JPS6131999A - 放射性廃液の減容固化処理方法 - 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】

発明の目的

【産業上の利用分野１ 本発明は、ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理
するプロセスの改良に関する。 【従来の技術】 原子力設備、とくにＰＷＲ型発電プラントから排出され
る放射性廃液は、ホウ素を主としてホウ酸の形態で含有
しており、その処理はセメント固化法によるのが適切で
ある。　それも近年はできるだけ高度の減容を行なうこ
とが要請されるので、廃液を蒸発濃縮して、なるべく多
くの固形分をセメントペーストに混入することが必要で
ある。 本発明者らは、この問題について研究し、その処理方法
について、すでにいくつかの発明を開示した。 その中の、特願昭５７−１２０７９２号［放射性廃液の
処理プロセス」は、ホウ素を含有する廃液にカセイソー
ダを加えてｌ）Ｈ調整したのちに蒸発濃縮を行ない、濃
縮液に、可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性のホ
ウ酸カルシウムを析出させ、熟成して液のＩ）Ｈを１２
以上に高めるとともに析出物の粒子を成長させ、固液分
離して析出物は濃縮固形分スラリーとして固化処理し、
一方ｐＨ１２以上の分離液は、酸性の廃液の中和に循環
再利用することを特徴とする。 原子力発電所では、廃液の蒸発濃縮装置だけはづでに設
備を有している場合が多いので、既存の装置に大幅な改
修を加えずに使用したい。　上記のプロセスは、この蒸
発濃縮工程の運転条件に影響を与えるため、ホウ素を含
有する放射性廃液の処理法としては効果的であるにもか
かわらず、その採用に制約を受ける。

【本発明が解決しようとする問題点１ 本発明は、上述の問題点を解決し、原子力発電所の既設
の設備をほぼそのまま利用して、以後の処理工程に必要
な設備を追加することによって、さきの発明の利益を受
けつつ実施できる処理プロセスを提供するものである。 発明の構成 （問題点を解決するための手段］ 本発明のホウ素を含有する放射性廃液の減容固化処理プ
ロセスは、廃液を蒸発濃縮し、濃縮液にカセイソーダお
よび可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性のホウ酸
カルシウムを析出させ、熟成して析出物の粒子を成長さ
せ、固液分離して、析出物は濃縮固形分スラリーとして
セメント固化処理し、分離液は蒸発濃縮を行なった上で
不溶性ホウ酸カルシウム析出工程に戻して循環再処理す
ることを特徴とする。 【作用】 このようにすれば、廃液の蒸発濃縮と不溶性カルシウム
化合物の析出以後の工程との、相互の関連をなくするこ
とができる。　ホウ酸を含有づ−る廃液の処理法として
の、さきの発明の利益は、そのまま維持される。 （実施例］ 図面を参照して説明す・れば、第１図に示すように、ホ
ウ酸を含有する酸性の放射性廃液を蒸発濃縮する。　こ
の種の廃液中のホウ酸濃度は、ホウ素にして２．１００
１１１１ｍ前後が代表的であり、蒸発濃縮は少なくとも
２５℃における飽和濃度以上、つまりホウ素含有量９．
ｏｏｏｐｐｍ以上、望ましくは２１．ＯＯＯｐｐｍ程度
となるように行なう。 ついで、濃縮液にカセイソーダ水溶液を加えて、ｐＨを
７〜８に調整する。　このＩ）Ｈ調整は、次工程の不溶
性カルシウムの析出反応が、酸性域では著しく遅いので
、最初にアルカリ性領域で反応させるために行なうもの
であり、必要に応じてカセイソーダを加えて調整する。 　しかし、過剰のナトリウムの投入は最終工程のセメン
ト固化処理において悪影響を与えるので、不溶性ホウ酸
カルシウム析出反応に必要な限度で、最少の量に止めた
い。　この観点から液のｐＨは７〜８が適切である。　
濃縮液のホウ素濃度２１，０００ｐＩ）ｍの条件におい
ては、Ｎａ　／Ｂ　（モル比、以下同じ）が０．２〜０
．３のときに、このｐＨ値が得られる。　蒸発濃縮によ
り得られる復水は、循環再利用できる。 次に、ｐＨ調整しｔ＝　？ｌＩ縮液に可溶性カルシウム
化合物を加え、不溶性のホウ酸カルシウムを析出させる
。 カルシウム化合物としては、系内に他のイオンが蓄積し
たり、蒸発濃縮による固形分が増大することを避けると
いう観点から、水酸化カルシウムまたは酸化カルシウム
を使用するとよい。 添加は、粉末、スラリー、水溶液のいずれの形態で行な
ってもよいが、酸化カルシウムは水との接触による急激
な発熱を避けるよう、配慮して用いるべきである。 不溶性塩の析出反応は、もちろん温度が高いほど速やか
に進み、４０℃またはそれ以上が実用的である。　一方
、反応の結果ペースト状物が生成し、温度が高いとそれ
が硬くなって、操作上不利になる。　通常の装置で許容
できる限度は７０℃程度であり、好ましい温度は６０℃
以下である。 またこの工程は攪拌下で行なう必要があり、攪拌装置と
しては、上下に少なくとも２組の攪拌羽根を有し、回転
と同時に上下動をも行うタイプがとくに好適である。 不溶性塩の析出当初は、液はスラリー状であるが、析出
が進み量が増大してくるにつれて、ペースト状になる。 　この変化がそれ以上進まなくなったら、液を析出温度
以下に冷却して、熟成を行なう。　攪拌は続行づること
が好ましいが、不可欠ではない。 熟成により、析出したホウ酸カルシウムの結晶が成長し
て大きな板状ないし柱状のものとなり、液はペースト状
から再びスラリー状となる。　また、液中のホウ素濃度
が低下するとともに、ナトリウム濃度は反応初期の濃度
まで回復する。　それに従って、液のｐＨは高くなる。 　液のｐＨはできるだけ高くして、すなわち、液中のＮ
ａの濃度をできるだけ高して、液をホウ酸カルシウム析
出工程のｐＨ調整に利用したい。 熟成後の液中のＮａ９度は、ホウ酸カルシウム析出工程
において添加するカルシウム化合物の量と密接な関係が
あり、Ｃａ　／Ｂ　（モル比、以下同じ）の値を大きく
゛す゛るに従い、ずなゎち、カルシウム化合物の添加量
を増加するに伴って上昇し、Ｃａ　／Ｂがある値になっ
たところで飽和する傾向をもつ。　この液中のＮａｌＡ
度の観点から、添加するカルシルラム化合物の量を飽和
点のＣａ　／Ｂの値以上とすることが望ましい。　飽和
点のＣａ／Ｂの値は、反応液のＮａ　／Ｂ初期濃度によ
ってやや異なるが、前記した通常の濃縮液のｐＨ調整範
囲においてはＣａ　／Ｂ、＝０．３５〜０．４５Ｆあり
、添加すべきカルシウム化合物の量は、少なくともＣａ
　／Ｂ＝０．３以上が望ましい。　実際の操業に当って
は、廃液濃縮液のホウｌｉ濃度、カセイソーダの添加量
、および不溶性塩の生成と熟成の実際などを考慮して、
適当なＣａ　／Ｂの値を見出し、カルシウム化合物を添
加すればよい。 熟成のすんだ液は、固液分離装置に送って、濃縮固形分
スラリーと分離液とに分ける。　分離装置は、常用の濾
過機、遠心分離機をスラリーに与える含水率に応じてえ
らぶ。　含水率は、減容比を高めるためには低い方がよ
いが、次の固化工程への移送および取扱いの難易、固化
体の物性などの点から、最適の値を設定する。　通常は
、固形分温度３０〜８０重ω％の範囲が適当である。 濃縮した固形分はセメントおよび水と混和し、セメント
固化処理づる。　その涛法は既知の技術により行なえば
よい。　セメントとしては、ポルトランドセメントが適
°切である。　セメント同化体中に封入する固形分の量
はく乾燥重量基準で）３０〜７０％が適当である。 一方、分離液は、濃縮して不溶性ホウ酸カルシウム析出
工程へ戻し、循環再処理を行なう。　分離液中には、廃
液濃縮液のＩ）Ｈ調整のために添加されたカセイソーダ
の大部分が含まれているので、分離液を循環再処理する
ことにより、以後添加するカセイソーダは、ロス分を補
充するに足りる良でよいことになる。　分離液の濃縮の
際に生じる復水は、再利用する。　この濃縮は、蒸発法
によっても、また逆浸透法によっても実施できる。 この工程は、すでに濃縮された分離液の濃縮処理を行な
うだけなので、その装置の規模は小型で足りる。

【実施例】

ホウＩＩ！（Ｈ３ＢＯ３）を水に溶解し、ホウ素を含む
模擬濃縮廃液を用意した。　これにカゼイソーダを加え
てｐＨ調整し、８７４度２１．０ＯＯｐｌ］ｍ　、　Ｎ
ａ　／Ｂ　（−ｔｅｌ／比）＝０．２６１７）Ｉ整廃液
１１　３　を　ａｔこ　。 この調整廃液に、水酸化カルシウム粉末を、Ｃａ　／Ｂ
＝０．５　（モル比）となるように添加し、液を均一に
撹拌しながら６０℃に保持し、液がペースト状に変化し
たのち、４０℃以下に冷却して熟成して、濃度１３．６
％のホウ酸カルシウムのスラリーを得た。　これを吸引
濾過して固液分離し、分離液は強制循環型蒸発濃縮器で
約１０倍に濃縮した。　濃縮分離液は、８１１１度２０
，５００ｐｐｍ　ＳＮａ　／Ｂ　（モル比）、＝２６．
２である。 これを、上記の２１．０００ｐｐｍのホウ素を含む模擬
濃縮廃液１１ＩＩ３に加えた。 この混合液に水酸化カルシウム粉末を前記と同量添加し
て同様に析出させ、熟成してホウ酸カルシウムスラリー
を得た。　スラリーの濃度は１３７％で、前記の模擬濃
縮廃液、から向接得たものと同じ性状であった。 以下、同様にして分離液を濃縮し、不溶性ホウ酸カルシ
ウム析出工程に循環させる再処理をくりかえすことがで
きた。 一方、上記の固液分離して得た濃縮固形分１００重量部
にポル１〜ランドセメント３３重量部および水１１重量
部を加えて混練し、容器に充填して硬化させ、固化体を
得た。　室温で２８日間養生した後の固化体の密度は、
１　、８　Ｋｇ／ｃｍ３であった。　別に、ＪＩＳに定
める方法に従って試験片を作成し、３力月養生後に圧縮
強度を測定したところ、２１３Ｋｇ／ｃｍ２であった。 発明の効果 本発明の処理プロセスによれば、廃液の蒸発濃縮工程以
後に生じる分離液は、同化処理に至るまでひとつの系内
で循環再処理するので、これより上流の蒸発濃縮工程に
影響を与えない。　従って、既設の蒸発濃縮工程を有す
る原子力発電所において本発明処理プロセスを実施する
には、不溶性のカルシウム化合物を析出させる工程以後
の工程のだめの設備をつくれば足りる。　これは、設備
費の効率がよいばかりでなく、両者を独立に運転できる
ことを意味し、さらに、中和操作が省略されるので、操
業が簡単になる。　また、本発明の処理プロセスでは、
カセイソーダの添加量がわずかですみ、薬剤の使用量が
節減されるのみならず、処理すべき廃棄物の発生量が減
少する。　また、セメント固化処理工程にナトリウムイ
オンがほとんど移行しないので、セメント固化体中に封
入されるナトリウムイオンの間が極度に減少し、固化体
の物性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の放射性廃液の減容固化処理プロセスを
示すブ［Ｊツクダイアグラムである。 特許出願人　　　九州電力株式会社 同　　　　　日揮株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理する
   プロセスにおいて、廃液を蒸発濃縮し、濃縮液にカセイ
   ソーダおよび可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性
   のホウ酸カルシウムを析出させ、熟成して析出物の粒子
   を成長させ、固液分離して、析出物は濃縮固形分スラリ
   ーとしてセメント固化処理し、分離液は蒸発濃縮を行な
   った上で不溶性ホウ酸カルシウム析出工程に戻して循環
   再処理することを特徴とする処理プロセス。
2. （２）廃液濃縮液中のホウ酸に対するカセイソーダおよ
   びカルシウム化合物の添加量を、Ｎａ／Ｂ（廃液濃縮液
   中のホウ素に対するナトリウムのモル比）が少なくとも
   ０．２であって、Ｃａ／Ｂ（廃液濃縮液中のホウ素に対
   するカルシウムのモル比）が少なくとも０．３となるよ
   うにえらぶ特許請求の範囲第１項に記載の処理プロセス
   。
3. （３）不溶性のホウ酸カルシウムの析出を温度４０〜７
   ０℃において撹拌下に行ない、液の熟成を析出温度以下
   で行なう特許請求の範囲第１項に記載の処理プロセス。
4. （４）可溶性のカルシウム化合物として、水酸化カルシ
   ウムまたは酸化カルシウムを使用する特許請求の範囲第
   １項に記載の処理プロセス。