JPH10206596A

JPH10206596A - 放射性廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JPH10206596A
Application number: JP3444098A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Arima; 省一有馬; Hiroshi Hoshi; 博星; Tadashi Nagayama; 位長山; Shin Tamada; 愼玉田; Masato Oura; 正人大浦
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP3058854B2

Abstract

(57)【要約】【課題】原子力発電所から発生する使用済イオン交換樹
脂を長期にわたり安定にかつ簡易に処分する。【解決手段】原子力発電所から発生する使用済イオン交
換樹脂に対しＣ−１４を含む炭酸イオン及び炭酸水素イ
オンの分離操作を行う。炭酸イオン及び炭酸水素イオン
を分離した使用済イオン交換樹脂は、容器内で固化され
る。使用済イオン交換樹脂から分離された炭酸イオン及
び炭酸水素イオンを含む放射性の分離液に、Ｈ₂ＳＯ₄を
添加し、分離液のｐＨを７になるように調整する。分離
液に含まれるＣ−１４は、ガスとなって分離液から取り
除かれる。Ｃ−１４が分離された分離液は、濃縮された
後、ドラム缶内に注入され固化材により固化される。使
用済イオン交換樹脂及び分離液は、Ｃ−１４を含まない
ので、安定にかつ簡易に埋設施設内に保管することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射性廃棄物の処
理方法に係り、特に放射性物質取り扱い施設である原子
力発電所から発生する液状又はスラッジ状（粉状又は粒
状の使用済イオン交換樹脂等）の放射性廃棄物を長期に
わたり安定にかつ簡易に最終処分するのに好適な放射性
廃棄物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する液状又はスラ
ッジ状の放射性廃棄物は減容処理されてドラム缶等の容
器にセメント等の固形化材料により固定化され、埋設処
分施設に長期に安定に保管することが考えられている。

【０００３】ところで、原子炉中では炉水中のＯ−１７
等が中性子により放射化されて、Ｃ−１４（放射性の炭
素）が発生することは良く知られている。また、発生し
たＣ−１４は、水中では安定なＣＯ₃ ^2-(炭酸イオン)な
いしはＣ_mＨ_n（炭化水素）として存在するものと考えら
れており、そのほとんどが排ガス系へ排出されてしまう
ものと考えられている。このため、Ｃ−１４の除去分離
に関する技術として、原子力発電所の排ガス系において
Ｃ−１４を監視ないしは除去する技術が提案されている
（例えば特開昭58−71493号公報，特開昭57−12398号公
報，特開昭60−91296号公報，特開昭61−61098号公報，
特開昭55−65200号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来
は、原子炉内で発生したＣ−１４が全てＣＯ₂(炭酸ガ
ス）ないしはＣ_mＨ_n（炭化水素）として排ガス系へ排出
されるものと考えられている。このため、排ガス系のモ
ニタリング技術，排ガス系におけるＣ−１４の除去技術
が提案されてきた。

【０００５】しかし、Ｃ−１４については排ガス系へ放
出されるのは、発生量の８０〜９０％程度であり、残り
の１０〜２０％は次プロセス（復水系）以降へ持ち込ま
れることが確認された。

【０００６】即ち、原子炉で発生したＣ−１４は、ほと
んどがＣＯ₂，Ｃ_mＨ_nという形態を取り、そのほとんど
はＣＯ₂の形で原子炉から蒸気系（タービン）へ移行す
る。蒸気系へ移行したＣＯ₂は、復水に溶解し水中では
下記の様に、ＣＯ₃ ^2-（炭酸イオン）およびＨＣＯ
₃ ^-（炭酸水素イオン）として存在するものと考えられ
る。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【化２】

【０００９】

【化３】

【００１０】このため、Ｃ−１４の一部は、復水浄化系
まで移行しイオン交換樹脂に捕捉される。この結果、復
水浄化系で使用されるイオン交換樹脂は、復水中にＣＯ
₃ ^2-（炭酸イオン）ないしはＨＣＯ₃ ^-（炭酸水素イオ
ン）として存在するＣ−１４を捕捉して濃縮することに
なる。沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラント）の場
合、復水浄化系は、通常復水中の固形状不純物のろ過を
目的とした粉状樹脂塔（復水ろ過器)とイオン成分不純
物の除去を目的とした粒状樹脂塔（復水脱塩器)より構
成されている。復水浄化系で除去されたＣ−１４は、こ
れら粒状イオン交換樹脂，粉状イオン交換樹脂に濃縮さ
れることになる。

【００１１】また、粒状イオン交換樹脂は交換能力が低
下すると再生して再利用するため、この濃縮されたＣ−
１４は、イオン交換樹脂の再生時に、再生液（再生廃
液）側へ移行する。この再生廃液は他の廃液と合わせ
て、濃縮器で濃縮されて濃縮廃液となる。この際にＣ−
１４の一部は、濃縮器の蒸気側へ移行するが、濃縮廃液
側へもＣ−１４は濃縮されて残存する。

【００１２】また、復水浄化系で使用されたイオン交換
樹脂（粒状，粉状）は、所定の性能を発揮できなくなる
と、廃棄されタンクに貯蔵されることとなるが、このイ
オン交換樹脂の廃棄時には再生操作を実施しないため、
イオン交換樹脂はＣ−１４を捕捉して濃縮している。

【００１３】加圧水型原子力プラント（ＰＷＲプラン
ト）でも原子炉においてＣ−１４が発生する。そのほと
んどは、原子炉水の脱ガス操作により排ガス処理系へ排
出される。しかし、原子炉余剰水や機器ドレン等とし
て、Ｃ−１４を含有した廃液が発生する。これらの廃液
はＣ−１４を含有したままＢＷＲプラントと同様に濃縮
処理される。

【００１４】また、ＢＷＲおよびＰＷＲプラントにおい
ては原子炉炉水を浄化するために、浄化設備が設けられ
ている。従来は、炉内で発生したＣ−１４はガス系へ移
行し炉水浄化系のイオン交換樹脂には捕捉されないもの
と考えられていたが、現実には、ＢＷＲプラントの復水
浄化系と同様に、炉水浄化系のイオン交換樹脂に捕捉さ
れ濃縮される。

【００１５】以上のように、原子炉炉心で発生したＣ−
１４は、かなりの部分が排ガス系より排出されるものの
プラント内の各浄化系に濃縮されることが分かった。

【００１６】また、Ｃ−１４は、他のＣｏ−６０，Ｃｓ
−１３７等のγ線核種に比べると濃度はかなり低くプラ
ント内での作業者の被爆の観点からは、ほとんど影響が
なく、従来はプラント内においてほとんど問題視されて
いなかった。しかし、Ｃ−１４の半減期は５７３０年と
非常に長いため、放射性廃棄物の埋設処分時の評価上重
要な核種として近年注目を集めるようになった。

【００１７】埋設処分施設へ埋設された放射性廃棄物
は、廃棄物固形化材，埋設充填材，コンクリートピット
等の人工バリアと土壌等の天然バリアにより人間環境よ
り隔離される。これらのバリアは、廃棄物中の放射性物
質が人間環境へ戻ってくるまでの時間を長くする機能を
要求されている。これにより放射性物質（核種）は、各
バリアを通過して人間環境へ戻るまでにほとんどが減衰
してしまい人間環境へ影響を与えない。しかし、半減期
の非常に長い放射性物質（核種）は減衰効果があまり期
待できないため、放射性廃棄物の埋設処分時に評価上重
要な核種となる。このため、Ｃ−１４のように半減期の
特に長い核種については、より保持効果の大きいバリア
機能を付与する必要がある。このように半減期が非常に
長く評価上重要となる核種としては、Ｃ−１４が支配的
であることが分かった。

【００１８】Ｃ−１４は上述のように、水中ではＣＯ₃
^2-，ＨＣＯ₃ ^-の様に負電荷のイオンとして存在する。
埋設処分後、Ｃ−１４は地下水等にふれた場合も負電荷
のイオンとして存在するが、自然界には、負電荷の物質
を強力に吸着する物質が少なく、Ｃｏ−６０，Ｃｓ−１
３７等の正電荷イオンに比べ、Ｃ−１４に対しては人
工，天然バリアの作用効果が弱いため、現在は充分な人
工バリアを設ける処分施設の設計となっている。

【００１９】本発明の目的は、放射性物質取り扱い施設
から発生する使用済イオン交換樹脂を長期にわたり安定
にかつ簡易に処分することができる放射性廃棄物の処理
方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、放射性物質
取り扱い施設から発生する使用済イオン交換樹脂に対し
炭酸イオン及び炭酸水素イオンの分離操作を行い、炭酸
イオン及び炭酸水素イオンを分離した使用済イオン交換
樹脂を焼却若しくは容器内で固化することにより達成さ
れる。

【００２１】Ｃ−１４を分離した使用済イオン交換樹脂
を焼却若しくは容器内で固化することにより、使用済イ
オン交換樹脂には半減期の長いＣ−１４が含まれていな
いので、使用済イオン交換樹脂を安定にかつ簡易に埋設
施設内に保管することができる。この結果、埋設施設
（人工バリア）の負荷の軽減も図ることができる。

【００２２】アニオンイオン交換樹脂から炭酸イオン及
び炭酸水素イオンを分離し、炭酸イオン及び炭酸水素イ
オンを分離したアニオンイオン交換樹脂を焼却若しくは
容器内で固化することが望ましい。

【００２３】使用済イオン交換樹脂から分離された炭酸
イオン及び炭酸水素イオンを含む放射性廃液からＣ−１
４を分離するステップと、Ｃ−１４を分離した放射性廃
液を容器で固化するステップとを含むことが望ましい。

【００２４】使用済イオン交換樹脂から分離された炭酸
イオン及び炭酸水素イオンを含む放射性廃液からＣ−１
４を分離するステップと、Ｃ−１４を分離した放射性廃
液を容器で固化するステップとを含むので、Ｃ−１４を
含まない放射性廃液の固化体も安定にかつ簡易に埋設施
設内に保管することができる。

【００２５】ｐＨを調整する方法において、Ｃ−１４の
分離効率を上げるためには放射性廃棄物を覆う雰囲気若
しくは放射性廃棄物に炭酸ガスの分圧の低い気体を供給
することが望ましい。

【００２６】好ましくは、放射性廃液からＣ−１４を分
離するステップが、放射性廃棄物のｐＨを酸性側に調整
してＣ−１４を分離するステップであることである。

【００２７】放射性廃液からＣ−１４を分離するステッ
プは、炭酸イオンと不溶解性の塩を形成する物質を放射
性廃液に添加するステップ、及び生成された不溶解性の
塩を放射性廃液から分離するステップを含むことが望ま
しい。

【００２８】

【発明の実施の形態】Ｃ−１４の放射性廃棄物処理系へ
の移行経路は、復水ろ過器，復水脱塩器中のイオン交換
樹脂に吸着濃縮されて移行するケースと、復水脱塩器の
イオン交換樹脂に吸着濃縮した後にイオン交換樹脂の再
生操作により再生廃液側へ移り、濃縮廃液へと移行して
いくケースがある。両ケースともＣ−１４は、そのほと
んどが炭酸イオン，炭酸水素イオンとして存在してい
る。

【００２９】先ず、イオン交換樹脂の再生廃液の処理に
ついて説明する。イオン交換樹脂は、通常アニオンイオ
ン交換樹脂とカチオンイオン交換樹脂とを混ぜて使用し
ている。一方、イオン交換樹脂の再生操作は、イオン交
換樹脂をアニオンイオン交換樹脂とカチオンイオン交換
樹脂とに分離した後に、アニオンイオン交換樹脂にはＮ
ａＯＨ溶液を、カチオンイオン交換樹脂にはＨ₂ＳＯ₄溶
液を用いて再生操作を行う。アニオンイオン交換樹脂の
再生操作は５〜１０％程度のＮａＯＨ溶液をアニオンイ
オン交換樹脂１ｍ³当り１〜５ｍ³程度用いて行う。通常
はこのような再生操作によりイオン交換樹脂を再利用す
る。

【００３０】炭酸イオン等はアニオンイオン交換樹脂に
捕捉されているので、イオン交換樹脂に炭酸水素イオン
ないしは炭酸イオンとして付着していたＣ−１４のほと
んどはこの再生操作により再生廃液側へ移行する。つま
りアニオンイオン交換樹脂を再生したＮａＯＨを主成分
とする再生廃液中には樹脂から分離されたＣ−１４が炭
酸イオン，炭酸水素イオンの形で含有されている。従
来、再生廃液はアニオンイオン交換樹脂を再生したＮａ
ＯＨを主成分とする再生廃液とカチオンイオン交換樹脂
を再生したＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液とを混ぜて
互いに中和してＮａ₂ＳＯ₄を主成分とする廃液としてこ
の後濃縮処理している。濃縮器の腐食を防いで健全性を
保ちながら濃縮処理を施すために廃液は弱アルカリ性
（ｐＨ８〜１０程度）に調整されている。このため、炭
酸ガスはアルカリ性の溶液に良く溶解するので、Ｃ−１
４は廃液中にずっと存在することとなる。

【００３１】これに対しアニオンイオン交換樹脂を再生
した後のＮａＯＨを主成分とする廃液のｐＨを酸性側、
即ち、ｐＨ７以下に調整することにより、炭酸イオン，
炭酸水素イオンは溶液中に溶解しにくくなるので、炭酸
ガスとして廃液中より追い出すことができ、その結果、
廃液中よりＣ−１４を除去することができる。

【００３２】図１により具体的プロセスを説明する。再
生廃液受タンク１５にはアニオンイオン交換樹脂を再生
した再生廃液等が受け入れられている。この再生廃液は
ＮａＯＨを主成分とする廃液である。再生廃液受タンク
１５にはＨ_２ＳＯ₄貯蔵タンク１６からＨ₂ＳＯ₄が、Ｎ
ａＯＨ貯蔵タンク１７からＮａＯＨが供給され、再生廃
液受タンク１５内の廃液のｐＨを調整できるようになっ
ている。また、カチオンイオン交換樹脂を再生したＨ₂
ＳＯ₄を主成分とする再生廃液が再生廃液受タンク１８
に収容されており、この再生廃液受タンク１８からＨ₂
ＳＯ₄を主成分とする再生廃液が再生廃液受タンク１５
へ供給できるようになっている。

【００３３】アニオンイオン交換樹脂の再生廃液はアル
カリ性であるので、その再生廃液中には炭酸イオン，炭
酸水素イオンが良く溶解している。そこで、再生廃液受
タンク１５へＨ₂ＳＯ₄貯蔵タンク１６からＨ₂ＳＯ₄を供
給して再生廃液受タンク１５内の廃液を酸性側、即ちｐ
Ｈを７以下に調整し、タンク１５内を撹拌ないしはその
状態で保持する。なお、ｐＨの調整は再生廃液受タンク
１８からＨ₂ＳＯ₄を主成分とする再生廃液の供給と合わ
せて行うようにしても良い。

【００３４】図２に炭酸ガス（ＣＯ₂）の溶解度のｐＨ
依存性を示す。炭酸ガスは溶液中では、炭酸イオン（Ｃ
Ｏ₃ ^2-），炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）等のイオンの形
で存在する。溶液がアルカリ側では、この溶解量がｐＨ
に比例して増加する。この増加の程度は、溶媒の種類に
よって異なる。一方、酸性側では炭酸ガスは空気中の炭
酸ガスの分圧分しか溶解せず溶解量は大幅に少なくな
る。即ち、炭酸イオン，炭酸水素イオンはアルカリには
溶けやすいが、酸には溶けにくい性質を有している。従
って、ｐＨを７以下とすれば、ほとんどの炭酸イオン，
炭酸水素イオンを除去できるので、ｐＨを酸性側に調整
することによって、炭酸イオン，炭酸水素イオンとして
再生廃液中に存在していたＣ−１４を再生廃液から炭酸
ガスとして除去できる。Ｃ−１４が除去されたかどうか
は再生廃液受タンク１５内の廃液をサンプリングしてＣ
−１４分析装置４１によりチェックする。Ｃ−１４分析
装置４１では液体シンチレーションカウンタによりＣ−
１４の濃度を検出するようになっている。

【００３５】上述のような前処理が施されて炭酸イオ
ン，炭酸水素イオンのほとんどが除去された再生廃液
は、ＮａＯＨ貯蔵タンク１７よりＮａＯＨが供給され、
ｐＨが弱アルカリ（ｐＨ８〜１０）に再調整された後
に、廃液濃縮設備２１へ移送される。このｐＨ調整は、
廃液濃縮設備２１等の腐食を防止するために行われる。
なお、このｐＨ調整は、廃液濃縮設備２１において、図
に破線で示したように、カチオンイオン交換樹脂の再生
廃液と混合して、ＮａＯＨ，Ｈ₂ＳＯ₄により廃液のｐＨ
を８〜１０に調整するようにしても良い。ｐＨが調整さ
れた再生廃液は廃液濃縮設備２１において濃縮され減容
される。濃縮処理された再生廃液は、必要に応じて粉体
化，ペレット化され、さらに減容される。濃縮処理され
た放射性廃棄物は、廃液固化設備２２にて、プラスチッ
ク，セメント，アスファルト等の固形化材料でドラム缶
等の容器内に固定化処理され、固化体が製作される。こ
のようにして製作された固化体中には、Ｃ−１４はほと
んど存在せず、Ｃ−１４に対する人工バリア機能を軽減
した合理的な埋設処分施設の適用が可能となる。

【００３６】一方、再生廃液受タンク１５において廃液
中から除去されたＣ−１４（炭酸ガス）は、排ガス処理
系１９へ導かれ、Ｃ−１４の除去処理を施した後排気ス
タック２０より、大気中へ放出される。排ガス処理系１
９は、タービン系からの排ガスを処理する排ガス処理設
備（オフガス処理設備）を共用することができる。即
ち、オフガス処理設備では、タービン系からのＣ−１４
も収集されて処理されるので、再生廃液から分離したＣ
−１４をこのオフガス処理設備で処理することができ
る。この排ガス処理系１９の詳細な構成を図３の（ａ）
に示す。

【００３７】オフガス処理設備は、放射線等によって分
解された、Ｈ₂とＯ₂を再結合させる機能と、希ガス
(クリプトン，キセノン等)を減衰させる機能をもってい
るが、この機能に排ガス中の炭酸ガスを吸着分離する機
能を追加する必要がある。本実施例における排ガス処理
系１９では、オフガス中の水素と酸素を再結合器２３で
結合させた後に、排ガス復水器２４でガス中の蒸気を水
に戻し、除湿冷却器２５で１０℃以下に冷却してガス中
の水分を除去する。さらに、脱湿塔２６で水分をほぼ完
全に除去した後に、活性炭塔２７へ導いてガス中の希ガ
スをトラップさせ放射能を減衰させる。次いで、ガス中
の炭酸ガスを除去するため、ソーダーライム等の炭酸ガ
ス吸収材が充填された脱炭酸ガス塔２８を通してＣ−１
４をＣＯ₂として捕捉吸着する。

【００３８】また、排ガス処理系をオフガス処理設備と
共用しない場合には、放射性廃棄物から分離されたＣ−
１４を含有するガスは、図３の（ｂ）に示すように、脱
炭酸ガス塔２８を通してＣＯ₂を除去した後換気空調系
等へ排出することもできる。排ガス処理系１９で炭酸ガ
スを吸着除去する方法としては、ソーダーライム等のＣ
Ｏ₂吸収材による乾式吸収処理の他に、炭酸イオン，炭
酸水素イオンと反応して不溶解性塩を生成するＣａ(Ｏ
Ｈ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂溶液のスクラバー等による湿式処理
方式がある。これらの炭酸ガス処理手段では、ＣＯ₂ガ
スは、不溶性のＣａＣＯ₃（炭酸カルシウム）等として
取り出されるので、セメント等の固形化材料で容器等に
安定な形態で固定化できる。

【００３９】図２に示すようにｐＨを７以下に調整すれ
ば溶解する炭酸ガスを大気中の炭酸ガス分圧分まで減ら
すことができる。このことは、再生廃液受タンク１５内
の雰囲気中の炭酸ガス分圧が下がれば、さらに炭酸ガス
を溶液中から除去できることを意味する。従って、再生
廃液受タンク１５に炭酸ガスを含まない気体を供給する
装置（図示省略）を設けて、炭酸ガスを含まない気体を
供給して再生廃液受タンク１５内の雰囲気中の炭酸ガス
の分圧を下げるようにすれば、炭酸イオン等として存在
するＣ−１４をさらに廃液から除去することができる。

【００４０】また、再生廃液中に純粋な（非放射性の）
炭酸ガスを供給すれば、同位体効果作用により、炭酸イ
オン等として廃液中に溶解しているＣ−１４は廃液中か
ら追い出されることになる。純粋な炭酸ガスの再生廃液
への供給は、例えば、純粋な炭酸ガスをバブリングさせ
る装置（図示省略）を再生廃液受タンク１５に設けるこ
とによって行われる。これにより、ｐＨの調整に合わせ
て廃液中からさらにＣ−１４を除去することが可能とな
る。

【００４１】ｐＨ調整に追加して行われるこれらのＣ−
１４の除去操作はＣ−１４分析装置４１における液体シ
ンチレーションカウンタの検出限界値以下となるまで行
うことが望ましい。

【００４２】ｐＨ調整に追加して行われるこれらのＣ−
１４の除去操作はＣ−１４分析装置４１における液体シ
ンチレーションカウンタの検出限界値以下となるまで行
うことが望ましい。

【００４３】上述の実施例では、ｐＨ調整に追加して純
粋な炭素ガス等を供給するものであるが、ｐＨ調整を実
施せず、純粋な炭酸ガスを再生廃液受タンク１５内にバ
ブリングすることにより、廃液中に溶解しているＣ−１
４を同位体効果により雰囲気中へ放出させることもでき
る。ただし、この場合にはｐＨ調整を実施しておらず、
また、Ｃ−１４の溶解量も多いため、Ｃ−１４を除去す
るのに要する時間が増加する。しかし、設備的には簡易
な方法であるというメリットがある。なお、適用するプ
ロセスは濃縮前であっても濃縮後であっても構わない。
また、バブリングさせる気体としては空気を用いても良
い。即ち、空気中には炭酸ガスが含まれているので、こ
れを利用するものである。また、分離除去されたＣ−１
４は前述の方法により処理される。

【００４４】上述の実施例では、廃液中からＣ−１４を
炭酸ガスとして追い出すようにしてるが、炭酸イオン等
として存在するＣ−１４は廃液中から追い出さなくても
Ｃａ等と反応させて不溶解性の炭酸塩（Ｃａ塩等）とし
て廃液から分離し固定化することもできる。この実施例
を図４に基づき説明する。

【００４５】沈降分離槽３０には再生廃液が受け入れら
れる。この再生廃液はアニオンイオン交換樹脂の再生廃
液単独であっても、カチオンイオン交換樹脂の再生廃液
と混合したものであっても良い。炭酸イオン，炭酸水素
イオンと反応して不溶性沈殿物を生成する沈降材、例え
ばＣａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の水溶液を沈降材供給タ
ンク３１より沈降分離槽３０へ供給する。図２に示すよ
うに対象廃棄のｐＨにより炭酸ガスの溶解量が異なるた
め、処理対象廃液のｐＨおよび廃液量より算出される最
大量の沈降材を沈降分離槽３０へ供給して廃液中に溶解
している炭酸イオン，炭酸水素イオンを全て沈降させ
る。Ｃ−１４は主に、炭酸イオン，炭酸水素イオンとし
て存在するため、これらのイオン成分を沈降除去するこ
とによりＣ−１４を廃液中より分離できる。また、本実
施例では、ＮａＯＨ貯蔵タンク１７，Ｈ₂ＳＯ₄貯蔵タン
ク１６からＮａＯＨ又はＨ₂ＳＯ₄を供給してｐＨを７以
下に調整している。つまり、図２に示すように酸性側
（ｐＨ７以下）では炭酸ガスの溶解量は空気中の炭酸ガ
スの分圧分しか溶解しないので、ｐＨを酸性側に調整す
れば、Ｃａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の添加量を低減でき
ることになる。また、Ｃａ(ＯＨ)₂，Ｂａ(ＯＨ)₂等の沈
降材を廃液に供給すると、ｐＨがアルカリ側に変化する
ことになり、そして、アルカリ側に大きく変化すると空
気中の炭酸ガスも廃液に多く溶解し、Ｃ−１４の除去効
率が悪くなる可能性があるので、廃液のｐＨが大きく変
化しないように廃液のｐＨを調整することが望ましい。
なお、アルカリ側へｐＨ調整したことにより発生する炭
酸ガスは上述の実施例と同様に排ガス処理系１９で処理
する。

【００４６】不溶性の炭酸塩として沈降した沈降分は、
沈降分受タンク３２へ抜き出す。Ｃ−１４の炭酸イオ
ン，炭酸水素イオンを除去した上ずみ側は、廃液濃縮設
備２１へ移送される。廃液濃縮設備２１では、Ｃ−１４
を分離した廃液を濃縮処理して減容する。必要に応じて
粉体化，ペレット化してさらに減容するようにしても良
い。濃縮処理された放射性廃棄物は廃液固化設備２２へ
移送され、プラスチック，セメント，アスファルト等の
固形化材料でドラム缶等の容器に固定化処理する。一
方、沈降分受タンク３２へ抜き出した沈降分は、沈降分
固化設備３３にて、同様に、プラスチック，セメント，
アスファルト等の固形化材料でドラム缶等の容器に固定
化処理する。

【００４７】再生廃液の状態で沈降分離処理する場合に
は、対象廃液を再生廃液のみに限定できるが、沈降材と
してＣａ(ＯＨ)₂を添加したことに基づいて廃液中に余
剰なＣａイオンが存在し、濃縮操作時に廃液濃縮設備２
１における濃縮器内面にスケール等が発生しやすくなる
という問題がある。この問題は、図５のように沈降分離
操作を濃縮操作後実施することによってさけられる。こ
の場合、濃縮廃液は、再生廃液，床ドレン等の濃縮物の
混合廃液であるので、処理範囲が拡大してしまうが、処
理対象となる廃液量が濃縮してあるので少なくてすむと
いう利点がある。しかし、これらの問題は、本質的なも
のではなく運用等により対処できるので、実状に適した
方式を選べばよい。

【００４８】次に使用済イオン交換樹脂の処理へ本発明
を適用した場合について図６に基づき説明する。

【００４９】使用済イオン交換樹脂（使用済樹脂）は廃
棄時には再生操作を実施せずに廃棄するため、使用済樹
脂はＣ−１４をイオン交換により濃縮した状態で廃棄さ
れている。本実施例では、使用済樹脂から予め炭酸イオ
ン等を除去して使用済樹脂を焼却処理又は固定化処理し
ようとするものである。このため、使用済樹脂を使用済
樹脂貯蔵タンク３４より抜き出し分離タンク３５へ導
く。ここでＣ−１４の炭酸イオン，炭酸水素イオンを吸
着しているのはアニオンイオン交換樹脂であるので、カ
チオンイオン交換樹脂を分離してアニオンイオン交換樹
脂のみを分離して分離タンク３５へ供給しても良い。次
いで、分離タンク３５へＮａＯＨ貯蔵タンク１７から分
離液であるＮａＯＨ溶液（アルカリ性溶液）を供給し、
使用済樹脂から炭酸イオン，炭酸水素イオン（Ｃ−１
４）等を分離する。分離終了後、使用済樹脂は使用済樹
脂処理設備３６へ移送し、焼却処理ないしはセメント，
プラスチック等の固形化材料でドラム缶等の容器に固定
化処理を施す。固定化処理の前に使用済樹脂を粉体化，
ペレット化しても良い。また、焼却処理したものを固定
化処理するようにしても良い。これにより、Ｃ−１４を
ほとんど含有しない固化体を製作することができる。な
お、焼却処理を施す場合には、多量の燃焼ガス（排ガ
ス）が発生するため、後述の実施例のように前処理をし
ないで焼却処理を行うと、この排ガス中よりＣ−１４等
を除去するために大規模な排ガス処理設備が必要とな
る。本実施例のように焼却処理に先立って、使用済樹脂
よりＣ−１４を分離除去しておけば排ガス処理設備を小
型にできるというメリットがある。

【００５０】一方、炭酸イオン，炭酸水素イオン等のイ
オンを含有する分離液は、再生廃液受タンク１５へ移送
する。Ｈ₂ＳＯ₄が再生廃液受タンク１５内に供給され、
分離液のｐＨを図１の実施例と同様に酸性側に調整する
（例えばｐＨを７に）。このｐＨ調整により分離液から
除去されたＣ−１４（炭酸ガス）を含む排気ガスは、排
ガス処理系１９に送られる。排ガス処理系１９は、図１
の実施例と同様に排気ガスから炭酸ガスを除去する。ｐ
Ｈが調整された分離液は、廃液濃縮設備２１で濃縮され
た後、廃液固化設備２２においてドラム缶等の容器内で
固形化材料により固化される。再生廃液受タンク１５処
理を施す。勿論、図４の実施例と同様に分離液に対して
沈降分離処理を施すことも可能である。

【００５１】プラントの型式によっては、Ｃ−１４の形
態が炭酸イオン，炭酸水素イオン等の無機形態ではな
く、一部有機形態（Ｃ_mＨ_n）で存在する場合が報告され
ている。有機物の場合には、その形態を特定することは
難しく、廃液中に含有される有機物を全て除去する必要
がある。Ｃ−１４が有機形態である場合の廃液中からの
Ｃ−１４の分離回収方法について図７に基づき説明す
る。

【００５２】廃液を分解槽３８に受けた後、廃液中へオ
ゾン発生器３７より発生したオゾンをバブリングさせ
て、分解槽３８内を撹拌する。オゾンは強力な酸化作用
を有しており、廃液中に存在する有機物をＣＯ₂とＨ₂
Ｏに分解する。このため、Ｃ−１４よりなる有機物も
分解される。オゾンによる有機物の分解の達成度は全有
機炭素量（ＴＯＣ）として測定評価することができる。
即ち、このＴＯＣを炭素量分析装置４２により検出し、
この検出値が所定値以下となるまでオゾンによる分解操
作を行う。また、予め廃液のＴＯＣを測定し、所定値よ
りも大きい場合に、上述のオゾンによる有機物の分解操
作を行うようにしても良い。

【００５３】有機物をこのようにオゾンによりＣＯ₂，
Ｈ₂Ｏに分解すると、Ｃ−１４は、ＣＯ₂となるが、Ｃ
Ｏ₂はその一部がその廃液の性状での溶解度分だけ炭酸
イオン，炭酸水素イオン等の形で残存するためＣ−１４
も廃液中に残存する。このため、有機物を分解しただけ
では不十分な場合がある。そこで、Ｃ−１４の除去率を
上げるため、次いで、脱炭酸ガス設備３９で脱炭酸ガス
処理を行う。この脱炭酸ガス設備３９における処理は、
廃液中からの炭酸イオン，炭酸水素イオンを除去する方
法である。上述の実施例と同様な処理、例えば、ｐＨを
調整してＣＯ₂として廃液中から追い出す処理、炭酸イ
オン，炭酸水素イオンと不溶解性塩を生成する物質を添
加して沈降分離する処理又は純粋な炭酸ガスを供給して
同位体効果によりＣ−１４のＣＯ₂を廃液から追い出す
処理を廃液に対し施せば良い。

【００５４】このようにして、Ｃ−１４の炭酸イオン，
炭酸水素イオンが除去された廃液は、廃液濃縮設備２１
で廃液の濃縮を行い、廃液固化設備２２でアスファル
ト，セメント，プラスチック等の固形化材料でドラム缶
等の容器に固定化処理を施す。固定化処理の前に濃縮廃
液を粉体化，ペレット化しても良い。これにより、Ｃ−
１４をほとんど含有しない放射性廃液物固化体を製作す
ることができる。

【００５５】また、オゾンによる有機物の分解及びＣ−
１４除去効果向上のために行われるｐＨ調整の結果、Ｃ
Ｏ₂として発生したガスは、排ガス処理系１９にて前述
の処理と同様の処理が行われる。

【００５６】次に使用済イオン交換樹脂を処理する場合
の他の実施例について図８を用いて説明する。

【００５７】この実施例では使用済樹脂貯蔵タンク３４
からの使用済イオン交換樹脂を焼却炉４３で焼却処理し
ている。焼却処理することによって使用済イオン交換樹
脂に吸着しているＣ−１４は排ガスとして分離されるの
で、焼却灰にはＣ−１４が含まれず、安定に処理するこ
とが可能となる。ただし、排ガス中にはＣ−１４が含ま
れているので、焼却炉４３から発生する排ガスを、セラ
ミックフィルタ４４により処理した後、脱炭酸ガス塔２
８へ通過させＣ−１４の除去をするようにする。脱炭酸
ガス塔２８で捕捉されたＣ−１４は上述の実施例と同様
に固定化処理される。

【００５８】上述の実施例では原子力発電所から発生し
た放射性廃棄物からＣ−１４の除去操作をするものであ
る。しかし、放射性廃棄物にＣ−１４が混入していなけ
ればこれらの操作は必要ない。放射性廃棄物にＣ−１４
を混入させないようにした実施例について図９を用いて
説明する。

【００５９】図９はＢＷＲプラントを示し、図中、１は
原子炉、２は原子炉１で発生した蒸気により駆動される
タービン、３はタービン系からのオフガスを処理する排
ガス系、４はタービンにより駆動される発電機、５はタ
ービン２からの蒸気を凝縮させる復水器、６，７は復水
器５からの復水を浄化する復水ろ過器，復水脱塩器、８
は脱塩器７を再生するときに発生する再生廃液を受ける
再生廃液受タンク、９は浄化設備６，７等に使用される
イオン交換樹脂の使用済樹脂を貯蔵する使用済樹脂貯蔵
タンク、１０は再生廃液等を濃縮器に供給するための濃
縮器供給タンク、１１は再生廃液等を濃縮する濃縮器、
１２は濃縮廃液を受け他の減容機器へ廃液を供給するた
めの濃縮廃液供給タンク、１３は原子炉１へ浄化された
復水を供給する給水系、１４は炉水を浄化する原子炉水
ろ過器である。このような構成のＢＷＲプラントにおい
て復水器５内の復水に純粋な（非放射性の）炭酸ガスを
供給する設備４０が設けられている。

【００６０】前述したように、Ｃ−１４は、原子炉で発
生後その８０〜９０％が排ガス系から放出され、残り１
０〜２０％が復水系へ持ち込まれる。復水系へ持ち込ま
れるＣ−１４は炭酸イオン，炭酸水素イオンとして復水
に溶解する。従って、上記構成のように外部より純粋な
（非放射性の）炭酸ガスを供給すれば、Ｃ−１４が復水
に溶解することを防止することができる。即ち、同位体
効果を利用してＣ−１４よりなる炭酸ガスが炭酸イオン
として復水に溶け込む割合を低減することが可能であ
る。従って、再生廃液や使用済イオン交換樹脂にＣ−１
４が含まれることを防止できる。なお、供給する気体と
しては炭酸ガスが含まれている通常の空気であっても効
果が期待できる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、使用済イオン交換樹脂
の処分を、半減期が非常に長いＣ−１４を分離している
ので、簡便にでき、かつ放射性物質取り扱い施設から発
生した使用済イオン交換樹脂を長期にわたり安定にかつ
簡易に埋設施設内に保管することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液の処理に適
用した処理系統図である。

【図２】溶液に対する炭酸ガス溶解量のｐＨ依存性を示
す図である。

【図３】図１に示す排ガス処理系の詳細な処理系統図
で、（ａ）はタービン系からの排ガスを処理するオフガ
ス処理設備を利用する場合の処理系統図、（ｂ）は専用
の排ガス処理設備を設置する場合の処理系統図である。

【図４】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液の処理に適
用した処理系統図である。

【図５】本発明をイオン交換樹脂の再生廃液を含む放射
性廃液の処理に適用した処理系統図である。

【図６】本発明を使用済イオン交換樹脂の処理に適用し
た処理系統図である。

【図７】本発明を有機物としてＣ−１４を含む放射性廃
液の処理に適用した処理系統図である。

【図８】本発明を使用済イオン交換樹脂の処理に適用し
た処理系統図である。

【図９】本発明を沸騰水型原子力発電所に適用した場合
の系統図である。

【符号の説明】

１５，１８…再生廃液受タンク、１６…Ｈ₂ＳＯ₄貯蔵タ
ンク、１７…ＮａＯＨ貯蔵タンク、１９…排ガス処理
系、２８…脱炭酸ガス塔、３０…沈降分離槽、３１…沈
降材供給タンク、３２…沈降分受タンク、３４…使用済
樹脂貯蔵タンク、３５…分離タンク、３７…オゾン発生
器、３８…分解槽、３９…脱炭酸ガス設備、４０…炭酸
ガス供給装置、４１…Ｃ−１４分析装置、４２…炭素量
分析装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長山位茨城県日立市幸町三丁目２番２号株式会社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者玉田愼茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者大浦正人茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性物質取り扱い施設から発生する使用
済イオン交換樹脂に対し炭酸イオン及び炭酸水素イオン
の分離操作を行い、炭酸イオン及び炭酸水素イオンを分離した使用済イオン
交換樹脂を焼却若しくは容器内で固化する放射性廃棄物
の処理方法。
【請求項２】放射性物質取り扱い施設から発生する使用
済イオン交換樹脂からアニオンイオン交換樹脂を分離
し、該アニオンイオン交換樹脂から炭酸イオン及び炭酸水素
イオンを分離し、炭酸イオン及び炭酸水素イオンを分離したアニオンイオ
ン交換樹脂を焼却若しくは容器内で固化する放射性廃棄
物の処理方法。
【請求項３】放射性物質取り扱い施設から発生する使用
済イオン交換樹脂からアニオンイオン交換樹脂を分離
し、該アニオンイオン交換樹脂にＮａＯＨ溶液を添加し、前記アニオンイオン交換樹脂からＮａＯＨ溶液を分離
し、前記ＮａＯＨ溶液を分離したアニオンイオン交換樹脂を
焼却若しくは容器内で固化し、前記分離されたＮａＯＨ溶液に対しＣ−１４の分離操作
を行う放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】放射性物質取り扱い施設で用いられるアニ
オンイオン交換樹脂の再生廃液のｐＨを酸性側に調整す
るステップと、一旦酸性側に調整された該アニオンイオン交換樹脂の再
生廃液とカチオンイオン交換樹脂の再生廃液と混合する
ステップと、該混合廃液のｐＨを弱アルカリ性に調整するステップ
と、該ｐＨの調整された混合廃液を濃縮処理するステップと
を含む放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】前記使用済イオン交換樹脂から分離された
炭酸イオン及び炭酸水素イオンを含む放射性廃液からＣ
−１４を分離するステップと、Ｃ−１４を分離した前記
放射性廃液を容器で固化するステップとを含む請求項１
または請求項２の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項６】前記放射性廃液からＣ−１４を分離するス
テップが、前記放射性廃棄物のｐＨを酸性側に調整して
Ｃ−１４を分離するステップである請求項５の放射性廃
棄物の処理方法。
【請求項７】前記放射性廃液からＣ−１４を分離するス
テップは、炭酸イオンと不溶解性の塩を形成する物質を
前記放射性廃液に添加するステップ、及び生成された不
溶解性の塩を前記放射性廃液から分離するステップを含
む請求項６の放射性廃棄物の処理方法。