JPS6031094A - 放射性廃棄物の処理方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射性廃棄物の粉体化及び同化設備の前処理設
備に係わり１特に遠心薄膜乾燥機への供給廃液の前処理
装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の遠心薄膜乾燥機を用いた放射性廃棄物の粉体化及
び固化設備の代表的な設備構成を第１図に示す。原子力
発電設備から発生する放射性液体状廃棄物の代表的なも
のとして以下の（１）および（２）が掲げられる。

（１）原子炉１及び原子炉系内での燃料の核反応によシ
生成する核分裂生成物の蓄積及び腐食生成物による冷却
材の汚れを防止するために設けられた原子炉冷却材浄化
系濾過器８から発生する廃液がある。これは、炉材とし
て粉末樹脂等が原子炉冷却材浄化系濾過器８０濾過エレ
メントにプリコートされたものであｐ１冷却材浄化系ポ
ンプ７によυ、原子炉１内の冷却材が循環供給されてお
シ、連続的に冷却材の浄化が為されているが、運転時間
の経過に伴ない濾過器８への核分裂生成物ならびに腐食
生成物の伸捉量も増加し濾過器８の出入口差圧の上昇と
共に濾過器８出口水質の純度が規定値を越えることにな
る。この時点で濾過器８の再生が行なわれ、濾過器８に
捕捉された核分裂生成物、腐食生成物と共に濾過器８の
濾過エレメントにプリコートされていた粉末樹脂等のヂ
材が、濾過器８の逆洗工程において、下流側に設けられ
た廃スラツジ受タンク１１に排出される。その後、濾過
器８の濾過エレメントには新しい未使用の粉末樹脂等が
プリコートされ、上記の工程の繰返しとなる。

（２）原子炉１内で発生した蒸気でタービン２を駆動し
、タービン復水器３で蒸気を復水とし、復水移送ポンプ
４にて原子炉１に復水を回収する系統において、タービ
ン運転効率の低下防止及び原子炉１内の浄化を目的に復
水器３から原子炉１への復水の回収ラインに設けられた
復水濾過器５及び復水脱塩器６から発生する廃液がある
。復水濾過器５は原子炉冷却材浄化系濾過器８と同様の
濾過方式を採用したものであシ、濾過エレメントに粉末
樹脂等をプリコートし、使用済後、捕捉した核分裂生成
物及びクラッド等の腐食生成物と共に濾過エレメントに
シリコートされた粉末樹脂等が廃スラツジ受タンク１１
に回収される。運用においては、原子炉冷却材浄化系濾
過器８と復水濾過器５からの発生廃液はそれぞれ区別し
た受タンクに回収される場合もある。

復水脱塩器６は高分子基体とイオン交換基を結合させた
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂よシ構成されてお
シ、廃液中に存在する陽イオン（Ｎ　ａ　”　、　Ｃａ
”　、　Ｍｇ”等）及ヒ１１ｍイオン（Ｃ１−、ＰＯ：
”等）が、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に通
水された場合、高分子基体に結合されたイオン交換基と
廃液中の陽イオン及び陰イオンがイオン交換されること
により捕捉される。ここで、一般的には陽イオン交換樹
脂としては、不溶性高分子の合成樹脂の母体（）１）に
カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、スルホン酸基（Ｓ　Ｏ
ａ　Ｈ）の様な酸性基が結合しているもので、強酸性陽
イオン交換樹脂（Ｒ５ＯｓＨ）、弱酸性陽イオン交換樹
脂（Ｒ−Ｃ０ＯＨ）等が有る。−例として、強酸性陽イ
オン交換樹脂（Ｒ８０ｓ　Ｈ）と廃液中のＮａ＋のイオ
ン交換反応を０式に示す。

Ｒ５ＯｓＨ＋Ｎａ”→Ｒ８０ａＮａ＋Ｈ”・・・・・・
・・・・・・■ また、陰イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂と同様不溶
性高分子の合成樹脂の母体（Ｒ）にアミノ基（−ＮＨｓ
）、イミノ基（＞ＮＨ）の様な塩基性基が結合している
もので、強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｒ，−ＮＨｓＯＨ
）　９弱塩基性陰イオン交換樹脂（Ｒ−ＮＨ寓）等が有
る。−例として、強塩基性陰イオン交換樹脂（ＲＮＨｓ
ＯＨ）と廃液中のＣｔ−のイオン交換反応を■式に示す
。

ＲＮＨｓＯＨ＋Ｃ１−→Ｒ，−ＮＨ３ＣＬ　＋ＯＨ−・
・・・・・・・・・・・・・・■ 上記のイオン交換反応によシ、復水移送ポンプ４によシ
復水脱塩器６に通水された復水中の不純物が捕捉される
。しかしながら、復水脱塩器６に充填されたイオン交換
樹脂の充填量は限定されているため、一定量の復水中の
不純物を一定量捕捉したあとでは不純物の捕捉能力を失
ない、復水脱塩器６出口において規定値以上の不純物が
流出することになるため、規定値以上の不純物が流出す
る前にイオン交換樹脂の再生によって廃液中の不純物捕
捉能力を回復させなければならない。

一般には、原子力発電設備における陽イオン交換樹脂の
再生は硫酸（ＨｇＳＯ４）で、陰イオン交換樹脂の再生
は苛性ソータ責Ｎａ０Ｈ）で行なわれ、再生後のイオン
交換樹脂は再使用される。

この再生反応をＮａ＋イオンを捕捉後の使用済強酸性陽
イオン交換樹脂（Ｒ８０ｓ　Ｎａ　）とＣｔ−イオンを
捕捉後の使用済強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｒ−ＮＨｓ
Ｃｔ）の場合について■式及び■式に示す。

使用済陽イオン交換樹脂においては ２（Ｒ５ＯｓＮａ）＋Ｈ２ＳＯ４→２（Ｒ５ＯｓＨ）＋
Ｎａｚ８０ｉ・・・・・・・・・・・・・・・■ 使用済陰イオン交換樹脂においては ＲＮＨａＣ４＋ＮａＯＨ−＋ＲＮＨｓＯＨ＋ＮａＣ１・
・・・・・・・・・・・■ 以上の再生操作によシ再生されたイオン交換樹脂は復水
脱塩器６に再充填後再使用され、再生操作時に発生した
廃液は切換弁１ｏを介して床ドレン系廃液受タンク１２
に回収された後、廃液濃縮装置１６によシ濃縮処理され
た後濃縮廃液貯蔵りンク１７に貯蔵される。

ここで、イオン交換樹脂はイオン交換反応による復水中
の不純物の捕捉及び捕捉後の再生操作によシ繰返し使用
されるが、このイオン交換樹脂の復水中の不純物の捕捉
能力は再生回数の増加に伴ない、一般に低下していくた
め再生後のイオン交換樹脂はある程度再生使用した後使
用済イオン交換樹脂として、切換弁９を介して廃樹脂受
タンク１３に排出され、その後復水脱塩器には新しいイ
オン交換樹脂が充填される。

この排出操作においてはイオン交換樹脂の捕捉能力が１
００チ失われたもののみの排出ではなく、一部には捕捉
能力を有する様なものも排出される。

以上の過程で発生した放射性液体状廃棄物は、それぞれ
、廃スラツジ受タンク１１、濃縮廃液貯蔵タンク１７及
び廃樹脂受タンク１３に一時貯蔵されるが、これらの廃
棄物は原子力発電設備の運転に伴ない連続的に発生する
ものであシ、タンクに一時貯蔵された後、廃スラツジ受
タンク１４、廃樹脂受ポンプ１５及び濃縮廃液移送ポン
プ１８によシ乾燥機供給タンク１９に移送後処理される
。

乾燥機供給タンク１９に移送された放射性液体状廃棄物
は必要に応じ固形分濃度等廃液の性状を調整された後乾
燥機供給ポンプ２０によシ一定量の廃液を乾燥機２１に
供給される。ここで、放射性液体状廃棄物中の水分は乾
燥機２１によシ蒸発させられ粉体と蒸発水分に分離され
る。この様にして生成した粉体は乾燥機２１の下流側に
設けられた同化設備に供給され、固化材と混合し安定な
同化体が製造される。蒸発水分については乾燥機２１に
接続されるベント処理系で処理される。すなわち、前記
蒸発水分はベント処理系に設置されるミストセパレータ
２２を通した後乾燥機復水器２３にて凝縮されドレンと
して受タンク（図示せず）に回収された後適切に処理さ
れる。また、乾燥機２１は弱負圧で運転されるためガス
の洩れ込みがあること及び、乾燥機２１への供給廃液中
には非凝縮性の放射性ガス等が含まれているため、乾燥
機復水器２３の下流側には、これらのガスを安全に処理
するためにベント処理フィルタ２４を設置している。こ
のベント処理フィルタ２４は放射性気体廃棄物を取扱う
設備で、特に放射性ヨウ素等のガスの発生あるいは取扱
う塔槽類のベントガス処理フィルタとしても利用されて
おシ、これらのガスはこのベント処理フィルタ２４にて
処理された後、排気筒２６から大気へ放出される。他に
ガス処理の代表的なものとして、タービン復水器３への
洩れ込みガス等を処理する希ガスホールドアツプ装置２
５がある。これも処理されたガスは排気筒２６から大気
放出される。

この様な従来の設備においては、乾燥機２１の処理対象
廃棄物として、使用済イオン交換樹脂。

（９） 使用済粉末樹脂及び濃縮廃液があるため、これらを取扱
う上で以下の様な欠点がある。

（１）処理対象廃棄物の比放射能が高く、廃棄物中に溶
存する放射性ヨウ素等の揮発性放射性物質の濃度が高い
ため、各機器類から発生するベントガスの処理とその処
理性能の監視が必要となる。

（２１使用済粉末樹脂及び使用済イオン交換樹脂の粉体
化をそれぞれ単独で行なう場合には、生成粉体による粉
塵爆発の可能性が有るため、その対策が必要となる。

（３）　Ｃｔ−等の腐食性物質を多量に含む濃縮廃液を
取扱うため耐食性を十分に考慮した設備仕様（特に材料
）の選定及び運用をする必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述した従来技術の欠点をなくシ、安
全で管理の容易な放射性廃棄物処理設備を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

（１０） 本発明は、原子力発電所の実廃液試験において、濃縮廃
液と使用済イオン交換樹脂を混合処理する過程でｐＨが
低下することを確認すると同時に、廃液中に溶存する放
射性ヨウ素の気相中への放出量がｐＨの低下に伴ない増
加することを実験により確認し、これらのｐＨ低下なら
びに気相中への放射性ヨウ素の放出量増加を解消する手
段として、濃縮廃液と使用済イオン交換樹脂が混合され
る可能性のあるタンクなどにおいて、ｐＨを検出しｐＨ
を調整するようにしたものである。

すなわち、本発明の特徴は、原子力発電所から発生する
濃縮廃液と使用済イオン交換樹脂を遠心薄膜乾燥機に供
給する廃液供給設備において、粉体化される前の前記濃
縮廃液のｐＨを調整する装置を設けた点にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は従来の放射性廃棄物処理設備の概要を示す
図である。本図に示す設備の構成は前記の通りでちるが
、原子力発電所の運転に伴（１１） ない発生する使用済イオン交換樹脂、使用済粉末樹脂及
び濃縮廃液等の放射性流体状の廃棄物を乾燥機２１で処
理する場合には、それぞれ一旦、廃樹脂受タンク１３、
廃スラツジ受タンク１１及び濃縮廃液貯蔵タンク１７に
貯蔵された後、乾燥機供給タンク１９に移送され、廃液
中の固形分濃度等の確認、調整を実施した後、乾燥機２
１に供給され粉体化処理される事になるが、乾燥機２１
で処理される廃棄物の発生量及び処理パターンは、原子
力発電設備の運用ならびに放射性廃棄物処理設備上流側
の機器の性能変動等による放射性廃棄物発生量の変動に
加えて放射性廃棄物処理設備の設備容量及び運用等が関
係し多種多様に変化するととならびに使用済粉末樹脂及
び使用済イオン交換樹脂等を単独で乾燥機２１に供給処
理する場合には生成した粉体による粉塵爆発の可能性が
有ると共に更に生成した粉体を造粒しベレット化する様
な場合にはベレットの強度が濃縮廃液の処理に比較し低
くなるため粉体化後にバインダー等を添加する必要が生
じてくる。このため、放射性廃液（１２） を乾燥粉化体処理する上での特有の操作として乾燥機２
１への供給前の段階で予め所定量の割合で濃縮廃液と混
合したものを乾燥機に供給する場合がアわ、乾燥機２１
人口の廃液の性状としては、乾燥機供給タンク１９及び
移送配管途中で濃縮廃液と使用済イオン交換樹脂を混合
あるいは混合される可能性を有することになる。

ここで、前記０式及び０式に示した反応式は使用済イオ
ン交換樹脂の再生時における化学式を示したものである
が、反応的には可逆反応である。

そこで実質的には不可逆となる様、イオン交換樹脂なら
びに再生薬品の種類、濃度等を選定しておシ、通常での
逆反応はほとんど進行しないと言える。

しかしながら、原子力発電所から発生する濃縮廃液と使
用済イオン交換樹脂の実廃液を体積比で７；３で混合す
る試験を実施したところ、混合前の状態で濃縮廃液のｐ
Ｈ＝９．８±３のものと使用済イオン交換樹脂のｐＨ＝
４．７±１．０のものをタンクに入れ混合攪拌した所、
約２〜３分根度の攪（１３） 押抜ｐＨが約２程度まで低下するという現象を確認した
。これは濃縮廃液中に含まれる種々の不純物等の作用に
よシ使用済樹脂中に含まれる未使用のイオン交換樹脂と
濃縮廃液中のＮａ２８０４が次の反応を起こしたものと
考えられる。

２（Ｒ５ＯｓＨ）＋ＮａｚＳＯ４→２（Ｒ５ＯｓＮａ）
＋ＨｚＳＯ４・・・・・・・・・・・・■ 第２図は濃縮廃液３５ｍと使用済イオン交換樹脂１５−
を混合したもので、ｌＮ−ＮａＯＨで滴定した場合の滴
定曲線であ、？、ＮａＯＨにより容易に量は溶液中のｐ
Ｈが低下、すなわち酸側に移行すると共に第３図に示す
様にヨウ素の気相への放出量が増加することを確認し、
た。非放射性ヨウ素の場合も同様である。廃液中のｐＨ
が低くなると廃液中の水素イオン濃度が高くなジ廃液中
に溶存するヨウ素イオン（ＩＮが以下の反応でヨウ素（
■２）に酸化され、その後気相中に遊離するためと考え
られる。

（１４） １ ２Ｈ”＋２Ｉ−＋　０２→Ｉ　ｚ　＋　Ｈｚ　Ｏ・・・
■このことは、乾燥機供給タンク１９にて廃液の混合が
なされた場合廃液のｐＨが低下し乾燥機２１等の腐食を
促進させると共に乾燥機供給タンク１９内の廃液中に溶
存する放射性ヨウ素の放出量を増大させることになシ、
タンクベント系に設置されたベントフィルタ２４の設備
容量増加あるいは公衆への被曝低減といった観点からも
好ましくない。

このため本発明においては、乾燥機２１への廃液供給前
の廃液のｐＨ１−調整する様になされている。

第４図及び第５図は本発明の実施例の概要を示す図であ
る。

第４図において、乾燥機供給タンク１９に移送された廃
液は、乾燥機２１供給前に乾燥機供給ポンプ２０によシ
廃液の循猿、攪拌が行なわれた後ｐＨ測定装置３４によ
ｐ直接廃液のｐＨを測定しｐ　Ｉ−１測定結果に基づき
ｐＨが酸性側であれば苛性（１５） ソーダタンク２８に連結された苛性ソーダ供給ポンプ２
９から苛性ソーダを添加し、逆にアルカリ側であれば硫
酸タンク３０に連結させた硫酸供給ポンプ３１から硫酸
を添加しｐＨを調整する様にしたものである。Ｉ）Ｈは
系内の機器の耐食性ならびに乾燥機供給タンク１９から
の放射性ヨウ素放出量抑制のため８〜１０に調整される
。これは乾燥機２１下流側に設置される固化設備２７で
製造される固化体についても物性面で良好な結果を与え
るものである。

本発明によれば濃縮廃液と使用済イオン交換樹脂として
処理された廃液を混合する過程においてｐＨが低下して
もｐＨ調整が可能となるため設備の耐食性向上と設備か
ら発生する放射性ヨウ素の発生量を抑制可能となる効果
がある。

また、プラスチック同化材中に乾燥機２１で生成した粉
体を分散させた後、開始剤及び促進剤を添加することに
よシ硬化反応を進める様なプラスチック固化法において
は、促進剤と開始剤の反応によシ生成したラジカルがプ
ラスチック固化材の（１６） 不飽和結合部分に作用し重合反応を起こし、この反応が
連鎖的に進行し硬化するが、ｐＨの低い廃液を乾燥機２
１に供給し生成した粉体は還元性を有するものとなシ、
促進剤と開始剤の反応により生成したラジカルと反応し
、固化材の重合反応を阻害するために安定な同化体が生
成しないものと考えられるので廃液を乾燥機に供給する
前にあらかじめｐＨを８〜１０に調整しておくことは、
安定な同化体を生成する上でも良好な結果を与えること
になる。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第４図と異
なるのは乾燥機供給タンク１９とベントフィルタ２４を
接続するベント配管途中に放射線モニタ３２を設置し放
射性ヨウ素濃度を測定し、測定されたヨウ素濃度によυ
苛性ソーダおるいは硫酸添加量を演算する演算器３３を
設け、この演算器３３と苛性ソーダ供給ポンプ２９と硫
酸供給ポンプ３１を連動させた点である。この実施例で
は更に、乾燥機供給タンク１９からの放射性ガスの放出
量を確実に低減すると共にｐＨの確実な調（１７） 整が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射性廃棄物処理設備の概要を示す系統
図、第２図は濃縮廃液と使用済イオン交換樹脂を混合し
た廃液の中和滴定曲線を示した線図、第３図は廃液から
のヨウ素放出量とｐＨの関係を示した線図、第４図及び
第５図は本発明実施例に用いる放射性廃棄物処理設備の
概要を示す系統図でおる。 １３・・・廃樹脂受タンク、１７・・・濃縮廃液貯蔵タ
ンク、１９・・・乾燥機供給タンク、２１・・・乾燥機
、２７・・・固化設備、２４・・・ベントフィルタ、３
２・・・放射線モニタ、３３・・・演算器、２８・・・
苛性ソーダタンク、２９・・・苛性ソーダ供給ポンプ、
３０・・・硫酸タンク、３１・・・硫酸供給ポンプ、３
４・・・ｐＨ測定装置。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１８） 華　２　図 ［双／！］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電所から発生する濃縮廃液と使用済イオン
   交換樹脂を遠心薄膜乾燥機に供給する廃液供給設備にお
   いて、粉体化される前の前記濃縮廃液のｐＨを調整する
   装置を設けたことを特徴とする放射性廃棄物処理設備。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ｐＨを調整す
   る手段として、前記廃液供給設備から放出される放射性
   ヨウ素濃度を検出し、その濃度に基づき前記ｐＨを調整
   することを特徴とする放射性廃棄物処理設備。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ｐＨを８〜１
   ０の間に調整することを特徴とする放射性廃棄物処理設
   備。