JPH10213697A - 放射性廃棄物の除染処理方法 - Google Patents

放射性廃棄物の除染処理方法

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JPH10213697A
JPH10213697A JP1502897A JP1502897A JPH10213697A JP H10213697 A JPH10213697 A JP H10213697A JP 1502897 A JP1502897 A JP 1502897A JP 1502897 A JP1502897 A JP 1502897A JP H10213697 A JPH10213697 A JP H10213697A
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JP
Japan
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radioactive
halide
chloride
solvent
radioactive waste
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JP1502897A
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English (en)
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Hiroto Yokoi
浩人 横井
Akira Sasahira
朗 笹平
Tadahiro Hoshikawa
忠洋 星川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】除染した塩廃棄物中に塩化ナトリウムが混入す
るため、リサイクル利用が難しく、また、塩化物の融点
以上の高温で処理を行う必要がある。 【解決手段】塩廃棄物を溶媒に溶解した後に室温付近の
除染操作により非放射性元素または放射性元素の回収を
行う。

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除染処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】放射性元素を含むハロゲン化物の除染方
法は、例えば、M. A. Lewis et al.,J. Am. Ceram. So
c.,76(11),2826−2832(1993)に記
載されている。この方法では、金属燃料の乾式再処理に
おいて発生する塩廃棄物(LiCl,KCl,NaCl,核
分裂生成物の塩化物,アクチニド元素の塩化物)を溶融
させ、これをゼオライトのカラムに通し、ゼオライトの
イオン交換を利用して塩廃棄物中の放射性核種をゼオラ
イトに吸着,除染する。回収した塩(LiCl,KC
l,NaCl)は再び乾式再処理の主工程へリサイクル
することができる。放射性元素を含むハロゲン化物の別
の除染方法は、小山正史,瀬戸千秋;特開平8−110397
号公報に記載されている。この方法では、ハロゲン化物
の放射性廃棄物を融点以上に保ち、この状態で、LiA
lO2 またはKAlO2 またはKSO4またはLi12ZrO
3をスカベンジャー体として溶融塩中に添加することに
よってハロゲン化物廃棄物中に含まれるアルカリ土類元
素,希土類元素,アクチニド元素のハロゲン化物を選択
的にアルミン酸またはジルコン酸または酸化物として沈
殿分離させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によれば、ハ
ロゲン化物の放射性廃棄物中からアルカリ土類金属元
素,希土類元素,アクチニド元素を除去し、回収したL
iCl−KCl−NaClを乾式再処理の主工程などに
再利用することが可能である。しかし、アルカリ金属元
素であるNaの除染係数が低いため、再利用するハロゲ
ン化物中にNaClが混入しハロゲン化物の組成及び融
点が上昇する。また、ゼオライトによるイオン交換処理
もスカベンジャー体の添加による沈殿精製もハロゲン化
物の融点以上の高温でそれぞれ操作を行う必要があるた
め、処理施設が複雑な構造になったり、ハロゲン化物に
耐食性のある構造材料を使う必要がある。
【0004】本発明の目的は、ハロゲン化物の放射性廃
棄物中のアルカリ金属元素の除染が可能で、かつ室温付
近での操作が行えるハロゲン化物の放射性廃棄物の処理
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、使用済み燃
料の乾式再処理などで発生するアルカリ金属元素,アル
カリ土類金属元素,希土類元素の塩化物などのハロゲン
化物から成る放射性物質を含むハロゲン化物廃棄物を一
端水などの溶媒に溶解させた後に、室温付近での分離操
作で溶液中から放射性物質および/または非放射性物質
を回収することにより、LiCl,KClが再利用可能
となるようにしている。
【0006】本発明の放射性廃棄物の処理方法は、水な
どの溶媒にハロゲン化物を溶解させた後、放射性廃棄物
中の大部分を占めるLiCl,KClが飽和し、かつそ
の他の放射性元素等が飽和溶解度に達しない状態まで溶
液を真空蒸発させるかまたは冷却することにより、Li
ClおよびKClを析出させ沈殿を分離回収することで
ハロゲン化廃棄物を除染し、回収したLiCl,KCl
を再利用できる。ハロゲン化物廃棄物を水に溶解させた
場合、廃棄物中の希土類元素およびアクチニド元素は酸
化物沈殿として予め分離回収することが可能である。
【0007】また、本発明では、ハロゲン化物廃棄物を
水蒸気分圧を調整した雰囲気下に置いた場合、ハロゲン
化物の潮解性により飽和状態に近い水溶液を得ることが
可能である。この時、特に限定されるものではないが、
雰囲気中の水蒸気分圧は飽和蒸気圧とすることが望まし
い。
【0008】また、本発明では、ハロゲン化物の廃棄物
を溶解させた溶液をセシウムおよび/またはストロンチ
ウムを選択的に吸着する吸着剤を充填したカラムを通し
てセシウムおよび/またはストロンチウムを吸着させる
ことによりハロゲン化物廃棄物の溶液を除染することに
より、ハロゲン化物廃棄物中の非放射性元素を再利用可
能にすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(実施例1)本発明の一実施例であるハロゲン化物放射
性廃棄物の除染処理方法が実施される除染装置を図1を
用いて説明する。このハロゲン化物放射性廃棄物の除染
処理装置は気密反応槽1,塩廃棄物粉砕・供給装置2,
水供給装置3,真空ポンプ4,溶液貯槽5,元素濃度モ
ニタ6から成る。
【0010】溶融塩化物を用いた使用済み原子燃料の再
処理で発生する塩廃棄物を塩廃棄物粉砕・供給装置2に
より粉末として気密反応槽1へ供給する。続いて水供給
装置3より気密反応槽1へ水を供給し塩廃棄物を溶解す
る。さらに真空ポンプ4を動作させることにより気密反
応槽1内を真空に保ち、溶液7を蒸発させる。溶液中の
塩濃度が飽和溶解度に達すると塩化物が析出し始める。
図2に各塩化物の水への溶解度を示す。この時、溶融塩
化物を用いた使用済み原子燃料の再処理で発生する塩廃
棄物中では塩化リチウムおよび塩化カリウムが他の塩化
物に比べて濃度が高く、かつ、塩化カリウムの溶解度は
塩化リチウムの溶解度より低いため、まず塩化カリウム
が析出し、続いて塩化リチウムが析出し始める。元素濃
度モニタ6で溶液中の元素濃度をモニタし、塩化リチウ
ムおよび塩化カリウム以外のいずれかの塩化物が飽和溶
解度に達した時点で真空ポンプ4を停止させ、溶液を貯
槽5に回収すれば塩化リチウムおよび塩化カリウム以外
の塩化物を含まない固体が得られる。図3に25℃で塩
化ナトリウムを析出させないように真空ポンプ4を操作
した場合の各塩化物の収率を示す。図の横軸は塩化物廃
棄物中に含まれる塩化物の塩化ナトリウムに対する重量
比である。また、縦軸は25℃で溶媒を蒸発させていく
場合、塩化ナトリウムを混入させることなく回収できる
塩化物の最大値である。例えばMClx/NaCl=1
0,M=K(カリウム)の場合、初め塩化カリウムが塩
化ナトリウムの10倍溶液中に溶解している。この溶媒
を徐々に蒸発させると飽和溶解度に達した塩化カリウム
が析出し、塩化ナトリウムが飽和溶解度に達して塩化ナ
トリウムが析出し始めるまでに、溶液中の塩化カリウム
の90%を回収することができる。同様にMClx/N
aCl=10,M=Li(リチウム)の場合では76%
の塩化リチウムを回収することができる。
【0011】回収した塩化リチウム及び塩化カリウムは
塩化ナトリウムを分離しているため、再び溶融塩化物を
用いた使用済み原子燃料の再処理に利用することが可能
である。同時に、塩廃棄物中から非放射性元素を分離す
るため、放射性廃棄物の量を大幅に低減させ得る。
【0012】(実施例2)本発明の別の実施例であるハ
ロゲン化物放射性廃棄物の除染処理方法が実施される除
染装置の構成を図4を用いて説明する。このハロゲン化
物放射性廃棄物の除染処理装置は気密反応槽1,塩廃棄
物粉砕・供給装置2,水供給装置3,真空ポンプ4,溶
液貯槽5,元素濃度モニタ6,酸化物沈殿回収槽11お
よび溶液移送ポンプ12から成る。
【0013】溶融塩化物を用いた使用済み原子燃料の再
処理で発生する塩廃棄物を塩廃棄物粉砕・供給装置2に
より粉末として酸化物沈殿回収槽11へ供給する。続い
て水供給装置3より酸化物沈殿回収槽11へ水を供給し
塩廃棄物を溶解する。水に溶解した塩化物中の希土類元
素およびアクチニド元素は中性付近の溶液中では酸化物
を形成するため、槽11内に不溶性の酸化物沈殿13と
して回収される。続いて上澄みの溶液を溶液移送ポンプ
12にて気密反応槽1に供給した後、真空ポンプ4で気
密反応槽1内を真空に保ち、溶液7を蒸発させる。この
時、溶融塩化物を用いた使用済み原子燃料の再処理で発
生する塩廃棄物中では塩化リチウムおよび塩化カリウム
が他の塩化物に比べて濃度が高く、かつ、塩化カリウム
の溶解度は塩化リチウムの溶解度より低いため、まず塩
化カリウムが析出し、続いて塩化リチウムが析出し始め
る。元素濃度モニタ6で溶液中の元素濃度をモニタし、
塩化リチウムおよび塩化カリウム以外のいずれかの塩化
物が飽和溶解度に達した時点で真空ポンプ4を停止さ
せ、溶液を貯槽5に回収すれば塩化リチウムおよび塩化
カリウムのみからなる固体が得られる。
【0014】本実施例では、回収する塩化リチウム及び
塩化カリウムからアルカリ金属元素,アルカリ土類元素
を除くことに加え、さらに希土類元素を取り除くことが
可能である。
【0015】(実施例3)本発明の別の実施例であるハ
ロゲン化物放射性廃棄物の除染処理方法が実施される除
染装置の構成を図5を用いて説明する。このハロゲン化
物放射性廃棄物の除染処理装置は気密反応槽1,塩廃棄
物粉砕・供給装置2,水供給装置3,真空ポンプ4,溶
液貯槽5,元素濃度モニタ6,酸化物沈殿回収槽11,
溶液移送ポンプ12,陽イオン交換カラム14,蒸発槽
15およびヒータ16から成る。
【0016】溶融塩化物を用いた使用済み原子燃料の再
処理で発生する塩廃棄物を塩廃棄物粉砕・供給装置2に
より粉末として酸化物沈殿回収槽11へ供給する。続い
て水供給装置3より酸化物沈殿回収槽11へ水を供給し
塩廃棄物を溶解する。水に溶解した塩化物中の希土類元
素およびアクチニド元素は中性付近の溶液中では酸化物
を形成するため、槽11内に不溶性の酸化物沈殿13と
して回収される。続いて上澄みの溶液を溶液移送ポンプ
12で、セシウムおよびアルカリ土類金属元素を選択的
に吸着する陽イオン交換樹脂を充填した陽イオン交換カ
ラム14に供給する。カラム14を通過させセシウムお
よびアルカリ土類元素を除去した流出液を蒸発槽15に
供給する。ヒータ16により蒸発槽15を加熱し、溶液
の水分を蒸発させることにより塩化リチウムおよび塩化
カリウムからなる固体が得られる。
【0017】本実施例によれば、回収する塩化リチウム
および塩化カリウム中からアルカリ金属元素,アルカリ
度類元素及び/または希土類元素を除去する実施例1,
2の効果に加え、アルカリ金属元素及びアルカリ土類元
素をより効果的に除去することが可能である。
【0018】(実施例4)本発明の別の実施例であるハ
ロゲン化物放射性廃棄物の除染処理方法が実施される除
染装置の構成を図5を用いて説明する。このハロゲン化
物放射性廃棄物の除染処理装置は気密反応槽1,塩廃棄
物粉砕・供給装置2,溶液貯槽5,元素濃度モニタ6、
および水蒸気圧調整装置21から成る。
【0019】溶融塩化物を用いた使用済み原子燃料の再
処理で発生する塩廃棄物を塩廃棄物粉砕・供給装置2に
より粉末として気密反応槽1へ供給する。続いて水蒸気
圧調整装置21を用いて気密反応槽1内の水蒸気圧を上
昇させる。好ましくはこの時、水蒸気圧は気密反応槽1
内の温度における飽和蒸気圧とする。反応槽1内の塩化
物は潮解性を有するため気相中の水蒸気を吸収し塩化物
水溶液となる。供給した塩廃棄物の固体が全て溶解した
時点で水蒸気圧調整装置21で気密反応槽1内の水蒸気
圧を減少させる。この時、好ましくは気相中の水蒸気圧
がゼロになるようにする。この時、溶融塩化物を用いた
使用済み原子燃料の再処理で発生する塩廃棄物中では塩
化リチウムおよび塩化カリウムが他の塩化物に比べて濃
度が高く、かつ、塩化カリウムの溶解度は塩化リチウム
の溶解度より低いため、まず塩化カリウムが析出し、続
いて塩化リチウムが析出し始める。元素濃度モニタ6で
溶液中の元素濃度をモニタし、塩化リチウムおよび塩化
カリウム以外のいずれかの塩化物が飽和溶解度に達した
時点で気密反応槽1内の溶液を貯槽5に回収すれば塩化
リチウムおよび塩化カリウム以外の塩化物を含まない固
体が得られる。
【0020】本実施例によれば、実施例1,2,3の効
果に加え、飽和溶解度に近い高濃度のハロゲン化物溶液
を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、ハロゲン化物の放射性
廃棄物を溶媒に溶解することにより、室温付近の操作に
置いてハロゲン化物の除染を行うことができ、回収した
非放射性のハロゲン化物を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるハロゲン化物放射性廃
棄物の除染処理装置の系統図。
【図2】塩化物の飽和溶解度特性図。
【図3】塩化ナトリウムが飽和溶解度に達した時点での
塩化ナトリウム以外の塩化物沈殿の回収率の特性図。
【図4】本発明の好適な一実施例であるハロゲン化物放
射性廃棄物の除染処理装置の系統図。
【図5】本発明の好適な一実施例であるハロゲン化物放
射性廃棄物の除染処理装置の系統図。
【図6】本発明の好適な一実施例であるハロゲン化物放
射性廃棄物の除染処理装置の系統図。
【符号の説明】
1…気密反応槽、2…塩廃棄物粉砕・供給装置、3…水
供給装置、4…真空ポンプ、5…溶液貯槽、6…元素濃
度モニタ、7…溶液、8…塩化物沈殿。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハロゲン化物の形態をなす放射性廃棄物の
    処理方法において、上記放射性廃棄物を溶媒中に溶解し
    た後、上記溶媒から放射性物質を分離しハロゲン化放射
    性廃棄物を除染することを特徴とする放射性廃棄物の除
    染処理方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記ハロゲン化物を溶
    媒である水に溶解させることにより溶液中の希土類元
    素,アクチニド元素を酸化物として沈殿させ回収する放
    射性廃棄物の除染方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、上記溶媒から非放射性
    元素を分離する手段として、上記溶媒を蒸発させること
    により放射性廃棄物中の非放射性元素を析出沈殿させ、
    固体として回収する放射性廃棄物の除染処理方法。
  4. 【請求項4】請求項1において、上記溶媒から非放射性
    元素を分離する手段として、上記溶媒を冷却することに
    より放射性廃棄物中の非放射性元素を析出沈殿させ、固
    体として回収する放射性廃棄物の除染処理方法。
  5. 【請求項5】請求項1において、上記溶媒から非放射性
    元素を分離する手段として、上記ハロゲン化物の放射性
    元素であるセシウム,ストロンチウムを吸着剤を充填し
    たカラムに通すことによってセシウム,ストロンチウム
    を回収する放射性廃棄物の除染処理方法。
  6. 【請求項6】請求項1において、上記ハロゲン化物を溶
    媒に溶解する手段として、上記ハロゲン化物を水蒸気を
    含む雰囲気中に置くことにより上記ハロゲン化物を水溶
    液とする放射性廃棄物の除染処理方法。
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