JP6965532B2 - 化学除染方法 - Google Patents
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Description
(1)ステンレス鋼が混在している場合
[酸化溶解工程]→[還元分解工程]→[還元溶解工程]→[第1のカチオン交換処理工程]→[ギ酸の酸化分解工程]→[第2のカチオン交換処理工程]→[アスコルビン酸等の酸化分解工程]→[混床による最終浄化工程]
(2)炭素鋼のみからなる場合
[還元溶解工程]→[第1のカチオン交換処理工程]→[ギ酸の酸化分解工程]→[第2のカチオン交換処理工程]→[アスコルビン酸等の酸化分解工程]→[混床による最終浄化工程]
上記の酸化溶解工程又は還元溶解工程で、例えば、配管等の内面の除染を行う場合には、まず配管内に酸化剤含有除染液又は還元剤含有除染液を循環通水するのが好ましく、具体的には、除染液をタンクに保持し、循環ポンプによって配管等に循環通水するのが好ましい。また、還元分解工程についても、循環を継続した状態で行うのが好ましい。
酸化溶解工程で用いる除染液は、酸化剤として過マンガン酸及び/又は過マンガン酸塩(以下、過マンガン酸(塩)という。)を100〜2,000mg/L特に200〜500mg/L含有するものが好ましい。
過マンガン酸塩としては、代表的には過マンガン酸カリウムが挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
上記の酸化溶解工程後は、上記の酸化剤含有除染液の循環通水を継続した状態で、まず酸化剤含有除染液に還元剤を添加して残留する過マンガン酸(塩)を還元分解する。この過マンガン酸(塩)を還元するための還元剤としては、アスコルビン酸等が好適であり、特にアスコルビン酸が好適である。アスコルビン酸等の添加量は、除染液中の過マンガン酸(塩)に対し1.0〜2.0当量特に1.0〜1.5当量が好ましい。過マンガン酸(塩)、例えば過マンガン酸カリウムはアスコルビン酸によって次式に従って還元分解される。
上記の過マンガン酸(塩)の還元分解工程後、この還元処理水の配管等への循環通水を行っている状態で還元処理水に対し、ギ酸、アスコルビン酸等及び腐食抑制剤を添加し、ギ酸、アスコルビン酸等及び腐食抑制剤を含む除染液により金属酸化物を溶解させる還元溶解工程を行う。
前述の通り、除染対象物が炭素鋼のみからなる場合は、所定量のギ酸、アスコルビン酸等及び腐食抑制剤を含む還元剤含有除染液を配管等に循環通水して還元溶解工程を行う。
アスコルビン酸等:400〜4,000mg/L特に1,000〜2,000mg/L
腐食抑制剤:100〜500mg/L特に200〜300mg/L
このときの水温は50〜100℃特に80〜90℃が好ましく、循環時間は6〜24時間程度が好ましい。これにより、除染対象物に付着したクラッド中の金属酸化物が還元されて溶解除去される。
上記の還元溶解工程により生じた金属イオン含有除染液をカチオン交換処理してFeイオンをカチオン交換樹脂に吸着させて除去する。なお、この第1のカチオン交換処理工程ではFeイオンが好ましくは300mg/L以下特に200mg/L以下程度となるようにカチオン交換処理を行う。これは、この第1のカチオン交換処理水にFeイオンが残留した場合、残留したFeイオンは、次工程のギ酸の酸化分解工程で触媒として利用することができることによる。第1のカチオン交換処理工程でFeイオン濃度が100mg/L未満となった場合には、次工程の開始前にFeイオン(例えばFe塩)を添加するのが好ましい。
上記第1のカチオン交換処理工程後は、第1のカチオン交換処理水に含まれるギ酸の酸化分解を行う。第1のカチオン交換処理工程では、腐食抑制剤もカチオン交換樹脂に吸着されて除去されるので、このギ酸の酸化分解工程では、再度前記と同様の腐食抑制剤を200〜300mg/L程度添加して腐食を抑制することが好ましい。
上記のギ酸の酸化分解工程の処理水について、フェントン法等によって過酸化水素が全て分解(例えば残留過酸化水素濃度1.0mg/L以下)されたことを確認した後、好ましくは低圧水銀ランプを備えたUV塔に通水してUV(紫外線)を照射してFe3+イオンをFe2+イオンに還元した後、カチオン交換樹脂塔に通水し、金属イオン(特にFeイオン)が好ましくは1mg/L未満となるように除去する。このときの水温は90℃以下が好ましく、SVは20〜50hr−1程度が好ましい。
上記第2のカチオン交換処理工程後は、第2のカチオン交換処理水に含まれるアスコルビン酸等の酸化分解を行う。第2のカチオン交換処理工程では、腐食抑制剤も吸着されて除去されるので、このアスコルビン酸等の酸化分解工程では、第2のカチオン交換処理水に前記と同様の腐食抑制剤を200〜300mg/L程度添加した後、過酸化水素をアスコルビン酸等に対し0.8〜2.0当量、例えば約1当量添加すると共に、UVを照射してアスコルビン酸等を水と炭酸ガスに酸化分解する。この反応は次式で表される。
このときの水温は90℃以下が好ましい。この処理により、TOC濃度が2mg/L以下の処理水が得られる。
上記の処理水については、後述の混床による最終浄化工程に送水してもよいが、除染液の調製に再利用してもよい。
上記のアスコルビン酸等の酸化分解工程からの処理水について、フェントン法等によって過酸化水素が残留しないこと(例えば過酸化水素濃度1.0mg/L以下であること)を確認した後、混床樹脂塔に好ましくはSV20〜50hr−1で通水し、カチオン及びアニオンを除去し、導電率2μS/cm以下の最終処理水とする。
長さ10m、内径150Aの炭素鋼管(STPG370)と系統容量800L、内径25Aのステンレス鋼管(SUS304)が混在する系について本発明方法に従って除染処理を行った。なお、腐食抑制剤としては、朝日化学工業株式会社製イビット30ARを使用した。
Claims (4)
- 炭素鋼を含む除染対象物に付着した金属酸化物を含有する放射性不溶物を除染液で溶解する溶解工程と、該溶解工程によって生成する金属イオン含有除染液をカチオン交換樹脂と接触させて金属イオンを除去する金属イオン除去工程とを有する化学除染方法において、前記溶解工程は、ギ酸と、アスコルビン酸及び/又はエリソルビン酸(以下、アスコルビン酸等という。)と、腐食抑制剤とを含有する除染液による還元溶解工程を含む化学除染方法であって、
前記金属イオン除去工程は、前記還元溶解工程を経た金属イオン含有除染液を、カチオン交換樹脂塔に通水して、Feイオン濃度300mg/L以下の第1のカチオン交換処理水を得る第1のカチオン交換処理工程を含むこと、
前記第1のカチオン交換処理工程後に、前記第1のカチオン交換処理水に対し、腐食抑制剤を200〜300mg/L添加し、次いで、ギ酸に対して1〜3当量の過酸化水素を添加し、Feイオンを触媒としてギ酸を分解するギ酸の酸化分解工程を行うこと、
前記金属イオン除去工程は、前記ギ酸の酸化分解工程の処理水に紫外線を照射した後、カチオン交換樹脂塔に通水して金属イオンを除去する第2のカチオン交換処理工程を含むこと、
前記第2のカチオン交換処理工程の処理水に、腐食抑制剤を200〜300mg/L添加した後、過酸化水素を添加し、紫外線を照射して前記アスコルビン酸等を酸化分解するアスコルビン酸等の酸化分解工程を行うこと、及び
前記アスコルビン酸等の酸化分解工程の処理水を、混床樹脂塔に通水して導電率2μS/cm以下の処理水を得ること
を特徴とする化学除染方法。 - 請求項1において、前記除染対象物は炭素鋼とステンレス鋼とを含み、前記溶解工程は、過マンガン酸及び/又は過マンガン酸塩(以下、過マンガン酸(塩)という。)を100〜2,000mg/L含有する除染液による酸化溶解工程と、該酸化溶解工程後の除染液に還元剤を添加して過マンガン酸(塩)を還元分解する還元分解工程と、該還元分解工程後の前記還元溶解工程とを含むことを特徴とする化学除染方法。
- 請求項2において、前記還元分解工程において、前記除染液にアスコルビン酸等を過マンガン酸(塩)に対して1.0〜2.0当量添加して過マンガン酸(塩)を還元分解することを特徴とする化学除染方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記還元溶解工程において、ギ酸を1,000〜10,000mg/L、アスコルビン酸等を400〜4,000mg/L、及び腐食抑制剤を100〜500mg/L含む除染液により金属酸化物を溶解させることを特徴とする化学除染方法。
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