(57)【要約】【課題】液体状の放射性廃棄物を処理するにあたり、最小限度の非放射性ホウ素酸の量で長期間貯蔵できるような放射性廃棄物に処理し、さらなる使用にも好適な環境的に無害な原料を製造することを可能にする。【解決手段】加圧水反応器とホウ素反応調整器とを備えた原子力発電プラントの操作から発生する放射性廃棄物を処理する方法と装置。環境的許容量の放射性同位元素を含むボラックスなどの物質を生成する。ボラックスは１ｋｇあたり最大合計濃度８００Ｂｑのセシウム同位元素だけを含む。さらに、環境的許容量の放射性同位元素を含むカルシウム，マグネシウム，あるいはカルシウム−マグネシウムホウ酸塩や、環境的許容量の放射性同位元素を含むホウ素酸溶液や、ソジウム水酸化物１ｋｇあたり最大合計濃度８００Ｂｑのセシウム同位元素だけを含むソジウム水酸化物溶液や、ホウ素酸を５ｇ／リットル以下の濃度で含む放射性廃棄物等が生成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧水反応器とホウ素反応調整器とを備えた原子力発電プラントの操作から発生する放射性廃棄物を処理する方法であって、
前記ホウ素反応調整器は分離されたホウ素塩を含まない酸の集積とホウ素塩の放射性使用済み水とを包含しており、
液体状の放射性廃棄物の分離された濃度がｐＨ５．５以下とｐＨ５．５以上となっているような処理方法であって、
ホウ素酸を含む放射性廃棄物はホウ素酸が３５〜２００ｇ／リットルに達するまではｐＨ５．５以上に濃縮され、ｐＨ５．５以下でホウ素酸を含まない放射性廃棄物は塩の総量が４００〜５００ｇ／リットルに達するまで濃縮され、
その濃縮の後で、廃棄物の中に含まれる再計算された比率がグラム当量でソジウム水酸化物対ホウ素酸が０．５対１から１対２までの割合で混合されており、この比率はｐＨが８．０〜１０．１の混合物を製造するのに向けられ、そこからホウ素の結晶化プロセスが導入され、
続いて、濾過、洗浄、再結晶化がなされ、一方で放射能的に環境に無害な結晶化ボラックスの遊離がなされ、他方でホウ素酸を２０〜２５ｇ／リットル含有する濾過液の遊離がなされ、それらの一部がアルカリ土類金属塩と混合され、そのプロセス中に非溶解性で放射能的に環境に無害なアルカリ土類金属のホウ酸塩が遊離され、
２〜４ｇ／リットルのホウ素酸を含む液体状放射性廃棄物、及び２０〜２５ｇ／リットルのホウ素酸と同量のホウ素酸を含むボラックス溶液とを含む濾過液の他の部分が電子透析によって処理され、ソジウム水酸化物の濃度が１５０ｇ／リットルになるまで処理されかつホウ素酸の溶液の濃度が最大で６０ｇ／リットルに達するまで処理が続けられることを特徴とする放射性廃棄物処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、アルカリ塩として、土類金属カルシウム及び／又はマグネシウム塩及び／又はそれらの混合物が用いられることを特徴とする処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ボラックスの電子透析溶液が、電流値０．２〜４５アンペアでかつ電圧値５．０〜５５ボルトで耐熱性を有する膜を用いて作られることを特徴とする処理方法。
【請求項４】
加圧水反応器−均質化槽を備えた原子力発電プラントの操作から発生する放射性廃棄物を処理する装置であって、
前記加圧水反応器−均質化槽にはｐＨ５．５以下とｐＨ５．５以上の放射性廃棄物のためのリザーバが接続されかつそれから供給を受けるようになっており、さらにｐＨ調整添加物のためのリザーバと、結晶ボラックス相及び液体状放射性廃棄物のための分離器とが備えられている処理装置であって、
分離器（５）により分離された２０〜２５ｇ／リットルのホウ素酸を含有する液体状放射性廃棄物が混合器−沈殿タンク（６）に供給され、
その混合器−沈殿タンクの上部にはアルカリ土類金属塩溶液を供給するためのリザーバ（７）が接続され、その下部で混合器−沈殿タンク（６）はホウ酸塩分離器（８）に接続され、そのホウ酸塩分離器からアルカリ土類ホウ酸塩のホウ酸塩結晶相が分離器（９）へと精製のために送り込まれ、
その後パッキングユニット（２１）へと供給され、
２〜４ｇ／リットルのホウ素塩を含有する液体状放射性廃棄物が処理済みの放射性廃棄物のためのリザーバ（１０）へと供給され、
他方では前記分離器（５）から流出するボラックス結晶相が供給されかつリザーバ（１１）内で分解され、フイルター（１２）を通じて濾過され、反応器（１３）及び分離器（１４）へと輸送され、そこから再結晶化されたボラックスが分離器（１６）へと供給され、
源溶液は中間リザーバ（１５）内に集積されてバッファリザーバ（１１）へと戻され、前記分離器（１０）からの再結晶化されたボラックスの一部は前記パッキングユニット（２１）へと供給され、再結晶化されたボラックスの他の一部はリザーバ（１７）内に送られて分解させられるか、あるいは前記反応器（１３）からのボラックスの溶液が提出されることになり、
その後、溶解されたボラックスは電子透析組立体（１８）へと供給され、そこから電子透析の後でホウ素酸溶液がリザーバ（１９）内へと提出され、ソジウム水酸化物溶液がリザーバ（２０）内へと提出されるようになっていることを特徴とする放射性廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素（ｂｏｒｏｎ：化学記号Ｂ）反応調整器を用いた加圧水反応器を備えた原子力発電プラントの操作から発生する放射性廃棄物を処理するための方法及び装置に関するものであって、ボラックス（ｂｏｒａｘ：ホウ砂：四ホウ酸二ナトリウム水和物），カルシウム−マグネシウムホウ酸塩（ｃａｌｃｉｕｍ−ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｂｏｒａｔｅｓ），ホウ素酸（ｂｏｒｏｎ  ａｃｉｄ），及びソジウム（ナトリウム）水酸化物溶液に、許容された量で、多目的用途及び包括的な環境保護に適した放射性同位元素を加えた生成物をもたらすものである。
【背景技術】
【０００２】
放射性の廃棄水の処理方法として、
【特許文献１】最初にそれをほとんど乾燥した塩にして、その後、長い炭素鎖を有するアルコールで処理する方法（ＢＧ３２６８３：ブルガリア特許）が知られている。ホウ素酸を含有する塩をアルコールで処理するには、ホウ素酸とアルコールのエステル化から始める。そのようにして得られたエステルは、高温（１００℃以上）で蒸留され、ホウ素酸が生成されるまで蒸留される。
【０００３】
この方法の主な欠点は、全てのプロセスが高温で遂行され、長い炭素鎖のアルコールが使われ、エステルでホウ素酸を蒸留するのに巨大な熱エネルギを消費することである。基本的に、このプロセスは非常に複雑で労力を消費するものである。
【０００４】
放射性廃棄物の処理として知られる他の方法として、
【特許文献２】ブルガリア特許公開ＢＧ５１２６５Ａでは、ホウ素酸を含有する放射性核種（ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓ）が環境に親密な濃度になるまで処理される。この方法は複数の段階から成り、放射性廃棄物の濃度を異なるｐＨ指示値−４．５以下及び８．５以上−にして、その後、濃縮された液を混合する。好適な温度領域では、１５〜２０ｇ／リットルの濃度のホウ素酸と、環境に許容される放射性同位元素濃度のボラックスとを含有する放射性廃棄物が製造され、これはもはや放射性廃棄物ではない。ホウ素酸溶液は、適当なテクノロジー、イオン交換法や電子透析（ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ）を用いて、ボラックスから得られる。
【０００５】
この方法の欠点は、１５〜２０ｇ／リットルの非放射性ホウ素酸を含有する放射性廃棄物を得なければならないことであり、長い期間にわたる貯蔵を必要とする。最終生成物は非放射性の酸を含有するが、これは放射性廃棄物を貯蔵する施設に大きなキャパシティを必要とし、コンクリートの素地の強度を低下させ、放射性廃棄物をセメント接合する場合には放射性同位元素がコンクリートの素地から流出することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液体状の放射性廃棄物を処理するにあたり、最小限度の非放射性ホウ素酸の量で長期間貯蔵できるような放射性廃棄物を用意することを可能にし、さらなる使用にも好適な環境的に無害な原料を製造することを可能にするような処理方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題の解決は、酸性とアルカリ性の放射性廃棄物を分離して集積した後で、ホウ素酸の濃度が３５〜２００ｇ／リットルに達するまで放射性廃棄物の分離された濃度をｐＨ８．５以上とし、一方及び他方で合計した塩の量が４００〜５００ｇ／リットルの間のレベルに達するまでホウ素酸を解放することなくｐＨ６．０以下の放射性廃棄物とする方法によって解決できることが判明した。
【０００８】
それから、濃縮液が混合され、ソジウム水酸化物対ホウ素酸のグラム当量比で廃棄物内に含有される再計算された値に基づいて、０．５対１から１対２までの比率で混合される。これらの比率は、混合物のｐＨを８．０から１０．１に仕向けることになる。必要ならば、追加のｐＨ調整添加物、例えば窒素酸（ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ａｃｉｄ）や他の酸、ソジウム炭酸塩（カーボネート）、あるいはソジウム水酸化物が用いられる。
【０００９】
ボラックス分離プロセスはこのような条件下で遂行され、源溶液内のホウ素酸濃度は２０〜２５ｇ／リットルに達する。分離されたボラックス結晶（ｃｒｙｓｔａｌｓ）は分解され、合流した塩の沈殿物は分離される。精製された溶液から、ボラックスが再結晶化され、そこには標準的な化学的貯蔵条件、すなわち環境にとって放射能的に安全な状態で貯蔵されるのを可能にする量の放射性同位元素が含まれる。
【００１０】
ボラックス結晶濾過プロセスに続いて、２０〜２５ｇ／リットルの濃度で得られた物質の部分を用いることができる。あるいは、同一濃度の溶液を分離されたボラックス結晶から分離して、電子透析で処理し、ホウ素酸溶液の濃度が０．１〜６０ｇ／リットルになりかつソジウム水酸化物の濃度が１５０ｇ／リットルになるまで、処理することもできる。電子透析のための組立体は、耐熱性の膜（ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）と電流値０．２〜４５Ａ，電圧値５．０〜５５Ｖとなる手段を用いて操作させることができる。
【００１１】
２０〜２５ｇ／リットルの濃度のホウ素酸を含有する製造された放射性廃棄物（濾過液）の基本部分は、アルカリ土類金属の塩によって処理され、このプロセス中で非溶解性のホウ酸塩が得られる。この反応は放射性廃棄物−２〜４ｇ／リットルのホウ素酸を含有する濾過液を製造する。
【００１２】
アルカリ土類金属としては、カルシウム及びマグネシウム塩あるいはそれらの混合物が用いられる。
【００１３】
本発明によるこの放射性廃棄物精製方法を通じて得られる物質は、次のようなものである。
−環境的に許容された量の放射性同位元素を含むボラックス、すなわちセシウム同位元素だけを最大でボラックス１ｋｇあたり８００Ｂｑの濃度で含むボラックス
−環境的に許容された量の放射性同位元素を含むカルシウム，マグネシウム，あるいはカルシウム−マグネシウムホウ酸塩
−環境的に許容された量の放射性同位元素を含むホウ素酸溶液
−最大でソジウム水酸化物１ｋｇあたり８００Ｂｑの濃度でセシウム同位元素だけを含むソジウム水酸化物溶液
−５ｇ／リットル以下のホウ素酸を含む放射性廃棄物
【００１４】
本発明による方法は、放射性廃棄物の処理装置によって実行される。
【００１５】
この装置は反応器−均質化槽を備え、それに接続された放射性廃棄物のためのリザーバからｐＨ５．５以下とｐＨ５．５以上の放射性廃棄物の供給を受けると共に、ｐＨ調整添加物のためのリザーバに接続されｐＨ調整添加物の供給を受けるようになっている。
【００１６】
反応器−均質化槽はまた結晶ボラックス相分離器に接続され、そこで２０〜２５ｇ／リットルのホウ素酸を含有する液体状放射性廃棄物に分離される。
【００１７】
液体状放射性廃棄物は混合器−沈殿タンクに供給され、その混合器−沈殿タンクの上部にはアルカリ−土類金属塩溶液を供給するためのリザーバが接続され、その下部にはアルカリ−土類ホウ酸塩のための分離器が接続されている。この分離器から、これらのアルカリ−土類ホウ酸塩の結晶相が分離器内での精留（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のために送り込まれ、その後、バッキングユニットへと送られる。２〜４ｇ／リットルのホウ素塩を含有する液体状放射性廃棄物は、処理された放射性廃棄物のためのリザーバに供給される。
【００１８】
他の生成物−すなわち反応器−均質化槽に接続された分離器で生成されたボラックスの結晶相は、ボラックス溶液のためのバッファリザーバ内へと送られて分解され、フィルターを通過し、反応器及び分離器へと輸送される。その後、再結晶化されたボラックスが分離器へと供給され、源溶液がリザーバ内に集積され、中間のバッファボラックス溶液リザーバ内へと戻される。
【００１９】
分離器からの再結晶化されたボラックスの一部はパッキングユニットへと供給され、再結晶化されたボラックスの他の一部はリザーバ内に送られて再び分解させられ、その後、電子透析組立体へと送られ、そこでホウ素酸溶液とソジウム水酸化物が生成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による放射性廃棄物の処理方法及び処理装置の利点は、次のような点にある。
−放射性廃棄物から得られた生成物、すなわち、ボラックス，カルシウム−マグネシウムホウ酸塩，ホウ素酸溶液，ソジウム水酸化物などは環境的に許容される量の放射性同位元素を含んでおり、生成物を用いるのに適している。
−この方法と装置によって得られる長期間の貯蔵のための放射性廃棄物には極めてわずかな量のホウ素酸しか含まれておらず、すなわち非放射性生成物を貯蔵する放射性廃棄物貯蔵所のように大きなスペースを必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、原子力発電プラントの操作から生じる放射性廃棄物を処理するための装置を示した添付図すなわち図１によって説明される。
【００２２】
この処理装置は次のような要素で成り立っている。
１・・・ｐＨ５．５以下の放射性廃棄物のためのリザーバ（貯留槽）
２・・・ｐＨ５．５以上の放射性廃棄物のためのリザーバ
３・・・ｐＨを調整するための補正用添加剤のリザーバ
４・・・反応器−均質化槽
５・・・ボラックス（ホウ砂）結晶相及び液体状放射性廃棄物分離器
６・・・混合器（ミキサー）−沈殿タンク
７・・・アルカリ土類金属塩の溶液のためのリザーバ
８・・・ホウ酸塩（カルシウムとマグネシウム）分離器
９・・・分離器
１０・・濃度約２〜４ｇ／リットルのホウ素塩を有する処理済みの放射性廃棄物のためのリザーバ
【００２３】
１１・・ボラックス溶液のためのバッファリザーバ
１２・・フィルター
１３・・反応器−結晶化装置
１４・・再結晶化ボラックス分離器
１５・・中間リザーバ
１６・・ボラックス分離器
１７・・再結晶化したボラックスを分解させるためのリザーバ
１８・・電子透析組立体
１９・・ホウ素酸溶液リザーバ
２０・・ソジウム（ナトリウム）水酸化物溶液リザーバ
２１・・パッキングユニット
【００２４】
この処理装置は次のように操作される。
リザーバ１からのｐＨ５．５以下の放射性廃棄物とリザーバ２からのｐＨ５．５以上の放射性廃棄物とが反応器−均質化槽４内で混合され、この際、リザーバ３から添加剤が加えられる。相互作用の結果、分離器５内でボラックスが生成される。ボラックス結晶相はバッファリザーバ１１へと送られて分解され、フィルター１２で濾過されて、反応器−結晶化装置１３へと輸送され、再結晶化ボラックス分離器１４へと移送される。それからボラックス分離のための分離器１６へと供給され、パッキングユニット２１内に詰め込まれる。分離器１４からの源溶液はリザーバ１５内に集積され、複数回にわたってバッファリザーバ１１へと供給される。
【００２５】
分離器５でボラックスが分離された後の液体状放射性廃棄物は混合器−沈殿タンク６へと輸送され、そこでリザーバ７からのアルカリ−土類塩溶液と混合される。その後、ボラックス混合物は分離器８内で分離され、分離器９内で精製され、パッキングユニット２１内に詰め込まれる。そのようにして沈殿タンク６内で得られた液体状放射性廃棄物は、分離器８を通じて２〜４ｇ／リットルのホウ素塩を含有し、貯蔵のために、処理済みの放射性廃棄物リザーバ１０へと供給される。
【００２６】
リザーバ１７内で分解された後の分離器１６からの再結晶化されたボラックスは、電子透析組立体１８へと供給される。その後、リザーバ１９内でホウ素酸溶液は６０ｇ／リットルの濃度に達するまで濃縮され、リザーバ２０内でソジウム水酸化物溶液が１５０ｇ／リットルの濃度に達するまで濃縮され、生成される。
【実施例１】
【００２７】
本発明による装置の具体例は次のようなものであるが、これらは本発明を限定するものではない。
３５ｇ／リットルのホウ素酸（ホウ素塩）を含むｐＨ８．０の１リットルの放射性廃棄物が、ｐＨ１０．１の放射性廃棄物と混合され、混合物のｐＨが９．１に達するまで混合された。それからボラックスの硬い結晶相が分離され、液体状放射性廃棄物の他の残りの部分に、９．０ミリリットルのカルシウム硝酸塩の溶液が、濃度９００ｇ／リットルで追加された。このようにして得られた非溶解性カルシウムホウ酸塩が混合物から分離され、液体状の放射性廃棄物は、ホウ素酸濃度が２．２ｇ／リットルに達するまで濃縮された。
【００２８】
分離されたカルシウムホウ酸塩は数回にわたって水で洗浄され、非放射性生成物として分離された。分離されかつ再結晶化したボラックスから、２０ｇ／リットルの濃度で溶液が用意され、電子透析に向けられた。電子透析組立体では、耐熱性の膜に、０．３５アンペアの電流と５．２ボルトの電圧が用いられた。得られた生成物は、濃度が１０ｇ／リットルのホウ素酸溶液と、濃度が１．５ｇ／リットルのソジウム水酸化物溶液であった。
【実施例２】
【００２９】
２００ｇ／リットルのホウ素酸（ホウ素塩）を含むｐＨ１０．０の１リットルの放射性廃棄物が、ｐＨ４．０の放射性廃棄物と混合され、混合物のｐＨが８．２に達するまで混合された。それからボラックスの硬い結晶相が分離され、液体状放射性廃棄物の他の残りの部分に、９．４ミリリットルのマグネシウム塩化物溶液が、濃度５００ｇ／リットルで追加された。このようにして得られた溶解性マグネシウムホウ酸塩が混合物から分離され、液体状の放射性廃棄物は、ホウ素酸濃度が３．４ｇ／リットルに達するまで濃縮された。
【００３０】
分離されたボラックスは再結晶化され、精製されたボラックスから２５ｇ／リットルの濃度で溶液が用意され、耐熱性の膜に、４５アンペアの電流と５５ボルトの電圧が用いられた電子透析で処理された。得られた生成物は、濃度が５９ｇ／リットルのホウ素酸溶液と、濃度が１５０ｇ／リットルのソジウム水酸化物溶液であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】加圧水反応器−均質化槽を備えた原子力発電プラントの操作から発生する放射性廃棄物を処理する装置の回路図である。
【図１】
2005509163.tif 000002
【国際調査報告】
2005509163.tif 000003
2005509163.tif 000004