JPH0720285A - 水中の放射性物質除去方法 - Google Patents

水中の放射性物質除去方法

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JPH0720285A
JPH0720285A JP16477993A JP16477993A JPH0720285A JP H0720285 A JPH0720285 A JP H0720285A JP 16477993 A JP16477993 A JP 16477993A JP 16477993 A JP16477993 A JP 16477993A JP H0720285 A JPH0720285 A JP H0720285A
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昇 大関
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 凝集沈澱法により、水中に含まれるウラン,
トリウム,ルテニウム等の放射性物質を高い効率で除去
すること。 【構成】 濃度0.2Bq/mlのウラン( 238U)と
濃度0.2Bq/mlのトリウム( 234Th)の両者を
含有するpH1で温度18℃の各試験水に、亜鉛イオン
とマグネシウムイオンを夫々試験水中で100mg/l
濃度になるようにした10%塩基性金属水溶液にして添
加する。そしてこの場合の試験水の水素イオン濃度がp
H3.5〜13.5、好ましくはpH6.8〜11.5
となるようにし、攪拌後一定時間反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電所,使用済
原子燃料の再処理工場,原子燃料加工工場及び放射性物
質使用施設等から発生する廃液及び排水中からウラン,
トリウム,ルテニウム等の放射性物質を除去するための
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば原子力施設等から発生する放射性
物質を含有する廃液又は排水は、環境へ放出する際に放
射性物質の濃度を減少させるために何らかの処理を行
い、その濃度を法律(核原料物質,核燃料物質及び原子
炉の規制に関する法律)に定める濃度以下とする必要が
ある。そして、この処理方法としては、蒸発濃縮法,イ
オン交換樹脂法,凝集沈澱法などが採用されている。使
用済原子燃料の再処理工場における廃液処理は、放射性
物質の除去性能に優れている蒸発濃縮法によって処理さ
れている。しかし、この方法は熱源として蒸気を使用し
たり、蒸発缶等の使用により設備規模が大きく、コスト
が多大となる。又、原子燃料加工工場や放射性物質使用
施設等では、除去対象とする放射性物質の種類にもよる
が、例えばトリウムを対象とした場合では、イオン交換
樹脂によって除去するようにし、またルテニウムについ
ては物理的吸着機構等を利用した活性炭吸着法等によっ
て除去する方法が提案されている。そして、この化学的
或は物理的吸着手段による両者の方法は設備を単純化で
き、吸着カラムの長さを最適化することにより、目的の
除去性能を達成することが可能であるが、吸着体への負
荷を大きくして行われるため、樹脂或は活性炭寿命が短
く、廃樹脂或は廃活性炭の発生を余儀なくされ、延いて
は放射性物質を含む二次廃棄物の増加が生じることとな
る。かかる吸着体に対する負荷を最小限にするために、
更に、廃液中の放射性物質を除去する方法の一つとして
知られている凝集沈澱法が一次処理技術として採用され
ている。そしてこの場合の凝集沈澱法は、一般産業の排
水処理技術において汎用されている鉄又はアルミニウム
を担体とした水酸化物共沈法である。この共沈法によれ
ば一度に多量の廃液を処理することが可能であり、コス
ト的にも安価である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
鉄又はアルミニウムという共沈剤を用いた凝集沈澱法に
よれば、除去対象とする放射性物質の種類にもよるが、
例えばウランを対象とした場合では、凝集沈澱処理に先
駆けて水中の脱炭酸処理を施すことにより除去効率を9
0%程度にまで達成させることが可能である。ところ
が、除去効率が90%程度では、前記の法律に定める基
準を満足させることができないなどの不都合があった。
又、放射性物質含有の廃液中に含まれるルテニウムは処
理工程中共存する硝酸によって化学形態の異なる多種類
のニトロシルルテニウム化合物を形成することが、イー
・ブラシウス(E.Blasius )他による論文(ドイツ学会
誌「ラジオキミカ アクタ(Radiochimica Acta )29
巻,1981年」の159〜166頁)で公知である。
ところが、従来の凝集沈澱法によってはある種のニトロ
シルルテニウム化合物のみが除去され、他のニトロシル
化合物が残存するため、その除去率を向上させて経済的
なプロセスを実現することができないという処理上の問
題があった。
【0004】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、凝集沈澱法
による水処理技術において、水中に含まれるウラン,ト
リウム,ルテニウム等の放射性物質を高い効率で除去し
得る水中の放射性物質の除去方法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による水中の放射性物質除去方法は、放射性
物質を含有する水中に金属イオンを添加して、上記水中
の放射性物質と添加金属イオンとの錯形成反応を行わし
める主反応と、該添加金属イオンの水酸化物を生成する
副反応とを行わしめ、その結果得られる凝集性沈澱物に
放射性物質を吸着せしめるようにしている。又、本発明
による水中の放射性物質の除去方法では、放射性物質を
含有する水の水素イオン濃度は、pH値が3.5〜1
3.5の範囲である。更に、本発明による水中の放射性
物質の除去方法では、前記金属イオンが、亜鉛イオン及
びマグネシウムイオンの少なくとも一方である。
【0006】
【作用】本発明によれば、水に含まれるウラン,トリウ
ムの場合は、水素イオンを解離してイオン化し、夫々6
価及び4価のイオンの形態として多く存在しており、ル
テニウムについては、2価〜8価の複雑な原子価をとる
と言われているが、かかるイオンが存在する状態で特に
亜鉛イオン及びマグネシウムイオンを添加することによ
り、ウラン,トリウム及びルテニウムと添加金属イオン
との化合物や水酸化物が沈澱生成し、これによりウラ
ン,トリウム及びルテニウムを極めて高い効率で除去す
ることができる。又、本発明によれば亜鉛イオン及びマ
グネシウムイオンを放出し得る物質を用いることによ
り、上記沈澱生成のためのpH領域が広く、除去効率を
更に高めることができ、これにより、水中のウラン,ト
リウム及びルテニウムの濃度が環境に放出し得る濃度ま
で減少することになる。
【0007】
【実施例】本発明による水中の放射性物質除去方法によ
りウラン,トリウム及びルテニウムを除去する場合の実
施例を以下に説明する。
【0008】第1実施例 図1,図2及び表1を参照して本発明による水中の放射
性物質除去方法の第1実施例を説明する。先ず、試験水
としてウラン( 238U)濃度0.2Bq/ml及びトリ
ウム( 234Th)濃度0.2Bq/mlを含有するpH
1で温度18℃の廃液を使用する。ここで試験水は、前
記原子力発電所,使用済原子燃料の再処理工場,原子燃
料加工工場及び放射性物質使用施設等から発生する廃液
や排水等が選ばれる。そして、これらの水中でウラン及
びトリウムはウラニル陽イオン(UO2 2+)やウラナス
イオン(U4+)又はトリウムイオン(Th4+)として存
在しているが、かかるイオンが存在する状態のpH値
7.8の試験水に前記金属イオンを放出し得る物質、例
えば硝酸亜鉛,硝酸マグネシウム若しくは酸化亜鉛や酸
化マグネシウムをアルカリ水溶液で溶解して得られる塩
基性金属溶解液を添加する。これは、前記金属イオンを
添加することにより、例えば次の反応式に従って添加金
属イオン(Me2+)とウランの錯体はMeUO4 ・Me
OやMeU2 7 ・MeO等を沈澱生成せしめるためで
ある。尚、この金属イオン放出物質は上記の例には限定
されず、亜鉛イオン又はマグネシウムイオンを放出し得
るものであればいかなる物質でも用いることができる。 2Me2++U2 7 2-+H2 O→MeU2 7 ・MeO
+2H+ Me2+:Zn2+,Mg2+
【0009】本実施例では、上記金属イオンの添加は、
試験水に含まれるウラン( 238U)濃度0.2Bq/m
l及びトリウム( 234Th)濃度0.2Bq/mlを含
有するpH1で温度18℃に調整した試験水を二つ用意
し、一方の試験水に亜鉛イオンを,他方の試験水にマグ
ネシウムイオンを夫々試験水中で100mg/l濃度に
なるように10%水酸化ナトリウム水溶液で調整した塩
基性金属溶解液を添加することにより行った。尚、試験
水に添加される亜鉛イオン,マグネシウムイオン及びこ
れらの混合物イオンはかかるウラン及びトリウムの難溶
性錯体の沈澱生成を効率よく行わしめるために試験水の
水素イオン濃度を考慮し適宜選択され適用できるが、そ
れらの中では亜鉛イオンが前記放射性物質の吸着能の点
で優れている。
【0010】ところで、試験水の水素イオン濃度はかか
るウラン及びトリウムの難溶性錯体の沈澱生成を効率よ
く行わしめるために一定の範囲内で且つその範囲の高い
側にある場合ほど、良好な結果を得ることができる。即
ち、pH3.5〜13.5好ましくはpH6.8〜1
1.5の範囲で好適である。pH3.5未満の場合には
沈澱生成,錯体形成がなされず、またpH13.5より
大きい場合には一旦沈澱生成,錯体形成がなされても直
ぐに再溶解してしまう。そして、このpH値調整を行う
ためには、水酸化ナトリウム,炭酸ナトリウム又は石灰
等を用い得るが、特に水酸化ナトリウムが好ましい。そ
こで本実施例においては、10%水酸化ナトリウム水溶
液によって試験水のpH値調整を行って所定値に設定し
た。尚、このような試験水のpH値調整は上記金属イオ
ン添加に先行して或はそれと同時に行ってもよい。
【0011】上記亜鉛イオン又はマグネシウムイオン添
加及びpH値調整が行われた試験水は更に15分間、そ
の温度19℃の状態で攪拌せしめられ、そして一定時間
放置後、沈澱生成物はろ過によりろ液と分離せしめられ
る。このように試験水中に溶存するウラン及びトリウム
はその大部分が難溶性錯体として沈澱し、ろ過等の適宜
の方法によって固液分離される。ここで反応時間及び試
験水の温度としては通常、反応時間5〜60分程度、温
度10〜90℃程度の範囲であれば上記の例には限定さ
れずに設定できる。
【0012】図1は上記のようにそのpH値を種々設定
した温度19℃の試験水において沈澱生成物ろ過後のろ
液中に残存する放射能濃度の測定結果を示している。こ
の図1から明らかなように、亜鉛イオン添加の試験水の
場合、pH値6.8〜11.5の範囲で放射性物質は殆
ど完全に除去されていることが分かる。又、マグネシウ
ムイオン添加の場合でもpH値の範囲は多少高い側に移
動しているが亜鉛イオン添加の場合と同様に放射性物質
は殆ど完全に除去されている。
【0013】図2は上記のように反応時間を5〜90分
間の範囲にして温度19℃の試験水において各時間にお
ける沈澱生成物をろ過後のろ液中に残存する放射能濃度
の測定結果を示している。この図2から明らかなよう
に、亜鉛イオン添加の試験水の場合、反応時間が60分
間以上で放射性物質は殆ど完全に除去されていることが
分かる。又、マグネシウムイオン添加の場合でも同様に
放射性物質は殆ど完全に除去されている。
【0014】表1は上記のようにその試験水中に各々亜
鉛イオン,マグネシウムイオン及び鉄イオンを放出し得
る物質を各金属イオン濃度100mg/lになるように
添加し、水酸化ナトリウムを用いて該試験水のpH値を
8として、水酸化物の沈澱を生成させ、ろ過等の適宜の
方法によって固液分離後のろ液中のウラン濃度を比例計
数管により測定した結果を示す。 この表1のように明らかに亜鉛イオン及びマグネシウム
イオンは、従来より用いられている鉄イオンに比較して
ウラン除去率に優れていることがわかる。特に亜鉛イオ
ンを用いた場合、試験液中にウランが検出されなくなる
ほど除去されており、これは、以下のような錯形成反応
と水酸化物による共沈反応とが生じているものと考えら
れる。 2Zn2++U2 7 2-+H2 O→ZnU2 7 ・ZnO
+2H+
【0015】第2実施例 この実施例は、トリウム( 234Th)濃度0.5Bq/
mlの試験液500リットルに濃硝酸を加えてpH値を
1以下とした後、酸化亜鉛(亜鉛重量:50mg)を添
加し、水酸化ナトリウム水溶液にてpH値を8とした場
合であって、温度,時間等の条件は第1実施例の場合と
同等である。ろ過を行った後、ろ液中のトリウム濃度を
GM計数管により測定をした結果を表2に示す。 亜鉛イオン処理により、ウラン同様トリウムも除去が可
能であることが確認された。
【0016】第3実施例 この実施例は、試験水としてルテニウム(Ru)の化学
形態がRu(NO)(NO3 3 及びNa2 RuO4
用いて、Ru濃度50mg/lの試験水各200mlを
調整し、各試験水に酸化亜鉛を共沈担体重量として20
0mg添加し、水酸化ナトリウム水溶液で該溶液のpH
値を8として、沈澱生成物を生成させた場合であって、
温度,時間等の条件は第1実施例の場合と同等である。
ろ過等の適宜の方法によって固液分離後のろ液中のルテ
ニウム濃度をICP発光分析法により定量した結果を表
3に示す。
【0017】第4実施例 この実施例は、ルテニウム( 106Ru)濃度0.25B
q/mlの試験液200mlに硝酸を加えてpH値を1
以下とした後、酸化亜鉛(亜鉛重量:50mg)を添加
し、水酸化ナトリウム水溶液にてpH値を8とした場合
であって、温度,時間等の条件は第1実施例の場合と同
等である。ろ過を行った後、ろ液中のルテニウム濃度を
γ線スペクトロメトリーにより測定した結果を表4に示
す。 亜鉛イオン処理により、ルテニウムの除去が可能である
ことが確認された。
【0018】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、原子力
施設等から発生する廃液・排水から、極めて高い効率で
而も経済的にウラン,トリウム,ルテニウムなどの放射
性物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】亜鉛イオンとマグネシウムイオンを夫々添加し
た試験水の水素イオン濃度(pH)と試験後における残
留放射能濃度(Bq/ml)の関係を示す図である。
【図2】反応経過時間(min)と試験水中の残留放射
能濃度(Bq/ml)の関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射性物質を含有する水中に金属イオン
    を添加して、上記水中の放射性物質と添加金属イオンと
    の錯形成反応を行わしめる主反応と、該添加金属イオン
    の水酸化物を生成する副反応とを行わしめ、その結果得
    られる凝集性沈澱物に放射性物質を吸着せしめるように
    したことを特徴とする水中の放射性物質除去方法。
  2. 【請求項2】 前記水中に含有する放射性物質がウラ
    ン,トリウム及びルテニウムを含有している請求項1に
    記載の水中の放射性物質除去方法。
  3. 【請求項3】 前記添加金属イオンが、亜鉛イオン及び
    マグネシウムイオンの少なくとも一方である請求項1に
    記載の水中の放射性物質除去方法。
  4. 【請求項4】 前記放射性物質を含有する水の水素イオ
    ン濃度は、pH値が3.5〜13.5である請求項1又
    は2に記載の水中の放射性物質の除去方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105280261A (zh) * 2015-10-01 2016-01-27 南华大学 一种用于含铀废水处理的电还原沉淀铀的方法
CN110268481A (zh) * 2017-02-09 2019-09-20 水野実 降低液状体的放射能的量的方法
CN111547877A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 核工业北京化工冶金研究院 一种硝酸体系含铀废水的除铀方法

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