JPS62161097A - 放射性核種を含有する廃液の処理法 - 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】 本発明は、原子力発電所で発生する、放射性核種を含有
する廃液、とくに冷却に用いた海水の一部が混入した放
射性廃液の処理法に関する。

原子力発電所で発生する放射性の廃液は、主として機器
ドレン廃液、床ドレン廃液、イオン交換再生廃液および
洗濯廃液である。　これらのうち機器ドレン廃液は、濾
過および脱塩をして復水貯蔵タンクに受け、発電所内で
再利用している。

洗濯廃液は、濾過後、モニタリングして放射能が十分低
いことを確認したのち放出される。

一方、床ドレン廃液およびイオン交換再生廃液は、蒸Ｒ
５１！ＩＬ理してその凝縮液を回収再利用し、放ｑ］性
核種物質が濃縮された濃縮液はセメント固化、あるいプ
ラスチック固化などの手段により同化処理し、放射性廃
棄物固化体としている。

それら廃液の蒸発濃縮のさいに、廃液が腐食性イオンを
含有していると、それが濃縮器材質の腐食損傷をひき起
こす。　その対策として、濃縮された廃液中に含まれる
腐食性イオンのうち、とくに影響の大きいＣ１−イオン
の濃度が一定の限度（ふつう５．ｏｏｏｐｐｍ程度）を
超えないよう運転する管理法が、一般にとられている。

しかし、これら廃液中に冷却用の海水が一部でも混入す
ると、Ｃ１−濃度が一挙に高くなり、上記した腐食防止
の観点からの管理をする限り、蒸発濃縮により充分減容
することができず、微量の放射性物質と多量の非放射性
物質が混在したままの状態で同化処理しなければならな
い。　従って固化処理物が増加する。　一方、蒸発濃縮
には多大のエネルギーを要する。

従来は、放射性物質を含有する廃液はすべてを放射性廃
棄物として濃縮減容して同化処理する方針がとられてき
たが、放射性物質の除去技術が向上するにつれて、廃液
から放射性物質を後き出すことにより根本的な減容を行
ない、残りは無害なものとして取扱うという考え方もあ
る。　この方針を前提とするならば、放射能を全く除去
したものは、原子力施設から発生した廃液であっても非
放射性廃棄物として処理できることになり、これまで放
射性廃棄物としてひとまとめにしていた廃棄物のうちの
、かなりの量を減少させることができる。

このような方針の下に適切な処理をすれば、エネルギー
の面域にもつながる。　腐食作用はあるが非放射性であ
るＣ１−イオン等の腐食性イオンは非放射性廃棄物とし
て放出でき、器材腐食の問題は解決するはずである。

本発明者らは、この考えをいかした放射性核種含有廃液
の処理法を見出すため、まず原子力発電所から発生する
各種廃液の化学性状および放射性状を調査した。

その結果、これらの廃液中には無機物および有殿物が共
存し、それ自体は有害な物質ではなく、放射能も微量で
あることがわかり、ざらに、含有される放射性核種の主
なものは５４Ｍｎと６０ＣＯであり、　　Ｃ３，１３７
Ｃ３が含有されている場合もあることを知った。　もつ
とも、最近では燃料体が改良され破損率が著しく減少し
たので、核分裂生成物のＣｓ核種はほとんど無視できる
。　いずれにせよ、これらの核種のすべてを除去すれば
、廃液はモニタリングし、放射能濃度が十分低いものは
、放出できるわけである。

放射性核種の除去手段としては、従来、凝集法でん、イ
オン交換樹脂吸着およびキレート性イオン交換樹脂吸着
などの方法があるが、これらの処理法の効果は、廃液の
ＤＨｌおよび微量であるが放射性核種を極限まで除去す
る上では障害となる、有機または無機の鏡体形成物の共
存状況に大きく依存する。　また、凝集法でんは、その
処理操作および条件が複雑でおる。

本発明者らの一部は、さきに共働者とともに、放射性核
種とくに錯体形成性の物質を含有する廃液を、まず活性
炭に、次にキレート性イオン交換樹脂に接触させること
により放射性核種を吸着除去する有効な方法を発明し、
すでに開示した。

（特開昭５７−４８６９９号） しかし、この方法を微生物、多種類の有機物、コロイド
状物質などを含有し、極めて複雑な化学形態を含む海水
が混入した廃液に直接適用しても、上記の吸着処理が海
水中の成分の存在により妨げられて、十分な効果が得ら
れないことが明らかとなった。

そこで本発明者らは、キレート性イオン交換樹脂および
活性炭を用いた放射性核種の吸着除去による処理法を、
海水が混入した放射性核種含有廃液にも適用する方策に
ついて、さらに研究を進めて本発明に至った。

本発明の放射性核種を含有する廃液の処理法は、放射性
核種を含有する廃液から、放射性核種の吸着を妨害する
化学物質、コロイド状物質（これらがどのような物質か
は不明である）、および微生物等を酸化剤で分解し、懸
濁浮遊物があれば濾過除去したのち、廃液をキレート性
イオン交換樹脂および活性炭に接触させ、放射性核種を
吸着除去することを特徴とする。　セシウム核種が共存
する場合、活性炭に接触させた後にゼオライトに接触さ
せ、これに吸着させれば、すべて除去できる。

処理後の廃液は、モニタリングして、放射能が十分低い
ことを確認したならば、放出することもできるし、廃棄
物として同化処理することもできる。

本発明の処理法の対象となる放射性核種は、核分裂また
は放射化反応の生成物である、５１　ｃ　、、Ｍｏ１　
ｃｏ１５９Ｆ８１６０ｃｏ１９０ｓｒ１１３４ＣＳおよ
び１３７Ｃ３等であり、それらは主に床ドレン廃液およ
びイオン交換再生液中に、イオン状、コロイド状および
錯体状態で存在している。

上記の廃液は、放射性核種の吸着を妨害する錯体形成性
の無機物および（または）有機物を含有する場合が多い
。　とくに海水が混入した廃液中には、海水中の生物を
起源とするものをはじめ、多種多様の有機錯体が含まれ
ており、放射性核種の吸着に悪影響を与える。

これらの妨害物質の酸化分解に用いる酸化剤としては、
一般に化学工業や分析で用いられている酸化剤を使えば
よく、代表的なものは、オゾン、過酸化水素、次亜塩素
酸塩、塩素酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、二酸化マンガン、
過マンガン酸塩およびクロム酸塩などであり、アルカリ
金属およびアルカリ土類金属の塩が好ましい。　海水が
混入した廃液の酸化分解には、次亜塩素酸ナトリウムま
たは過酸化水素が最適である。

次亜塩素酸塩は、廃液に加えて室温で数十時間放置する
だけで、吸着に悪影響を与える物質を除去できる。　温
度を高めれば反応は速くなるが、通常はその必要はない
。

過酸化水素は低温では作用がゆるやかであるが、加温す
ることによって次亜塩素酸塩と同等かまたはそれ以上の
効果を１ｑること゛ができる。

酸化分解処理を行なう際の液性は広い範囲にわたること
ができるが、酸性域またはアルカリ性域でとくに効果が
高い。

加えるべき酸化剤の量は、放射性核種を含有する廃液の
性状によって異なるが、廃液１１当り１０％次亜塩素酸
塩水溶液では通常０．３〜３威、３５％過酸化水素水で
は０．５〜５ｍｌあれば十分である。

酸化処理後、廃液は、懸濁浮遊物があればそれを取り除
くために濾過処理する。　濾過方法は、プレコート濾過
、カートリッジ濾過およびメンブレン濾過のいずれの方
法でもよいが、１μｍ以下の濾過能力を有する濾過方法
が好ましい。

濾過された廃液を接触させるキレート性イオン交換樹脂
としては、フェノール系、スチレン系、エポキシ系、ア
クリルエステル系の樹脂母体に官能基として、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレ
ンペンタミン、ペンタエチレンへキサミン等のアミン類
、イミノジ酢酸等のアミノカルボン酸類、ジブロバノー
ルアミン等のアルコールアミン類、尿素、チオ尿素等の
尿素類、アミンリン酸類、アシドオキシムを導入したも
のがいずれも適用できる。

キレート性イオン交換樹脂と接触させる廃液の液性は、
ｐＨ１〜１０、好ましくはｐＨ２〜８に調整することが
、高い除去率を得るために望ましい。　また液温は、樹
脂の耐久性の点から７０℃以下に止めるべきである。

本発明において用いる活性炭は、吸着剤として市販され
実用化されている石炭系、ヤシ殻系またはピッチ系のい
ずれでもよく、形状も造粒炭、破砕炭または粉末炭をえ
らばないが、液を処理するという便宜からいえば、石炭
系またはヤシ殻系の造粒炭か破砕炭がよい。

活性炭との接触に対して、液のＩ）Ｈはめまり影響しな
い。

廃液の放射性核種として、Ｃ３核種がモニタリングのも
とで検出されない場合、吸着処理はキレート性イオン交
換樹脂と活性炭との処理で十分である。　しかし廃液に
Ｃ３核種が共存する場合、上記の活性炭処理に引き続き
、ゼオライトと接触させてこれを除去する。　ゼオライ
トによる吸着処理は、キレート性イオン交換樹脂処理の
次に行ない、最後に活性炭処理をしても、同様な効果が
得られる。

本発明において用いるゼオライトは、吸着剤として市販
され実用化されている天然ゼオライト系、合成ゼオライ
ト系が使用でき、各々の系のモルデナイト、クリノプチ
ライト、バーミキュライト、フォージャライト、および
一般にモレキュラーシーブとして市販されている合成ゼ
オライトを包含する。

本発明の処理法は、回分式でも連続式でも実施できるが
、操作の便宜からいえば一般には連続式が有利である。

連続式操作はまず、処理すべき放射性核種を含有する廃
液をキレート性イオン交換樹脂を充填した塔に、通常は
空間速度（以下ｒｓＶＪと記す。）１０Ｈｒ　　以下、
好ましくは５Ｈｒ−１程度の速度で通液し、つぎに活性
炭を充填した塔に、通常は５Ｖ＝１０Ｈｒ　−１以下の
速度で通液する。　通液の方向は、上向流または下向流
のどちらでもよい。

Ｃ３核種が共存する場合は、ざらにゼオライトを充填し
た塔に、５Ｖ＝２０１−（ｒ”１以下、好ましくは５Ｈ
ｒ”前後の速度で通液する。

回分式操作の場合は、上記の活性炭またはキレート性イ
オン交換樹脂を充填した塔の代りに、混合槽と静置槽と
の組み合わせを多段に配列し、キレート性イオン交換樹
脂または活性炭を混合槽中で懸濁状態で液と接触させ、
つぎに懸濁液を静置槽に移して固液分離することの繰り
返しによって処理してもよいし、あるいはまた混合槽と
静置槽に充填塔を組み合わせて使用してもよい。

本発明で処理する廃液中の放射性核種濃度にはとくに制
限はないが、イオン交換樹脂の容量からいって、１０−
２μＣｉ／ｍ！以下のものが適当である。

一般に、海水が混入した放射性廃液の川は少なく、混入
する頻度も低い。　そこで、本発明を一層有利に実施す
るために、海水が混入した廃液は、そうでないものと区
別して次のように処理するとよい。　すなわち、２００
ｊ！ドラム缶に直接吸着剤を充填するか、または小型の
充填塔に各吸着剤を充填し、前述連続処理操作における
通液速度で廃液を流して処理した後、ドラム缶に、セメ
ント、アスファルトまたはプラスチックの固化剤を流し
込んで固化処理する。　この態様は、操作の単純化、吸
着剤の有効利用および設備の簡略化の点で有益である。

本発明の処理法によれば、無機物が多量に混在する放射
性廃液から、きわめて有利に放射性核種を除去すること
ができる。　設備は簡単で、安全な条件下で運転できる
。　本発明の意義は、従来のような腐食性イオンの混在
した廃液、とくに海水が混入した放射性廃液を対象とす
るときに大きい。　また、蒸発濃縮に多大なエネルギー
を消費していた稀薄な放射性廃液の処理に適用すれば、
大幅なエネルギーの節減が可能である。　以下の実例が
示すように、処理ずみの廃液の放射能レベルは、環境に
放出できるほど充分に低い。

実施例１ Ｃｏ、　　Ｍｎ、　　Ｃ３，１３７Ｃ３および海水を含
有する廃液１１に、１０％次亜塩素酸ソーダ水溶液３ｄ
を加え、室温で２日以上放置して酸化処理した後、メン
ブレンフィルターで懸濁浮遊物を濾過した。

つぎに、その濾液の吐１を６〜７に調整し、フェノール
系キレート樹脂「ユニセレツクス」　（ユニチカ（株）
登録商標）ＵＲ−２００Ｈの２５０ｍ１を充填したカラ
ムに、５Ｖ＝２Ｈｒ”’で下向流として通液した。　続
いて、ヤシガラ活性炭「ツルミコールＪ２５０ｄを充填
したカラムに、５Ｖ＝０．７８ｒ’で下向流として、さ
らに合成ゼオライトｒＮａ型合成モルデナイトＪ２５０
ｄを充填したカラムに、５Ｖ＝２Ｈｒ−１で下向流とし
て通液した。

各段階において、被処理液を定期的に採取し、放射能濃
度を測定した。　その結果を第１図に示す。　廃液に共
存する放射性核種は、まずキレート性イオン交換樹脂ｔ
ＪＲ−２０Ｃａで処理すると、５４Ｍｎが除去され検出
限界濃度以下になり、つぎに活性炭処理で６０ＣＯが、
そしてゼオライトにより　　Ｃ３および１３７Ｃ３が検
出限界濃度以下となった。　この廃液は環境に放出可能
である。

比較例１ 実施例１で処理の対象としたものと同じ廃液を、次亜塩
素酸ナトリウムによる酸化処理をぜずに実施例１で使用
した濾過器により濾過し、以後の処理も実施例１と同じ
条件および手順で処理した。

その結果を第２図に示す。　ゼオライト吸着後も被処理
液の放射能レベルは環境に放出するに充分なほど低下し
ていなかった。　廃液をまず酸化処理することによって
、以後の放射性核種の吸着が効果的に行なわれることが
わかる。

実施例２ ６０ＣＯ、”’Ｍｎ　、Ｃｌ−および海水を含有する廃
液１ｉに、３５％過酸化水素を５ｄ添加し、１００℃で
２時間加熱してから、１μｍカートリッジフィルターで
懸濁浮遊物を濾過した。　その濾液にＨ２ＳＯ４を加え
てｐＨ６に調整し、以後ゼオライト処理を除いては、実
施例１と同じ条件および手順で処理した。

その結果を第３図に示す。　処理後の廃液中の核種　Ｃ
ｏおよび５４Ｍｎは、ともに検出限界濃度以下であり、
この被処理液は環境に放出可能となった。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の処理法の効果を説明するための
ものであって、 第１図および第３図は、本発明の実施例において、廃液
中の放射性核種が吸着除去される模様を示すグラフであ
り、 第２図は、比較例において、廃液中の放射性核種の吸着
除去が海水の混入により妨害されることを示すグラフで
ある。 特許出願人　　　　　東京電力株式会社同　　　　　日
揮株式会社

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射性核種を含有する廃液をまず酸化剤で処理し
   て含まれている有機化合物を酸化分解したのち、廃液を
   キレート性イオン交換樹脂および活性炭に接触させて放
   射性核種を吸着除去することを特徴とする放射性核種を
   含有する廃液の処理法。
2. （２）酸化分解ののち、廃液を濾過処理して浮遊懸濁物
   を除去する工程を含む特許請求の範囲第１項の処理法。
3. （３）放射性核種を含有する廃液が、床ドレン廃液また
   はイオン交換再生廃液である特許請求の範囲第１項の処
   理法。
4. （４）放射性核種を含有する廃液が、海水の混入した廃
   液である特許請求の範囲第１項の処理法。
5. （５）酸化剤として次亜塩素酸塩を使用する特許請求の
   範囲第１項の処理法。
6. （６）酸化剤として過酸化水素を使用する特許請求の範
   囲第１項の処理法。
7. （７）放射性各種を含有する廃液が放射性セシウムを含
   有する場合であって、廃液を活性炭に接触させた後、ゼ
   オライトに接触させる工程を含む特許請求の範囲第１項
   の処理法。