JPH01138497A - 放射線金属廃棄物の除染方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、原子力発電所などの放射性物質取り扱い施設
から゛発生する表面が汚染された放射性金属廃棄物の除
染方法に係り、特に、放射性金属廃棄物を一般廃棄物並
の放射能レベルにまで除染して放射性廃棄物量を減容す
る除染方法に関する。

（従来の技術） 従来、この種の放射性金属廃棄物は、細かく切断される
等して、ドラム缶詰にし、放射性廃棄物貯蔵庫に貯蔵さ
れている。しかし、貯蔵中のドラム缶の数は、年々増加
の傾向に有り、また将来予測される原子力発電所の廃炉
解体時には、放射性金属廃棄物だけで、数万本のドラム
缶の発生が予想される。

このことから、前記の放射性金属廃棄物の減容化が望ま
れており、この放射性廃棄物を一般廃棄物並に除染する
方法が検討されている。

その方法として、電気化学的に被除染物の表面を溶解し
て放射性物質を除去する電解器に除染法と化学的に被除
染物の表面を溶解して放射性物質を除去する化学除染法
が知られている。

電解研磨除染法は、除染速度は速いが、被除染物に対極
を対峙する必要があり、複雑な形状物には適用しにくい
という欠点がある。これに対し、化学除染法は、除染剤
の化学的作用により、金属表面を溶解する方法であり、
除染速度は遅いが複雑な形状物にも適用できるという長
所がある。

このことから、電解研磨除染法と化学除染法の両者の長
所を活かし、あらゆる形状の被除染物にも対応でき、且
つ二次廃棄物量の少ない除染方法として、単純な形状物
を中性塩溶液を用いる電解研磨除染法によって除染し、
複雑な形状物を化学除染法で除染し、化学除染における
使用済液を中和した後、放射性物質を分Ｍ除去し、電解
研磨除染の電解液として再使用する方法が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、電解研磨除染法は、電気化学的に表面を
溶解する方法であることから、炭素鋼やステンレス鋼等
、一般に原子力発電所から発生する大部分の材質の金属
廃棄物に適用できるが、化学除染法は、化学的な作用を
用いるため、被除染物の材質によって除染液を選ぶ必要
があ志。例えば、炭素鋼の場合、放射性物質の大部分を
含む酸化皮膜は、マグネタイト（Ｆｃ、Ｏｎ）とへマタ
イト（Ｆｅｗ　ｏ２）とから出来ていると言われており
、これは、硫酸（ＨｆＳＯ４）を用いて容易に溶解可能
であり、また、炭素鋼の母材自体も容易に溶解すること
から硫酸を用いた化学除染を適用できる。しかし、ステ
ンレス鋼の場合、放射性物質の大部分を含む酸化皮膜は
、マグネタイト（ＦｅＪ４）、ヘマタイト（ＦｅｚＯ＋
）の他、クロムフェライト（ＦｅＣｒ　２０４）からで
きていると言われており、この酸化皮膜の成分であるク
ロムフェライト（ＦｅＣｒｚＯｔ）は、硫酸（ｌｌｚｓ
Ｏ＊）に溶解しないため、これらの鉱酸に浸漬する前に
、クロムを３価から６価に酸化溶解し、皮膜を鉱酸に溶
解しやすい形態に変える方法が検討されており、その好
適な方法として、過マンガン酸カリウムを含む酸性溶液
或いはアルカリ性溶液に浸漬する方法が考えられている
。

したがって、本発明に係る、単純な形状物を中性塩を用
いる電解研磨除染法で除染し、複雑な形状物を化学除染
法で除染して、化学除染における使用済液を中和した後
、放射性物質を分離除去し電解研磨除染の電解液として
再使用する除染方法において、ステンレス鋼製の複雑形
状物を化学除染するためには、硫酸（ＩｈＳＯｔ）や重
硫酸ソーダ（ＮａＨＳＯ３，）等の鉱酸に被除染物を浸
漬する前に、過マンガン酸カリウムを含む酸性溶液或い
はアルカリ性溶液に浸漬する必要がある。

然るに、過マンガン酸カリウムは、一般に十分な反応性
をもたせるため過剰量で添加するのが普通であり、反応
後の液には未反応の過マンガン酸イオン（ＭｎＯ６）が
残っている。そのため使用済液を中和後、電解研磨除染
の電解液として使用すると、この過マンガン酸イオン（
ＭｎＯ４）が電解除染性能を阻害するという問題があっ
た。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、過マン
ガン酸カリウムを含む酸性溶液或いはアルカリ性溶液と
鉱酸を用いた化学除染液を中和して、電解研磨除染の電
解液として再使用する放射性金属廃棄物の除染方法にお
いて、電解研磨除染における除染性能の低下を防止する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電解研磨除染での効率の低下が、過マンガン
酸カリウムを含む酸性溶液或いはアルカリ性溶液と鉱酸
を使用した化学除染の使用済中和液に含まれる過マンガ
ン酸イオン（ＭｎＯ４）が電解研磨除染の電解液に混入
しているためであることを、実験により確認し、この過
マンガン酸イオン（ＭｎＯ４−）を除去した後、化学除
染の使用済液を電解除染の電解液として、再使用するよ
うに構成したものである。

すなわち、本発明による、放射性金属廃棄物の除染方法
は、単純な形状物を中性塩溶液を用いる電解研磨除染法
によって除染し、複雑な形状物を過マンガン酸カリウム
を含む酸性溶液或いはアルカリ性溶液と鉱酸溶液を用い
て化学的に除染し、この化学除染の使用済液を中和し、
大部分の放射性物質を沈澱として分離除去し、その上澄
液を電解研磨除染の電解液として再使用する放射性金属
廃棄物の除染方法において、化学除染の使用済液を中和
する前に過マンガン酸イオン（ＭｎＯ４−）を二酸化マ
ンガン（ＭｎＯ□）に還元して析出させ、放射性物質の
分離工程と同じ工程で前記二酸化マンガン（ＭｎＯ□）
を分離した後、電解研磨除染の電解液として再使用する
ことを特徴とする。

次に、図面に基づいて本発明を具体的に説明する。第１
図は、本発明による除染装置の一実施態様を示す系統図
である。この装置は、第一化学除染槽１、第二化学除染
槽２、過マンガン酸イオン還元槽３、中和槽４、固液分
離槽５、電解研磨除染槽６から成る。

第１図に示した装置において、バルブ、ポンプ等の複雑
な形状の放射性金属廃棄物は、過マンガン酸カリウムを
含む酸性溶液或いはアルカリ性溶液が入っている第１化
学除染槽に浸漬し、主にクロムを含有している酸化皮膜
からクロムを６価のイオンとして酸化溶解した後、硫酸
、重硫酸ナトリウム、硝酸等の鉱酸の溶液を除染液とし
た第二化学除染槽２に浸漬して除染され、直管、ティー
ズ等の単純な形状の放射性金属廃棄物は、硫酸ナトリウ
ム溶液又は硝酸ナトリウム溶液等の中性塩の溶液を電解
液とした電解研磨除染槽６で除染される。

化学除染液として使用する、過マンガン酸カリウムを含
むアルカリ性溶液及び酸性溶液、鉱酸の濃度並びに電解
研磨除染液の電解液として使用する硫酸ナトリウム又は
硝酸ナトリウムの濃度は、これらの除染方法に通常使用
される濃度であってよい。

他方、第一化学除染槽１には、酸化剤として過マンガン
酸カリウムを使用しているので、反応に寄与しなかった
過マンガン酸イオンが溶存している。この過マンガン酸
イオンが電解研磨除染の電解液に混入すると、電解研磨
除染での効率が低下するため、この過マンガン酸イオン
を還元して二酸化マンガン（ＭｎＯ□）として析出させ
、液中から分離するため、第一化学除染槽１の除染液は
過マンガン酸イオン還元槽３に導入される。この際、第
一化学除染槽１の除染液が、水酸化ナトリウム溶液、硝
酸ナトリウム溶液等のアルカリ性溶液である場合には、
還元剤としてシュウ酸（（ＣＯＯＨ）　ｔ〕をそのまま
添加して良いが、硫酸や硝酸などの酸性溶液である場合
には、水酸化ナトリウムで強アルカリ性溶液にした後、
シュウ酸（（Ｃｏｏｌ）！　）を添加する。この操作に
よって過マンガン酸イオンは、次式の反応によって二酸
化マンガン（ＭｎＯ□）に還元され析出する。

２　Ｍｉｄ、　　＋　４　！ｈＯ＋　３　Ｃ２Ｏ４，”
−→２　Ｍｎ０ｚ　＋　８０Ｈ−＋　６　ｃｏｚ次に、
この液は、中和槽４に導入され、第二化学除染槽２の使
用済液と混合される。ここで、第二化学除染槽２では除
染液として、硫酸、重硫酸ナトリウム、硝酸等の鉱酸を
使用しているので、第二化学除染槽２からの使用済液に
は、放射性金属がイオンとして溶存しているが、過マン
ガン酸イオン還元槽３から導入される第一化学除染槽の
使用済液はアルカリ性であるため、放射性金属は中和槽
３では金属水酸化物となり、析出される。

しかし、この操作において、酸濃度とアルカリ濃度のバ
ランスがどちらかに偏っている場合には、酸又はアルカ
リを添加し、ｐｌ＋を中性に調整する。

この際、酸としては、第二化学除染槽２に入れられてい
ると同じ鉱酸を使用する。こうして得た中和後の除染液
は、電解研磨除染槽６の使用済液と同様に、固液分離槽
５に導入される。固液分離槽５で分離された上澄液は、
電解研磨除染槽６へ移送され、電解液として循環、再使
用される。

また、濃縮スラッジは、固化処理工程７に導入され処理
される。

（実施例） 次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
、これに限定されるものではない。

実施例１ 放射性物質で汚染されたポンプ（材質：５ＩＪＳ３０４
）及び直管（材質：５Ｓ４１）を第１図に示した本発明
の方法と、第２図に示した、過マンガン酸イオン還元槽
を設けない従来の方法により除染し、電解研磨除染での
直管の除染性能を比較した。

各工程の除染条件は、以下の通りである。

第１化学除染の条件： 除染液　　　　　　ＮａＯＨ３，６モル／ｌＫＭｎＯ４
１モル／１ 温度　　　　　　　８０℃ 時間　　　　　　　２時間 第二化学除染の条件： 除染液　　　　　　Ｈ２ＳＯ，１，８モル／２温度　　
　　　　　８０℃ 時間　　　　　　　１時間 過マンガン酸イオン還元槽 シュウ酸添加量　　　１．５モル／１ 電解研磨除染の条件 対極　　　　　　　炭素鋼 電解液　　　　　　Ｎａ２５Ｏｔ　　Ｏ，９モル／１電
流密度　　　　　０．３　　Ａ／ｃｎｌ交番条件　　　
　　陰極６０秒、陽極６０秒ポンプの放射能面密度は、
除染後に検出限界（ＩＸＩＯ−’μＣｉ　／　ｃｔＡ　
）以下であった。

直管の電気除染結果を第３図に示した。

従来の方法では、放射能面密度が検出限界（ｌＸＩＯ−
’μＣｉ／ｃｎｌ）以下になル（Ｄ　ニ約１００９　カ
かるのに対し、本発明方法では、約３０分で検出限界以
下に達した。

この実施例においては、第一化学除染槽の除染液として
アルカリ性溶液を用いたが、酸性溶液を用いた場合には
、過マンガン酸イオン還元槽において、アルカリ性にし
た後、シュウ酸を添加すれば、同様の効果が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、過マンガン酸カリウムを含む酸性溶液
あるいはアルカリ性溶液と鉱酸を用いる化学除染液を中
和した後、電解研磨除染の電解液として再使用しても、
除染性能の低下がみられず、放射性金属廃棄物を一般廃
棄物並の放射能レベルにまで効率的に除染できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の系統図、第２図は
従来の方法を示す系統図、第３図は直管を電解除染した
場合の電解時間と放射能面密度の関係を示すグラフ図で
ある。 符号の説明 １・・・第一化学除染槽、２・・・第二化学除染槽、３
・・・過マンガン酸イオン還元槽、４・・・中和槽、５
・・・固液分離槽、６・・・電解研磨除染槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性物質取り扱い施設から発生する種々な形状
   の放射性金属廃棄物を除染するため、単純な形状物を中
   性塩溶液を用いる電解研磨除染法によって除染し、複雑
   な形状物を、過マンガン酸カリウムを含む酸性溶液或い
   はアルカリ性溶液と鉱酸溶液を用いて化学的に除染し、
   この化学除染の使用済液を中和した後、放射性物質を分
   離除去し、その上澄液を電解研磨除染の電解液として再
   使用する放射性金属廃棄物の除染方法において、化学除
   染の使用済液を中和する前に過マンガン酸イオン（Ｍｎ
   Ｏ＿４＾−）を二酸化マンガン（ＭｎＯ＿２）に還元し
   て析出させ、放射性物質の分離工程と同じ工程で前記二
   酸化マンガン（ＭｎＯ＿２）を分離除去した後、電解研
   磨除染の電解液として再使用することを特徴とする放射
   性金属廃棄物の除染方法。