JPS58146899A - 放射性廃イオン交換樹脂の処理方法 - Google Patents

放射性廃イオン交換樹脂の処理方法

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JPS58146899A
JPS58146899A JP2873982A JP2873982A JPS58146899A JP S58146899 A JPS58146899 A JP S58146899A JP 2873982 A JP2873982 A JP 2873982A JP 2873982 A JP2873982 A JP 2873982A JP S58146899 A JPS58146899 A JP S58146899A
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JP
Japan
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ion exchange
exchange resin
resin
metal ions
type
Prior art date
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JP2873982A
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English (en)
Inventor
宰田 豊安
山川 常雄
太田 文馬
小原 敬士
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Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、中低位レベルの放射性物質を含有する廃イ
オン交換樹脂の処理方法に関するものである。
原子力発電所および放射性物質を取扱う施設から発生す
る廃イオン交換樹脂は適当な処理方法がなく、従って敷
地内のタンクに貯蔵するか、あるいはドラム缶に詰めて
保管されているが、貯蔵量の増大は不可避の重要問題で
あり、その安全な処理方法の開発は急務である。
該樹脂の処理方法として、従来から焼却法、酸消化法お
よび過酸化水素による触媒酸化法などを開発中であるが
、いずれも処理施設の構造材料の腐蝕、排ガス処理、減
量比などに問題がある。この発明の類似の技術として、
高濃度有機物廃水処理に使用される湿式酸化法(ジンプ
ロ法)があるが、これは有機酸で酸化が停止する傾向が
ある。従って、この欠点を改良し、酸化程度を向上させ
るために触媒(Cuイオンなど)を添加することも知ら
れている。しかし、これらの方法によりイオン交換樹脂
を酸化処理することの可能性および有用性は未知である
。また従来方法は大量の水分と有機物を酸化反応器に連
続送入するものであシ、大量の排水を生じる欠点がある
この発明は特に放射性物質を処理するために使用した廃
イオン交換樹脂を安全かつ、エネルギーを節約して酸化
減量処理する方法を提供するものであり、・触媒水溶液
は反復使用し、これば廃樹脂を水分を殆ど同伴しない状
態を以て投入して、回分式処理で完全に炭酸ガスまで酸
化する点に特徴がある。
焼却方法では高温度に対する材料および該樹脂の燃焼に
よシ発生するSOx、NOx  を廃ガスから分離、除
去するだめの設備の材料の腐蝕など多くの問題が未解決
である。
また酸分解法では該樹脂を高温で強酸により分解するた
め、分解釜などの主要設備の腐蝕が大問題であり、また
排ガス処理工程も複雑な設備を必要とするため容易に実
用化されていない。この発明によれば該樹脂中の有機物
は炭酸ガスまで完全酸化されるので減量比が犬であり、
また該樹脂中の交換基のSおよびNの中Sは804−−
となって溶液中に残留し、NはNH4+とじて溶液中に
残留あるいは処理容易なNH3となるので、排ガス中に
はSOx。
NOxは殆ど存在しない。また放射性物質は溶液中に存
在し、排ガス中には殆ど含有されない。従って排ガス処
理プロセスは若干の飛沫同伴による放射性物質の漏出の
みを防止する簡単な装置でよい。
また、酸化反応後の溶液のPHは/〜3となシ、反応器
の材質に若干の問題があるが、0aCO3,Ca(OH
)z、Na0I(’zとを添加して反応させた場合、反
応後のPHが5までは酸化分解に影響はなく、材料の選
択が容易である。
以下この発明の方法について詳細に説明する。
この発明の方法によシ分解するイオン交換樹脂は陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の両者が対象である。こ
れらはスチレンおよびジビニルベンゼン共重合体を基体
とし、これに陽イオン交換基および陰イオン交換基を導
入したものが主であるが、これには限定されないで、他
の構造のものも分解可能である。
陽イオン交換樹脂はH型、 Na型の他に金属イオンお
よび放射性核種をイオン交換あるいは吸着した状態にお
いて分解可能である。
陰イオン交換樹脂はOH型の他にOL −、5O4−。
更に放射性の陰イオンをイオン交換あるいは吸着した状
態において分解可能である。
陽イオンおよび陰イオン交換樹脂はそれぞれ単独あるい
は両者の混合物も分解することができる。
また、これらの樹脂は粒状もしくは粉末状であるが、イ
オン交換樹脂の大粒径のものは核樹脂を一〇θμ以下に
粉砕して処理すれば、反応速度の点から有利である。こ
の効果は特に陽イオン交換樹脂において顕著である。こ
の発明の方法は触媒として、金属イオンを使用すること
+十十 に特徴がある。金属イオンとしてはOu、Ou。
co++、Fe丹、Fe+++、Pd十+、ce+十の
一種あるいは+十 二種以上を組合せて使用する。就中Cu  もしくはP
d++、および両者の組合せが好ましい。
金属イオンの濃度は/ 〜コθθθppm、好ましくは
 / 〜/θθOppmの範囲内である。
反応温度は/θθ〜3θθ℃、好ましくは790℃〜コ
S0℃である。
酸素の分圧は3〜30kg7craoであシ、酸素とし
ては純酸素およeるいは空気の使用が可能である。
分解反応器は第1図に示されるような攪拌式および第2
図に示されるような気泡塔による方式が好ましい。
金属イオンを含有する水溶液を反応器にに保持しておき
、これに廃イオン交換樹脂を投入後、密閉して所定の温
度に加温、加圧し、所定の酸素分圧になるように酸素を
供給しながら、パルプ2より排ガスを抜き、反応器を一
定圧に保ち、攪拌しつつ/〜コ時間反応させる。
未反応の有機物が溶液中に若干残留する状態でも、加温
、加圧、酸素供給と反応器中の水溶液が樹脂中の灰分な
どで殆ど飽和するまで、この反応を反復し、最後に該樹
脂の投入をすることなく、数時間酸化分解を継続して、
完全に有機物を酸化する。
最後に廃液は蒸発乾固して、減量された廃棄物とするも
のである。
また、金属イオンを含む水溶液は数/θ回反復使用して
も、触媒の活性低下は生じないため、灰分などで飽和さ
れるまで繰シ返し使用することができる。
該溶液ばca(OH)zなどのアルカリ性物質で中和し
て、蒸発乾固することもできるが、減量比が小となる。
減量比を大きくするために該溶液中のH2SO4をイオ
ン透析法などによシ除去して蒸発乾固することも可能で
ある。
この発明は廃イオン交換樹脂を高温、高圧下で湿式酸化
するときに金属イオンの水溶液を繰り返し使用すること
ができるため減量比が大であり、排ガス中には炭酸ガス
と水分だけが放出され、  SOx、NOx  は排出
されない。従って複雑な処理工程を必要とせず、材料の
選択が容易であり、経済的に多大の利益を得ることがで
きる。
即ち、この発明は今まで適当な処理方法がなく、施設敷
地内に保管されている廃イオン交換樹脂を処理する方法
を提供するものであり、更には該樹脂だけでなく、原子
力発電所より発生する可燃性固体廃棄物処理への展開も
可能である。
以下この発明の方法を実施例によシ具体的に説明する。
実施例/ 第1図に示した内容積/θomtのオートクレーブに水
、2somtを入れ%CuSO4づH2O0119/?
(CuとしてSθθppm )およびアンバーライト■
■几−7,2θB−H型乾燥品θ309を加え、酸素7
kg/dGを封入した。オートクレーブを、23θ℃に
達するまで加熱し、攪拌を開始した。
/時間後攪拌を停止し、室温に冷却した後内部ガスを放
出した。
ガスをトレーゲル[F]の検知管により測定したが、S
Oxは検出されなかった(検出感度、5ppm以下)。
開蓋後、反応溶液は固形物を含まず透明であった。溶液
中の残存有機物を全有機炭素分析計によシ測定したとこ
ろ、全有機炭素(Toe)は2 / ppmであった。
これは有機炭素の分解率として97Jwtチに相当する
実施例2 アンバーライ)  IR−/jθB−Na型乾燥品θs
oyを使用した。他はすべて実施例/と同様にして分解
を行った。
結果を第1表に示した。
実施例3 アンバーライト IRA−グθ0−OH型乾燥品0j0
2を使用した。他はすべて実施例/と同じであるが、放
出ガス中のNOxはトレーゲルの検知管(検出感度θ/
ppm)により測定した。結果は第1表に示した。
実施例グ アンバーライトIRA−10θ−at 型乾燥品0!;
Ofを使用した。他はすべて実施例/と同様にして分解
を行った。結果を第1表に示しだ。
実施例j アンバーライトl ILA−グθθ−OH型 θ!37
およびアンバーライトIR−/2θB−H型0.232
(いずれも乾燥品)を使用した。他は実施例/と同様に
して分解を行った。結果を第1宍に示しだ。
第2図に示した内容積/θtの気泡塔型の反応器に水S
tを入れ、011804 ・jHzo 9g 、2 f
を加え、アンバーライト/2θB−H型root(乾燥
品)を投入し、温度を、23θ℃に達するまで加熱し、
全圧を37kg/ff1Gに保持し。
パルプjによ、シ酸素を/100L/H几の流速で装入
し、パルプ乙により排ガスを放出しながら、7時間反応
を行った。
結果は第2表に示した。
実施例7 アンバーライトI R−/ 、20 B −H型を粉砕
し、平均粒径s41μとし、コθθt(乾燥品)を投入
した。他は実施例6と同様にして分解を行った。
結果を第−表に示した。
実施例乙の粒状樹脂に比較して、分解率の向上が認めら
れた。
実施例g アンバーライトIRA−&θθ−0)1型を2θθ7(
乾燥品)投入した。
他は実施例乙と同様にして分解を行った。結果を第2表
に示した。
実施例タ アンバーライ)IRA−&θθ−OH型を粉砕して平均
粒径j/μとして一〇θ7(乾燥品)を投入した。他は
実施例乙と同様にして分解を行った。結果を第−表に示
した。実施例とと比較してほぼ同じ分解率を示した。
実施例/θ 第1図に示したオートクレーブにアンバーライトI R
−/ 、20 B−H型0!;Ofを入n、水酸化カル
シウム0,21を加え、実施例/と同様に分解を行った
反応後のTOCは23;ppmであシ、水酸化カルシウ
ムを添加しないときの実施例/と同程度の分解率を示し
た。
反応後の溶液のPHはグ0であった。
実施例// 第1図に示したオートクレーブにアンバーライトIRA
−&0O−OH型Oj Off 、 cuSO4・3H
zOcグ9/り、水、23;θml 、酸素7 kg 
/crA Gを封入し、−23θ℃にて5時間反応を行
い、反応後の溶液のTOC濃度を測定した。続いて新た
に樹脂θSOtおよび酸素7kg/d()を封入し、2
3θ℃にてS時間第2回目の反応を行った。同様にして
、/り回反応を反復した。結果を第3表に示した。第3
回以降の反応後の残留TOOは実質上一定に保たれ、触
媒の活性は使用中に劣化していないことが明らかとなっ
た。
第3表 反復実験結果 イオン交換樹脂様: IRA−4’0θ、OH型、θs
2実施例/コ 第1図に示したオートクレーブにアンバーライトIl’
L A−ダθ0−OH型θSOtを入れ、第9表に示し
だ各金属塩を各2θミリモルを加え、実施例/と同様に
反応を行った。反応後の溶液中のTooと排ガス中のN
Oxを測定した。結果を第1表に示した。
触 媒 濃 度:2θミリmo l/、2j OmL実
施例/3 第1図に示したオートクレーブにアンバーライ) rR
,に−/100−OH型θS02を入f1触媒である硫
酸銅の量を変えた。他はすべて実施例/と同様にして反
応を行った。結果を第5表に示した。
触  媒  CuSO4・5H20
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例において使用した攪拌機を備えたオート
クレーブの縦断面図であシ、第一図は同様に実施例にお
いて使用した気泡塔型加圧反応器の縦断面図である。 第1図    第一図 /ガス人口弁  /反応器 2 ガス出口弁     2 上部フランジ3tj、サ
ンプリング弁   3 下部フランジグ攪拌機  グ分
散板 j 圧 力 計     5 含酸素ガス人口弁k 安
 全 弁     乙 含酸素ガス出口弁7電気炉  
7液排出弁 に オートクレーブ   ざ 電 気 炉?温度計  
9電 気 炉 /θ温度計 //安全弁 出願人 東洋エンジニアリング株式会社代理人  大 
洲 明 峰 第1図 第1図 手  続  補  正  書 (自発)1、 事件の表
示 昭和57年特許願第28739号 2、 発明の名称 放射性廃イオン交換樹脂の処理方法 3、 補正をする者 事件との関係  特許出願人 代表者 榎 井 正 雄 4、代理人 5、 補正命令の日付 な  し (自発補正) 明細書の発明の詳細な説明の欄 1!」と訂正する。 8、 添付書類の目録 な  し

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 中低位レベルの放射性物質を含有する廃イオン交換
    樹脂を金属イオンを溶解している水中に投入し、この懸
    濁液を796〜386℃に加温、加圧し酸素含有ガスを
    導入して酸素分圧を3〜3θkg/ctAoの範囲とし
    、該樹脂を適度−酸化分解し、この操作を反復した後、
    新たな廃イオン交換樹脂の投入をすることなく酸化分解
    を継続して完全に有機物を酸化分解した後、残存する塩
    類水溶液を蒸発乾固することを特徴とする放射性廃イオ
    ン交換樹脂の減量処理方法。 Q 金属イオンはCu+、Ou”、co”、Fe++’
    、F’e”六十+十干 Pd  、Ce   であシ金属イオンとして、/〜コ
    θoo ppmの濃度範囲内において存在する特許請求
    の範囲第7項記載の方法。 ■ 酸化分解後の反応液のPHがSを越えない範囲で、
    酸を中和する物質を添加する特許請求の範囲第1項もし
    くは、第一項記載の方法。 ■ 戻湯イオン交換樹脂もしくは該樹脂を含む樹脂の混
    合物をコク0μ以下に粉 砕して処理する特許請求の範囲第1項もしくは、第2項
    記載の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6057300A (ja) * 1983-09-09 1985-04-03 株式会社東芝 放射性含金属有機廃棄物分解液の減容固化方法
JPS61189500A (ja) * 1985-02-18 1986-08-23 富士電機株式会社 放射性廃棄物の酸化分解処理方法
JP2013061296A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Toshiba Corp 廃イオン交換樹脂の処理方法及び処理装置

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