(57)【要約】【課題】放射性物質を溶融混在する洗濯廃液を凍結し氷部分を昇華圧を利用し真空中で水蒸気とし、放射性物質を含む残渣とに分離する処理方法と装置を提供する。【解決手段】放射性物質を含有する洗濯廃液（以下廃液と称す）を受液トレー５に入れ凍結庫６で凍結させ、真空チャンバー７内にセットする。チャンバー７は凍結した廃液の氷部分を真空中で昇華させ水蒸気にする対応出来る真空容器で、水蒸気を氷結捕集出来る機能を有するコールドトラップ９と真空弁及び配管で接合し、又不活性ガスを排気出来る真空ポンプ１５とも同様に接合している。チャンバー内で発生した水蒸気はコールドトラップに移行し昇華の進行を可能としている。昇華した水蒸気はコールドトラップ９で再氷結し、作動終了後に融解し純水として回収できる。凍結廃液から純水が水蒸気になり排出した後には放射性物質は乾燥した残渣と共に残る。即ち、廃液は純水と放射性物質を含む残渣とに分離しトレー５内に残り回収できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を溶融混在する洗濯廃液（以下廃液と称す）を凍結し放射性物質を含む凍結しない物質（以下残渣と称す）と水分が凍った氷とが混在する固体とし氷が融けない真空領域に置き昇華圧によって氷中の水の分子は水蒸気となって拡散する現象を利用し凍結した廃液から分離し拡散する水蒸気を低温で分子圧の低いコールドトラップに氷結させた後で融氷し純水として回収できる放射性廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する方法。
【請求項２】
請求項１を実施する構成は廃液収集タンク、油水分離機、受液トレー、液送ポンプ、凍結庫、昇華用真空チャンバー、真空弁、昇華した水蒸気を氷結して捕集するコールドトラップと融氷水受タンク、真空ポンプ、真空弁類及び真空配管とで構成される廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する処理装置。
【請求項３】
放射性物質を溶融し含有する洗浄水廃液処理於いても請求項１同様に対応出来る廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する方法と処理装置。
【請求項４】
寒冷地に於いて請求項２の凍結庫及びコールドトラップの冷凍機を雪や氷等の自然のエネルギーに替えて使用出来る廃液を純水と放射性物質を含む残渣とに分離処理する処理装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、放射性廃液の処理方法に係り、特に、原子力プラント及び核燃料再生処理施設等の放射性物質取り扱い施設で発生する洗濯廃液の処理に適用するのに好適な廃液処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  放射性物質を取り扱う施設では、放射線管理区域を設立し、放射性物質による汚染防止、放射性物質の拡散防止、作業者が受ける放射線量の抑制、及び、放射管理等の防護手法が適用されている。【０００３】  作業者が着用した手袋、下着、靴下、作業衣等の衣類を放射性物質取扱い施設内で洗濯した時に発生する廃液は放射性物質を含んでいる可能性がある為、処理施設内で確認し放射性物質を含んでいる場合には廃棄処理しなければならない。【０００４】  廃液の処理方法としては多くの提案（例えば特開２０１２−７３１１８、特開２００５−１３４１２７）等があるが、何れも処理の前後に数段の手間を掛けセメント等を混入し返って増量される事もある。【０００５】  含有する物質の放射線量によっては、廃液を薄めて海洋に放出している例もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７３１１８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７７２号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４１２７号公報
【０００７】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  放射性物質を溶融し混在する廃液処理には特開２０１２−７３１１８号公報や  特開０５−３０７７２２０号公報に記載されたように工夫がなされている廃液処理として蒸発濃縮器を使用したり、イオン交換樹脂による処理方法など多くの提案、発明があるが、それらの多くは何段階にも処理し増量して結局は放射性物質を移転させるか或は希釈して海洋に放出する等である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  昇華とは固体を直接気化する事であり本発明では廃液を凍結し凍結しない放射性物質を含む残渣と混在する氷を真空中で昇華圧を利用し水蒸気としコールドトラップに氷結して残渣とに分離しようとする事にある。氷結した氷を融かし純水として回収できる。あとに残る放射性物質を含む脱水した残渣も真空領域で回収できる。純水は多くの方面で再利用することができる。【００１０】  本発明の目的は廃液中の水分を昇華させて水と放射性物質を含む残渣とに分離させようとする事であるから、図１に示すように廃液収集タンク１から液送ポンプ２で廃液を油水分離器３に移し、昇華の邪魔になる液面に油膜を作る油脂類を分離した廃液を液送ポンプ４で受液トレー５に分注し、之を凍結庫６に移して低温度で凍結する。【００１１】  一方コールドトラップ９も冷凍装置１０で冷却する。
凍結した廃液を入れた受液トレー５を昇華用真空チャンバー７にセットし、真空弁１３，１４を開き真空ポンプ１５でチャンバー７とコールドトラップ９を高真空にすれば受液トレー５の凍結廃液中に混在する氷分は分圧に対応し昇華するも、昇華熱を奪われる凍結廃液は温度が下降しコールドトラップの温度と平衡すれば昇華が止まるので凍結廃液に昇華熱を与え昇華を推進し水蒸気の発生を進行させる。真空ポンプで不活性ガスなどの抵抗物質を排除した空間を水蒸気は蒸気分圧の低いコールドトラップに移行し氷結する。【００１２】  真空下で昇華させる場合に真空度と廃液の温度は相関関係が有るので、昇華が進行し、廃液が昇華熱を奪われ温度が下りコールドトラップの温度と平衡になると昇華は進行しなくなる。平衡のバランスを壊す為に廃液には昇華熱を与えても凍結廃液の温度が上昇する事はない。【００１３】  廃液の水分が無くなれば昇華が終り水と分離した放射性物資を含む残渣が乾燥状態で受液トレーに残る。
【発明の効果】
【００１４】  本発明では廃水処理し分離した大部分が純水として回収され再利用出来る。【００１５】  残渣は僅少な量で残る故に、爾後の取扱い処理は増量した場合と較べ極めて容易ではないかと推測され従って、設備も削減される。【００１６】  装置も工夫次第でより安価に出来る可能性が有り、例えば、北国の冬期に自然エネルギーを活用すれば前処理の凍結とコールドトラップの冷却を自然のエネルギーに換えて利用出来、冷却部分の電力使用が削減される可能性が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好適な実施例である実施例１の洗濯廃液処理装置の構成説明図であり左から右方向への作業の流れを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明は放射性物質を溶融する洗濯廃液を昇華圧を利用し純水と放射性物質を含む残渣とに分離することに係る。
【００１９】  本発明は廃液中には放射性物質が色々な形態で混在していると考えられるが、若し廃液中の水を純水として分離できれば放射性物質は残渣として残るのではないかとの発想に起因するものである。水やＣＯ２など液体や気体で固化出来るもは夫々の昇華圧がある、その昇華圧を利用すれば廃液中に存在する純水と放射性物質を含む残渣とを分離出来るのではないかと発明者は考えた。水の固体は氷だから、水を氷にし昇華圧を利用して真空中に置けば氷は水蒸気となる。又、真空中では浮力を受ける事はない、従がって比重の大きいセシュウムやストロンチュウムなどの放射性物質又はそれらの化合物は氷が昇華圧で水蒸気となり廃液から拡散分離する際に水蒸気と結合して共に分離する事は考えられない。
【００２０】  又、水蒸気が発生し廃液から分離する際の廃液の温度は零度以下であり真空中であり、浮力が無く放射性物質が水蒸気に結合して飛散する事は考えられない。
【００２１】発明を実施する形態として前処理で浮遊物等を除いた廃液を液送ポンプで受液トレーに分注して廃液を凍結庫で凍結させる。
【００２２】  凍結した廃液を受液トレーと共に昇華用真空チャンバーにセットする。
【００２３】  同時進行作業として昇華した水蒸気を氷結するコールドトラップを冷凍装置で氷結できる低温に到達させて置く。
【００２４】  チャンバーとコールドトラップの順に接合しバックに真空排気装置を接合する。
【００２５】  実務としては先ずコールドトラップを作動し、次に真空ポンプ作動し、接合する真空弁を開き、次にチャンバーとコールドトラップを接合する真空弁を開く。
【００２６】  昇華を推進させる為にヒーター等の熱源で昇華熱を凍結した廃液に与える。
【００２７】  コールドトラップに氷結した氷を融かし受水タンクで純水として回収出来る。
【００２８】  受液トレーに乾燥して残ったのが放射性物質を含んだ残渣である。
【００２９】  以上述べた検討結果を反映した本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００３０】  本発明の好適な一実施例である実施例１の洗濯廃液の処理方法を、図１を用いて説明する。
廃液収集タンク１から液送ポンプ２で油水分離器３に廃液を注入する。
油膜は昇華の邪魔になるので最初に分離する。
油水分離器３で油膜を作る油分を処理した廃液を液送ポンプ４で受液トレー５に分注し、トレー５を凍結庫６に収納し、廃液を凍結する。
粘度の低い廃液であれば１０〜２０ｍｍの厚さでの処理が可能となる。【００３１】  真空中の昇華では廃液粘度の大きい場合は昇華に対して抵抗が大きくなるので場合には依っては作業中に融氷する事がある。その様な場合には蒸留水などで希釈すれば昇華を進行させる事ができる。【００３２】  作業をスムーズに進行させる為にコールドトラップ９を前以て冷凍装置１０で冷却させ、真空ポンプ１５を作動し真空弁１４を開きコールドトラップ９までを真空領域としておく。廃液を凍結したトレー５を昇華用真空チャンバー７に移し、真空弁８を開く。昇華熱を与えるヒーターの温度設定は条件によるも、脱水時の残渣希望温度条件によって定めるのが好ましい。以上で昇華圧による分離作業をスタートできる。【００３３】  真空中で昇華を進行させる為にチャンバー内のヒーターを入れれば廃液中の氷は昇華し始め水蒸気となり蒸気分圧の低いコールドトラップに移行しトラップで再氷結す【００３４】  コールドトラップ９の温度を廃液の凍結温度より低温に設定し、真空ポンプ１５による真空度とバランスを保持させれば、チャンバー７内の水蒸気は全てコールドトラップ９に移行する。【００３５】  装置の真空弁と配管の抵抗が少ない程、又、水蒸気の移行の邪魔となる不活性ガスや水蒸気等を排除する真空ポンプの排気能力により、即ち高真空に到達できるほど、また配管などの通路の抵抗が少ない程水蒸気の移行は促進される。【００３６】  問題は放射性物質が飛散するか否かである。
発明者は飛散しないと考えている。
前項でも述べたように昇華チャンバー内は真空で廃液は凍結し低温であり且つ、浮力を受ける事が無いので、衝撃又は特に内部に大きな圧力が生じない限り比重の重い放射性物質が浮上し飛散する事は考えられない。【００３７】  水蒸気と共に放射性物質が飛散する事はないと思われ理由は先述しているが、これ等を証明するかの如く昇華終了後のトレーには脱水した溶融物が蜘蛛の巣状の脱水状態で残り、凍結時の状態から水分だけを抜き去ったことを窺わせるような形状を呈する。この形状は蒸発によって生じる場合の塊状で残る残渣とは全く異る形状である。【００３８】  今までの実績から考慮するに蒸発ではなく真空中での昇華実験では、昇華した水蒸気を氷結させ、それを融解して得た純水の成分が良好であった事から推測して、氷点以下の低い温度での分離であり熱作用による分解などが無く、水中でイオン化又は分子結合している放射性物質は、水中に有る状態で脱水したと考えられる。【００３９】  コールドトラップ９に氷結した水蒸気は融氷すれば純水として受液タンク１２に回収できる。【００４０】  チャンバー７の中のトレー５に残ったものが放射性物質を含む脱水した状態の残渣であり、廃液が純水と残渣とに分離した事が確認できる。
【実施例２】
【００４１】  将来寒冷地に発明の装置を設ける事が出来、天然のエネルギーである雪や氷を利用し冷凍機を使わず真空ポンプだけを使用して放射性廃液の処理が可能となれば電力の使用節減となり又、分離回収された純水は多くの目的に再利用できる。
【符号の説明】
【００４２】１．．廃液収集タンク、２．．液送ポンプ、３．．油水分離器、４．．液送ポンプ、５．．受液トレー、６．．凍結庫、７．．昇華用真空チャンバー（昇華用加熱部組込み）  ８．．真空弁、９．．コールドトラップ、１０．．冷凍装置、１１．．真空弁、１２．．純水受タンク  １３．．真空リーク弁、１４．．真空弁、１５．．真空ポンプ、１６．．真空配管、１７．．真空配管、
【図１】
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