JPS6314320B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多孔質過体、特に、廃液中に懸濁
している不溶性の放射性固体微粒子を過分離す
る細孔を有する多孔質過体に関するものであ
る。

原子力発電所、核燃料の再処理施設等において
は、一次系より廃棄物処理施設に流入した放射化
された酸化鉄を主成分とする不溶性の固体微粒子
（以下、クラツドと称する）が懸濁している廃液
が発生する。第１図は、原子力発電所における廃
棄物処理系統の一例を示すもので、機器ドレン
１、逆洗廃液２の処理系統と、床ドレン３、化学
廃液４の処理系統よりなる。前者の系統では、機
器ドレン１、逆洗廃液２は収集タンク５又はサー
ジタンク６を介して過器９に送られ、過され
た後脱塩器１２、サンプルタンク１３を介して復
水貯蔵タンク１６に貯蔵される。また、後者の系
統では、収集タンク７に収められた床ドレン３
は、化学廃液４の中和タンク８内の廃液とともに
濃縮器１１に送られ、蒸発分は凝縮器１０、サン
プルタンク１４を介して放出１７され、濃縮器１
１の濃縮廃液は濃縮廃液貯蔵タンク１５に貯蔵さ
れた後、ドラム罐詰１８される。

この種の廃液の処理施設の過器では、現在
過助剤を用いてクラツドを過分離するプレコー
トフイルタが主に採用されている。しかし、この
方法は、二次廃棄物である使用済過助材の発生
量が多く、微細クラツドに対する捕集効率が悪い
等の問題が生じている。このフイルタの改良案と
して各種のフイルタが考案されており、このう
ち、管状多孔質過体（以下、ポーラスチユーブ
フイルタと称する）を用いる方法は、フイルタ
過材の二次廃棄物が発生しないため、実用性が最
も高く、機器ドレン系廃液のように回収して再利
用したり、施設周辺の環境への放射能放出管理の
上からきわめて重要性の高い装置である。このポ
ーラスチユーブフイルタは、ステンレス鋼の焼結
金属をパイプに成型したもので、素材はSUS−
316で非常に耐食性に富み、パイプ状に成型して
あるので強度が大きく、空気による相当強力な逆
洗操作にも耐えられる。

第２図は、ポーラスチユーブフイルタを用いた
過器の構成を示したもので、ポーラスチユーブ
フイルタ２１と、ハウジング２２、ハウジング用
袋ナツト２３、Ｏリング２４とで構成されるフイ
ルタ本体２０、及びクラツドが懸濁している循環
液３０を送る循環液ポンプ３１、循環液用流量計
３２、循環液３０を収容しておく循環液タンク３
３、ポーラスチユーブフイルタ２１を逆洗するた
めの透過水を貯蔵しておく逆洗水用水受３４、三
方切替弁３５、減圧弁３６の設けられている逆洗
用空気ボンベ３７、透過水用流量計３８よりな
る。

この過器においては、クラツドが懸濁してい
る循環液３０を循環液ポンプ３１によつてポーラ
スチユーブフイルタ２１中を一定流量で流すと、
ポーラスチユーブフイルタ２１にて過された透
過水はハウジング２２より逆洗水用水受３４に入
り、三方切替弁３５を経て透過水として取り出さ
れる。一定時間過を行なうとポーラスチユーブ
フイルタ２１が目詰りを起し透過力が除々に低下
してくるので、逆洗用空気ボンベ３７から減圧弁
３６で一定圧力の空気を供給し、三方切替弁３５
の切り替えにより逆洗水用水受け３４の透過水を
ハウジング２２内に押し込み、周期的にポーラス
チユーブフイルタ２１の再生操作を行なう。

第３図は、この装置のポーラスチユーブフイル
タがクラツドの懸濁している循環液中からクラツ
ドを除去する原理（平行流過法）を示したもの
で、１２はポーラスチユーブフイルタ、２１１は
ポーラスチユーブフイルタ２１の細孔、４０はク
ラツドを示している。このように細孔２１１を有
するポーラスチユーブフイルタ２１の表面上に循
環液を高流速で流すと、クラツド４０の流路は透
過水の流速ｆと循環液の流速Ｆのベクトル合成に
よつて、細孔２１１に対してある角度θをもつた
方向に変換される。すなわち、循環液流速Ｆが大
となる程、θは小となり、クラツド４０は細孔２
１１を通過しにくくなる。いま、直径Ｄの細孔を
通過することができるクラツドの最大直径（分離
限界粒子径）をｄとすると、ｄは次のように算出
される。

ｄ＝Dsinθ ……(1) 一方、廃液中に含まれているクラツドの粒径に
対する分布を示すと第４図のようになる。この図
の横軸、縦軸には、それぞれ、クラツド粒径（任
意単位）、クラツド分布（任意単位）がとつてあ
り、Ｌが分離限界粒子径ｄを示しており、ポーラ
スチユーブフイルタのクラツド除去効率は約90％
であり、分離限界粒子径ｄ以上のクラツド、すな
わち、図のＭの範囲のクラツドは循環液中に濃縮
残留し、分離限界粒子径ｄ以下のクラツド、すな
わち、図のＮの範囲のクラツドで、全クラツドの
約10％のクラツドは透過水中に流出する。

しかし、クラツドがポーラスチユーブフイルタ
を透過する際に、その一部は通水時間の経過とと
もに細孔内に残留、蓄積し、その量は一定時間経
過後には飽和値に達する。この細孔に捕促された
クラツドの除染は不可能に近く、かつ、クラツド
は放射性を帯びているので高レベル放射性廃棄物
の発生、ポーラスチユーブフイルタ表面の放射線
量率増大という問題を生じている。このことは、
放射線被ばく線量の低減対策、フイルタ再生効率
向上の上で重要な問題となつている。

本発明は、ポーラスチユーブフイルタ内細孔へ
の放射性クラツドの蓄積を防止し、放射線被ばく
線量を低減せしめ、かつ、フイルタ再生効率の大
きい多孔質過体を提供することを目的とするも
ので、廃液中に懸濁している不溶性の放射性固体
微粒子を過分離する細孔を有する多孔質過体
において、細孔の内壁の微細構造が非放射性物質
の添着により平滑化されていることを第一の特徴
とし、この種の多孔質過体を製造する場合、細
孔の内壁の微細構造部分にあらかじめ非放射性粒
子を添着させる工程を有し、細孔の内壁を平滑化
することを第二の特徴とするものである。

すなわち、本発明は、放射性クラツドの捕促が
ポーラスチユーブフイルタ内細孔の内壁の微細構
造によつておこる点に着目し、この微細構造部分
をあらかじめ非放射性物質で閉塞処理しておくこ
とにより、ポーラスチユーブフイルタ内細孔への
放射性クラツドの蓄積を大幅に減少させ、放射線
被ばく線量の低減とフイルタ再生効果を向上可能
とするものである。

以下、実施例について説明する。

第６図ａ，ｂおよびｃは、本発明の多孔質過
体の製造方法を説明する図で、同図ａには、ポー
ラスチユーブフイルタ２１内の細孔２１１の情況
を示している。２１２はポーラスチユーブフイル
タ２１の細孔２１１の内壁の微細構造部分を模型
的に示したもので、矢印５０および６０は、それ
ぞれ、循環液、透過水の流れの方向を示してい
る。このような構造のポーラスチユーブフイルタ
に熱可塑性の非放射性粒子７０、例えば、鉛粒子
を含む循環液を通過させ過処理させると、細孔
２１１の内壁の微細構造部分２１２に循環液中の
熱可塑性の非放射性粒子７０が同図ｂに示すよう
に沈着する。従つて、循環液中の熱可塑性の非放
射性粒子７０を飽和値に達するまで沈着蓄積させ
た後、ポーラスチユーブフイルタ２１に脱水、加
熱、冷却処理を施し、細孔２１１の微細構造部分
２１２に沈着蓄積した熱可塑性の非放射性粒子７
０を溶融させ、第５図ｃに示すように、細孔２１
１の微細構造部分２１２に溶融体７１として密着
保持させ、これによつてて、細孔２１１の内壁の
微細構造部分２１１が閉塞され、ポーラスチユー
ブフイルタ内壁は平滑になる。溶融体７１となる
熱可塑性の非放射性粒子としては、ポーラスチユ
ーブフイルタ素材のSUS−316（融点1400℃）よ
りも低融点な金属、例えば、鉛（融点327℃）、錫
（融点232℃）、亜鉛（融点420℃）等が用いられ
る。

例えば、具体的には、フイルタ素材がSUS−
316よりなり、公称孔径2.0μのポーラスチユーブ
フイルタにおいては、熱可塑性の非放射性粒子と
して粒径0.2μの鉛を用い、この粒子をフイルタの
微細構造部分に密着保持させるための溶融処理は
フイルタを約350℃の温度で外部から加熱するこ
とによつて行なつた。この際、鉛表面の酸化を防
止するため、好ましくは窒素等の不活性ガスを流
通させる。

第６図は、本発明の多孔質過体の過時間に
対するフイルタ表面放射線量の関係を示したもの
で、横軸、縦軸には、それぞれ、過時間、フイ
ルタ表面放射線量（何れも任意単位）がとつてあ
り、T₁、T₂は、それぞれ運転時、再生（逆洗）
時を示しており、Ｐが本実施例のポーラスチユー
ブフイルタ、Ｑが比較のために示した従来のポー
ラスチユーブフイルタの場合を示している。本実
施例においては、ポーラスチユーブフイルタ内の
細孔の微細構造部分への廃液中の放射性クラツド
の付着残留による蓄積は、細孔内壁の微細構造部
分があらかじめ非放射性粒子で閉塞され、飽和値
に達しているので殆んどおこらなくなる。従つ
て、第６図のＰに示す如く、ポーラスチユーブフ
イルタ表示からの放射線量を大幅に低減すること
ができる。また、従来のポーラスチユーブフイル
タにおいて目詰りが主として発生する箇所である
細孔内壁の微細構造部分が閉塞したので細孔の表
面はほぼ平坦化され、循環廃液の過によりポー
ラスチユーブフイルタが目詰りを起こしても高圧
空気による逆洗操作で十分に洗浄することがで
き、第６図に見られる如くフイルタ再生効率の向
上をはかることができる。

さらに、この方法で製造された多孔質過体
は、ポーラスチユーブフイルタ内の細孔内壁の微
細構造部分を非放射性粒子で閉塞する際、熱可塑
性の粒子を用い、細孔内壁の微細構造部分に沈着
した粒子を溶融させ、微細構造部分に密着させる
方法で作られているため、逆洗操作としてポーラ
スチユーブフイルタを加熱するような方法を用い
る場合にも、非放射性粒子が脱落することもな
い。

なお、従来、一般に用いられている逆洗方法を
用いる場合には、フイルタ内細孔の内壁の微細構
造部分を閉塞する方法として、単に非放射性粒子
を含む液を通過させ、非放射性粒子を細孔内壁の
微細構造部分に捕促させる方法を用いてもよく、
この方法は、脱水、加熱、冷却等の特別の処理を
必要とせず、簡単な前処理で細孔の微細構造部分
を閉塞することができる。

以上の如く、本発明の多孔質過体とその製造
方法は、ポーラスチユーブフイルタ内細孔への放
射性クラツドの蓄積を防止し、放射線被ばく線量
を低減せしめ、かつ、フイルタ再生効率の大きい
多孔質過体の提供を可能とするもので、産業上
の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、原子力発電所における廃棄物処理系
統の一例を示す系統図、第２図は、従来のポーラ
スチユーブフイルタを用いた過器の系統図、第
３図は、ポーラスチユーブフイルタのクラツド除
去原理を示す説明図、第４図は廃液中のクラツド
の粒径の分布を示す線図、第５図ａ，ｂおよびｃ
は、本発明の多孔質過体の製造工程を模式的に
示す説明図、第６図は、本発明の多孔質過体の
過時間に対するフイルタ表面放射線量の関係を
従来の多孔質過体との比較において示した線図
である。 ２１……ポーラスチユーブフイルタ、２１１…
…細孔、２１２……微細構造部分、７０……非放
射性粒子、７１……（非放射性粒子の）溶融体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃液中に懸濁している不溶性の放射性固体微
   粒子を過分離する細孔を有する多孔質過体に
   おいて、前記細孔の内壁の微細構造が非放射性物
   質の添着により平滑化されていることを特徴とす
   る多孔質過体。 ２ 廃液中に懸濁している不溶性の放射性固体微
   粒子を過分離する細孔を有する多孔質過体の
   製造方法において、前記細孔の内壁の微細構造部
   分にあらかじめ非放射性粒子を添着させる工程を
   有し、前記細孔の内壁を平滑化することを特徴と
   する多孔質過体の製造方法。 ３ 前記非放射性粒子を添着させる工程が、前記
   多孔質過体に非放射性粒子を含む液を通過させ
   る工程である特許請求の範囲第２項記載の多孔質
   過体の製造方法。 ４ 前記非放射性粒子を添着させる工程が、前記
   細孔の内壁の微細構造部分に熱可塑性粒子を沈着
   させた後、該粒子を溶融させる工程である特許請
   求の範囲第３項記載の多孔質過体の製造方法。 ５ 前記熱可塑性粒子が、前記過体の構成材料
   よりも低融点の金属である特許請求の範囲第４項
   記載の多孔質過体の製造方法。