の量が更に低減される。

放射性有機廃棄物処理システム１において、第２洗浄槽４、移送ポンプ２１、３４、及び有機廃棄物移送管２２、３５を用いずに、液体供給管２９及び有機廃棄物移送管３１を第１洗浄槽３に接続してもよい。放射性有機廃棄物処理システム１をこのような構成とした場合には、放射性有機廃棄物が高線量樹脂貯蔵タンク２から供給された第１洗浄槽３内に、シュウ酸水溶液及びギ酸アンモニウム水溶液を順番に供給して第１洗浄工程Ｓ５１及び第２洗浄工程Ｓ５３を実施することができる。第２洗浄槽４、移送ポンプ２１、３４、及び有機廃棄物移送管２２、３５を用いないため、放射性有機廃棄物処理システムをコンパクト化することができる。また、第１洗浄槽３から第２洗浄槽４への放射性有機廃棄物の移送が不要になるため、放射性有機廃棄物の処理に要する時間を短縮することができる。

本発明の他の好適な実施例である実施例２の放射性有機廃棄物の処理方法について説明する。本実施例の放射性有機廃棄物の処理方法は、沸騰水型原子力プラントで発生した放射性有機廃棄物を処理の対象としている。

図３は、本実施例の放射性有機廃棄物処理システムを示したものである。

本図に示す放射性有機廃棄物処理システム１Ａは、図１の放射性有機廃棄物処理システム１に含まれる第２洗浄槽４、移送ポンプ２１、３４、及び有機廃棄物移送管２２、３５を用いずに、図１の第１洗浄槽３の代わりに洗浄槽３Ａを設け、図１の有機酸塩槽７の代わりにアンモニア水供給槽４２を設けている。アンモニア水供給槽４２には、アルカリ性水溶液であるアンモニア水が充填されている。

放射性有機廃棄物処理システム１Ａが図１の放射性有機廃棄物処理システム１と異なる点について更に具体的に説明する。

有機酸槽５の底部に接続された有機酸供給管１６、移送水槽６の底部に接続された移送水供給管１７、及びアンモニア水供給槽４２の底部に接続されたアンモニア水供給管４５が、洗浄槽３Ａに接続された液体供給管２０に接続される。アンモニア水供給管１６、移送水供給管１７、及び有機酸塩供給管４５には、それぞれ開閉弁４３、４４、４６が設けられている。洗浄槽３Ａには、有機廃棄物移送管３１が接続されている。放射性有機廃棄物処理システム１Ａの他の構成は、図１の放射性有機廃棄物処理システム１と同じである。

放射性有機廃棄物処理システム１Ａを用いた本実施例の放射性有機廃棄物の処理方法を以下に説明する。

本実施例では、洗浄槽３Ａ内で第１洗浄工程Ｓ５１及び第２洗浄工程Ｓ５３が行われる。高線量樹脂貯蔵タンク２内の所定量の放射性有機廃棄物が、スラリーの状態で有機廃棄物供給管１２を通して洗浄槽３Ａに供給される。実施例１と同様に、移送ポンプ３２が駆動され、洗浄槽３Ａ内の水が、廃液移送管３３を通して洗浄廃液処理槽９に排出される。洗浄槽３Ａ内の水が排出された後、移送ポンプ３２が停止され、開閉弁４３が開いて移送ポンプ１９が駆動されて、有機酸層５内のシュウ酸水溶液が、洗浄槽３Ａ内に供給される。所定量のシュウ酸水溶液が洗浄槽３Ａに供給された後、開閉弁４３が閉じられ、移送ポンプ１９が停止され、シュウ酸水溶液の洗浄槽３Ａへの供給が停止される。

撹拌翼１４による洗浄槽３Ａ内でのシュウ酸水溶液と放射性有機廃棄物の撹拌が開始され、シュウ酸水溶液が６０℃に加熱され、第１洗浄工程Ｓ５１が開始される。６時間の間、洗浄槽３Ａ内で放射性有機廃棄物がシュウ酸水溶液に浸漬され、放射性有機廃棄物に混在するクラッドがシュウ酸により溶解される。陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンの一部も脱離される。

６時間が経過した後、開閉弁４６が開いて移送ポンプ１９が駆動される。アンモニア水供給槽４２内のアンモニア水が液体供給管２０を通して洗浄槽３Ａ内に供給される。洗浄槽３Ａ内のシュウ酸水溶液がアンモニア水により中和され、洗浄槽３Ａ内で有機酸塩であるシュウ酸アンモニウムが生成される。この結果、放射性有機廃棄物が洗浄槽３Ａ内でシュウ酸アンモニウム水溶液に浸漬された状態になり、第２洗浄工程Ｓ５３が開始される。所定量のアンモニア水が洗浄槽３Ａに供給された後、移送ポンプ１９が停止され、開閉弁４６が閉じられる。

実施例１と同様に、放射性有機廃棄物の一部である陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンが、シュウ酸アンモニウム水溶液中のアンモニウムイオンと置換されてシュウ酸アンモニウム水溶液中に脱離される。放射性有機廃棄物がシュウ酸アンモニウム水溶液に浸漬される工程は、２時間継続される。この間、陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンの脱離が継続して行われ、陽イオン交換樹脂に吸着された放射性核種のイオンの量が著しく減少する。

２時間における、放射性有機廃棄物のシュウ酸アンモニウム水溶液への浸漬が終了して第２洗浄工程Ｓ５３が終了したとき、撹拌翼１４に回転が停止され、移送ポンプ３２が駆動される。洗浄槽３Ａ内のシュウ酸アンモニウム水溶液は、洗浄廃液処理槽９に移送される。洗浄廃液処理槽９内のシュウ酸アンモニウム水溶液にオゾンが供給され、シュウ酸アンモニウムが、窒素ガス、炭酸ガス及び水に分解される。

洗浄廃液処理槽９内へのオゾンの供給による洗浄廃液処理工程Ｓ５２が終了した後、洗浄廃液処理槽９内の廃液は、廃液排出管４１に排出され、貯蔵タンク（図示せず）に一時的に蓄えられる。その後、貯蔵タンク内の廃液は、薄膜乾燥器等により粉体化されてドラム缶内に収納され、セメントにより固化される。

本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本実施例で用いる放射性有機廃棄物処理システム１Ａは、第２洗浄槽４、移送ポンプ２１、３４、及び有機廃棄物移送管２２、３５が不要であり、放射性有機廃棄物処理システム１に比べて小型化される。本実施例では、小型化された放射性有機廃棄物処理システム１Ａを用いて放射性有機廃棄物を処理することができる。本実施例では、洗浄槽３Ａ内で第１洗浄工程Ｓ５１及び第２洗浄工程Ｓ５３を実施することができるため、実施例１のように、第１洗浄槽３から第２洗浄槽４への放射性有機廃棄物の移送が不要になり、放射性有機廃棄物の処理に要する時間を短縮することができる。

さらに、本実施例では、第１洗浄工程Ｓ５１の終了後に、洗浄槽３Ａ内のシュウ酸水溶液にアンモニア水を添加してシュウ酸水溶液を中和し、有機酸塩水溶液であるシュウ酸アンモニア水溶液を生成しているので、洗浄槽３Ａから洗浄廃液処理槽９への有機酸水溶液であるシュウ酸水溶液の移送が不要になり、さらに、洗浄廃液処理槽９内でのシュウ酸水溶液に対する洗浄廃液処理工程Ｓ５２が不要になるため、放射性有機廃棄物の処理に要する時間を更に短縮することができる。

第１洗浄工程Ｓ５１で用いる有機酸水溶液が、例えば、ギ酸水溶液であり、第２洗浄工程Ｓ５３で用いる有機酸塩水溶液がギ酸アンモニア水溶液である場合にも、本実施例と同様に、第１洗浄工程Ｓ５１の終了後に洗浄槽３Ａ内の放射性有機廃棄物が浸漬されたギ酸水溶液にアンモニア水を添加してギ酸を中和し、洗浄槽３Ａ内で有機酸塩水溶液であるギ酸アンモニア水溶液を生成することができる。放射性有機廃棄物に対する第２洗浄工程Ｓ５３が、洗浄槽３Ａ内でギ酸アンモニア水溶液を用いて行われる。

本実施例では、第１洗浄工程Ｓ５１で使用する有機酸及び第２洗浄工程Ｓ５３で使用する有機酸塩の塩基成分（例えば、ギ酸のギ酸イオンの部分及びシュウ酸のシュウ酸イオンの部分等）が同じである場合に、第１洗浄工程Ｓ５１の後に固液分離（放射性有機廃棄物と有機酸水溶液の分離）を行わないで、放射性廃液に接触している有機酸をアルカリ性水溶液（例えば、アンモニア水）により中和して有機酸塩水溶液を生成し、生成された有機酸塩水溶液を用いて第２洗浄工程Ｓ５３で放射性有機廃棄物を洗浄している。上記の塩基成分は、ブレンステッド塩基、つまり、水素イオンを受け取る成分を意味している。

本発明の他の好適な実施例である実施例３の放射性有機廃棄物の処理方法について説明する。本実施例の放射性有機廃棄物の処理方法は、加圧水型原子力プラントで発生した放射性有機廃棄物を処理の対象としている。

図４は、本実施例の放射性有機廃棄物処理システムを示したものである。

加圧水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物には、沸騰水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物と異なり、酸化鉄等のクラッドが混在していない。このため、加圧水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物の処理においては、有機酸水溶液を用いてクラッドの溶解を行う第１洗浄工程Ｓ５１が不要になる。

本図に示すように、加圧水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物を処理する本実施例の放射性有機廃棄物の処理に用いられる放射性有機廃棄物処理システム１Ｂは、図１の放射性有機廃棄物処理システム１において第１洗浄槽３、有機酸槽５、移送水槽６、移送ポンプ１９、２１、３２、液体供給管２０、及び有機廃棄物移送管２２、３３を用いない。第２洗浄槽（以下、単に、洗浄槽という）４が有機廃棄物供給管１２に接続される。放射性有機廃棄物処理システム１Ｂの他の構成は、図１の放射性有機廃棄物処理システム１と同じである。

加圧水型原子力プラントで発生する放射性有機廃棄物は、高線量樹脂貯蔵タンク２に貯蔵されている。本実施例の放射性有機廃棄物の処理方法は、有機廃棄物供給管１２を通して高線量樹脂貯蔵タンク２から洗浄槽４に供給した放射性有機廃棄物に対して実施される。本実施例では、放射性有機廃棄物に対して、実施例１における第１洗浄工程Ｓ５１は実施されず、第２洗浄工程Ｓ５３、及び第２洗浄工程Ｓ５３で生じる廃液に対する洗浄廃液処理工程Ｓ５２が実施される。洗浄槽４に放射性有機廃棄物を含むスラリーが供給された後、洗浄槽４内の水が洗浄廃液処理槽９に排出される。その後、有機酸塩槽７から有機酸塩水溶液、例えば、ギ酸アンモニウム水溶液が洗浄槽４内に供給され、洗浄槽４内の放射性有機廃棄物がギ酸アンモニウム水溶液に、２時間の間、浸漬される。放射性有機廃棄物である陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンが、ギ酸アンモニウム水溶液中のアンモニウムイオンと置換されて陽イオン交換樹脂からギ酸アンモニウム水溶液中に脱離される。

２時間の第２除染工程が終了した後、洗浄槽４内のギ酸アンモニウム水溶液が洗浄廃液処理槽９に排出される。洗浄廃液処理槽９内でギ酸アンモニウム水溶液にオゾンが供給され、ギ酸アンモニウムを窒素ガス、炭酸ガス及び水に分解する洗浄廃液処理工程Ｓ５２が実施される。洗浄廃液処理工程Ｓ５２が終了した後、洗浄廃液処理槽９内の放射性廃液は、例えば、薄膜乾燥器等により粉体化されてドラム缶内に収納され、セメントにより固化される。この放射性廃液は、加熱により濃縮された後に、ドラム缶内でセメントも用いて固化してもよい。

本実施例によれば、放射性有機廃棄物を有機酸塩水溶液、例えば、ギ酸アンモニウム水溶液により処理しているので、実施例１と同様に、ギ酸アンモニウム水溶液の作用により、特許文献６において有機酸水溶液（例えば、シュウ酸水溶液）によって陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンを脱離する場合よりも、多くの放射性核種のイオンを陽イオン交換樹脂から脱離することができる。このため、放射性有機廃棄物、具体的には、陽イオン交換樹脂に含まれる放射性核種の濃度を更に低減させることができ、高線量を発する放射性廃棄物の量（放射性核種のイオンが吸着されている陽イオン交換樹脂の量）を低減することができる。ただし、陰イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種は、シュウ酸水溶液中のシュウ酸イオンによって脱離することができ、さらにギ酸アンモニウム水溶液中のギ酸イオンでも脱離することができる。また、洗浄廃液に含まれる有機成分（シュウ酸水溶液に含まれるシュウ酸、及びギ酸アンモニウム水溶液に含まれるギ酸アンモニウム）が酸化処理によって分解され、残った廃液が濃縮または乾燥粉体化されるので、高線量を発する放射性廃棄物の量が更に低減される。

本実施例に用いられる放射性有機廃棄物処理システム１Ｂは、前述したように、放射性有機廃棄物処理システム１に設けられた第１洗浄槽３及び有機酸槽５等が不要になるため、放射性有機廃棄物処理システム１よりも小型化される。

つぎに、原子力施設から発生する有機廃棄物を化学洗浄する際に、洗浄剤の使用量を低減するための手段について説明する。

図５は、使用済イオン交換樹脂やフィルタスラッジ等の有機廃棄物の処理方法の概略を示すフローチャートである。

本図に示す有機廃棄物の処理方法は、還元性のある有機酸の水溶液により有機廃棄物に付着しているクラッドを溶解する第一洗浄工程Ｓ１０１と、その後、有機酸塩の水溶液により有機廃棄物に吸着した放射性金属イオンを溶離する第二洗浄工程Ｓ１０２と、第一洗浄工程Ｓ１０１および第二洗浄工程Ｓ１０２の工程で発生するクラッド溶解液および核種溶離液に含まれる有機物を、過酸化水素、オゾン等の酸化剤または熱により分解する廃液分解工程Ｓ１０３とを含む。

第一洗浄工程Ｓ１０１では、還元性がある有機酸水溶液により有機廃棄物に付着したクラッドに取り込まれているＣｏ−６０（コバルト６０）のような放射性核種をクラッドごと溶解除去することを目的とする。また、イオン交換樹脂に吸着する放射性金属イオンの一部を溶離する効果も期待される。

第二洗浄工程Ｓ１０２では、有機酸塩の溶液により有機廃棄物に吸着した放射性金属イオンを効率的に溶離することを目的とする。このとき使用する有機酸塩は、水素イオンや有機酸イオンよりも有機廃棄物に対するイオン選択性が高いイオン、又は有機廃棄物に吸着した放射性金属イオンと安定的な錯体を形成するイオンを生じるものである必要がある。イオン交換樹脂の吸着容量程度の不揮発性イオンを添加することで、放射性金属イオンを更に効率的に溶離することができる。ここで、水素イオンよりもイオン選択性が高いイオンは、例えば、ヒドラジンイオンである。また、有機酸イオンは、例えば、シュウ酸イオンである。シュウ酸イオンよりイオン選択性が高いイオンとしては、例えば、ギ酸イオン及び炭酸イオンが挙げられる。また、上記の錯体を形成するイオンは、例えば、シュウ酸イオン及びクエン酸イオンが挙げられる。

なお、本発明で使用する有機酸および有機酸塩は、炭素、水素、酸素、窒素のような元素で構成され、洗浄廃液の酸化分解または熱分解をしたときに、廃液中に不揮発性の残渣が生じないものであることが望ましい。有機酸の例としては、シュウ酸及びクエン酸が挙げられる。有機酸塩の例としては、シュウ酸、クエン酸、ギ酸、炭酸又は酢酸のヒドラジン塩が挙げられる。特に、シュウ酸ヒドラジン又はクエン酸ヒドラジンといった、還元性がある有機酸を含む有機酸塩が望ましい。

また、上記有機酸塩に添加する不揮発性イオンは、その添加量をイオン交換樹脂の吸着容量程度とする。その添加量は、樹脂の有機廃棄物量の１％未満であるため、廃棄物量の減容に対する影響はほとんどないといえる。不揮発性イオンの例としては、カリウムイオン、亜鉛イオン、カルシウムイオン、コバルトイオン等が挙げられる。

なお、有機酸塩により有機廃棄物に吸着した放射性金属イオンを溶離する第二洗浄工程Ｓ１０２における処理後の廃棄物は、焼却または固化される（Ｓ１０４）。また、クラッド溶解液および核種溶離液中の有機物を分解する廃液分解工程Ｓ１０３における処理後の核種溶解液は、減容され（Ｓ１０５）、その残渣は容器に充填され、または固化される（Ｓ１０６）。ここで、Ｓ１０５における減容は、濃縮処理又は乾燥粉体化処理により行う。

本発明の処理方法は、基本的に上記の手順で実行されているが、以下のように変形して実施することが可能である。まず、第一洗浄工程Ｓ１０１及び第二洗浄工程Ｓ１０２は、同じ洗浄槽（同系統の設備）にてそれぞれ行っても良い。

また、第一洗浄工程Ｓ１０１及び第二洗浄工程Ｓ１０２は、有機廃棄物を加温した状態で行っても良い。さらに、２つの工程において、有機酸および有機酸塩の溶液中に有機廃棄物を浸漬処理している間、有機酸および有機酸塩の溶液を、連続的または断続的に供給しても良い。

さらに、有機廃棄物中に鉄酸化物などのクラッドが含まれていない場合には、第一洗浄工程Ｓ１０１を省略することができる。また、第二洗浄工程Ｓ１０２においてクラッドを溶解する能力がある有機酸塩を使用する場合も同様に省略することができる。

一方、第一洗浄工程Ｓ１０１で使用する有機酸により、有機廃棄物に吸着する放射性金属イオンを効率的に溶離できる場合は、第二洗浄工程Ｓ１０２を省略することができる。

また、第一洗浄工程Ｓ１０１および第二洗浄工程Ｓ１０２から発生するクラッド溶解液および核種溶離液に対し、廃液分解工程Ｓ１０３は、同じ槽（同系統の設備）にてそれぞれまたは同時に行っても良い。

図６は、実施例４の有機廃棄物の処理システムを示したものである。

本図の処理システムは、有機廃棄物を処理する化学洗浄部１０１と、洗浄廃液を処理する廃液分解部１０２とを備えている。化学洗浄部１０１では、クラッドを溶解する第一洗浄工程Ｓ１０１と、放射性金属イオンを有機廃棄物から溶離する第二洗浄工程Ｓ１０２とを同系統で行うこととする。

化学洗浄部１０１は、第一受入タンク２０２と、化学反応槽２０４と、洗浄液供給タンク２０６とを含む。一方、廃液分解部１０２は、オゾン分解設備２０９と、処理水回収タンク２１０と、乾燥粉体化設備２１１と、固化設備２１２とを含む。

化学洗浄部１０１においては、化学洗浄有機廃棄物が貯蔵されている有機廃棄物貯蔵タンク２０１から、有機廃棄物を約１０ｗｔ％含むスラリー状にして抜出し、第一受入タンク２０２に一定量移送する。その後、移送ポンプ２２１により化学反応槽２０４に有機廃棄物を移送する。化学反応槽２０４に移送した有機廃棄物に対し、洗浄液供給タンク２０６から移送ポンプ２２２により７２ｇ／Ｌ程度のシュウ酸水溶液を供給し、化学反応槽２０４内で有機廃棄物に付着したクラッドの溶解処理を行う。なお、ここでは有機酸の例としてシュウ酸を用いた。

洗浄液供給タンク２０６から化学反応槽２０４に送られるシュウ酸溶液は飽和溶液であり、その濃度は０．８ｍｏｌ／Ｌである。なお、このときのシュウ酸水溶液は、クエン酸水溶液で代用することもできる。これらの有機酸は、還元性を有する。また、化学反応槽２０４は、温度制御装置２０５により、加温することができるようになっている。このときの加熱温度は、１００℃未満とする。

この処理で発生するクラッド溶解液のクラッドの成分を沈殿させ、その上澄み液の回収等をすることによりシュウ酸のみを回収し、回収したシュウ酸を移送ポンプ２２３により洗浄液供給タンク２０６に移送し、再びクラッド溶解に使用することもできる。最終的に発生したクラッド溶解液は、洗浄廃液として廃液分解部１０２のオゾン分解設備２０９に移送する。

化学反応槽２０４に残るクラッド溶解した有機廃棄物に対し、洗浄液供給タンク２０６から４０〜４００ｇ／Ｌ程度のギ酸ヒドラジン水溶液を連続供給し、有機廃棄物に吸着した放射性金属イオンの溶離処理を行う。使用するギ酸ヒドラジン水溶液は、ｐＨ７程度の中性液とする。ここで、ギ酸ヒドラジン水溶液の濃度は、溶液１Ｌ当たりの溶質（ギ酸ヒドラジン）の質量である。

この処理で発生する核種溶離液から、ギ酸ヒドラジン水溶液のみを回収し、回収したギ酸ヒドラジン水溶液を洗浄液供給タンク２０６に移送し、再び放射性金属イオンの溶離に使用することができる。このときに使用するギ酸ヒドラジンは、シュウ酸、酢酸又はクエン酸のヒドラジン塩に代用することもできる。最終的に発生した核種溶離液は、洗浄廃液としてオゾン分解設備２０９に移送する。

有機廃棄物に吸着するＣｏ−６０に対し、洗浄剤をシュウ酸とした場合では、除染性能（除染係数）はＤＦ４程度であったのに対し、洗浄剤を上記ギ酸ヒドラジンとした場合では、ＤＦ２０以上となり除染性能が向上した。洗浄剤をシュウ酸のみとした場合、ＤＦ２０以上の除染性能を得るには、繰り返しシュウ酸を添加する必要がある。これに対して、ギ酸ヒドラジンを添加する場合は、繰り返しが不要となるため、洗浄剤量を低減することが可能となる。ここで、除染係数ＤＦは、（除染前計数率）／（除染後計数率）で算出される数値である。なお、ギ酸ヒドラジンによる除染（イオン溶離）は、シュウ酸による除染（クラッド溶解）の後に行う。よって、洗浄剤をシュウ酸のみとした場合、イオン溶離の処理は行わないため、除染係数ＤＦは、（除染前計数率）／（クラッド溶解のみの計数率）で計算される値となる。一方、イオン溶離の処理を行う場合、除染係数ＤＦは、（除染前計数率）／（クラッド溶解及びイオン溶離の後の計数率）で計算される値となる。

洗浄後は、有機廃棄物を約１０ｗｔ％含むスラリー状にして化学反応槽２０４から抜出し、第二受入れタンク２０７に移送する。その後、一定量を焼却設備またはセメント固化設備２０８に移送し、焼却またはセメント固化する。

オゾン分解設備２０９に移送した洗浄廃液中に含まれるシュウ酸およびギ酸ヒドラジンは、オゾン分解することにより、二酸化炭素、窒素、水等に分解する。これにより、洗浄廃液は無機化され、廃棄液中の固形分は、クラッド、溶離した放射性金属イオンおよびその他の塩となる。

オゾン分解により発生した核種溶解液は、処理水回収タンク２１０に回収した後、ポンプ２２４により濃縮設備または乾燥粉体化設備２１１に一定量移送し、濃縮処理または乾燥粉体化処理をする。

その後、発生した残渣は、容器内充填設備または固化設備２１２に移送し、容器内充填したまま保管する。また、セメントまたはそれ以外の固形化剤により固化処理をしてもよい。

図７は、実施例５の有機廃棄物の処理システムを示したものである。

本図の処理システムは、不揮発性イオンを含む洗浄液を有機廃棄物に供給する化学洗浄部１０３と、洗浄廃液を処理する廃液分解部１０２とを備えている。また、実施例４と同様に、第一洗浄工程Ｓ１０１及び第二洗浄工程Ｓ１０２を同系統で行う。

有機廃棄物貯蔵タンク２０１から、有機廃棄物をスラリー状として抜出し、第一受入れタンク２０２に移送した後、ポンプ２２１により化学反応槽２０４に有機廃棄物を移送する。化学反応槽２０４にシュウ酸溶液を添加し、クラッド溶解を行う。濃度、添加量および温度は、実施例４と同様である。

クラッド溶解後、放射性金属イオンの溶離に使用するギ酸ヒドラジンに、処理対象である有機廃棄物のイオン吸着容量３ｍｅｑ／Ｌ程度のコバルト（イオンの状態）を不揮発イオン供給タンク２１３（不揮発性イオン貯蔵タンク）から添加し、溶離剤として化学反応槽２０４に供給し、放射性金属イオンの溶離を行う。使用する溶離剤はｐＨ７の中性液であり、その供給量は実施例４と同様である。このときのＣｏ−６０に対する除染性能は、ＤＦが１０００以上となり、実施例４よりも格段に向上する。このとき、ギ酸ヒドラジンに添加するコバルトイオン(硫酸コバルト、硝酸コバルト又は塩化コバルトの水溶液)を、カリウムイオン、亜鉛イオン又はカルシウムイオンを含む水溶液で代用しても、同等またはそれ以上の除染性能を得ることができる。

化学洗浄部１０３で発生する洗浄廃液は、オゾン分解設備２０９に移送し、実施例４と同様に処理する。

１：放射性有機廃棄物処理システム、２：高線量樹脂貯蔵タンク、３：第１洗浄槽、４：第２洗浄槽、５：有機酸槽、６：移送水槽、７：有機酸塩槽、８：移送水槽、９：洗浄廃液処理槽、１２：有機廃棄物供給管、１３、１９、２１、２８、３０、３４、４０：移送ポンプ、１４、２３：撹拌翼、１５、２４：モータ、１６：有機酸供給管、１７、２６：移送水供給管、１８、２７：切換え弁、２０、２９：液体供給管、２２、３１：有機廃棄物移送管、２５、４５：有機酸塩供給管、３３、３５：廃液移送管、３６：オゾン供給装置、３７：オゾン噴射管、３８：オゾン供給管、３９：ガス排気管、４１：廃液排出管、４２：アンモニア水供給槽、１０１：化学洗浄部、１０２：廃液分解部、２０２：第一受入タンク、２０４：化学反応槽、２０６：洗浄液供給タンク、２０９：オゾン分解設備、２１０：処理水回収タンク、２１１：乾燥粉体化設備、２１２：固化設備。

Claims (21)

1. 陽イオン交換樹脂を含む放射性有機廃棄物を有機酸塩水溶液に接触させることにより、前記陽イオン交換樹脂に吸着されている放射性核種のイオンを前記陽イオン交換樹脂から脱離させる有機酸塩処理工程を含み、
   前記有機酸塩水溶液に含まれる有機酸塩は、水素イオンよりも前記陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを含むことを特徴とする放射性有機廃棄物の処理方法。
2. さらに、前記陽イオン交換樹脂から脱離された前記放射性核種のイオンを含む前記有機酸塩水溶液の酸化処理をすることにより、前記有機酸塩を分解する有機酸塩酸化処理工程を含む、請求項１記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
3. 前記放射性有機廃棄物に酸化鉄が含まれる場合には、さらに、前記有機酸塩処理工程の前に、前記放射性有機廃棄物を有機酸水溶液に接触させることにより、前記酸化鉄を溶解する有機酸処理工程を含む、請求項１又は２に記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
4. さらに、前記有機酸処理工程の後に、前記有機酸水溶液の酸化処理をすることにより、前記有機酸水溶液に含まれる有機酸を分解する有機酸酸化処理工程を含む、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
5. 前記放射性有機廃棄物と前記有機酸水溶液との接触は、洗浄槽内で行われ、前記洗浄槽から前記有機酸水溶液を排出した後、前記放射性有機廃棄物が存在する前記洗浄槽内に前記有機酸塩水溶液を供給し、前記放射性有機廃棄物と前記有機酸塩水溶液との接触が行われる、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
6. 前記有機酸塩水溶液は、前記酸化鉄が溶解された後、アルカリ性水溶液を前記有機酸水溶液に添加して前記有機酸水溶液を中和することにより得られたものを含む、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
7. 前記有機酸塩は、シュウ酸、ギ酸、炭酸、酢酸又はクエン酸のアンモニウム塩、バリウム塩又はセシウム塩である、請求項１記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
8. 前記有機酸は、シュウ酸、ギ酸、炭酸、酢酸又はクエン酸である、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
9. 放射性有機廃棄物が供給される洗浄槽と、
   前記洗浄槽に接続され、有機酸塩水溶液を貯留する有機酸塩槽と、を備え、
   前記有機酸塩水溶液は、水素イオンよりも陽イオン交換樹脂に吸着されやすい陽イオンを含むことを特徴とする放射性有機廃棄物の処理システム。
10. さらに、
    前記洗浄槽に接続され、前記洗浄槽から前記放射性有機廃棄物が移送される他の洗浄槽と、
    前記他の洗浄槽に接続され、有機酸水溶液を貯留する有機酸槽と、
    前記他の洗浄槽に接続され、移送水を貯留する移送水槽と、を備えた、請求項９記載の放射性有機廃棄物の処理システム。
11. 放射性有機廃棄物が供給される洗浄槽と、
    前記洗浄槽に接続され、有機酸水溶液を貯留する有機酸槽と、
    前記洗浄槽に接続され、前記有機酸水溶液を中和するアルカリ性水溶液を貯留するアルカリ性水溶液槽と、を備えたことを特徴とする放射性有機廃棄物の処理システム。
12. 前記有機酸処理工程及び前記有機酸塩処理工程を含み、
    前記有機酸処理工程及び前記有機酸塩処理工程を、前記放射性有機廃棄物を加温した状態で行う、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
13. 前記有機酸処理工程及び前記有機酸塩処理工程を含み、
    前記有機酸処理工程及び前記有機酸塩処理工程は、同じ洗浄槽でそれぞれ行う、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
14. 前記有機酸処理工程で用いる前記有機酸水溶液に含まれる有機酸は、炭素、酸素、水素及び窒素からなる群から選択される元素からなる、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
15. 前記有機酸塩処理工程で用いる前記有機酸塩水溶液に含まれる有機酸塩の陰イオンは、炭素、酸素、水素及び窒素からなる群から選択される元素からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
16. 前記有機酸塩処理工程で用いる有機酸塩には、水素イオンよりも前記放射性有機廃棄物に対する選択性が高い不揮発性イオンを添加する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
17. 前記不揮発性イオンは、カリウムイオン、亜鉛イオン、カルシウムイオン又はコバルトイオンである、請求項１６記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
18. 前記放射性有機廃棄物にクラッドが含まれていない場合、または前記有機酸塩処理工程にクラッド溶解能力がある有機酸塩を使用する場合には、前記有機酸処理工程を除外した、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
19. 前記有機酸処理工程で用いる前記有機酸水溶液が、放射性有機廃棄物に吸着する放射性金属イオンを効率的に溶離できる場合は、前記有機酸塩処理工程を除外した、請求項３記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
20. 放射性有機廃棄物を処理する化学洗浄部と、
    洗浄廃液を処理する廃液分解部と、を備え、
    前記化学洗浄部は、有機酸水溶液又は有機酸塩水溶液を貯留する洗浄液供給タンクと、前記放射性有機廃棄物と前記有機酸水溶液又は前記有機酸塩水溶液とを混合し処理する化学反応槽と、を含み、
    前記廃液分解部は、前記化学洗浄部で生じた前記洗浄廃液に含まれる有機物を分解するオゾン分解設備を含むことを特徴とする放射性有機廃棄物の処理システム。
21. 前記化学洗浄部は、前記有機酸塩水溶液に添加する不揮発性イオンを含む物質を貯蔵する不揮発性イオン貯蔵タンクを更に含む、請求項２０記載の放射性有機廃棄物の処理システム。

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