JPH0588440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は原子力発電所等において発生する放
射性廃イオン交換樹脂を安全かつ容易に処理する
方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

原子力発電所から放射能を帯びた使用済の廃イ
オン交換樹脂が多量に排出される。このような廃
樹脂は原子力発電所の定常運転中に発生する最大
の放射性廃棄物であり、その有効な処理方法が確
立されていないため、そのままドラム缶に詰めて
保管しているのが実情である。またこれら廃樹脂
の減容化処理方法として、乾式で焼却する方法や
薬品で酸化分解する方法などが試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の処分のうち、ドラム缶に詰めて保管
する方法は、時間の経過とともに廃棄物が増加す
るため、広大な保管場所を必要とし、場所的な制
約を受けるという問題点がある。そのために廃樹
脂の減容化技術の確立が望まれている。また焼却
法では廃棄物量を減容化することは可能である
が、焼却時に放射能を帯びた大量のガスおよび粉
塵が発生し、その処理に大がかりな装置および費
用が必要になるという問題点があつた。

この発明は以上のような現状に鑑みてなされた
もので、放射性廃イオン交換樹脂を炭化して焼却
することにより、安全かつ簡単に減容化できる放
射性廃イオン交換樹脂の処理方法および装置を提
供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は次の放射性廃イオン交換樹脂の処理
方法および処理装置である。

(1) 放射性廃イオン交換樹脂を乾燥する工程と、
乾燥した樹脂を炭素分と混合した状態で通電加
熱することにより樹脂を熱分解して炭化する工
程と、樹脂の炭化により前記炭素分を含んだ状
態で生成する炭化物を焼却する工程とを含む放
射性廃イオン交換樹脂の処理方法。

(2) 放射性廃イオン交換樹脂を炭素分と混合する
混合部と、この混合部から供給される混合物を
電極間に介在させて通電加熱し乾燥する乾燥部
と、この乾燥部から供給される乾燥物を電極間
に介在させて通電加熱することにより樹脂を熱
分解して炭化する熱分解部と、この熱分解部に
おいて前記炭素分を含んだ状態で生成する炭化
物を焼却する焼却部とを備えた放射性廃イオン
交換樹脂の処理装置。

〔作用〕

本発明の放射性廃イオン交換樹脂の処理方法に
おいては、放射性廃イオン交換樹脂を乾燥した
後、炭素分と混合した状態で通電加熱により樹脂
を熱分解して炭化し、樹脂の炭化により前記炭素
分を含んだ状態で生成する炭化物を焼却する。焼
却により生成する灰は圧縮成形、焼結等により塊
状にすることができ、これにより廃棄物の減容化
が可能である。また発生する蒸気、分解ガスおよ
び燃焼ガスは別途処理されるが、量は少なく、粉
塵を伴わないので、容易に処理可能である。

また本発明の放射性廃イオン交換樹脂の処理装
置においては、放射性廃イオン交換樹脂を、混合
部で廃活性炭や返送炭化物等の炭素分と混合し、
この混合物を乾燥部の電極間に介在させ通電加熱
して乾燥し、その乾燥物を熱分解部の電極間に介
在させ通電加熱して樹脂を熱分解により炭化し、
前記炭素分を含んだ状態で生成する炭化物を焼却
部で焼却する。これにより放射性廃イオン交換樹
脂を安全かつ簡単に処理して減容化することが可
能である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面の実施例により説明する。
図面は実施例の系統図である。図面において、１
は混合機であつて、廃樹脂槽２がポンプ３および
脱水機４を介して連絡し、また活性炭槽５および
リサイクル炭化物槽６が直接連絡している。脱水
機４は遠心機が好ましいが、トロンメル形脱水機
その他の脱水機でもよい。

７は分解装置であつて、上に乾燥部８および下
に熱分解部９が設けられ、これらを貫通して筒状
の通路１０が設けられ、その上部に混合機１が連
絡している。乾燥部８および熱分解部９はほぼ同
様の構成となつており、それぞれ通路１０の筒状
壁の一部を構成するように対向して複数段に設け
られた多孔性電極１１ａ，１１ｂ…および１２
ａ，１２ｂ…、これらの電極間の通路１０内に設
けられた撹拌器１３ａ，１３ｂ、ならびにこれら
を乾燥部８および熱分解部９ごとに通路１０の外
側から覆うケーシング１４ａ，１４ｂを有してい
る。

通路１０は円筒状でも角筒状でもよいが、縦形
のものが重力で樹脂を移送できるため好ましく、
模形の場合は樹脂移送のためにピストン等を設け
る。多孔性電極１１ａ…，１２ａ…はステンレス
鋼粉末を焼結したものなとが使用でき、通路１０
が円筒形の場合はわん曲板状に、角筒形の場合は
平板状に形成され、各段ごとに90゜の位相差で対
向して絶縁状態で配置され、対向するもの同士が
電源装置１５に並列に接続されている。電源装置
１５は交流でも直流でもよいが、交流の方が好ま
しい。

撹拌器１３ａ，１３ｂは通路１０内を流下する
混合物を均一に通電加熱するように撹拌するもの
で、公知のスタテイツクミキサ、例えばねじり板
を90゜の角度のずれでパイプ内に直列に配列した
ものなどが使用可能である。通路１０の下部には
ロータリバルブ１６が設けられている。

通路１０の下部に対向して分配器１７が設けら
れ、その一方の出口に炭化物冷却槽１８が配置さ
れて、リサイクル炭化物槽６に連絡している。分
配器１７の他方の出口には焼却炉１９が配置さ
れ、その内部にヒータ２０を有する燃焼台２１が
バイブレータ２２に支持され、外部には給気口２
３、排気口２４および灰排出口２５が設けられて
いる。

乾燥部８のケーシング１４ａは冷却器２６に連
絡し、熱分解部９のケーシング１４ｂは分解ガス
焼却炉２７に連絡している。また分解ガス焼却炉
２７および焼却炉１９の排気口２４は除塵装置２
８に連絡し、焼却炉１９の灰排出口２５は加圧成
形装置２９を経て焼結装置３０に連絡している。

以上のように構成された放射性廃イオン交換樹
脂の処理装置による放射性廃イオン交換樹脂の処
理方法は次の通りである。まず廃樹脂３１が廃樹
脂槽２に多量の水を含んだスラリー状で移送さ
れ、ポンプ３により脱水機４に送られて脱水さ
れ、混合機１に供給される。

一方廃活性炭３２が廃活性炭槽５から混合機１
に供給され、廃樹脂と混合される。ここで廃活性
炭は炭素分として混合されるものであり、廃活性
炭がないときは新しい活性炭あるいは他の炭素分
でもよい。運転開始後は炭化物が発生するので、
リサイクル炭化物３３を炭素分として混合するこ
とができ、廃活性炭等の混合を行わなくてもよ
い。ここで炭素分が混合されるのは廃樹脂の電気
抵抗率を低下させて通電加熱を容易にするため
で、炭素分の混合により廃樹脂の周囲の純水の膜
が物理的に破壊されるとともに、空隙が埋められ
て電気抵抗率が低下する。炭素分の混合割合は廃
樹脂１重量部に対して0.1〜1.5重量部、好ましく
は0.3〜0.7重量部である。

混合機１の混合物３４は分解装置７の通路１０
の上部に供給され、撹拌器１３ａ，１３ｂで撹拌
されながら順次乾燥部８および熱分解部９を通つ
て通路１０を流下する。乾燥部８および熱分解部
９では、多孔性電極１１ａ…および１２ａ…に電
源装置１５から電圧が印加され、電極間の混合物
を通して通電加熱が行われる通電加熱はジユール
熱によるもので、これにより混合物は乾燥部８に
おいて乾燥され、熱分解部９において炭化され、
炭化物３５となる。

通電加熱は通路１０内の混合物の電気抵抗率お
よび印加電圧によつて能力が決まる。電気抵抗率
は廃樹脂に対する炭素分の混合割合および混合物
の圧力および温度によつて決まるが、100℃付近
では一般的には200〜2000Ωcm、好ましくは400〜
500Ωcm程度である。また混合物の圧力は混合物
の圧縮度を示すもので、10〜200ｇ／cm²、好まし
くは20〜50ｇ／cm²程度である。印加電圧は電極間
の間隔によつて異なるが、10〜200V、好ましく
は40〜100V程度である。

通路１０内の混合物はロータリバルブ１６で支
持されているため、縦形の場合は上からの圧力で
通電加熱に必要な圧力になるが、さらに加圧を必
要とする場合には、通路１０の上部にスクリユフ
イーダ等を設けて加圧してもよい。

乾燥部８では通電加熱により混合物の水分が蒸
発し、多孔性電極１１ａ…，１２ａ…を通して蒸
気３６がケーシング１４ａから冷却器２６に取出
され、冷却水３７による冷却により生成する復水
３８は脱水機４の排水３９とともに水処理ライン
に送られて処理される。

乾燥部８から流下する乾燥物４０は熱分解部９
においてさらに通電加熱されて温度が上昇し、樹
脂が熱分解により炭化され、廃活性炭３２等の炭
素分を含んだ状態で炭化物３５が生成する。ここ
で発生するガスは多孔性電極１１ｃ…，１２ｃ…
を通してケーシング１４ｂから分解ガス４１とし
て取出され、分解ガス焼却炉２７で焼却される。

炭化物３５はロータリバルブ１６により間欠的
に取出され、分解装置７も間欠的運転となるが、
炭化物を連続的に取出して連続運転としてもよ
い。取出された炭化物は炭化物分配器１７で分配
され、その一部は炭化物冷却槽１８で冷却され、
リサイクル炭化物３３としてリサイクル炭化物槽
６に返送される。

分配器１７で分配された他の一部の炭化物は焼
却炉１９に供給され、バイブレータ２２で振動を
与えられた燃焼台２１上を下降する間にヒータ２
０で着火されて燃焼する。ヒータ２０による加熱
は最初だけでよく、着火後は自然燃焼する。燃焼
に必要な空気４２は給気口２３から取入れられ、
燃焼ガス４３は排気口２４から排出され、分解ガ
ス焼却炉２７の燃焼ガス４４とともに除塵装置２
８で除塵処理を受ける。焼却炉１９の焼却灰４５
は灰排出口２５から取出され、加圧成形装置２９
で加圧成形された後、焼結装置３０で焼結され
る。

以上の処理では、廃イオン交換樹脂を炭素分と
混合した状態で通電加熱するため、ジユール熱に
より内部から均一に加熱することができ、乾燥お
よび熱分解に不活性ガス等の気体を送る必要がな
く、放射性廃ガスの発生量は少なくなる。この段
階で発生する復水３８および排水３９は水処理ラ
インに返送して容易に処理できる。また分解ガス
４１の発生量は廃樹脂の直接燃焼法の燃焼ガス量
よりも少なく、揮発性で粉塵を含まないので、分
解ガス焼却炉２７により補助燃料なしに容易かつ
安全に処理できる。その燃焼ガス４４も同様に少
量で粉塵を含まないので除塵処理は容易である。

焼却炉１９における炭化物の燃焼は炭素の燃焼
であるため、補助燃料は必要でないとともに、余
分空気は必要でなく、燃焼ガス４３の発生量は少
ない。また燃焼ガス４３は粉塵の量が極めて少な
いので、除塵装置２８で容易に処理できる。燃焼
により発生する焼却灰は廃樹脂が捕捉した無機質
が主体であり、その量は少ない。この焼却灰は加
圧成形および焼結によりさらに減容化され、取扱
および保管に適した形状になる。

このように、上記処理方法によれば放射性廃イ
オン交換樹脂を安全かつ簡単に減容化でき、減容
化率が高い。また処理装置は構造が簡単で、常圧
で運転でき、安全性が高いとともに、自動化およ
び遠隔操作が可能である。

なお、以上の処理において、発生する廃熱は回
収して利用することが可能であり、この場合焼却
炉１９，２７の廃熱を利用して乾燥に利用した
り、蒸気３６の冷却を廃樹脂で行い予熱すること
もできる。

次に試験結果について説明する。

模擬廃水を処理した水分30〜40重量％の廃樹脂
を遠心脱水機で脱水後、廃樹脂と活性炭を重量比
で４：１の割合で混合し、分解装置７に供給して
電極間電圧20Vで乾燥部８で乾燥し、熱分解部９
で炭化を行つた。生成した炭化物を焼却炉１９で
焼却し、焼却灰を1156Kg／cm²で加圧成形したとこ
ろ、乾燥物４０の容量100に対し4.50の容量とな
つた、このときの減容化率は95.5容量％である。
またこの成形品を充填率40容量％の容器に入れて
貯蔵するときの減容化率は88.8容量％である。上
記成形品を1000℃で90分間加熱して焼結を行つた
ところ、破壊応力の平均値は290Kg／cm²となつた。

〔発明の効果〕

本発明の処理方法によれば、放射性廃イオン交
換樹脂を炭素分と混合した状態で通電加熱により
熱分解して炭化し、炭素分を含んだ状態で生成す
る炭化物を焼却するようにしたので、乾燥および
熱分解の際流動化のために気体を送る必要がな
く、内部から均一に加熱して熱分解を行うことが
できるとともに、炭化物の状態で粉塵を発生させ
ることなく穏やかに焼却を行うことができる。こ
のため、放射性廃棄物を安全かつ簡単に減容化で
き、減容化率が高いとともに、生成する廃ガス、
廃水等も少なく、その処理は容易である。

また第２発明の処理装置によれば、構造および
操作が簡単で、安全かつ効率的に放射性廃イオン
交換樹脂を処理して無害化することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示す系統図であり、１は混合
機、４は脱水機、７は分解装置、８は乾燥部、９
は熱分解部、１１ａ…，１２ａ…は多孔性電極、
１８は炭化物冷却槽、１９は焼却炉、２７は分解
ガス焼却炉、２８は除塵装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性廃イオン交換樹脂を乾燥する工程と、
   乾燥した樹脂を炭素分と混合した状態で通電加熱
   することにより樹脂を熱分解して炭化する工程
   と、樹脂の炭化により前記炭素分を含んだ状態で
   生成する炭化物を焼却する工程とを含む放射性廃
   イオン交換樹脂の処理方法。 ２ 炭素分が廃活性炭または後工程において生成
   する炭化物である特許請求の範囲第第１項記載の
   処理方法。 ３ 放射性廃イオン交換樹脂を炭素分と混合する
   混合部と、この混合部から供給される混合物を電
   極間に介在させて通電加熱し乾燥する乾燥部と、
   この乾燥部から供給される乾燥物を電極間に介在
   させて通電加熱することにより樹脂を熱分解して
   炭化する熱分解部と、この熱分解部において前記
   炭素分を含んだ状態で生成する炭化物を焼却する
   焼却部とを備えた放射性廃イオン交換樹脂の処理
   装置。 ４ 炭素分が熱分解部から返送される炭化物であ
   る特許請求の範囲第３項記載の処理装置。 ５ 乾燥部および熱分解部の電極が多孔性電極で
   ある特許請求の範囲第３項または第４項記載の処
   理装置。 ６ 乾燥部および熱分解部が電極間に撹拌手段を
   有する特許請求の範囲第３項ないし第５項のいず
   れかに記載の処理装置。