JPH0443239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電所等で使用され表面に放
射性を帯びた機器の電解除染のために使用され放
射線の線量レベルの高くなつた電解液から、連続
的に放射性金属イオンを金属固体として回収する
と同時に電解液を初期の高濃度酸に再生し連続的
に電解除染槽に供給する方法に関する。

電解除染の過程で電解液中に蓄積される放射性
物質のうち、被除染物の表面から電解液中に剥離
放出される金属酸化物等の懸濁物は電解液の循環
濾過や沈降分離等の固液分離手段を適用すること
により比較的容易に電解液系外へ集中状態として
取出すことができる。しかし被除染物から溶出し
電解液中に金属イオンとして溶存する放射性物質
は前記固液分離手段では除去されず次第に濃縮蓄
積されるので、そのような電解液中の放射線量が
増加した状態で電解除染作業を続行することは作
業者に放射線被曝の危険が生ずるばかりでなく、
電解研摩効率が溶存金属イオン濃度の増加により
低下して電解液の寿命に達する。電解液として高
濃度酸液を使用しこれが電解除染の継続により上
記の様に電解液として使用不可能になつた場合、
その後処理を有利に遂行し得る１つの方法として
特願昭58−198114（特開昭60−89600号参照）を出
願した。この方法は、電解除染槽より一たん使用
済電解液を全部引き抜き別槽の隔膜で仕切られ電
着再生槽に収容し長時間電解を続け、捕集電極上
に放射性金属を回収すると同時に電解液を再生す
るものである。この方法はバツチ式に操作するも
のであるため、これに伴う若干の制約と不利益か
ら脱却することができないものであつた。

すなわち、使用済電解液を電着再生槽に収容し
てから電着が起るPH＝２に到達するまでに長時間
を要し、その間放射能の線量レベルは低下せず電
解時間のほとんどが高線量レベルで維持されるの
で、作業環境が高い放射線量レベルのもとに長時
間置かれ、危険で好ましくない。また電着の開始
までに長時間を要するので、この間に隔膜を介し
て陽極室の再生液側への放射性金属イオンのリー
ク量も多くなり、再生液を電解液として再利用す
る場合の除染能力に悪影響を与える。さらにバツ
チプロセスのためその運転操作が非常に繁雑であ
る。これらの点で前記先願方法は解決すべき問題
点を残している。

本発明は電解除染過程との関連のもとに前記先
願の電着再生過程の諸問題に解決を与えてその連
続化を可能とし、以て両過程が相互連続して一貫
連続的過程として成立するようにしたものであ
る。

本発明によれば、電解除染過程の高濃度酸の電
解液中の放射性金属イオンを連続的に電着再生過
程で放射性金属として捕集電極に集中捕集しでき
るだけ濃縮された形態で回収可能とするとともに
電解液を再生して新しい高濃度酸溶液として電解
除染過程に供給することが可能となる。その結
果、廃液の発生を極度に減じ放射性２次廃棄物量
を少くすることが可能となる。

本発明方法においては、隔膜によつて仕切られ
た陽極室と陰極室とからなる電着再生過程の槽の
陰極室に電解除染過程の槽の電解液をPHコントロ
ーラによつて陰極室のPHが常に２となるように注
ぎ入れる。この注入は連続的になされるよう両過
程を接続する。即ち、隔膜を介して陰極室の捕集
電極と陽極室の不溶性電極との間に直流通電を行
うと、陰極室の液の水素イオンが水素ガスとして
放出されるのに伴つてPHが上昇するが、本発明に
おいてはPHが２を越えると電解除染槽の電解液が
陰極室に注入されPHが２以下になると注入が停止
されるよう操作する。これとバランスを保つよ
う、その一方で電解除染過程の陽極室に再生され
た高濃度酸溶液を同容量引き抜き電解除染槽に供
給するよう操作する。これら操作をPHコントロー
ラの制御のもとに自動的に繰返す。

この本発明方法による操作のもとでは、電着再
生過程においては、PH２に維持される陰極室の液
から放射性金属イオンが遅滞なく金属固体として
捕集電極上に析出しまた水素の発生も起り、水素
の発生によつて分離した陰イオンが隔膜を通つて
陽極室に移動し、そして陽極の不溶性電極で発生
した水素イオンと再び結合し、高濃度酸溶液とし
て再生される。このことから電着再生過程の開始
に際しては、陰極室には通常の水を、また陽極室
には電解除染過程に使用する電解液と同濃度の高
濃度酸溶液を当初の１回だけ収容して操作をスタ
ートさせればよい。それ以後は液の循環により電
着再生操作が自動的に維持される。そして陰極室
および陽極室ともに収容時の液容量を維持するた
め、それぞれに設けたレベル計によつて常に液位
が一定になるように自動的に給水する。

この水のメイクアツプ量は操作過程での水素、
酸素の発生および水の蒸発損失を補給する量で足
る。

このように本発明は、表面に放射性を帯びた機
器物品の除染のため高濃度酸溶液を電解液として
電解除染する過程に関連してその電解液を一定条
件のもとに連続的に引抜いて電着再生することを
可能とし、電着再生の過程では引抜いた電解液中
の放射性金属イオンを放射性金属として捕集電極
に析出集中させて処分容易な形態にするとともに
同時に再生し得た新しい高濃度酸溶液を電解除染
過程に引抜電解液量と同量帰還流させることによ
り、ここに電解除染過程と電着再生過程とを一括
した連続システムの成立を可能としたものであ
る。そしてこの一貫連続システムにおいては、電
着再生過程では液中の放射能の線量レベルを常に
低く維持できまた再生液への金属イオンのリーク
量も少くすることができ、かつまた電解除染過程
では電解液の更新により放射能の線量レベルなら
びに金属イオンレベルを低く一定に保つことがで
きる。そして運転操作面では、連続的システムで
あるのでバツチ式に比べ設備数も少く操作も非常
に簡略化できる。

本発明の注目すべき１つの特質として、電着再
生過程は操作開始時点から一貫して到達すべき終
局のPH２の定常的状態に常に維持される。従来の
バツチ式の操作の電着再生過程では液中の金属イ
オンを析出させるまで長時間水素発生反応を起さ
せ陰極室のPHを２に到達させてはじめて電着再生
を完了させるようにしていたものであるが、本発
明ではこの最終の段階であるところの、陰極室は
PH２の溶液であり陽極室は高濃度酸液であるとい
う状態を継続して操作する。

次に本発明を、その実施に使用する装置ととも
に説明し、それとの関連により特質を具体的に明
らかにする。添付図はそのフロー線図を示す。

本発明の電着再生過程に使用する電着再生槽１
は隔膜２によつて陰極室３と陽極室４とに仕切ら
れ、陰極室３には鉄板等の捕集電極５を設置し、
陽極室４には白金メツキしたチタンネツト製の不
溶性電極６を設置し、陰極室３の液７としては当
初は通常の水と収容し陽極室４の液８としては当
初は電解除染過程の電解液と同成分、同濃度の高
濃度酸溶液を収容し、両電極５，６間に直流通電
を行う。

これに対して本発明の電解除染過程に使用する
電解除染槽９は表面に放射性を帯びた機器物品を
陽極１０とし前同様な不溶性電極の陰極１１を設
置し電解液１２として高濃度酸溶液を収容し直流
通電により電解研摩を行つて陽極表面の放射性物
質の一部を剥離して液中懸濁物とし他の一部を放
射性金属イオンとして液中に溶出させて除染す
る。

本発明では両過程の間に一定の連繋関係が得ら
れるようにする。そのため電着再生槽１の陰極室
３には上部にPH検知用の補助槽１３を付設し、こ
こにPHコントローラ１４に接続されたPH電極１５
を設置し、その設定をPH＝２とする。そして陰極
室液７のPH検知のためこれを循環ポンプ１６によ
り補助槽１３を経由して陰極室３に循環流させる
ようにする。

そして電解除染槽９からその槽内の電解液１２
を連続的に陰極室３に注入するためPHコントロー
ラ１４に連続して駆動される電解液注入ポンプ１
７を有する注入管路１８を補助槽１３または陰極
室３に向つて導く。さらに陽極室４からこれに連
動して駆動される再生液引抜ポンプ１９を有する
引抜管路２０を電解除染槽９に向つて導く。この
循環システムでは陽極室４の容量はバツチ式操作
の場合のような規定はなく適当に小容量でよい。

陰極室３および陽極室４に前記のように当初に
通常の水および高濃度酸溶液を収容し、循環ポン
プ１６を運転して陰極室液７を循環させる。この
状態では陰極室内液７のPHが２より高いためPHコ
ントローラ１４が作動しこれと連動している電解
液注入ポンプ１７が起動し電解除染過程の電解液
１２が陰極室３あるいは補助槽１３に注入され
る。これと同時に同じくPHコントローラ１４と連
動して再生液引抜ポンプ１９が起動し電解除染槽
９からの電解液の陰極室３への注入量と同量の陽
極室液８が引抜かれ電解除染槽９に戻される。

この初期操作をある時間継続して電極６，５間
に直流通電を行なう。陰極室３のPHが２まで下る
とPHコントローラ１４が作動し電解液注入ポンプ
１７および再生液引抜ポンプ１９が一旦停止す
る。このPHが２の状態で電着再生槽１において直
流通電による電着操作を継続すると、陰極室液７
中に溶在されている放射性金属イオンが捕集電極
５上に金属として析出して次第に蓄積され、陰イ
オンが隔膜２を介して陽極室４に移動しここで高
濃度酸溶液に再生される。そしてこの電着操作に
より陰極室３のPHが再び２より高くなればこれら
ポンプ１７，１９が再起動して陰極室３のPHが２
に維持される。以上の操作が自動的に繰返される
ことにより実質的に連続的な定常的電着再生が続
行される。

上記過程に関連して、電着再生槽１での電着操
作中には、陰極室３では発熱反応による水分の蒸
発が起り陽極室４では水の電気分解による水分の
減少が起る。これらの水を補償して連続過程を順
調に推移させるために、例えばそれぞれの室に設
置した水位計２１，２２に連動する電磁弁２３，
２４を設けて自動的に給水し一定水位を維持する
ようにする。

本発明方法の具体的操作数値を次に例示する。

数値例 (A) 電解除染過程 陽極１０の放射能除染対象物はSUS304不銹
鋼製とし、リン酸75wt％の電解液を使用して
電解除染を行つた。使用済電解液には鉄イオン
38ｇ／、クロムイオン8.8ｇ／、ニツケル
イオン6.8ｇ／、コバルトイオン0.092ｇ／
が溶存している。

(B) 電着再生過程 電着再生槽１の陰極室３にはじめに通常に水
を収容し、陽極室４にはじめに金属イオンを含
まない75wt％のリン酸液を収容し、前記使用
済電解液を電解液注入ポンプ１７により陰極室
３に注入し電流密度8A／ｄm²で電解操作を実
施し、陰極室液７および陽極室液８の残留金属
イオン濃度の経時変化を調べた。到達結果では
陰極室液７中の残留金属イオンは鉄イオン
0.005〜0.060ｇ／、クロムイオン0.03〜0.01
ｇ／、ニツケルイオン0.001〜0.005ｇ／、
コバルトイオン0.0001〜0.0003ｇ／となり、
一方陽極室液８中のリーク金属イオンは0.01〜
0.02ｇ／、クロムイオン0.006〜0.007ｇ／、
ニツケルイオン0.004〜0.005ｇ／、コバルト
イオン0.0001〜0.0002ｇ／となつた。

これら数値から知られるように、陰極室３、
陽極室４ともに非常に低い金属イオンレベルに
維持される。そして前記操作の間の電流効率は
10％で安定した効率が得られた。

数値例 電解除染過程から引抜き電着再生過程の陰極室
３に注入する電解液として、その金属イオンは数
値例より低い鉄イオン4.84ｇ／、クロムイオ
ン1.47ｇ／、ニツケルイオン0.34ｇ／、コバ
ルトイオン0.0126ｇ／のものを数値例の運転
時に一時的に数値例と同様に陰極室３に注入し
て電着再生操作を行ない陰極室液７中の金属イオ
ンと電流効率の変化を調べた。この場合の到達結
果は、陰極室液７および陽極室液８ともその残留
金属イオンは下記のように数値例より低くなつ
た。また電流効率は同等で約10％であつた。

陰極室液７中の残留金属イオン：鉄イオン0.0032
ｇ／、クロムイオン0.00096ｇ／、ニツケ
ルイオン0.0014ｇ／、コバルトイオン0.0003
ｇ／ 陽極室液８中の残留金属イオン：鉄イオン0.016
ｇ／、クロムイオン0.0025ｇ／、ニツケル
イオン0.004ｇ／、コバルトイオン0.002ｇ／
上記数値では陰極室液７よりも陽極室液８中の
金属イオンが多くなつたが、これは数値例の影
響が残つているためと考えられる。

本発明によると、次の新規有用な実施態様の発
明が実現可能となる。すなわち、従来、電解除染
を完了した物品は付着している放射性のある電解
液を水洗浄により除いている。この場合洗浄水中
に混入した放射性金属イオンは２次汚染の問題を
起こすので厄介な２次処理が必要となる。

これに対し本発明では、前記数値例に示すよう
に金属イオンの放射能レベルの低い電着再生過程
の液、好ましくは陰極室液７を利用し、陰極室液
７を抜出してスプレー洗浄し洗浄水を陰極室３に
戻すとか、陰極室液７中に浸漬するとかして１次
洗浄を行なつたのち、水による２次洗浄を行う。
陰極室液７中に混入する付着電解液は注入電解液
の一部となるので何等問題なく、２次洗浄水に逃
げる金属イオンの放射能レベルは従来よりはるか
に低く安全限界内とすることができ、また洗浄に
発がん性の疑のある有機溶剤を使用する等の必要
もなくなる。

以上のように本発明は、放射能汚染機器の電解
研摩による除染のため高濃度酸溶液を電解液に使
用して研摩表面を良好とし除染機器の再使用を有
利とする場合に、電解液からの溶存金属イオンの
析出による電着除去および高濃度酸溶液の再生を
前記電解除染過程との密接な関連のもとに有利に
遂行しうる電着再生過程の成立を可能とし以て電
解研摩過程と電着再生過程とを併用した一貫連続
的操作システムとして構成したものであり、この
システムにより電解液の処理処分の必要性を解消
し電解液の消費を減じ２次汚染源となる廃棄物量
の割合を極めて少くするとともにさらに操作中に
起る作業者の被曝の低減を可能にする等の諸効果
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明方法の実施に使用する装置構成
の１例を示すフロー線図である。 １……電着再生槽、２……隔膜、３……陰極
室、４……陽極室、５……捕集電極、６……不溶
性電極、７……陰極室液、８……陽極室液、９…
…電解除染槽、１０……陽極、１１……陰極、１
２……電解液、１３……補助槽、１４……PHコン
トローラ、１５……PH電極、１６……循環ポン
プ、１７……電解液注入ポンプ、１８……注入管
路、１９……再生液引抜ポンプ、２０……引抜管
路、２１，２２……水位計、２３，２４……電磁
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電解除染過程に使用され放射性金属イオンを
   含む高濃度酸電解液から電着再生過程において捕
   集電極上に放射性金属を電着して回収すると同時
   に電解液を初期の高濃度酸の程度に再生し電解除
   染過程に新しい除染電解液として供給する方法で
   あつて、電着再生過程において隔膜によつて仕切
   つた陽極室および陰極室に関連し、陰極室には鉄
   板等の捕集電極と陰極液のPHが常に２前後となる
   ようにするためのPHコントローラ用電極とを設け
   はじめに通常の水を収容し、他方陽極室にははじ
   めに除染電解液と同成分同濃度の高濃度酸を収容
   し不溶性電極を設け、両極間に直流通電を開始
   し、直流通電の継続中は陰極室にはPHが常に２前
   後となるように電解除染過程から電解液を連続的
   に移送して注入し、かくして捕集電極上に放射性
   金属を回収し陽極室に電解液として再利用可能な
   高濃度酸の再生液を発生させつつ、この再生液を
   電解除染過程からの電解液の注入量と同容量だけ
   連続的に引抜いて電解除染過程に供給するように
   したことを特徴とする除染電解液の連続再生方
   法。 ２ 電解除染過程から取出した電解除染完了物品
   の洗浄を先づ電着再生過程の陰極室の液を利用し
   て行うようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の除染電解液の連続再生方法。