JPH0149000B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、原子力発電所の原子炉で使用済と
なつた核燃料を再処理する際に発生する放射生物
質を含んだ排ガスを安全に処理する方法に関する
ものである。 使用済の核燃料を再処理するために、燃料棒を
せん断してこれを硝酸に溶解させる湿式法が採ら
れているが、この溶解工程で、硝酸の蒸気ととも
に、放射性ヨウ素をふくむヨウ素、トリチウム水
をふくむ水、NO_x、K_r、X_eなどを含む排ガスが
発生する。このうち硝酸ミスト、水分（トリチウ
ム水を含む）の大部分はミストキヤツチヤおよび
シリカゲル脱湿塔によつて捕捉されるが、その排
ガス中にはなお、NO_x約1vol.％（NO₂はその90
％程度）、I₂ 20〜200ppm、CO₂ 300ppm程度、
H₂Oトレース（シリカゲル脱湿塔の運転条件に
もよるが、露点−10〜−15℃程度）、微量のK_r、
X_eなどの放射性ガス（残部は空気）が含まれて
いる。 I₂を除去する一つの方法として、Agを担持さ
せたゼオライトを使用し、I₂をヨウ化銀として回
収する方法が知られているが、効率が悪く、理論
量の５〜10倍ものAgが必要であるという欠点が
ある。また「モレキユラシーブ13X」、「ゼオラム
F9」、「モレキユラシーブ5A」、「ゼオラミＡ−５」
などの商品名で市販されているＸ型又はＡ型ゼオ
ライトは、AgなしでもI₂を吸着する能力がある
という報告もなされている。しかしながら、これ
らの主結晶格子中のSi：Alの比がほぼ等しいゼ
オライトのほとんどは耐久性がなく、酸が存在す
ると容易に結晶構造自体が崩壊して吸着作用がな
くなり吸着剤として使用できなくなるという共通
の欠点を有している。前記のシリカゲル脱湿塔か
ら出た排ガスはNO_xやI₂を含有しているととも
に、シリカゲル脱湿塔で脱湿したといつても、前
述のように露点−10〜−15℃程度の水分を含有し
ているので、この排ガスがゼオライトを充填した
吸着塔に入ると、ゼオライト中で酸を生成し、吸
着剤としてのゼオライトの崩壊を招き、実際の吸
着操作に重大な支障をきたす。 この発明は、上記のような従来法の欠点を除去
するためになされたもので、シリカゲルが水分と
ともにNO₂を吸着する能力を有すること（NO₂
は大部分HNO₃として存在する、および特定の合
成ゼオライトが良好なI₂吸着性と耐酸性を有して
いることを見出し、シリカゲルで排ガス中の水分
およびNO₂を除去する工程と、特定の合成ゼオ
ライトでI₂を除去する工程と、残存するNO_xを天
然凝灰色で除去する工程とを組合せることによ
り、被処理排ガスが多量の水分を含有していても
効果的にI₂およびNO_xを吸着除去できるようにし
た処理方法を提供することを目的としている。 シリカゲルは一般に水に対してのみ吸着性を示
すものと考えられているが、本発明者は、水分の
存在下で、ガス中のとくにNO₂に対して強い吸
着性を示すことを見出した。すなわち再処理排ガ
スからミストを除去し、ついでシリカゲルに接触
させた場合には、このガス中に含まれている水分
とともに、NO₂の相当部分を吸着除去すること
が可能であり、これは従来は知られていなかつた
ことである。 またこの発明でI₂除去のために使用される合成
ゼオライトは、フージアサイト（Faujasite）系
合成ゼオライトを通常の方法で水素化したもの
で、他のゼオライトやモレキユラーシーブと比較
して、Na₂O含有量が約３％（通常のものは約７
〜８％）と少なく、またSiO₂／Al₂O₃比が約1.3
（通常のものは1.5〜5.0）と小さい。この明細書
において用語「水素化」は、下記の式に示すよう
に、対象とするフージアサイト系合成ゼオライト
のNa成分を水素イオンで置換することを意味す
る。 Ze−Na⁺＋H⁺→Ze−H⁺＋Na⁺ この水素化反応は、対象とするゼオライトに直
接HClを作用させることによつて行なわせること
が、フージアサイト系合成ゼオライトは酸には弱
いので、その水素化にあたつては、NH₄Clなど
でイオン交換したのち、加熱してNH₃をとばし
て水素化することが望ましい。この反応は次のと
おりである。 Ze−Na⁺＋NH₄ ⁺Cl→Ze−NH₄ ⁺＋Na⁺Cl Ze−NH₄ ⁺加熱 ――→ ZeH⁺＋NH₃↑ さらにNO_xを除去するための天然凝灰岩とし
ては、たとえば東北地方、中国地方、九州地方な
どで天然に産出するモルデナイト系およびクリノ
ブチロライト系天然凝灰岩を適当な粒度（たとえ
ば８〜30メツシユ）に破砕したのち活性化したも
のが有利に使用できる。この活性化は、一般に知
られているように、天然凝灰岩粒子をN₂のよう
な不活性ガス中で加熱することによつて行われ
る。 シリカゲルからなる第１の吸着剤層に供給され
る被処理ガスは、せん断燃料棒を溶解槽内で溶解
させる際に発生した排ガスであり、この排ガスに
とくに脱湿などの前処理を施しておく必要はな
い。この排ガスは、単にミストを除去する程度で
十分であり、ついでシリカゲルからなる第１の吸
着剤層に送られる。この第１の吸着剤層では、流
入ガスの水分の除去とともに、主としてNO₂の
吸着除去が行われる（NO₂のほとんどはHNO₃の
形で存在する）。第11吸着剤層を出たガスは、水
分がほぼ完全に除かれており、つぎに上記の合成
ゼオライトからなる第２の吸着剤層を通過し、こ
こでガス中の主としてI₂が吸着され、さらに天然
凝灰岩からなる第３の吸着剤層を通過することに
よつて残りのNO_xが吸着除去される。この第３
の吸着剤層では、ガス中のNO₂はそのまま吸着
されるが、NOは吸着されたのちにNO₂に酸化さ
れた形態で保持される。この酸化性能は、モルデ
ナイト系またはククリノブチロライト系天然凝灰
岩吸着剤に、銅、クロム、鉄、コバルト、ニツケ
ル等の金属を活性センターとして担持させておく
ことによつてさらに向上する。 なお、H₂OとNO₂を吸着除去する第１吸着工
程のシリカゲル塔は、２塔ないしそれ以上の塔を
用いて、いわゆる追込み方式で行うと水分をより
完全に除去することができ、別個の１塔を脱着、
再生とする連続方式にするのが望ましい。第２吸
着工程、第３吸着工程も同様に連続方式にするこ
とができる。 実施例 直径17.5mm、長さ250mmのカラム内に、その上
端から下端にかけて順次に第１〜第３の吸着剤層
をグラスウールを介して形成した吸着塔を用意し
た。第１の吸着剤層は25ｇのシリカゲル（ユニオ
ンカーバイト社製、商品名「Purasiv−N301」）
からなり、第２の吸着剤層は、NH₄Cl法により
水素化されたフージアサイト系合成ゼオライト10
ｇからなる。また第３の吸着剤層は、モルデナイ
ト系天然凝灰岩（板戸産）を破砕したのち550℃
で焼成することによつて活性化したものからな
る。この吸着塔内に、頂部から底部に向けて被処
理ガス1800を線速約７cm／secで30時間かけて
流した。被処理ガスは、キヤリアガスとしての空
気（水分0.78％）にI₂ 80ppm、NO₂ 0.84容量％、
NO0.10容量％を添加して調整されたものである。
各吸着剤層から流出した処理ガスの組成（容量
比）を第１表に示す。

【表】 以上のようにこの発明方法によれば、シリカゲ
ル水素化処理されたフージアサイト系合成ゼオラ
イト、および天然凝灰岩の３種の吸着剤による３
つの基本的な吸着工程を組合せたので、被処理排
ガスがどれほどの水分を含んでいたとしても、水
分の影響を受けることなく、I₂およびNO_xを効果
的に吸着除去、回収することが可能となる。この
ため前処理工程が簡素化でき、吸着工程の管理も
容易になるなどの効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 使用済核燃料を再処理のために硝酸に溶解さ
   せる際に発生するI₂およびNO_xを含む排ガスを処
   理する方法において、シリカゲルからなる第１の
   吸着剤層で上記排ガス中の主として水分とNO₂
   を吸着除去する第１吸着工程と、フージアサイト
   系合成ゼオライトを水素化した吸着剤からなる第
   ２の吸着剤層で、上記第１の吸着剤層を通過した
   ガス中の主としてI₂を吸着除去する第２吸着工程
   と、モルデナイト系または（および）クリノブチ
   ロライト系天然凝灰岩からなる第３の吸着剤層
   で、上記第２の吸着剤層を通過したガス中に残存
   するNO_xを吸着酸化除去する第３吸着工程とを
   備えたことを特徴とする核燃料再処理排ガスの処
   理方法。