JPH04364500A - 放射性ヨウ素イオンの除去方法 - Google Patents

放射性ヨウ素イオンの除去方法

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JPH04364500A
JPH04364500A JP16631891A JP16631891A JPH04364500A JP H04364500 A JPH04364500 A JP H04364500A JP 16631891 A JP16631891 A JP 16631891A JP 16631891 A JP16631891 A JP 16631891A JP H04364500 A JPH04364500 A JP H04364500A
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    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/10Processing by flocculation
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放射性ヨウ素イオンの除
去方法に関し、例えば原子力発電プラントにおいて生ず
る放射性廃液中のヨウ素イオンを除去するための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】原子炉
発電プラントにおいて、原子炉中での核分裂により生ず
る放射性ヨウ素ガスは、燃料の検査、交換の場合、更に
は燃料取り扱い時の事故や原子炉暴走事故によって、突
発的に放出される危険性があり、また燃料再処理プラン
トの運転時にも連続的に放出される可能性がある。こう
した種々の事態に対し、放射性ヨウ素ガスの処理法とし
て、洗浄処理方式、固体吸着剤充填による物理・化学的
処理方式、イオン交換剤による処理方式などが検討され
ている。
【0003】しかしながら、液体吸着剤による洗浄処理
方式では、これを液体のまま長期間貯蔵(半減期は17
00万年)するのでは、量的にも、また安全上も問題が
多い。また固体吸着剤充填による物理・化学的処理方式
によって捕捉されたヨウ素は、他のガスとの交換の可能
性に常にさらされており、また温度が上昇すると容易に
吸着物を放出するという難点がある。更に、イオン交換
剤による処理方式では、交換樹脂の耐熱安定性が保たれ
るのは100℃程度までであり、これより高温では十分
な性能を発揮しない。またそれ自身が可燃性であること
から、安全管理上難点がある。
【0004】一方、他の観点から、溶液中のヨウ素イオ
ンを他の元素と反応させて安定な化合物として取り出し
保存しようという試みも検討されている。この方法は、
NaIを水に溶かして作った低濃度ヨウ素イオン溶液(
<5×10−2mol・dm−3)中にα−Bi2O3
とα−Bi5O7Iの混合物を加えて反応させ、溶液中
のヨウ素イオンをα−Bi5O7Iに変えて取り出す方
法である。原料中にα−Bi5O7Iを混ぜるのは結晶
の核形成に必要な時間を省き、反応速度を速めるためで
ある。(なお、酸化ビスマスにはα−相、β−相、γ−
相、δ−相の多形があり、α相が低温安定相、δ相が高
温安定相で、他は準安定相である。またBi5O7Iに
もα、βの多形がある。 以下、「Bi2O3」及び「Bi5O7I」と記述した
場合、特にことわらない限り、いずれもα形の化合物を
表わす)
【0005】しかしながら、この方法では、NaI溶液
中のヨウ素イオン濃度を5×10−2mol・dm−3
以上にすると、Bi5O7I以外の化合物が生成するた
め、ヨウ素イオン濃度をそれ以下に保たなければならな
い。このため、多量のヨウ素イオンを処理するためには
大量の溶液を処理しなければならない欠点がある。また
、低濃度のために、HCO3−やSO4−2やCl−な
どの陰イオンが溶液中に共存するとBi5O7Iの成長
が妨害され、その上、Bi5O7Iの核形成にも多大の
時間がかかるので、原料に予めBi5O7Iを加えて反
応を行わせるという余分な工程を必要とする。更に、こ
の方法では、繰返し使用しても原料として使われたBi
2O3のうち最小でも30%が未反応として残り、これ
を分離して再使用することは不可能なので、原料のロス
が大きく、また保存すべき固体の量も増えるという欠点
がある。
【0006】本発明は、上記従来法の欠点を解消し、放
射性ヨウ素イオンを安定な固体として高効率で且つ容易
に除去し保存し得る方法を提供することを目的とするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、本発明者は、NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素イ
オンを安定な固体として取り出す方法について鋭意研究
を重ねた結果、ここに本発明を完成したものである。
【0008】すなわち、本発明は、NaI溶液中に含ま
れる放射性ヨウ素イオンと酸化ビスマス(α−Bi2O
3)とを直接反応させて、放射性ヨウ素イオンをα−B
i5O7Iとして固定化して除去することを特徴とする
放射性ヨウ素イオンの除去方法を要旨とするものである
【0009】以下に本発明を更に詳述する。
【作用】
【0010】ビスマスと酸素とヨウ素の化合物としては
、α−Bi5O7I、β−Bi5O7I、Bi7O9I
3、Bi4O5I2、BiOIの五種類の化合物が報告
されている。 これらはそれぞれ異なった結晶構造を有し、常温で固体
である。これら化合物の中で、α−Bi5O7Iは水と
熱に対して最も安定であり、例えば、非酸性溶液中(2
5℃)で分解して出てくるヨウ素イオンの濃度は約10
−17mol・dm−ぐらいであり、極めて微量である
。また、空気中での加熱に対しては約550℃くらいま
で安定であり、これらの安定度は、他の方法の場合と比
べて、比較にならないほど高い。
【0011】本発明においては、NaI溶液、特に高濃
度のヨウ素イオンを含むNaI溶液を用いて溶液中のヨ
ウ素イオンを酸化ビスマスと反応させ、上述の安定なα
−Bi5O7Iに変化させ、これを溶液と分離して保存
するものである。
【0012】上記反応は次式によって進行する。     5α−Bi2O3+2I−+H2O→2α−B
i5O7I+2OH−    …  (1)
【0013
】NaI溶液としては、高濃度(≧5×10−2mol
・dm−3)のヨウ素イオンを含むNaI溶液を用いる
のが好ましい。高濃度であれば、核生成を容易に行うこ
とができるので、原料の酸化ビスマスを100%反応さ
せられ未反応の酸化ビスマスが生じることがなく、また
従来のようにBi5O7Iを添加する必要がなく、また
微量に存在する妨害イオンの影響も無視できる。
【0014】なお、NaI溶液が高濃度であっても、こ
の化学反応を行うに当たって、生成物がα−Bi5O7
Iのみであって、他の化合物が生成したり、共生したり
しないようにするためには、反応に関与する酸化ビスマ
スのグラム分子数とヨウ素イオンのグラムイオン数との
比を4:1から1:2の間に調整すると良い。ヨウ素の
割合がこれより多くても、また少なくともα−Bi5O
7I以外の化合物が成長するようになる。
【0015】次に本発明の実施例を示す。
【0016】
【実施例1】酸化ビスマス約233mg(5×10−4
グラム分子)と0.2mol・dm−3のヨウ化ナトリ
ウム溶液1000μl(2×10−4グラムイオン)を
蓋付き容器に入れて密閉し、恒温槽中にて25℃及び5
0℃で反応させた。撹拌は行わなかった。一定時間経過
後、固体を溶液と分離し乾燥した後、粉末X線回折法で
同定した。これを反応前の固体(Bi2O3)の粉末X
線回折パターンと比較することによって、反応の進み具
合を調べた。化学式(1)に従って反応が完了すると、
Bi2O3の残存量は零になり、X線回折パターンは消
滅する筈である。その例を図1に示す。
【表1】 に示した結果から明らかなように、反応速度は温度によ
って多少異なり、50℃では48時間以内に反応は完了
するが、25℃では更に時間がかかるようである。いず
れの場合でも、所定の反応時間後にはBi2O3の残存
量が零か極微量である。
【0017】
【実施例2】酸化ビスマス約233mg(5×10−4
グラム分子)と0.8mol・dm−3のヨウ化ナトリ
ウム溶液250μl(2×10−4グラムイオン)を5
0℃で反応させて進行具合を調べた。実験の手順は実施
例1と同じである。
【表2】 に示した結果から明らかなように、反応は24時間以内
に完了した。
【0018】
【実施例3】酸化ビスマス約233mgと種々の濃度の
ヨウ化ナトリウム溶液1000μlを50℃で96時間
反応させた。その結果を
【表3】 に示す。
【0019】
【実施例4】酸化ビスマス約233mgと種々の濃度の
ヨウ化ナトリウム溶液250μlを50℃で48時間反
応させた。その結果を
【表4】 に示す。
【0020】実施例1、2の結果から明らかなように、
原料固体と反応溶液の容積比を変えると反応速度も変化
する。溶液の容積が増すと反応速度は遅くなっているこ
とがわかる。また、実施例3、4の結果から明らかなよ
うに、Bi5O7Iのみが生成するのに必要な条件はB
i2O3のグラム分子数とI−のグラムイオン数との比
を一定の範囲内に保つことが好ましいことがわかる。
【0021】
【実施例5】ヨウ素イオンの反応率を調べた。酸化ビス
マス約255mg(5.5×10−4グラム分子)と0
.2mol・dm−3のヨウ化ナトリウム溶液1000
μl(2×10−4グラムイオン)を50℃で72時間
反応させ後、溶液中に残存するヨウ素イオンの濃度を分
析した。その結果、残存したヨウ素イオンは反応前の溶
液の約0.2%であり、99.8%のヨウ素イオンが固
体に変化した。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素イオンが酸化ビス
マスと反応してα−Bi5O7I単体に変化させて取り
出し、保存するので、水や熱や種々のガスなどに対する
安定性が著しく改善される。しかも、この化合物は固体
結晶であるので量的にもかさばらず、保存や取扱いが容
易である。
【0023】また、NaI溶液中のヨウ素イオン濃度が
低濃度の場合には、これを濃縮することによって液体の
容積を100分の1以下にすることができ、従来技術に
比べて反応容器は極めて小型のものですみ、またその労
力を大幅に短縮できる。また、高濃度溶液中で反応させ
ると核形成が容易に行われるので、従来のように反応前
に原料の酸化ビスマスにBi5O7Iを加える工程を必
要とせず、また微量に存在する妨害イオンの影響も無視
できる。更に、高濃度下では原料の酸化ビスマスを10
0%反応させることもできるので、未反応の酸化ビスマ
スが生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】原料(Bi2O3)及び生成物(α−Bi5O
7Iのみ)の粉末X線回折パターンを示す図で、Aは原
料(Bi2O3)の場合、Bは生成物の場合である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  NaI溶液中に含まれる放射性ヨウ素
    イオンと酸化ビスマス(α−Bi2O3)とを直接反応
    させて、放射性ヨウ素イオンをα−Bi5O7Iとして
    固定化して除去することを特徴とする放射性ヨウ素イオ
    ンの除去方法。
  2. 【請求項2】  NaI溶液が5×10−2mol・d
    m−3以上の高濃度の放射性ヨウ素イオンを含むもので
    ある請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】  酸化ビスマスのグラム分子数と放射性
    ヨウ素イオンのグラムイオン数との比が4:1から1:
    2の間に調整されている請求項1又は2に記載の方法。
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