(57)【要約】【課題】廃銀吸着材からヨウ素を脱離する工程の後処理工程に影響を与えない高効率の廃銀吸着材のヨウ素脱離方法および装置を提供する。【解決手段】内部に廃銀吸着材３が収納された内側容器１と、前記内側容器を収容し内部に電解溶液４が満たされた外側容器２と、前記内側容器１内に配置された陰極８と、前記電解溶液中に配置された陽極９と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に廃銀吸着材が収納された内側容器と、前記内側容器を収容し内部に電解溶液が満たされた外側容器と、前記内側容器内に配置された陰極と、前記電解溶液中に配置された陽極と、を具備することを特徴とする廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項２】
前記内側容器を陰極とすることを特徴とする請求項１記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項３】
前記内側容器の内部に複数の陰極を配置したことを特徴とする請求項２記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項４】
前記内側容器は廃銀吸着材を保管するフィルターカートリッジからなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項５】
前記内側容器を回転可能にしたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項６】
前記陽極は前記内部容器を取り囲むように配置されたことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項７】
前記アルカリ溶液は水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウムを含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７記載のヨウ素脱離装置を用いた廃銀吸着材のヨウ素脱離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所、核燃料再処理工場等の原子力施設から発生する放射性ヨウ素を多量に含んだ銀吸着材（銀シリカゲル等からなるヨウ素吸着材にヨウ素ガスが吸着されたもの）の廃棄物（以下、「廃銀吸着材」という。）を固化処理するための前処理方法及び装置に関し、特に、廃銀吸着材のヨウ素脱離装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済核燃料の再処理工場や、原子力発電所等で問題となる放射性ヨウ素は、主にＩ−１３１、Ｉ−１２９等である。特に、再処理工場から多く発生するＩ−１２９は、半減期が１．６×１０７年と非常に長く、被ばく線量当量を評価する上で重要な核種であることが知られている。また、この放射性ヨウ素は、再処理工場から廃銀吸着材として発生するが、この廃銀吸着材は粒子径が１ｍｍ〜２ｍｍの粒状で、金属製のフィルターカートリッジに詰められた状態で保管されている。なお、廃銀吸着材中のヨウ素は主にＡｇＩ、ＡｇＩＯ３の形態で存在する。
【０００３】
この廃銀吸着材は最終的にセメント固化されるが、セメント固化は水硬性無機化合物と水との水和反応により固化体を作製するものである。固化材として用いられるセメント水和物のモノサルフェート型化合物（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＸ２・ｍＨ２Ｏ、Ｘは陰イオン、以下、「ＡＦｍ」と記す。）、又はトリサルフェート型化合物（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＸ２・ｍＨ２Ｏ、Ｘは陰イオン、以下、「ＡＦｔ」と記す。）は陰イオンの収着性があるために、放射性ヨウ素の浸出を抑制するものである。固化材としてセメント材料を用いてヨウ素の収着性を向上させた放射性ヨウ素の固定化方法は、例えば、特許文献１又は２に記載されている。
【０００４】
また、廃銀吸着材をセメント固化する前の前処理として、還元処理により廃銀吸着材からヨウ素を脱離することが知られている（特許文献３）。図５は、従来のヨウ素脱離方法を示す図である。図５において、廃銀吸着材２２が充填された網目状部材からなる内側容器２０は、硫化ナトリウム等の還元処理液２３が収容されている還元処理槽２１内に浸漬され、廃銀吸着材２２からヨウ素を処理液中に脱離させ、この還元処理を３回以上繰り返すことにより、廃銀吸着材２２中のヨウ素を回収している。
【０００５】
そして、還元処理槽２１の下部には固液分離用のろ過フィルタ５が設置されており、このろ過フィルタ５から弁６を介して還元処理液２３が酸化処理槽７に導入される構成となっている。また、還元処理槽２１の周囲には温度調節装置１０が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３９３９１６号公報
【特許文献２】特許第３４５６７８０号公報
【特許文献３】特開２００４−１２１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のヨウ素脱離手段は、硫化ナトリウムなどの還元剤により、廃銀吸着材からヨウ素を液中に脱離し、この還元処理を３回以上繰り返すことにより、廃銀吸着材中のヨウ素を回収するものである。
【０００８】
しかしながら、従来の還元処理では、還元処理液が大量に必要になり、後処理の酸化処理、濃縮処理への負荷が大きくなる課題があった。さらに、還元剤として用いられる硫化ナトリウムが、還元処理後の溶液に残存するため、酸化処理およびセメント固化体に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、廃銀吸着材からヨウ素を脱離する工程の後処理工程に影響を与えない高効率の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置は、内部に廃銀吸着材が収納された内側容器と、前記内側容器を収容し内部に電解溶液が満たされた外側容器と、前記内側容器内に配置された陰極と、前記電解溶液中に配置された陽極と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、廃銀吸着材からヨウ素を脱離する工程の後処理工程に影響を与えない高効率の廃銀吸着材のヨウ素脱離装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヨウ素脱離装置の全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るヨウ素還元処理率の時間推移図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るヨウ素脱離装置の全体構成図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るヨウ素脱離装置の全体構成図。
【図５】従来のヨウ素脱離装置の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るヨウ素脱離装置および方法の実施形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るヨウ素脱離装置を図１により説明する。  
ヨウ素脱離装置は、廃銀吸着材３を収納する下部又は全体が網目状の内側容器１、内側容器１を収容し電解溶液４が満たされる外側容器２、外側容器２の下部に設置された固液分離用のろ過フィルタ５、及び外側容器２の下部から弁６を介して電解溶液４が導入される酸化処理槽７から構成される。
【００１４】
また、廃銀吸着材３が収納される内側容器１には陰極８、電解溶液４には陽極９が配置され、また、外側容器２の周囲に温度調節装置１０が配置されている。  
さらに、網目状の内側容器１を陰極として電解還元をおこなうことが効率的であることから、廃銀吸着材が収納される金属製のフィルターカートリッジを陰極兼内側容器１として用いることができる。
【００１５】
上述した構成のヨウ素脱離装置に模擬廃銀吸着材３を用いてヨウ素脱離の確認試験をおこなった。  
模擬廃銀吸着材３として、銀シリカゲルの吸着材にヨウ素ガス（安定同位体のヨウ素）を飽和吸着させた試料を用いた。この模擬廃銀吸着材（１０ｇ）をステンレス製の網目状の内側容器１に充填し、陽極の材料としてステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いた。
【００１６】
電解溶液４にはＮａＯＨ（１×１０−２ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨ１２程度）のアルカリ溶液（５００ｍｌ）を用い、電解電流は２ｍＡ程度とし、参照極電位を−０．３４Ｖ以下に維持して電解を行い、溶液のヨウ素濃度測定からヨウ素還元率を（１）式により算出した。  
ヨウ素還元率（％）＝  電解溶液に溶出したヨウ素量（ｍｇ）／初期模擬廃銀吸着材中のヨウ素量（ｍｇ）×１００                  （１）
【００１７】
また、電解還元の効果を比較するために、電解をおこなわずに模擬廃銀吸着材をＮａＯＨ（１×１０−２ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨ１２程度）のアルカリ溶液（５００ｍｌ）に浸漬した場合のヨウ素還元率も測定した。
【００１８】
図２は、電解還元処理おこなった場合と浸漬のみの場合について、ヨウ素還元処理率の時間推移を示す図である。  
図２から、浸漬のみの場合に比べ、電解還元により短時間でヨウ素を還元処理できることが確認できる。
【００１９】
表１は、従来の還元処理と本第１の実施形態に係る電解還元処理との比較表である。  
【表１】
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【００２０】
表１を参照すると、本第１の実施形態に係る電解還元処理は、従来の還元処理が３回の繰り返し還元処理をおこなう必要があったのに対し、１回の処理でほぼ同等な結果が得られる。そのため、電解溶液を大量に必要とせず、還元処理後の溶液発生量を約１／３に低減させることができる。
【００２１】
また、廃銀吸着材が充填されたフィルターカートリッジをそのまま内側容器１として使用するため、廃銀吸着材を取出したり、移し替えたりする必要がなく、その結果、安全性が高く簡便化された廃銀吸着材の取扱操作が可能となる。
【００２２】
さらに、ヨウ素を脱離した後の廃銀吸着材は、フィルターカートリッジを兼用する内側容器ごと処分容器に分別し、セメント系材料等で充填固化するので、より効率的な固化処理が実現できる。
【００２３】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、還元処理に用いられる電解溶液の量を大幅に減少させることができるので、還元処理後の後処理の負担を著しく軽減することができるとともに、廃銀吸着材が収納されるフィルターカートリッジをそのまま内側容器として用いるので、廃銀吸着材の取扱操作が簡素化され、その結果、発生する廃棄物の量も大幅に削減することができる低コストで、安全性が高く、高効率のヨウ素脱離方法および装置を提供することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るヨウ素脱離装置を図３により説明する。なお、図３において図１と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００２５】
本第２の実施形態のヨウ素脱離装置の構成は第１の実施形態と同様であるが、廃銀吸着材３が収納される内側容器１自体を陰極８とし、かつ、廃銀吸着材３との接触面積を多くとるためにその内側容器の内部にも陰極８ａを配置することを特徴としている。
【００２６】
図３において、陰極８は、フィルターカートリッジと兼用する内側容器１とその内部に配置された複数の陰極８ａとから構成される。内側容器１の内部に配置された陰極８ａの形状は、円周状、板状、棒状等、種々の形態をとることができる。  
本第２の実施形態によれば、陰極と廃銀吸着材との接触面積を多く取ることができるため、電解還元処理の効率をさらに上げることができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るヨウ素脱離装置を図４により説明する。なお、図４において図１と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００２８】
本第３の実施形態のヨウ素脱離装置の構成は第１の実施形態と同様であるが、廃銀吸着材を収納したフィルターカートリッジと兼用する内側容器１を陰極とするとともに、陽極９を陰極の内側容器１の外周を取り囲む構造とし、さらに、陰極の内側容器１を回転させることを特徴とする。
【００２９】
本第３の実施形態によれば、陰極と陽極の間で均一な電解分布が形成され、また、陰極が回転することで廃銀吸着材と電解溶液がより緊密に接触することが可能となるので、電解還元処理の効率をさらに上げることができる。  
なお、第２の実施例と第３の実施例を組み合わせることも可能である。この場合は上述した双方の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…内側容器、２…外側容器、３…廃銀吸着時、模擬廃銀吸着材、４…電解溶液、
５…ろ過フィルタ、６…弁、７…酸化処理槽、８、８ａ…陰極、９…陽極、１０…温度調節装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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