JPS60214299A - 放射性廃液中の放射能除去方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性物質を取り扱う施設で発生する放射性廃
液で濃厚塩類を含む溶液および希薄溶液等を問わずあら
ゆる放射性廃液について、その中に含まれる重金属類の
除去に関するものである。

〔発明の背景〕

原子力施設等の放射性物質を扱う施設において発生する
放射性廃棄物の中で、固体はドラム缶に入れて保管廃棄
され、気体はフィルターや活性炭で浄化あるいは放射能
を減衰させて系外へ放出される。液体は蒸発濃縮法、イ
オン交換法等の浄化方法によシ浄化回収され、施設内で
再利用されているのが現状である。

しかし、余剰の水や放射性核種を含んだ濃厚溶液は法令
等で許容されたレベル以下に放射能を低減した後でなけ
れば系外へ放出することができない。さらに通常は放射
能を天然のバックグランド以下に下けてから放出してい
るのが現状である。

その方法としていくつかの除去装置および方法が考案さ
れ、実施されているが、いずれの方法も処理に費用と時
間がかかるか、除去効率が悪いか、あるいは発生する放
射性廃棄物量が多いかの難点があった。

例えは、蒸発濃縮法は放射能の除去効率は高いが、設備
コストおよびその運転コストが高く、さらに処理能力が
小さい。

またイオン交換樹脂により放射性核種を除去する場合で
は、廃液のイオン状成分は除去できるが。

コロイド状あるいは不溶解性粒子状で存在する放射性成
分が除去できずに残り、完全な放射能除去は困難である
。特に塩類が多量に含まれる廃液の処理に際しては次の
ような問題があった。

すなわち、蒸発濃縮法では廃液中に多量に含まれる各種
イオンあるいは塩類の析出による懸濁物質等が蒸発濃縮
装置材料の不銹鋼等の腐食損傷の原因となり、実際の適
用に困難があった。またイオン交換法では廃液中の塩分
も吸着しながら、放射能を除去するため、廃液中の塩分
吸着分もイオン交換樹脂量に見込まねばならず、多量の
使用済イオン交換樹脂の廃棄物が発生していた。さらに
この方法では前述の通シコロイド成分等の除去ができず
、完全な放射能除去は不可能であった。

濃厚溶液中の重金属類の除去法としては、重金属に対し
選択性のすぐれたキレート反応を利用する方法がある。

その中でオキシンはＰｂ）Ｃｕ）Ｎｉ＞Ｃｏ＞Ｚｎ＞Ｃ
ｄ＞ＭＯ＞Ｍｇの順序で安定なキレート化合物をつくる
ことは良く知られている。この性質を利用してオキシン
を活性炭に吸着させたもの（以下オキシン添着炭と称す
）によシ、放射性廃液中の６０ＣＯイオン等を除去する
方法は既に特許（聞にでいる。この方法では重金属をキ
レート化合物として捕捉する反応を利用して６°ＣＯイ
オン等を活性炭に固定して除去するため、ナトリウム塩
やマグネシウム塩が共存しても。

６０ＣＯイオン等を選択的に除去できる。しかしながら
、この方法では主にイオン状金属しか除去できず、コロ
イド状あるいは不溶解性粒子状の放射性成分が残留する
という難点があった。（特開昭５４−２３０９３　） 〔発明の目的〕 本発明の目的は簡単でかつ迅速に濃厚あるいは希薄Ｍ液
を問わず、イオン状、コロイド状あるいは不溶解性粒子
状の放射性成分を除去する方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本免明の特徴は放射性廃液中のイオン状放射性成分の除
去にオキシン添着炭、コロイド状および不溶解性粒子状
成分の除去に金属粉末を用い、これらを交互あるいは同
時に放射性廃液に接触させ、放射性成分をこれらの除去
剤に吸着させた後これら除去剤といっしょに放射性成分
を除去することにある。特に、オキシン添着炭と金属粉
末の併用は単にこれらの効果を加え合わせただけに止ま
らず、一方の処理方法を応用することにより、放射性廃
液の化学的性質を変え、次のもう一方の処理方法の効果
を上げるという相乗効果を狙ったものである。

金属粉末は処理対象の放射性廃液中でその一部が溶解あ
るいは酸化され、その時にイオン化傾向の小さい合端イ
オン化傾向を還元し、金属粉末に吸着する。また、加え
る金属粉末と同じ元素の放射性核種は同位体交換反応に
よシ金属粉末上に移動する。

上記の組合せ法での除去効果を放射能測定で監視するが
、未だ除去されずに残っている核種が存在した場合は、
その核種の安定同位元素の担体イオ／を添加して、かく
はんし、同位体交換反応を起させて、イオン状放射性核
種にした後、上記の組合せ法で、除去する。

従来実施されていた処理法は同じ操作をくシ返しても化
学形態を変化させない限り自ずと除去率に限度があった
のに対し、オキシン添着炭、金属粉末および担体添加プ
ラスオキシン添着炭の三つの組み合わせは、各々の得意
とする化学形態の核種を除去するばかりでなく、不得手
な化学ｔＵ態は除去しやすい化学形態に変化させること
も狙ったものであり、一つの処理毎に除去率は向上し、
高放射能の廃液でも、目的の濃度にまで簡単に除去する
ことができる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例の概要を第１図に示す。

先ずオキシン添着炭と処理対象水と接触させる処理すな
わちオキシン添着炭処理（ａ）を実施しイオン状の不純
物を除去する。次に処理対象水の放射能を測定しくｂ）
、除去効果を確認する。

次に金属粉末と処理対象水を接触させる金属粉末処理（
Ｃ）を実施し、オキシン添着炭では除去しにくいＭ　ｎ
　”＋　やコロイド等を除去する。放射能を測定し、（
ｄ）除去効果を確認する。目的の濃度まで放射能が下っ
ていれば処理完了である。さらに除去する必要がある場
合は除去したい放射性核種の担体イオンを添加した後、
よく攪拌し、添加した安定同位元素と放射性同位元素を
同位体交換させる。その後、オキシン添着炭処理（ｅ）
を実施する。

放射能を測定しくｆ）、目的を達していれば完了である
。

さらに放射能を除去する必要がある場合は、（Ｃ）の操
作に戻シ、処理を練シ返す。

以下に具体的な実施例を（１）リサイクル方式と（２）
ワンスル一方式に分けて説明する。

（１）　リサイクル方式による方法 第２図に示す系統図により説明する。全体構成は以下の
通シである。廃液を貯蔵するタンク１より廃液をポンプ
５によりフィルター３に導き、フィルター３よりタンク
１へ戻るようにパイプ８が接続されている。またタンク
１には放射能除去剤投入用のマンホール２が設けられて
おり、さらにモーターにプロペラを接続した攪拌装置４
によυタンク内の水が攪拌混合できるようになっている
。

タンクｌの容量は廃液の発生量に合わせた容量でいいが
、通常は５９ｍ３から１００ｍ”で充分である。

またフィルター３は加える放射能除去剤を回収するのに
充分な容量とする。夕／り１およびパイプ８等の祠質は
銅賞性のすぐれたものとする。

例としてタンク１には処理対象水として放射性不純物を
含む廃液が約８０ｍ５はいっている場合の処理について
述べる。

先ず攪拌装置４を起動させタンク内の廃液を良く攪拌す
る。次にマンホール３よジオキシン添着炭を１０Ｋｇ程
度投入し、数時間から１昼夜攪拌する。オキシン添着炭
は粉状あるいは粒状で用いるが、効率を上げるためには
粉状が良い。しかし、あまり細かいと飛散するので１０
０μ〜ＩＩ＋ｌｌ１１の粒径のものが適当である。次に
移送ポンプ５を起動しで、フィルター３を通してタンク
１に戻るように循環し＋　ＩＩＪＳ加したオキシン添着
炭を回収する。

通水時間は１亘夜程度とする６次に移送ポンプ５を停止
し、攪拌ポンプ４は動かしたま＼でマンホール２よ多金
属粉末を約１０に９投入する。金属粉末としては溶出酸
化しヤすく、また廃液中で完全に溶出せず、かつその酸
化物がコロイド吸着性のすぐれたものが良く、中性近い
廃液ではマンガン粉末が適している。金属粉末は廃液中
で良く攪拌できて、しかもフィルターの差圧上昇を押え
るために１０μ〜５０μの粒径が最適である。金属粉末
を投入後数時間から１昼夜攪拌を続けた後、移送ポンプ
５を起動し、フィルター３を通して廃液を循環し、添加
した金属粉を回収する。適宜、試料採取ロアよシ採水し
、放射能を測定する。その結果、目的を達成していれば
処理を完了するが、さらに除去したい場合には、除去し
たい放射性核種の担体イオンを廃液量に対しｏ、ｉｐｐ
ｍ相当分をマンホール２よシ添加し、１昼夜攪拌する。

この操作によシ担体イオンと放射性核種との同位体交換
し、放射性核種はイオン化する。その後、オキシン添着
炭１０Ｋｇを投入し、数時間から１昼夜攪拌する。次に
移送ポンプ５を起動し、フィルター３を通してタンク１
に戻るように循環し、オキシン添着炭を回収する。通水
時間は１昼夜程度とする。

本方法を塩素濃度６０００ｐｐｍを含む海水模擬放射性
廃液に応用した場合の放射能除去結果を第１表に示す。

第１表は放射性成分として５８Ｃ（、を６Ｘ１０−’４
　Ｃｉ　／　ｍ　４’４　Ｍｎを１　ｘｌ　０−’μｃ
ｉ／ｍｔ含む廃液について応用した結果である。木表に
示すようにオキシン添着炭処理では５８Ｃｏが２８１０
−’ｔｔｃｒ／ｍｌ　、　”Ｍｎが７　Ｘ　１０−７μ
ｃｔ／ｍｚ　Ｋ低減し、処理前に比べそれぞれ１／３０
０．１／１．４になっておシ、これら放射性成分のイオ
ン状のものがオキシン添着炭により除去されていること
がわかる。次にマンガン粉末処理では６ｇｃｏが５Ｘ１
０−’　μＣｉ／ｍ７．　′１４Ｍｎが６　Ｘ　１０−
”　μＣｉ／ｍｔと低減し、マンガン処理前に比べ、そ
れぞれ１／４．１／１２となっており、オキシン添着炭
で処理できなかったコロイド状の放射性成分が除去され
ていることがわかる。次にＣｏイオンの担体を加えてオ
キシン添着炭で処理した後は、！１８ｃｏ。

”　Ｍｎともに検出されておらず、いずれもほぼ完全に
除去されたことを示している。ここでマンガンについて
はその担体を加えていないが、マンガン処理で加えたマ
ンガン粉末より溶出したマンガンイオンが担体の役目を
果している。この処理では除去されずに残っていた放射
性成分と加えた担体が同位体交換反応を起し、放射性成
分がイオン化し、それがオキシン添着炭で除去されたこ
とを示している。

このように本方法では塩類を多量に含む廃液にもかかわ
らず、極低濃度までの放射能を除去することが可能なこ
とを示している。オキシ／添着炭とマンガン粉末は除去
機構を異にしておシ、除去核徨の化学形態を変化させて
いるので、この二つの組み合わせによシ、望みのオーダ
ーまで除去できることを示している。それは放射能＃夏
がもつと高い廃液でも、極低濃度まで除去できることを
示している。

不法で発生した放射性廃棄物はオキシン添着炭２０〜、
マンガン粉末１ＯＫ９およびフィルターのみであシ、非
常に少ない。

（２）　ワンスル一方式による処理 本実施例の全体概要を第３図に示す５本実施例では１回
で処理する廃液を貯蔵できる容量のタンク囚８とタンク
■９の間で廃液を移送させながら処理する。タンク（Ａ
）８からは移送ポンプ（、Ａ）１６によシ、廃液をオキ
シン添着炭塔１０を通してタンク（ロ）９に送るように
バイブ２ｏ’ｉｔ接続されている。

またタンクＱ３）９から移送ポンプ（５）１９によシフ
イルター１１を通してタンク（４）８に送るようパイプ
２１が接続されているａまたタンク四８およびタンクＣ
Ｂ）９にはそれぞれ、放射能除染剤の投入口（２）１２
および（Ｂ）　１３ならびに攪拌装置（５）１４および
（ロ）１５が設けられている。タンク（Ａ）８およびタ
ンク（至）９の容量は１００ｍ”程度であり、これらに
用いられている構造材は耐食性の良い不銹鋼製である。

オキシン添着炭塔１０は不銹鋼製円筒容器にオキシ／添
着炭２０〜３０Ｋｇが充填されている。

フィルター１１の仕様は（１）リサイクル方式のフィル
ター３と同じである。オキシン添着炭塔１０およびフィ
ルター１１の下流部には試料採取口ｃＡ）１８および（
５）１９が設けられている。

具体的な処理方法は以下の通りである。

タンク（５）９に放射性不純物を含む廃液が約８０ｍ’
はいっている場合について述べる。先ず攪拌装置（Ａ）
１４を起動させタンク内の廃液を良く攪拌する。次に移
送ポンプ（Ａ）１６を起動させオキシン添着炭塔１０を
通してタンク（５）１５へ廃液を移送する。移送量とし
てはｔＯｍ”／Ｈｒ程度が適当である。夕／り（５）９
への移送が終った後攪拌装置１５を起動させ、あらかじ
め懸濁したマンガン粉末を投入し、数時間から１昼夜攪
拌する。その後移送ポンプ（５）１７を起動させ、ノイ
ルター１１を通して夕／り（Ａ）８へ廃液を移送する。

必要に応じ試料採取口１９から採水し、放射能を測定す
る。

未だ除去されていない核種があった場合は投入口（５）
１２より除去したい核種の担体イオンを添加し、数時間
から１昼夜攪拌後移送ポンプ（Ａ）１６を起動し、オキ
シン添着炭塔１０を通してタンク（２）９に移送する。

この方法では前述の実施例（１）リサイクル方式よりも
放射能の除去効軍が良く、処理時間も短かく操作も簡便
という長所がある。しかし、装置面でタンクおよびオキ
シン添着塔ならびにそれらに付随する設置が必要となシ
、設備的に（１）の方式の約２倍になるという短所があ
る。なおオキシン添着炭塔と同じようにマンガン粉末を
充填した塔を設置する方式も可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明のように本発明では以下に示す効果がある。

オキシン添着炭とマンガン粉末という除去機構を異にす
る方法を併用することにより、お互いに除去しにくい放
射性核−を効果的に除去することかできる。さらに目的
とする放射性核種の化学形態を変化させることで、従来
化学形態が不明で除去できなかったものまで、除去でき
るという相乗効果がある。しかもその形態変化は濃度的
に極く微量の放射性不純物だけであり、廃液そのものの
化学性状を変えるものではないだめ、廃棄物処理上、問
題となる成分が含まれることもない。

（１）のリサイクル方式の処理法では同一のフィルター
でいずれの放射能除去剤でも処理できるので。

装置としてはタンク１個、ポンプ２台、フィルター１個
、パイプおよびパルプのみであシ、装置設置のスペース
が少なくてすむ。操作は攪拌、除去剤添加および循環操
作だけで良いので、はとんど入手を要しない。したがっ
て蒸発Ｓ細注等に比べると、はるかに簡単な装置および
操作ですみ、しかも処理能力が大きいため、設置および
運転コストが安い。簡単な装置で迅速に処理できること
から、構造材料の腐食損傷の心配も要らない。

オキシン添着炭はオキシンと活性炭を混ぜ合わせるだけ
で容易に作ることができる。（％開昭５４−２３０９３
）、いずれの原料も安価で容易に入手できる。マンガン
粉末は市販品で充分であシ、置設も安く、化学的にも危
険性は少ない。また投入した後すぐにフィルターで回収
されるため、タンク内の廃液の性状を悪化させることは
少ない。

また前述の如く１発生′／ｙ＠乗物量は他の方法に比べ
てはるかに少ない。

このように本発明によれば、塩類を多量に含む廃液およ
び希博溶液を問わず、放射性廃液中の放射能を簡単かつ
確実に除去できることは、ひいては放射能の被曝低減お
よび原子力施設等の信頼性向上に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例概要図、第２図はリサイクル方
式による実施例概要図、第３図はワンスル一方式による
実施例４１図である。 １・・・タンク、２・・・マンホール（投入孔）、３・
・・フィルター、４・・・攪拌装置、５・・・移送ポン
プ、６・・・パイプ、７・・試料採取口。 代理人　弁理士　扁橋明夫 第　ｊ　図 第１頁の続き ＠発明者　恩　１）　直　人　日立市幸町３丁目内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　イオン状の放射性金桟核種およびコロイド状また
   は不溶解性粒子状の放射性物質を含む放射性廃液を、オ
   キシンを吸着させた活性炭と金属粉末に交互あるいは同
   時に接触させ、放射性の成分をこれらの物質に吸着させ
   た後、これらの物質と廃液を分離することを特徴とする
   放射性廃液中の放射能除去方法。 ２、放射性廃液中に放射性成分吸着物質としてオキシン
   を吸着させた活性炭あるいは金属粉末を投入し、本廃液
   とかくはん混合後ろ過装置により、投入した放射性成分
   吸着物質を分離除去する操作をＨＩＪ記の両放射性成分
   吸着物質について交互にあるいは同時に行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性廃液中の放
   射能除去方法。 ３、放射性成分吸着物質としてのオキシンを吸着させた
   活性炭および金属粉末のどちらか一方あるいは両方につ
   いて、廃液中に投入後、濾過装置にて分離する代シに、
   あらかじめ放射性成分吸着物質を充填した塔に、不廃液
   を通水し、放射性成分を放射性成分吸着物質に吸着させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の放射性
   廃液中の放射能除去方法。 ４、放射性廃液中にあらかじめ除去したい放射性核種の
   安定同位元素を投入し、かくはんした後に処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項。 第２項および第３項記載の放射性廃液中の放射能除去方
   法。