JPS60168100A - 放射性廃樹脂の処理方法 - Google Patents
放射性廃樹脂の処理方法Info
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- JPS60168100A JPS60168100A JP2278884A JP2278884A JPS60168100A JP S60168100 A JPS60168100 A JP S60168100A JP 2278884 A JP2278884 A JP 2278884A JP 2278884 A JP2278884 A JP 2278884A JP S60168100 A JPS60168100 A JP S60168100A
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- Japan
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- resin
- temperature
- waste
- waste resin
- reaction vessel
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- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、原子力発電所などから発生ずる廃樹脂(使用
済の放射性イオン交換樹脂)の処理方法に係り、さらに
詳しくは、熱分解等により廃樹脂の量を減少させるとと
もに安定な無機化合物に処理する方法において、反応容
器内温度を低温に維持し、廃樹脂の分解効率を向上させ
る方法に関する。
済の放射性イオン交換樹脂)の処理方法に係り、さらに
詳しくは、熱分解等により廃樹脂の量を減少させるとと
もに安定な無機化合物に処理する方法において、反応容
器内温度を低温に維持し、廃樹脂の分解効率を向上させ
る方法に関する。
原子力発電所などの運転に伴ない種々の放射性物質を含
む廃液が発生するが、これらの廃液はイオン交換樹脂を
用いて処理されることが多い。この際に発生する使用済
の放射性廃樹脂(以下廃樹脂と称す)の処理が原子力発
′!1.:所の運転上の課題とされている。例えば、沸
騰水型原子力発電所においては、発生する敢躬性廃ル(
物栢のかなりの部分が廃樹脂で占められている。
む廃液が発生するが、これらの廃液はイオン交換樹脂を
用いて処理されることが多い。この際に発生する使用済
の放射性廃樹脂(以下廃樹脂と称す)の処理が原子力発
′!1.:所の運転上の課題とされている。例えば、沸
騰水型原子力発電所においては、発生する敢躬性廃ル(
物栢のかなりの部分が廃樹脂で占められている。
従来、この廃樹脂はセメントあるいはアスファルト等の
1v・1化剤と混合してドラム缶中にlAi化され%i
設内に貯蔵保管されている。しかしながら、これらの放
射性廃棄物の量は、年々増加する傾向にあり、その保¥
1所の確保および保管中の安全性の僅保が*璧な問題と
なっている。さらに、反樹脂は有機物のため、長期間保
管するとこれが、分解・腐敗する81能性もある。この
ため、廃樹脂を同化処理する際には、容積を可能な限り
小さく(減容)すると共に、これを安定な無機物とする
(無機化)ことに大きな関心が払われてきている。
1v・1化剤と混合してドラム缶中にlAi化され%i
設内に貯蔵保管されている。しかしながら、これらの放
射性廃棄物の量は、年々増加する傾向にあり、その保¥
1所の確保および保管中の安全性の僅保が*璧な問題と
なっている。さらに、反樹脂は有機物のため、長期間保
管するとこれが、分解・腐敗する81能性もある。この
ため、廃樹脂を同化処理する際には、容積を可能な限り
小さく(減容)すると共に、これを安定な無機物とする
(無機化)ことに大きな関心が払われてきている。
使用済イオン交換制脂の減容無機化処理法は、大別する
と、酸分解に代表される湿式法と、流動床に代表される
乾式法がある。
と、酸分解に代表される湿式法と、流動床に代表される
乾式法がある。
ここで、一般的な廃樹脂の分解システムを熱分解を一例
として第1図に示す。廃樹脂貯蔵タンク1に貯蔵され九
発樹脂を分解装置2にて熱分解し残渣5を固化容器7に
移し、固化するというもので、熱分解により発生する排
ガスは、アルカリスクラバ3により処理されNa25o
4 等の放射性二次廃棄物4となシ残渣5と同様固化さ
れている。
として第1図に示す。廃樹脂貯蔵タンク1に貯蔵され九
発樹脂を分解装置2にて熱分解し残渣5を固化容器7に
移し、固化するというもので、熱分解により発生する排
ガスは、アルカリスクラバ3により処理されNa25o
4 等の放射性二次廃棄物4となシ残渣5と同様固化さ
れている。
本7ステムは、乾式法によるプロセスであるが、滓弐法
でもほぼ同様なプロセスである。
でもほぼ同様なプロセスである。
前記処理法のうち、HE D L法(1−Janfor
dEngineer+ng Development
Laboratory法)および酸分解法(湿式法)で
は、酸による容器の腐食という問題があるが、公報に示
されるように廃樹脂を流動床による乾式法を用いれば、
この問題は解決される。
dEngineer+ng Development
Laboratory法)および酸分解法(湿式法)で
は、酸による容器の腐食という問題があるが、公報に示
されるように廃樹脂を流動床による乾式法を用いれば、
この問題は解決される。
しかし、乾式法を用いた場合には、次のような問題点が
ある。
ある。
(1) 残渣や放射性物質の飛散1しか大きい。すなわ
ち、vIL軸気体下で廃樹脂を分散・燃焼させるため、
残泊や放射性物質が排ガス中へ随伴・飛散される。
ち、vIL軸気体下で廃樹脂を分散・燃焼させるため、
残泊や放射性物質が排ガス中へ随伴・飛散される。
このため、排ガス処理用のフィルタ等の負荷が大きくな
る。
る。
(2)600〜900Cの温度で燃焼させるため、1才
、7411使用に伴い反応容器の劣化が起こる。
、7411使用に伴い反応容器の劣化が起こる。
これらの問題点は、反応容器内の温度が、低温に維持さ
れていないために生ずる問題であり、廃AM llfτ
の燃焼の際の発熱に起因するものである。
れていないために生ずる問題であり、廃AM llfτ
の燃焼の際の発熱に起因するものである。
また、従来の乾式法では、低温で分解できる廃4Ilt
脂+Nは極めて少なく、処理能力(処理効率)に間;狽
がある。
脂+Nは極めて少なく、処理能力(処理効率)に間;狽
がある。
し廃用]の目的〕
本発明の目的は、放射性溌樹脂の分解処理を低温で行わ
せることにより、高温での反応容器の劣化を押え、さら
には、分解の際に発生する発カス中への放射性核批の飛
散を未然に防止し、排ガス処理用のフィルタ及びアルカ
リスクシバ等の負荷をIIゆ減し、廃樹脂の処理能力を
向上6せる廃樹脂の処理方法を提供することにある。
せることにより、高温での反応容器の劣化を押え、さら
には、分解の際に発生する発カス中への放射性核批の飛
散を未然に防止し、排ガス処理用のフィルタ及びアルカ
リスクシバ等の負荷をIIゆ減し、廃樹脂の処理能力を
向上6せる廃樹脂の処理方法を提供することにある。
本発明の慣徴は、原子カプラントで発生する使用済の放
射性イオン交換樹脂(廃樹脂)を熱分解によシ分解処理
する方法において、捷す、不活性雰囲気で発生する分解
ガスを分離した後、この廃樹脂を酸化雰囲気で熱分解す
ると同時に、吸熱剤を添加することにより分解カスを分
離するPih 4D、I脂の処理方法である。
射性イオン交換樹脂(廃樹脂)を熱分解によシ分解処理
する方法において、捷す、不活性雰囲気で発生する分解
ガスを分離した後、この廃樹脂を酸化雰囲気で熱分解す
ると同時に、吸熱剤を添加することにより分解カスを分
離するPih 4D、I脂の処理方法である。
本発明のもう1つの特徴は、前記廃411.1脂を分解
処理する方法において、反応容器内圧力下で、樹脂の分
解温度以下で気化する物質を添加することにより、分解
カスを分離する廃樹脂の処理方法である。
処理する方法において、反応容器内圧力下で、樹脂の分
解温度以下で気化する物質を添加することにより、分解
カスを分離する廃樹脂の処理方法である。
以下、本発明の基本原理を説明する。
イオン交換樹脂は一般に、スチレンとジビニルベンゼン
+D、V、B)の共重合体を基材とし、これにイオン交
換基として、陽イオン交換4つ1脂の場合にはスルホン
酸基を、また陰イオン交換樹脂の場合には4級アンモニ
ウム基を結合させた(へ造をイ有する芳香族系有機高分
子化合物である。このようなイオン交換樹脂の分解機構
を反応式で示す。
+D、V、B)の共重合体を基材とし、これにイオン交
換基として、陽イオン交換4つ1脂の場合にはスルホン
酸基を、また陰イオン交換樹脂の場合には4級アンモニ
ウム基を結合させた(へ造をイ有する芳香族系有機高分
子化合物である。このようなイオン交換樹脂の分解機構
を反応式で示す。
本式における陽イオン交換樹脂及び陰イオン交J+64
1′t・1脂の分子式は、元素分析により決定したもの
であり、一般に知られている分子式とは異なっている。
1′t・1脂の分子式は、元素分析により決定したもの
であり、一般に知られている分子式とは異なっている。
本式中の畠分子基体の分解過程が酸素を心太とする酸化
反応、かつ発熱反応であり、反応容器内r&j lJ3
上!1−の原因と々るものである。一方、反応容器内の
温度を420.U以下に保つことにより、+37C3な
どの揮廃性の放射性核種の飛散を防ぐ実験が試みられて
おり、放射性根イΦの飛散が抑えられることが4j(f
、認されている。
反応、かつ発熱反応であり、反応容器内r&j lJ3
上!1−の原因と々るものである。一方、反応容器内の
温度を420.U以下に保つことにより、+37C3な
どの揮廃性の放射性核種の飛散を防ぐ実験が試みられて
おり、放射性根イΦの飛散が抑えられることが4j(f
、認されている。
従って、反応容器内の温度を420U以下に維持すれば
、放射性核神の飛散を防止でき、排ガス処理用のフィル
タの負荷を著しく酔臥できる。
、放射性核神の飛散を防止でき、排ガス処理用のフィル
タの負荷を著しく酔臥できる。
1だ、420Cと反応炉の温度としては、比較的低い温
度以下に維持できるため、反応容器の材質選定が容易に
なるばかりでなく、長期使用に伴なう容器の劣化も防止
できることになる。
度以下に維持できるため、反応容器の材質選定が容易に
なるばかりでなく、長期使用に伴なう容器の劣化も防止
できることになる。
次に、本発明の実施例を図面を引用して詳昶1に説明す
る。
る。
イオン交換樹脂には、陽イオン元素を吸着する陽イオン
交換樹脂と、陰イオン元素を吸着する陰イオン交換相1
脂との2柚類がある。
交換樹脂と、陰イオン元素を吸着する陰イオン交換相1
脂との2柚類がある。
の共重合体金高分子基体とし、これにイオン交換基であ
るスルホン酸基(S(hH)を結合させた架橋tl造を
もち、か′つ立体構造を有し、次のようなR造式であら
れされる。又、分子式は、I C10HlllOs S
) nであられされる。
るスルホン酸基(S(hH)を結合させた架橋tl造を
もち、か′つ立体構造を有し、次のようなR造式であら
れされる。又、分子式は、I C10HlllOs S
) nであられされる。
一方、陰イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と同じ高
分子基体にイオン交換基である4級アンモニウム基I
N& (JH)を結合させたもので、次のような構造式
であられされる。又、分子式は、I C211H26O
N) nであられされる。
分子基体にイオン交換基である4級アンモニウム基I
N& (JH)を結合させたもので、次のような構造式
であられされる。又、分子式は、I C211H26O
N) nであられされる。
このような分子構造を有する廃樹脂中の高分子基体は炭
素と水素から構成されているためにC(J tl」2笠
のガスをイオン交換基は硫適または窒素からNrj成さ
れでいるため、5(Jx、NOxなどのガスを発生し分
解する。この分相反応中の高分子基体の分解域う程が、
発熱を伴なう酸化反応であり、反応容器内温度上昇の原
因となっている。この反応の際の発熱16け、10’
kca+、/kg程度であることが知られている。この
樹脂の発熱を抑えるためには、大きく分けて次の2つの
考え方がある。
素と水素から構成されているためにC(J tl」2笠
のガスをイオン交換基は硫適または窒素からNrj成さ
れでいるため、5(Jx、NOxなどのガスを発生し分
解する。この分相反応中の高分子基体の分解域う程が、
発熱を伴なう酸化反応であり、反応容器内温度上昇の原
因となっている。この反応の際の発熱16け、10’
kca+、/kg程度であることが知られている。この
樹脂の発熱を抑えるためには、大きく分けて次の2つの
考え方がある。
(1) この反応熱をイロ」らかの形でとり去る。
(2)反応自体を遅らせることにより、急激な反応熱の
発生を抑える。
発生を抑える。
(2)の考え方に基つく、発熱抑制力法としては、廃樹
脂に供給する空気路”を少なくすること、白いかえれは
、酸素濃度を下げることにより、反応を・ 遅らせるこ
とが容易に可能である。
脂に供給する空気路”を少なくすること、白いかえれは
、酸素濃度を下げることにより、反応を・ 遅らせるこ
とが容易に可能である。
しかし、この考え方を選択した場合、一定時間に分解で
きる樹脂量を結果として減少させるため、%策とはいえ
ない。従って発明者らは(])の考え方を選択するもの
とし、その具体的な方法として次に挙げる方法を考案し
た。
きる樹脂量を結果として減少させるため、%策とはいえ
ない。従って発明者らは(])の考え方を選択するもの
とし、その具体的な方法として次に挙げる方法を考案し
た。
(1) 廃樹脂を分解する際に、吸熱剤を添加すること
によシ、発熱を抑える。
によシ、発熱を抑える。
以上の結果から発明者らは、廃樹脂の分解処理時の反応
器内温黒を低減するには、温度土性の主たる原因である
分解反応時の発熱を抑えること、すなわち、この反応熱
を何らかの形でとり去れば艮いと考え、廃樹脂熱分押r
時の諸物件について基礎的な検討を有なった。以下では
、1すその実験結果を示す。
器内温黒を低減するには、温度土性の主たる原因である
分解反応時の発熱を抑えること、すなわち、この反応熱
を何らかの形でとり去れば艮いと考え、廃樹脂熱分押r
時の諸物件について基礎的な検討を有なった。以下では
、1すその実験結果を示す。
第2図に、示差熱天秤を用いてめた空気雰囲気中での廃
樹脂の熱分解特性を示す。たたし、70〜1iocで起
こる水の#発に伴なう正相減少は示へれていない。実線
は隘イオン交換樹脂の熱分解特性を示し、破線は陽イオ
ン交換樹脂のそれを円くす。第2図によると、陰イオン
交換樹脂では捷すイオン交換基である4級アンモニウム
基が1:30〜190Cで分解し、350〜420cで
高分子基体が分解する。なお、高分子基体の分解に関し
ては、350〜400Cで直鎖部分が、410〜500
Cでベンゼン瑣部分が分解する。また、陽イオン交換樹
脂では、200〜300Cでイオン交換基であるスルホ
ン酸基が分解した後、高分子基体が陰イオン交換樹脂と
同様に分解する。これらの結果を第1表にまとめて示す
。
樹脂の熱分解特性を示す。たたし、70〜1iocで起
こる水の#発に伴なう正相減少は示へれていない。実線
は隘イオン交換樹脂の熱分解特性を示し、破線は陽イオ
ン交換樹脂のそれを円くす。第2図によると、陰イオン
交換樹脂では捷すイオン交換基である4級アンモニウム
基が1:30〜190Cで分解し、350〜420cで
高分子基体が分解する。なお、高分子基体の分解に関し
ては、350〜400Cで直鎖部分が、410〜500
Cでベンゼン瑣部分が分解する。また、陽イオン交換樹
脂では、200〜300Cでイオン交換基であるスルホ
ン酸基が分解した後、高分子基体が陰イオン交換樹脂と
同様に分解する。これらの結果を第1表にまとめて示す
。
第1表
次に、廃樹脂を熱分解した時の放射性物質及び分解残
の排ガス中への飛散挙動を調べた。
の排ガス中への飛散挙動を調べた。
第3図は、熱分解温度を変化させた時の放射性物質の飛
散率変化の一例である。本図においてC,Pは11.%
食生成物、F、Pは核分裂生成物である。実線で示す6
0 Coはすべての温度範囲で飛散率1α−3係(検出
限界)以下であシ、破線で示す137CBは4700以
下で飛散率10−3壬以下、470C以下で飛散率が0
.2L1yとなった。なお、残渣の飛散率は60Co、
137cB ともすべての温度ホ1)囲で10−3%
以下であった 1370sが470C以上で飛散するの
は、イオン交換基に吸着した187C,が空気中の酸素
により酸化されCsC1f融点4qOC)となシこれが
然発したことによる。
散率変化の一例である。本図においてC,Pは11.%
食生成物、F、Pは核分裂生成物である。実線で示す6
0 Coはすべての温度範囲で飛散率1α−3係(検出
限界)以下であシ、破線で示す137CBは4700以
下で飛散率10−3壬以下、470C以下で飛散率が0
.2L1yとなった。なお、残渣の飛散率は60Co、
137cB ともすべての温度ホ1)囲で10−3%
以下であった 1370sが470C以上で飛散するの
は、イオン交換基に吸着した187C,が空気中の酸素
により酸化されCsC1f融点4qOC)となシこれが
然発したことによる。
どれを確認するため他の放射性物質についてもその飛散
率を調べた結果、第2表に示すようにそれぞれの酸化物
融点以上で飛散の始まることを確認した。
率を調べた結果、第2表に示すようにそれぞれの酸化物
融点以上で飛散の始まることを確認した。
第2表
以上の結果よp、420C以下で廃樹脂の熱分解を行な
えば、放射性物質及び分解残渣の排ガス中への飛散が抑
えられることがわかった。しかし畠分子基体中のベンゼ
ン壌部分の分解温度は、410〜500Cと高いため、
放射能飛散を抑えることができない。そこで発明者らは
、本発明に先たち、廃樹脂に触媒を添加することによっ
て分解温度を300C以下に低減することに成功してい
る。
えば、放射性物質及び分解残渣の排ガス中への飛散が抑
えられることがわかった。しかし畠分子基体中のベンゼ
ン壌部分の分解温度は、410〜500Cと高いため、
放射能飛散を抑えることができない。そこで発明者らは
、本発明に先たち、廃樹脂に触媒を添加することによっ
て分解温度を300C以下に低減することに成功してい
る。
以下に、本方法について陽イオン交換樹脂の熱分解を1
例として簡単に説明する。発明者らは、触媒として鉄を
選定し廃樹脂の化学的性質を利用し、鉄を陽イオンとし
て廃樹脂に吸着、分散させることにより樹脂の熱分解温
度を?40t:に低下することに成功した。この時の熱
分解特性を第4図に実線で示す。また、破線は、触媒無
添加の場合の結果である。
例として簡単に説明する。発明者らは、触媒として鉄を
選定し廃樹脂の化学的性質を利用し、鉄を陽イオンとし
て廃樹脂に吸着、分散させることにより樹脂の熱分解温
度を?40t:に低下することに成功した。この時の熱
分解特性を第4図に実線で示す。また、破線は、触媒無
添加の場合の結果である。
本方法を用いることによシ、放射性物質の飛散が起こら
ない温度で、廃樹脂の分解を開始することができるよう
になったが、廃樹脂の分解時間を短縮するために、空気
の供給量を上けると、局部的に急激な分解反応を起こし
、その際に発生する反応熱により、反応容器内温度を暴
走させる結果になる。ここで、触媒として鉄を吸着させ
た廃樹脂を空気#L量を温度暴走の起こる流量まで上げ
て熱分解した場合の反応容器内の温度分布を調べた結果
を第5図及び第6図により説明する。第5図は、その実
験装置を示すものであり、ステンレス製反応容器8内に
触媒として鉄を吸着はせた廃樹脂9を約150g充填し
、下部より分散板10を介して空気11を均一に流すと
共に、電気炉12により廃樹脂9を熱分解するものであ
る。温顯埴走による放射性物質の飛散を配慮し、反応容
器上部にはフィルター13を取p付けた。また、反応容
器内温度分布をモニターするため、上部、中部、下部の
3ケ所に熱電対る配置した。本装置を用い8時間熱分解
した時の反応容器内の温度度分布を第6図に示す。なお
、反応容器内の温ルは、上部熱電対にて3500になる
まで昇温されその後は±50CK制限される仕様とした
。本図において、実蝉は反応容器下部温度、破悔は中部
温度、一点鎖線は上部温度である。本図によシ実線及び
破線で示す下部及び中部温度は、2〜4時間稈で600
Cにまで上昇してし7まうことがわかる。従って本方法
ル、独で廃樹脂を分解するためには、空気供給量を少輌
にし急激な分解反応を抑えなければならず、分解時IU
Iが長くなり、処理できる樹脂椙・も少ないということ
がわかった。
ない温度で、廃樹脂の分解を開始することができるよう
になったが、廃樹脂の分解時間を短縮するために、空気
の供給量を上けると、局部的に急激な分解反応を起こし
、その際に発生する反応熱により、反応容器内温度を暴
走させる結果になる。ここで、触媒として鉄を吸着させ
た廃樹脂を空気#L量を温度暴走の起こる流量まで上げ
て熱分解した場合の反応容器内の温度分布を調べた結果
を第5図及び第6図により説明する。第5図は、その実
験装置を示すものであり、ステンレス製反応容器8内に
触媒として鉄を吸着はせた廃樹脂9を約150g充填し
、下部より分散板10を介して空気11を均一に流すと
共に、電気炉12により廃樹脂9を熱分解するものであ
る。温顯埴走による放射性物質の飛散を配慮し、反応容
器上部にはフィルター13を取p付けた。また、反応容
器内温度分布をモニターするため、上部、中部、下部の
3ケ所に熱電対る配置した。本装置を用い8時間熱分解
した時の反応容器内の温度度分布を第6図に示す。なお
、反応容器内の温ルは、上部熱電対にて3500になる
まで昇温されその後は±50CK制限される仕様とした
。本図において、実蝉は反応容器下部温度、破悔は中部
温度、一点鎖線は上部温度である。本図によシ実線及び
破線で示す下部及び中部温度は、2〜4時間稈で600
Cにまで上昇してし7まうことがわかる。従って本方法
ル、独で廃樹脂を分解するためには、空気供給量を少輌
にし急激な分解反応を抑えなければならず、分解時IU
Iが長くなり、処理できる樹脂椙・も少ないということ
がわかった。
そこで、発明者らは、反応容器内温度を低下させるため
に、反応熱を吸収する1つの方法として水の吸熱反応に
着目し、実用性を検討した。これは、水性ガス反応と呼
ばれる吸熱反応であり、その基礎となる反応を以下に示
す。
に、反応熱を吸収する1つの方法として水の吸熱反応に
着目し、実用性を検討した。これは、水性ガス反応と呼
ばれる吸熱反応であり、その基礎となる反応を以下に示
す。
C+H,0=CC1+H=−28,4kCal/mol
、−9(3)C+2H2(1=(、FO2+2)1t
18.5kC”’/mol −(4)C(−)2+1
−12毎==CO+1−1□0−1O1O””’/mo
l −(5)また、第7図に1気圧におけるC−Hつ0
平衡図を示す。本図よfi、400tZ’において水の
容器はほぼ1./2となり、残り1/2は二酸化炭素、
水、及びメタンに変化することがわかる。この水の分解
反応が(3)〜(5)式に示す通シ吸熱反応であるため
、反応熱除去に効果がある。
、−9(3)C+2H2(1=(、FO2+2)1t
18.5kC”’/mol −(4)C(−)2+1
−12毎==CO+1−1□0−1O1O””’/mo
l −(5)また、第7図に1気圧におけるC−Hつ0
平衡図を示す。本図よfi、400tZ’において水の
容器はほぼ1./2となり、残り1/2は二酸化炭素、
水、及びメタンに変化することがわかる。この水の分解
反応が(3)〜(5)式に示す通シ吸熱反応であるため
、反応熱除去に効果がある。
廃樹脂に酸素を供給すると、(6)式に示すような発熱
反応を起こす。
反応を起こす。
e+02= C(J、 + 97 kc21 ・(6)
この反応が局部的温度上昇の原因となっている。
この反応が局部的温度上昇の原因となっている。
従って、(6)式の反応が起こる時、そこに水を介在さ
せることによシこの熱を奪い、熱収支上発熱も吸熱も起
こらない状態とすることが可能となる。
せることによシこの熱を奪い、熱収支上発熱も吸熱も起
こらない状態とすることが可能となる。
いま、水性ガス反応において(5)式が平衡状態にある
とすれば、吸熱反応は(3)及び(4)式のみと考えて
よい。この場合、水3 molに対して合計46.9k
cal の熱を吸収する。400Cにおいて水は約50
%が分解するから実際は23.5 kcalの吸熱をす
る。従って発熱を抑えるためには、酸f、 l 111
01に対して、約12n]olの水を供給すればよいこ
とになる。
とすれば、吸熱反応は(3)及び(4)式のみと考えて
よい。この場合、水3 molに対して合計46.9k
cal の熱を吸収する。400Cにおいて水は約50
%が分解するから実際は23.5 kcalの吸熱をす
る。従って発熱を抑えるためには、酸f、 l 111
01に対して、約12n]olの水を供給すればよいこ
とになる。
また、発明者らは、本方法について検H4を束ねて行く
過程で液体の蒸発潜熱を利用する方法についても検Ad
を行なった。液体としては、高い潜熱を持つことで知ら
れる水を選定[7た。水の蒸発潜熱は、539.032
cal/gであるから反応容器内を420C以下に保つ
ための理論量は、樹脂xg処理に対し、最大でis、6
xgの水を供給すればよいことになる。
過程で液体の蒸発潜熱を利用する方法についても検Ad
を行なった。液体としては、高い潜熱を持つことで知ら
れる水を選定[7た。水の蒸発潜熱は、539.032
cal/gであるから反応容器内を420C以下に保つ
ための理論量は、樹脂xg処理に対し、最大でis、6
xgの水を供給すればよいことになる。
以上の実験と考察により、次のような条件を基本に構成
することとした。
することとした。
(a) 分解装置は、空気を供給して廃樹脂を熱分解す
る乾式法とすること。
る乾式法とすること。
(1))供給する空気の流速による残渣や放射性物質の
飛散を防ぐため、静止気体下に近い状態のもとで廃樹脂
を分解する。
飛散を防ぐため、静止気体下に近い状態のもとで廃樹脂
を分解する。
(C) 前記分解は、水を添加することにより350C
〜420Cの温度に維持されるものであ“ること。
〜420Cの温度に維持されるものであ“ること。
次に、本発明の具体的な実施例を図面を用いて詳細に=
、明する。
、明する。
第8図及び第9図に示した実施例は、廃樹脂をり′J(
分解により減容無機化するものであり、第8図tよ、シ
ステムの糸杭図、第9藺は反応容器の詳細図である。
分解により減容無機化するものであり、第8図tよ、シ
ステムの糸杭図、第9藺は反応容器の詳細図である。
廃樹脂はスラリー状に8崎で、スラリ輸送管15を経て
廃^71脂受タンク16に供給される。この廃樹脂は、
故荊性核a1として、60Co 、 ”Mnなどの腐食
生成物と、”’Cs 、 ”Sr、 ”’Ru などの
核分装生成物を各々10μCi/g(乾燥油相)営むも
ので、陽イオン交換樹脂2、陰イオン交換1酎脂10割
合にしたものである。廃樹脂受タンク】6内の廃樹脂を
所定角(乾燥重量で20kg)調整タンク20へ移送し
、陽イオン触媒貯蔵タンク17、及び陰イオン触媒貯蔵
タンクis;5.ら各々Fec122r++ol i(
4Fe I CN )aば1 mol添加され攪拌羽根
36により約1時間攪拌される。次にこれら廃樹脂は、
脱水器21により遠心脱水され、バルブ25を介して、
密閉型反応装置34内のSUS製反応容器8に供給され
る。反応容器8は、内容積100を直径500■である
。
廃^71脂受タンク16に供給される。この廃樹脂は、
故荊性核a1として、60Co 、 ”Mnなどの腐食
生成物と、”’Cs 、 ”Sr、 ”’Ru などの
核分装生成物を各々10μCi/g(乾燥油相)営むも
ので、陽イオン交換樹脂2、陰イオン交換1酎脂10割
合にしたものである。廃樹脂受タンク】6内の廃樹脂を
所定角(乾燥重量で20kg)調整タンク20へ移送し
、陽イオン触媒貯蔵タンク17、及び陰イオン触媒貯蔵
タンクis;5.ら各々Fec122r++ol i(
4Fe I CN )aば1 mol添加され攪拌羽根
36により約1時間攪拌される。次にこれら廃樹脂は、
脱水器21により遠心脱水され、バルブ25を介して、
密閉型反応装置34内のSUS製反応容器8に供給され
る。反応容器8は、内容積100を直径500■である
。
また、容器内の温度分布を少なくシ、空気の流路ができ
るのを防ぐため攪拌羽根37を取付けた。
るのを防ぐため攪拌羽根37を取付けた。
反応容器の加熱力法は電気ヒーター12とし、反応容器
内の温度を350±5011”に制御した。
内の温度を350±5011”に制御した。
そして反応容器8に供給された廃樹脂9は、酸化剤であ
る酸素等を外部よシ供給することなく、不活性雰tel
+気で350どに加熱し、熱分解された。
る酸素等を外部よシ供給することなく、不活性雰tel
+気で350どに加熱し、熱分解された。
この結果、廃樹脂9はイオン交換基のみが分解し、硫黄
化合物I S Ox 、 H2S等)と苛素化合物I
NOx、NHs等)がガス状で約1.5 m’発生した
。
化合物I S Ox 、 H2S等)と苛素化合物I
NOx、NHs等)がガス状で約1.5 m’発生した
。
これらの排ガスは、バルブ26を介して排ガス処理装置
に導かれ、この排ガスはアルカリスクラバー30で供給
管31から導かれた水酸化ナトリウム水溶液により除去
されてナトリウム塩の水浴液(Nat 5(J4 +
NaNOs等)になり、排出管32から外部に送られる
。これらの水溶液は、非放射性であるため、原子力発電
所内の非放射性化学廃液処理工程によシ処理可能である
。
に導かれ、この排ガスはアルカリスクラバー30で供給
管31から導かれた水酸化ナトリウム水溶液により除去
されてナトリウム塩の水浴液(Nat 5(J4 +
NaNOs等)になり、排出管32から外部に送られる
。これらの水溶液は、非放射性であるため、原子力発電
所内の非放射性化学廃液処理工程によシ処理可能である
。
本実施例により得られた廃液を乾燥処理し、得られた固
形のNa2SO4等は、放射能濃度10−’μCI/g
以下となり、Na2 S(J、等の二次廃棄物は非h!
射性屏棄物として取り扱える。アルカリスクラバー30
で処理された後の若干量の排ガスは、フィルター33を
介して外気へ放出される。
形のNa2SO4等は、放射能濃度10−’μCI/g
以下となり、Na2 S(J、等の二次廃棄物は非h!
射性屏棄物として取り扱える。アルカリスクラバー30
で処理された後の若干量の排ガスは、フィルター33を
介して外気へ放出される。
反応容器8で約1時間かけてイオン交換基のみを分解し
た廃樹脂(商分子基体のみ)は、次に、同一容器8内で
、同一温度f35(1’)の甘ま、酸化雰囲気で熱分解
すると同時に、吸熱剤としであるいは、気化物質として
水が添加された。この時には、反応容器8内の廃AyJ
脂9に、酸化剤である空気C酸素ン吟が供給管23、バ
ルブ24を介してエアーコンプレッサー又はボンベから
供給された。空気の流速1l−i、 0.2 cm /
sとした、また空気と同時に、水蒸気あるいは液体の
状態で水が供給管22、バルブ24を介して供給さハた
。水蒸気の流速は、2.7 ryn/ sとした。また
液体状態の水は775 g/s+I、Iで供給された。
た廃樹脂(商分子基体のみ)は、次に、同一容器8内で
、同一温度f35(1’)の甘ま、酸化雰囲気で熱分解
すると同時に、吸熱剤としであるいは、気化物質として
水が添加された。この時には、反応容器8内の廃AyJ
脂9に、酸化剤である空気C酸素ン吟が供給管23、バ
ルブ24を介してエアーコンプレッサー又はボンベから
供給された。空気の流速1l−i、 0.2 cm /
sとした、また空気と同時に、水蒸気あるいは液体の
状態で水が供給管22、バルブ24を介して供給さハた
。水蒸気の流速は、2.7 ryn/ sとした。また
液体状態の水は775 g/s+I、Iで供給された。
供給きれた空気及び水は、SUS製の多孔版10により
分散され廃樹脂9中を均一速度で流れた。また、さらに
空気及び水の分散を図り、炉内温j規を均一化させる目
的で反応容器8内部に、攪拌器37を取り伺けた。
分散され廃樹脂9中を均一速度で流れた。また、さらに
空気及び水の分散を図り、炉内温j規を均一化させる目
的で反応容器8内部に、攪拌器37を取り伺けた。
約8時+t+1、酸化雰囲気中で水を(As加しながら
熱分解を続けた結果、昼分子基体も完全に分解し、安定
な残渣のみとなった。またこの時に1:、l−12(I
CO2、CO,JJ2などが発生するが、これらの排ガ
スのうちH2oは、バルブ:38を介し、コンデンサー
39で餅縮させ&M水タンクに受け、再使用する。その
他の排ガスは、フィルタ40を通過した後、必要により
、フレアスタック等で燃焼され、C()2 、 )]2
0 ガスとして排気される。その排気カス中、及び前記
フィルタ40に捕捉された放射能−Pi1・を測定した
が、いずれも検出限界以下であった。
熱分解を続けた結果、昼分子基体も完全に分解し、安定
な残渣のみとなった。またこの時に1:、l−12(I
CO2、CO,JJ2などが発生するが、これらの排ガ
スのうちH2oは、バルブ:38を介し、コンデンサー
39で餅縮させ&M水タンクに受け、再使用する。その
他の排ガスは、フィルタ40を通過した後、必要により
、フレアスタック等で燃焼され、C()2 、 )]2
0 ガスとして排気される。その排気カス中、及び前記
フィルタ40に捕捉された放射能−Pi1・を測定した
が、いずれも検出限界以下であった。
またフィルタ40には、残渣が1g以下(検出限界)し
か捕捉されておらず、フィルター負荷が軽減されている
ことを確認した。
か捕捉されておらず、フィルター負荷が軽減されている
ことを確認した。
本実施例の反応容器内温度分布を第10図に示す。本図
において、実線は、空気及び水蒸気供給時の温度分Ki
iを示し、破線は空気のみ供給時の温1糺分布を示す。
において、実線は、空気及び水蒸気供給時の温度分Ki
iを示し、破線は空気のみ供給時の温1糺分布を示す。
図中のハツチング施した部分は、」二部、中部、下部に
配した3本の熱電対で測定した温度範囲を示1ものであ
る。本図より酸化雰囲気においても、反応容器8内吸は
、420C以下に抑えられ、350C付ノー■にYAA
度を維持できることがわかった。
配した3本の熱電対で測定した温度範囲を示1ものであ
る。本図より酸化雰囲気においても、反応容器8内吸は
、420C以下に抑えられ、350C付ノー■にYAA
度を維持できることがわかった。
以上示したように、廃樹脂の熱分解に際1−1酸、化剤
であるlνメ6(空気)と共に水蒸気又は液体状jf、
αで水を供給することにより、廃樹脂分解時の発熱によ
る温度暴走を防ぎ、:(50C付近に温度を維持するこ
とが可能になった。この結果、一定時間に分W(できる
樹脂量を増加することができ、反応容器の長寿命化が図
れるのみならず、+37CIlなどの放射性物質の排ガ
ス中への飛散が防止できた。
であるlνメ6(空気)と共に水蒸気又は液体状jf、
αで水を供給することにより、廃樹脂分解時の発熱によ
る温度暴走を防ぎ、:(50C付近に温度を維持するこ
とが可能になった。この結果、一定時間に分W(できる
樹脂量を増加することができ、反応容器の長寿命化が図
れるのみならず、+37CIlなどの放射性物質の排ガ
ス中への飛散が防止できた。
本実施例では、吸熱剤、おるいは、気化物質として水を
用いたが、他の物質の使用も原」J(1的に可能である
。
用いたが、他の物質の使用も原」J(1的に可能である
。
廃樹脂ケ熱分解又は焼却法等によシ分解処理する方法に
おいて、酸化剤と共に吸熱剤あるいは気化物質を添加す
ることにより、反応容器内の温度暴走を抑えることが可
能となり、廃樹脂処理効率を向上り“ることかでき、排
ガス中への放射性物ηの飛散を抑え、さらに反応容器の
長期使用に伴う温度による劣化を最小限に抑えることが
できる。
おいて、酸化剤と共に吸熱剤あるいは気化物質を添加す
ることにより、反応容器内の温度暴走を抑えることが可
能となり、廃樹脂処理効率を向上り“ることかでき、排
ガス中への放射性物ηの飛散を抑え、さらに反応容器の
長期使用に伴う温度による劣化を最小限に抑えることが
できる。
第1図は一般的な廃樹脂熱分解システムの一例を示す系
統図、第2図は空気雰囲気中での廃樹脂の熱分解特性を
示す線図、第3図は放射性物質の飛散率の温度依存性を
示す線図、第4図は鉄をイオン吸着させた陽イオン交換
樹脂の熱分解特性を示す線図、第5図は反応容器内の温
度分布の測定−負債を示す断面図、第6図は熱分解時の
反応容器内の温度分布を示す線図、第7図は1気圧にお
ける水性ガス反応のC−H20平衡を示す線図、第8図
〜第10図は本発明の一実施例を示す図で第8図はその
システムの系統図、第9図は反応容器の計細図、第10
図は反応容器内の温度分布を示す線図である、 ■・・・廃樹脂タンク、2・・・熱分解装置、3・・・
吸収塔、4・・・二次層・棄物、5・・・残渣、6・・
・固化剤タンク、7・・・同化装置、38・・・パルプ
、39・・・コンデンサ、第 /1.D 第20 、JL度(0c) 第3 に /θQ 300 !;θθ 7θ0 デ皿渡 (°C) 第4図 温、受 (て〕 第 5 図 第 6 図 時 間(h) 第7圀 遅波(℃ジ 第 ′? え 第10 口 時間(に) 第1頁の続き [株]発 明 者 青 山 芳 之 日立市森山町1究
所内
統図、第2図は空気雰囲気中での廃樹脂の熱分解特性を
示す線図、第3図は放射性物質の飛散率の温度依存性を
示す線図、第4図は鉄をイオン吸着させた陽イオン交換
樹脂の熱分解特性を示す線図、第5図は反応容器内の温
度分布の測定−負債を示す断面図、第6図は熱分解時の
反応容器内の温度分布を示す線図、第7図は1気圧にお
ける水性ガス反応のC−H20平衡を示す線図、第8図
〜第10図は本発明の一実施例を示す図で第8図はその
システムの系統図、第9図は反応容器の計細図、第10
図は反応容器内の温度分布を示す線図である、 ■・・・廃樹脂タンク、2・・・熱分解装置、3・・・
吸収塔、4・・・二次層・棄物、5・・・残渣、6・・
・固化剤タンク、7・・・同化装置、38・・・パルプ
、39・・・コンデンサ、第 /1.D 第20 、JL度(0c) 第3 に /θQ 300 !;θθ 7θ0 デ皿渡 (°C) 第4図 温、受 (て〕 第 5 図 第 6 図 時 間(h) 第7圀 遅波(℃ジ 第 ′? え 第10 口 時間(に) 第1頁の続き [株]発 明 者 青 山 芳 之 日立市森山町1究
所内
Claims (1)
- 1、原子カプラントで発生する使用済の放射性イオン交
換樹脂を熱分解あるいは、%11;却法等にょシ分解処
理する方法において、丑ず、不活性雰囲気で発生する分
解ガスを分離した後、この廃樹脂を酸化雰囲気で熱分解
すると同時に、吸熱剤を添加することにより分解ガスを
分離することを特徴とする放射性廃樹脂の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278884A JPS60168100A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 放射性廃樹脂の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278884A JPS60168100A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 放射性廃樹脂の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168100A true JPS60168100A (ja) | 1985-08-31 |
Family
ID=12092415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2278884A Pending JPS60168100A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 放射性廃樹脂の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60168100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013213700A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | 汚染材の焼成方法、焼成汚染材、焼却灰、地殻様組成体の製造方法、ペースト状地殻様組成体、及び、地殻様組成体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545469A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-16 | Ebauches Sa | Crystal for wristwatch |
| JPS557685A (en) * | 1978-04-29 | 1980-01-19 | Nukem Gmbh | Reactor for processing waste of fissionable material and or |
-
1984
- 1984-02-13 JP JP2278884A patent/JPS60168100A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545469A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-16 | Ebauches Sa | Crystal for wristwatch |
| JPS557685A (en) * | 1978-04-29 | 1980-01-19 | Nukem Gmbh | Reactor for processing waste of fissionable material and or |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013213700A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | 汚染材の焼成方法、焼成汚染材、焼却灰、地殻様組成体の製造方法、ペースト状地殻様組成体、及び、地殻様組成体 |
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