JP2000206290A - 金属元素吸着剤の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属元素を吸着した吸着剤を飛散させずに容
器から取り出す。 【解決手段】 吸着剤１を充填するカラム２内の下流側
に円錐台周面形状で金網からなるロート２７を装着す
る。ロート２７の下部開口２７ｂはカラム２の排出口２
６に接続し、カラム２外部の排出管１２を介して回収容
器１３に連通する。排出管１２には抜き出しバルブ１４
を装着して開閉操作する。カラム２とロート２７で仕切
られる断面略直角三角形でリング状の空間２８は排出配
管１７に接続する。金属元素の吸着時に放射性廃液はロ
ート２７の金網を通して空間２８で吸着剤１と分離排出
する。乾燥時にも熱風をロート２７で吸着剤１から分離
する。乾燥して顆粒状となった吸着剤１はカラム２内か
らロート２７で誘導排出して回収容器１３に収納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウランやクロム等
の金属元素を不溶性タンニン等の吸着剤に吸着させて回
収処理等するための金属元素吸着剤の処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウラン、トリウム、超ウラン元素
などのアクチニド元素、カドミウム、鉛、クロム、水銀
及び鉄を含む重金属元素、或いはコバルト、セシウム、
ストロンチウム等の金属元素を吸着するための金属元素
の吸着剤として、縮合型タンニンを原料とする安定化し
たゲル状組成物からなる吸着剤があり、この吸着剤は本
発明者らによって、特開平５−６６２９１号公報等によ
り、その製造方法と金属元素の吸着分離方法が提案され
ている。この吸着剤は、上記公報に開示されているよう
に柿渋を含まない天然に多量に存在する縮合型タンニン
を原料として例えば縮合型タンニン粉末をアンモニア水
に溶解してアルデヒド水溶液を混合してゲル状組成物を
生成し、このゲル状組成物を熟成したり加熱する等して
安定化することで得られる。安定化したゲル状組成物は
水や酸やアルカリのいずれに対しても不溶な組成物とな
る。

【０００３】そしてこのようにして得られた吸着剤は、
核燃料製造工程から発生するウラン、トリウム及び海水
中のウランの吸着性能に優れるだけでなく、再処理工程
から発生する超ウラン元素であるキュリウム、アメリシ
ウム、ネプツニウム、プルトニウム、更には金属元素を
取り扱う工程から発生するカドミウム、鉛、六価クロ
ム、水銀、鉄、コバルト、セシウム、ストロンチウム等
の多種の金属元素の吸着性能に優れている。また金属を
吸着したこの吸着剤は、有毒ガスを発生することなく焼
却可能であるため、焼却により吸着剤の容積を大きく減
少して固体廃棄物の発生量を少なくすることができる。
また吸着した金属元素によっては、固形物は不純物を含
まない金属酸化物になるため、再利用を図ることもでき
る。更にこの吸着剤はゲル状組成物であるためにその形
態が崩れにくく、吸着した金属元素をゲル状組成物から
容易に溶解させて金属を回収及び精製することができ
る。

【０００４】ところで、核燃料を取り扱う工程において
排出されるウランまたは超ウラン元素等を含む廃液から
ウランまたは超ウラン元素等の金属元素を吸着させるに
は、例えば充填筒であるカラム内に機械的手段等で所望
のサイズに砕解されたゲル状組成物の吸着剤を所望の高
さまで充填し、この状態で放射性廃液をカラム内に供給
して吸着剤にウランまたは超ウラン元素等の金属元素を
吸着させる。吸着は吸着剤の吸着能力の破過に達するま
で行われる。このようにして金属元素が吸着された吸着
剤はカラム内に緊密に充填された状態となり容易に抜き
出しができない。このような使用済みの吸着剤の乾燥及
び抜き出しに関する処理は図５に示す工程により行われ
る。図５において、金属元素が吸着された吸着剤１を充
填したカラム２の上蓋３（または下底でもよい）を解体
してカラム２から手動で吸着剤１をかき出すか、吸引機
で吸引する等して乾燥用バット４に収納載置する（同図
（ａ）参照）。次にこれら乾燥用バット４を箱形乾燥機
５内に収容して加熱し吸着剤１を乾燥させる（同図
（ｂ）参照）。そして乾燥した吸着剤１をフードボック
ス６によって回収容器７に充填し（同図（ｃ）参照）、
燃焼する等して廃棄物の容積を減少させ、特定の金属元
素にあっては不純物を含まない金属酸化物として回収し
て再利用する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
使用済み吸着剤の取り出し方法では、カラム２内の吸着
剤１の粒子間に水分を含んでいるために吸着剤１の流動
性が極めて悪く、容易にカラム２から抜き出すことがで
きない。そのため、カラム２の上蓋３または下底を解体
して手動で吸着剤１をかき出さなければならないため
に、その作業が重労働となる上に長時間かかるという問
題があり、掻き出し作業中等に放射性廃棄物が飛散する
等して周辺汚染のおそれが生じる。しかもカラム２だけ
でなく乾燥用バット４、乾燥機５、フードボックス６等
多くの機器が必要となり、コスト高になるという欠点も
ある。本発明は、このような実情に鑑みて、飛散の恐れ
がなく容易に吸着剤を取り出せるようにした金属元素吸
着剤の処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属元素吸
着剤の処理装置は、金属元素を吸着するための吸着剤が
収納された容器内に金属元素を含有した溶液を供給して
溶液中の金属元素を吸着剤に吸着させて乾燥させ、この
吸着剤を排出するようにした金属元素吸着剤の処理装置
において、容器内には、吸着剤を収容してその流出をガ
イドすると共に溶液を通過させるガイド部が配設され、
吸着剤を容器から取り出すための開閉手段が設けられて
いることを特徴とする。容器内の吸着剤はガイド部まで
充填収納されており、金属元素を含有した溶液を容器に
流して金属元素を吸着剤に吸着させて吸着剤の吸着能力
の破過に達するまで吸着させ、その過程で吸着剤を通過
して金属元素を奪われた後の溶液または吸着剤に到達す
る前の溶液はガイド部の面を通過（透過）することで吸
着剤と分離されまたは吸着剤中に浸透する。また金属元
素が吸着された使用済みの吸着剤は乾燥後に開閉部材を
開に切り換えることでガイド部の面に沿って流出してカ
ラムから取り出され、回収できる。尚、ガイド部はテー
パ状に形成されていて上部開口は容器の内面に当接し下
部開口は容器の排出口に接続されていてもよい。

【０００７】またガイド部の周囲には、容器とガイド部
で仕切られた空間が形成され、この空間に排出用の配管
または供給用の配管が接続されていてもよい。ガイド部
の面を通過して吸着剤と分離された溶液は空間から排出
配管を通して排出される。或いは容器の空間に供給され
た溶液はガイド部を通して吸着剤を通過する。またガイ
ド部は少なくとも一部が網目状に形成されまたは少なく
とも一部に孔が開けられていてもよい。ガイド部を通過
する溶液は、ガイド部の面の網目または孔を通して流通
され、吸着剤はこの網目または孔を通過することなくガ
イド部に沿って流出させられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図３により説明するが、上述した従来技術と同一の
部分には同一の符号を用いて説明する。図１は本発明の
実施の形態による吸着剤の処理装置の概略構成図、図２
は金属元素が充填されたカラムを含む取り出し機構の要
部構成図、図３は吸着剤の吸着乾燥処理及び取り出し工
程を示すフローチャートである。図１に示す吸着剤の処
理装置１０において、充填筒、例えばカラム２内には上
述した縮合型タンニンを原料とするゲル状組成物からな
る不溶性タンニンで構成される吸着剤１が充填されてお
り、図示しない廃液タンクから供給配管１１を介して供
給される溶液、例えば放射性廃液がカラム２の上部２ａ
から流入して吸着剤１で放射性廃液に含まれるウランや
トリウム等の金属元素が吸着されるようになっている。
またこの処理装置１０では、図１及び図２に示すように
カラム２の下部２ｂに排出管１２を介して回収容器１３
が設けられており、排出管１２には開閉切り替え操作可
能な抜き出しバルブ１４が開閉手段として設けられ、開
弁することでカラム２内の吸着剤１が回収容器１３内に
排出され得るようになっている。

【０００９】カラム２の上部２ａには配管１５を介して
空気加熱器１６が接続されており、ここで加熱された空
気を熱風としてカラム２の上部２ａに供給するようにな
っている。そしてカラム２の下部２ｂ領域には吸着剤１
を通過した熱風や放射性廃液を排出する排出配管１７が
連通され、排出配管１７には内部の熱風の排気温度を測
定する排気温度測定手段１８が設けられている。ここ
で、吸着剤１に供給される熱風の温度は、吸着剤１やカ
ラム２に付着する放射性廃液等に含まれる物質、例えば
硝酸化合物が分解して発熱したり体積膨張することのな
いように、このような物質が分解する温度より低温に設
定するものとし、ウランなどを含む放射性廃液では例え
ば約１４０℃に設定し、給気温度測定手段１９で測定さ
れる。

【００１０】排気温度測定手段１８と給気温度測定手段
１９は制御手段２０を介して空気加熱器１６に接続され
ており、熱風によってカラム２内の吸着剤１が乾燥させ
られる際、乾燥が進む状態では排気温度はほぼ一定の温
度Ｔ０として測定されるが、乾燥が終了すると排気温度
がＴ０を越えた温度Ｔ１となり、漸次昇温するが、この
排気温度Ｔ１を検知すると、制御手段２０によって空気
加熱器１６がＯＦＦされ、熱風の供給が停止されるよう
になっている。尚、温度Ｔ０は例えば３５℃〜５０℃程
度とし、排気温度Ｔ１は例えば８０℃程度とする。また
カラム２には配管２２を介して水などの洗浄液を上部２
ａから供給する洗浄液供給手段２３が接続されている。

【００１１】また図２に示すカラム２及び抜き出しバル
ブ１４を含む吸着剤の取り出し機構２５において、カラ
ム２の下部２ｂ中央には排出管１２に連通する排出口２
６が形成されており、略円筒状のカラム２内の下方には
ガイド部として略円錐台周面形状をなすロート２７が装
着されている。このロート２７は適宜の金属材料からな
る金網で形成され、円錐台周面形状の最大内径をなす上
部開口２７ａはカラム２の内周面に当接すると共に最小
内径をなす下部開口２７ｂは排出口２６に連結されてい
る。そのため、上部開口２７ａはカラム２の内径とほぼ
同一の径とされ、下部開口２７ｂは排出口２６の内径と
ほぼ同一の径とされている。カラム２の下部２ｂには周
面２ｃとロート２６の周面とで仕切られた空間２８が形
成され、排出配管１７に連通している。

【００１２】本実施の形態による吸着剤の処理装置１０
は上述のように構成されており、次に吸着剤１の吸着乾
燥及び取り出しの処理方法について図３に示すフローチ
ャートに沿って説明する。ウランなどの金属元素を含む
放射性廃液からウランなどの金属元素だけを吸着分離す
るために、カラム２内には砕解されたゲル状組成物から
なる吸着剤１が充填されており、上部２ａからカラム２
内に放射性廃液を供給して（ステップ１０１）金属元素
だけを高い吸着率を以て吸着剤２に吸着させることがで
きる。そして、金属元素がほとんど吸着除去された廃液
はカラム２内の下方でロート２７の周面である金網を通
過して空間２８内に流れ出る。この空間２８から排出配
管１７を介してカラム２外部に排出される（ステップ１
０２）。吸着剤１はウランなどの金属元素について極め
て高い吸着能力を有するためにカラム２から排出される
放射性廃液中の金属元素の残留割合を測定することでカ
ラム２中の吸着剤１が破過点に達していることを確認で
きる。吸着剤１の吸着能力が破過に到達した時点で放射
性廃液の供給を停止し、吸着工程が終了する。この状態
で、カラム２内の吸着剤１には金属元素が吸着されてカ
ラム２内に緊密に充填されており吸着剤１は容易に抜き
取ることができない状態にある。

【００１３】次に洗浄液供給手段２３から洗浄液として
例えば水をカラム２内に供給して通液し、カラム２内に
残留する放射性廃液を押し出してロート２７を通過させ
て空間２８及び排出配管１７から排出させる（ステップ
１０３）。このときウラン等の金属元素は吸着剤１に吸
着されているため、水などの洗浄液中に溶け出すことは
ない。ここで、水をカラム２内に通液しないで乾燥処理
すると、残存する放射性廃液中のフッ化アンモニウムや
その他の硝酸系の塩類が乾燥して析出し、吸着剤が固着
されてしまい、カラム２からの排出が困難になる。そし
て空気加熱器１６で加熱された空気が例えば温度約１４
０℃程度の熱風として配管１５を通してカラム２に供給
され、吸着剤１を乾燥させる（ステップ１０４）。吸着
剤１を通気された熱風はロート２７の金網を通して空間
２８内に排出されて排出配管１７を通して外部に排気さ
れる。吸着剤１を通気する際、吸着剤１に含まれている
水分の気化熱として熱が奪われるために、吸着剤１を通
過した熱風は温度が低下して例えば３５℃〜５０℃程度
の排気温度Ｔ０となって排出される。この排気温度は排
気温度測定手段１８によって検出される。吸着剤１の乾
燥が進むにつれて吸着剤１の体積が小さくなり、カラム
２内の高さも図１及び図２でｈ１から徐々に低下し、乾
燥終了時には高さｈ２程度まで減容（例えば１／５の体
積になる）する。この間、熱風の排気温度は継続して熱
を奪われるためにほぼ一定の温度Ｔ０に維持される。

【００１４】吸着剤１の乾燥が完了すると、熱風が吸着
剤１を通過する際に熱を奪われなくなり排気温度がＴ０
から次第に上昇する。排気温度測定手段１８で測定され
る排気温度がＴ０より上昇してＴ１（例えば８０℃）と
なると、制御手段２０で空気加熱器１６の駆動を停止さ
せ、熱風供給が終了して乾燥工程が終了する。吸着剤１
が乾燥すると、吸着剤１は収縮して流動性に優れた顆粒
状になる。この状態で、抜き出しバルブ１４を開けばカ
ラム２内の顆粒状の吸着剤１はロート２７でガイドされ
て排出口２６、排管１２を通して流出し容易に回収容器
１３内に収納される。このようにして吸着剤１の容積を
大幅に減少させてカラム２から容易に排出回収できる。
その後、吸着剤１は焼却処理することで、不溶性タンニ
ンからなる吸着剤１を分解でき、ウラン等の金属元素を
金属酸化物として高い純度で回収でき、二次廃棄物の発
生を防止できる。

【００１５】上述のように本実施の形態によれば、金属
元素の吸着時には金属元素が吸着された後の放射性廃液
をロート２７の金網を通してカラム２内で容易に吸着剤
１から分離して排出でき、乾燥時には熱風をロート２７
の金網を通してカラム２内で分離して外部に排気できる
上に、乾燥後の吸着剤１の回収時には顆粒状となった吸
着剤１をロート２７で排出口２６までガイドして排出管
１２を介して容易に回収容器１３に回収でき、簡単な吸
着剤１の取り出し機構２５によって、放射性廃液や乾燥
用の熱風を吸着剤１から容易に分離排出できる上に吸着
剤１の取り出しが容易に行える。しかも放射性廃液やウ
ラン等の放射性金属元素を飛散させずに周辺汚染を生じ
ることもなくカラム２から取り出すことができる。

【００１６】次に図４は本実施の形態による吸着剤の処
理装置１０の変形例を示すものであり、この処理装置１
０では、放射性廃液をカラム２に供給するための供給配
管１１がカラム２の下部２ｂ付近に接続されて空間２８
に連通しており、吸着剤１を通過した廃液をカラム外部
に排出する排出配管１７はカラム２の上部２ａ付近に接
続されている。そのため、金属元素の吸着時には放射性
廃液はカラム２内に供給されて空間２８からロート２７
を透過して吸着剤に浸透して下方から上方に流れ、上部
２ａの排出配管１７から排出されることになる。尚、こ
の場合、洗浄液供給手段２３の洗浄液と空気加熱器１６
で加熱された熱風も同様に配管２２と配管１５からカラ
ム２内を下流から上流に流れるものとなる。或いは、図
１に示す実施の形態のように上流から下流に流しても良
い。

【００１７】尚、上述の実施の形態ではガイド部として
金網で形成されたロート２７を用いたが、ロート２７を
構成するテーパ状の周面は金網などの網目状の構成に限
定されることなく通液及び通気性の材質または構成であ
ればよく、例えば多孔質の焼結メタル製の周面やパンチ
孔などの適宜数の小孔が穿孔された周面などで構成して
もよい。また金網や孔等は必ずしもロート２７の周面全
体に形成されている必要はなく一部に形成されていても
よい。尚、本発明による吸着剤１の処理装置１０は、上
述したウランを含む放射性廃液などの廃棄物に限定され
ることなく、核燃料製造工程から発生するウラン、トリ
ウム、再処理工程から発生する超ウラン元素であるキュ
リウム、アメリシウム、ネプツニウム、プルトニウム、
更に金属元素を取り扱う工程から発生するカドミウム、
鉛、六価クロム、水銀、鉄、コバルト、セシウム、スト
ロンチウム等の多種の金属元素を含む廃液、ウランを含
む海水等を含む各種の溶液からこれら金属元素を吸着し
た吸着剤１の乾燥及び取り出しに用いることができる。
またカラム２は容器を構成する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
元素吸着剤の処理装置は、容器内に吸着剤を収容してそ
の流出をガイドすると共に溶液を通過させるガイド部が
配設され、吸着剤を容器から取り出すための開閉手段が
設けられているから、金属元素の吸着時には金属元素が
吸着された後の溶液をガイド部を通して容易に吸着剤か
ら分離して排出でき、乾燥後の吸着剤の回収時には顆粒
状となった吸着剤をガイド部で誘導して容易に外部に排
出して回収でき、簡単な構成によって溶液等を吸着剤と
容易に分離排出できる上に吸着剤の取り出しが容易に行
える。しかも吸着剤や金属元素等を飛散させることなく
容器から取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による吸着剤の処理装置
の要部構成図である。

【図２】 図１に示す処理装置の吸着剤取り出し機構を
示す概略断面図である。

【図３】 実施の形態による吸着剤の処理装置における
吸着剤の処理過程を示すフローチャートである。

【図４】 実施の形態による吸着剤の処理装置の変形例
を示す要部構成図である。

【図５】 従来の吸着剤の処理方法における、金属元素
が吸着された吸着剤の乾燥と取り出し工程を示す図であ
り、（ａ）はカラムから乾燥用バットに吸着剤を移し替
える工程、（ｂ）は吸着剤を乾燥させる工程、（ｃ）は
回収容器に吸着剤を移し替える工程を示す図である。

【符号の説明】

１ 吸着剤 ２ カラム １０ 吸着剤の処理装置 １２ 排出管 １４ 抜き出しバルブ １７ 排出配管 ２５ 吸着剤の取り出し機構 ２７ ロート ２８ 空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 仁宣 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地１ 三菱原子燃料株式会社内 (72)発明者 中川 次男 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地１ 三菱原子燃料株式会社内 Ｆターム(参考） 4G066 AB06A AB06B AB29A AB29B BA28 CA12 CA46 CA49 CA50 DA08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属元素を吸着するための吸着剤が収納
   された容器内に金属元素を含有した溶液を供給して溶液
   中の金属元素を吸着剤に吸着させて乾燥させ、この吸着
   剤を排出するようにした金属元素吸着剤の処理装置にお
   いて、 前記容器内には、吸着剤を収容してその流出をガイドす
   ると共に前記溶液を通過させるガイド部が配設され、 前記吸着剤を容器から取り出すための開閉手段が設けら
   れていることを特徴とする金属元素吸着剤の処理装置。