JPH0697276B2 - アルカリ金属廃棄物の処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルカリ金属、例えば金属ナトリウム冷却高
速増殖炉、あるいは金属ナトリウムを使用する施設から
発生する金属ナトリウム廃棄物の処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属ナトリウム廃棄物の処理方法として、 （１）水蒸気あるいは湿り窒素ガス等と接触させて水酸
化ナトリウムとする方法 （２）アルコールと反応させてナトリウムアルコラート
とする方法 等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

金属ナトリウムは活性な金属であり、その廃棄物処理は
やつかいである。特に長期間放置されていた等により、
金属ナトリウム表面がナトリウム化合物（主としてNaO
H）でぶ厚くおおわれている場合には、前記の処理方法
（１）および（２）ではナトリウム化合物層が速やかに
除去できない。すなわち、金属ナトリウム表面のNaOHが
バリヤとなつて反応速度が遅くなる。そのために金属ナ
トリウムがないという誤判断をして次の処理工程（たと
えば水の中に入れて溶解させる等）で金属ナトリウムが
露出して爆発等の事故に至る恐れがある。

また、前記の処理方法（１）では、生成したNaOHが強ア
ルカリであり、取扱いに注意を要する。

更に、前記の処理方法（２）では、可燃物であるアルコ
ールを使用すること、コスト的にも高価となること等の
欠点を有し、大量処理には不向きである。

そこで本発明は大量に、安全に、機器等の表面に付着し
たナトリウムその他のアルカリ金属を処理することので
きる装置を提案するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、アルカリ金属廃棄物に炭酸ガスを含む湿りガ
スを接触させる循環管路と、同循環管路に設けられ、発
生してくる水素を水分に変える水素再結合器と、同循環
管路に並列に設けられた除湿および加湿装置とを備えた
ことを特徴とするアルカリ金属廃棄物の処理装置であ
る。

〔作用〕

本発明の装置によりアルカリ金属廃棄物を処理する場
合、ぶ厚い水酸化アルカリでおおわれている状態のアル
カリ金属廃棄物に炭酸ガスを接触させることにより、表
面の水酸化アルカリ層が炭酸アルカリとなり、膨張して
はがれ落ちる。それによりバリヤーとなつていた表面の
水酸化アルカリ層の大部分を除去することができ、アル
カリ金属と僅かに残留する水酸化アルカリを従来法によ
り容易に処理することができる。

なお、本発明で生成する炭酸アルカリは、水酸化アルカ
リより安全な物質である。

また、本発明の装置での処理により生じる反応を、アル
カリ金属としてナトリウムを例にして以下に示す。

金属ナトリウムが水分と反応し、 2Na＋H₂O→2NaOH＋H₂ （１） この水酸化ナトリウムが炭酸ガスと反応し、 2NaOH＋CO₂→Na₂CO₃＋H₂O （２） 水素は水分に再結合される。

H₂＋1/20₂→H₂O （３） 総合的な化学反応は 2Na＋CO₂＋1/20₂→Na₂CO₃ （４） となる。

〔実施例〕

水酸化アルカリに被われている状態のアルカリ金属廃棄
物を炭酸ガスに接触させて水酸化アルカリを除去すると
ともに、アルカリ金属を湿りガスと接触させて水酸化ア
ルカリとして処理する基本操作の一例を第１図に示す概
念図を用いて説明する。

第１図において、アルカリ金属（以下、金属ナトリウム
により説明する）廃棄物（表面が水酸化ナトリウムにな
つたもの）の付着した物体１を、この物体を被う容器又
は構造体２の中に設置する。この容器２の中に炭酸ガス
又は炭酸ガスを含む湿り気体（窒素，大気管）をライン
４から入れ、物体１に付着する金属ナトリウム廃棄物に
炭酸ガスが接触し反応するようにする。第１図では、炭
酸ガス又は炭酸ガスを含む湿り気体を循環させるポンプ
３を設けているが、もちろん容器２内に炭酸ガスを封じ
込めてもよい。このようにして炭酸ガスを金属ナトリウ
ム廃棄物の表面にあて、前述の反応を生起させ、付着物
を脱落させる。使用済み気体および反応により生成した
気体は外気放出用フイルタ５を介して大気中へ放出され
る。

この時用いる気体としては、炭酸ガスに湿り窒素又は湿
り大気又は湿りアルゴンを混合したものでもよいし、ま
た水酸化ナトリウムを作る湿り窒素又は湿り大気等の湿
りガスと炭酸ガスを交互に供給する方法でもよい。

また、炭酸ガス源としては、ドライアイス，CO₂ボン
ベ，あるいはCaCO₃＋H₂O→CaO＋H₂O＋CO₂等の化学反応
等が利用される。

本発明装置の一実施例の概要図を第２図に示す。

第２図中、第１図と同一符号は第１図と同義である。

第２図において、金属ナトリウム処理容器２に金属ナト
リウム廃棄物の付着した物体１を入れ、循環ブロワ６を
運転し、炭酸ガス含有湿り気体を循環させる。流量調節
弁７を徐々に開としてCO₂を導入すると、物体１の表面
に生じた水酸化ナトリウムがCO₂と反応して剥れ落ちる
と共に、水素ガスが発生する。

この水素ガスは、水素再結合器８により水分となり再び
容器２に戻つてきて物体１に付着している金属ナトリウ
ム廃棄物と反応する。これにより水酸化ナトリウムが生
成する。このような反応を繰返しながら、金属ナトリウ
ム廃棄物が炭酸ナトリウムに変わる。

なお、水素再結合器８は、チューブ（図示省略）内に金
属酸化物（例えば、酸化銅）を充填した構造のものが使
用される。このチューブ内に水素ガス含有ガスを通気す
ると、酸化銅は金属銅に還元され、水素ガスはH₂Oとな
る。

更に、除湿器９又は加湿器10を設ける。すなわち、反応
を押える場合は、バルブ11を開、バルブ12を閉とし、除
湿器９にて、水分を望むレベルに除湿し、循環ガスの水
分を下げ、反応速度を押える。他方、反応を進めたい場
合は、バルブ12を開、バルブ11を閉とし、加湿器10側に
ガスを流し、加湿し、反応速度をあげる。

なお、系統全体の圧力調整のため、たとえばフイルタ５
と圧力調整弁13にて外気と連通させる系を設けておく。

また第２図に示す系統装置は基本的なものであり、循環
ガス温度を上昇、下降させるために加熱装置や冷却装置
を設けることももちろんできる。又各機器の配列を変更
させること、あるいは追加の系統を設けることも当然可
能である。

第３図は、本発明のCO₂含有湿りガスと、従来のCO₂を含
まない湿りガスとを各々金属ナトリウム付着物体に接触
させた場合の金属ナトリウムの反応量と時間との関係を
示した図表である。

〔発明の効果〕

アルカリ金属、例えば金属ナトリウムをある程度乾燥し
た大気中に長期間（数ケ月〜数年）放置しておくと表面
に水酸化ナトリウムの数cmの厚さの白色層が生じる。こ
れを炭酸ガスと接触させると水酸化ナトリウムが炭酸ソ
ーダに変わり、膨張して剥れ落ちる。本発明の装置は、
この現象を利用したもので、この装置による処理によれ
ば固結する反応生成物を作ることなく、反応生成物は順
次脱落してゆくため、残留金属ナトリウムの新鮮な部分
が順次あらわれ最終的に金属ナトリウムがのこらず処理
される。

なお、たとえば湿り窒素と反応させ、水酸化ナトリウム
を作る方法も考えられるが、この方法では金属ナトリウ
ムの残留の虞れがある。しかし本発明の装置を用いた処
理方法によれば、このようなことがなく、後処理（例え
ば、Na₂CO₃とHClとを反応させNaClとする等の処理）も
安全で、かつ容易である。

更に、金属ナトリウムの反応速度を制御するためには、
CO₂含有湿りガス中の水分をコントロールしてやればよ
く、除湿又は加湿により容易に反応速度を制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルカリ金属廃棄物を炭酸ガスおよび湿りガス
で処理する基本操作の一実施態様の概念図、第２図は本
発明装置の一実施態様の概要図、第３図は本発明の効果
を具体的に示す図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 惣万 芳人 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭50−148798（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−186000（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−42440（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルカリ金属廃棄物に炭酸ガスを含む湿り
   ガスを接触させる循環管路と、同循環管路に設けられ、
   発生してくる水素を水分に変える水素再結合器と、同循
   環管路に並列に設けられた除湿および加湿装置とを備え
   たことを特徴とするアルカリ金属廃棄物の処理装置。