(57)【要約】      （修正有）【課題】セメント固化によって生じる高線量の放射性廃棄物量を低減する廃イオン交換樹脂の処理方法を提供する。【解決手段】廃樹脂処理方法は、放射性核種を吸着したイオン交換樹脂に硫酸溶液を供給し、イオン交換樹脂から放射性核種を溶離させる溶離工程Ｓ１と、溶離工程Ｓ１で溶離された放射性核種を含む硫酸溶液である溶離液から、拡散透析膜を介して硫酸の少なくとも一部を回収する回収工程Ｓ３と、回収工程Ｓ３で硫酸を回収された溶離液である第一溶離廃液を無機吸着剤に通水し、第一溶離廃液から放射性核種を除去する除去工程Ｓ５と、除去工程Ｓ５で放射性核種が除去された第一溶離廃液である第二溶離廃液を処理する廃液処理工程Ｓ６と、除去工程Ｓ５で第一溶離廃液が通水された無機吸着剤をセメント固化する無機吸着剤固化工程Ｓ７２と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性核種を吸着したイオン交換樹脂に硫酸溶液を供給し、前記イオン交換樹脂から前記放射性核種を溶離させる溶離工程と、
前記溶離工程で溶離された前記放射性核種を含む前記硫酸溶液である溶離液から、拡散透析膜を介して硫酸の少なくとも一部を回収する回収工程と、
前記回収工程で前記硫酸を回収された前記溶離液である第一溶離廃液を無機吸着剤に通水し、前記第一溶離廃液から前記放射性核種を除去する除去工程と、
前記除去工程で前記放射性核種が除去された前記第一溶離廃液である第二溶離廃液を処理する廃液処理工程と、
前記除去工程で前記第一溶離廃液が通水された前記無機吸着剤をセメント固化する無機吸着剤固化工程と、を含む廃樹脂処理方法。
【請求項２】
前記第一溶離廃液中の前記放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値に下回ったか否かを判定する判定工程を含み、
前記基準値を下回ったと判定した場合に、前記除去工程を実施する請求項１に記載の廃樹脂処理方法。
【請求項３】
前記判定工程では、前記回収工程を実施後の経過時間が予め定めた規定時間を超えた場合に、前記イオン濃度が前記基準値を下回ったと判定する請求項２に記載の廃樹脂処理方法。
【請求項４】
前記判定工程で前記基準値を上回っていると判定した場合に、前記第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化する廃液固化工程を含む請求項２または請求項３に記載の廃樹脂処理方法。
【請求項５】
前記廃液固化工程は、前記無機吸着剤固化工程と同時に実施され、前記無機吸着剤と前記第一溶離廃液とを混合させた後にセメント固化する請求項４に記載の廃樹脂処理方法。
【請求項６】
硫酸溶液が供給され、放射性核種が吸着されたイオン交換樹脂から前記放射性核種を溶離させる溶離部と、
前記溶離部で溶離された前記放射性核種を含む前記硫酸溶液である溶離液が供給され、前記溶離液から硫酸の少なくとも一部を回収する拡散透析膜を有する回収部と、
前記回収部で前記硫酸を回収された前記溶離液である第一溶離廃液が供給され、前記第一溶離廃液が通水されることで前記第一溶離廃液から前記放射性核種を除去する無機吸着剤を有する除去部と、
前記除去部で前記放射性核種が除去された前記第一溶離廃液である第二溶離廃液が処理される廃液処理部と、
前記除去部で前記第一溶離廃液が通水された前記無機吸着剤をセメント固化する無機吸着剤固化部と備える廃樹脂処理システム。
【請求項７】
前記第一溶離廃液中の前記放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値に下回ったか否かを判定する判定部と、
前記基準値を下回ったと判定した場合に、前記除去部に前記第一溶離廃液を供給させる切替部と、を備える請求項６に記載の廃樹脂処理システム。
【請求項８】
前記判定部は、前記回収部へ前記溶離液が供給されている時間である経過時間が予め定めた規定時間を超えた場合に、前記イオン濃度が前記基準値を下回ったと判定する請求項７に記載の廃樹脂処理システム。
【請求項９】
前記判定部で前記基準値を上回っていると判定した場合に、前記第一溶離廃液が供給され、前記第一溶離廃液を濃縮させる濃縮部と、
前記濃縮部で濃縮された前記第一溶離廃液をセメント固化する廃液固化部とを備える請求項７または請求項８に記載の廃樹脂処理システム。
【請求項１０】
前記廃液固化部は、前記無機吸着剤固化部と一体に設けられ、前記無機吸着剤と前記第一溶離廃液とを混合させた混合物をセメント固化する請求項９に記載の廃樹脂処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃樹脂処理方法及び廃樹脂処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの系統水には放射性核種が複数種類含まれている。これらを吸着して系統水を純化するためにイオン交換樹脂が使用されている。放射性核種のうち、コバルト、セシウム、ストロンチウム、鉄、ニッケル等の放射能強度の高いカチオン系の金属イオンは、溶離器において、イオン交換樹脂から硫酸を含む水溶液中に溶離される。
【０００３】
イオン交換樹脂から溶離された放射性核種及び硫酸を含む溶離液は、拡散透析膜によって放射性核種と硫酸とに分離される。分離された硫酸は、再び溶離器に送られて再利用される。溶離液を再利用する方法として、例えば、特許文献１には、金属イオンを含んだ溶離液を電気透析で金属イオンと酸とに分離して、分離した酸を再利用することで、廃液量を低減する技術が記載されている。
【０００４】
一方、拡散透析膜によって硫酸が分離された溶離液である溶離廃液は、中和処理された後に、蒸発濃縮器に送られる。ここで濃縮された溶離廃液は、最終的にはセメント固化される。蒸発濃縮器において濃縮処理を施すことで、最終的な放射性廃棄物の量を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１０２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、溶離廃液を濃縮させる際には、中和された溶離廃液中の主成分である硫酸ナトリウムの析出を抑えるために、硫酸ナトリウムの溶解度以下まで濃縮減容率を抑える必要がある。その結果、処理すべき放射性核種の量の増加に伴って溶離廃液の量が増加すると、セメント固化後の高線量の放射性廃棄物の量が増大してしまう。そのため、高線量の放射性廃棄物の量を低減したいという要望がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セメント固化によって生じる高線量の放射性廃棄物の量を低減することが可能な廃樹脂処理方法及び廃樹脂処理システム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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る廃樹脂処理方法は、放射性核種を吸着したイオン交換樹脂に硫酸溶液を供給し、前記イオン交換樹脂から前記放射性核種を溶離させる溶離工程と、前記溶離工程で溶離された前記放射性核種を含む前記硫酸溶液である溶離液から、拡散透析膜を介して硫酸の少なくとも一部を回収する回収工程と、前記回収工程で前記硫酸を回収された前記溶離液である第一溶離廃液を無機吸着剤に通水し、前記第一溶離廃液から前記放射性核種を除去する除去工程と、前記除去工程で前記放射性核種が除去された前記第一溶離廃液である第二溶離廃液を処理する廃液処理工程と、前記除去工程で前記第一溶離廃液が通水された前記無機吸着剤をセメント固化する無機吸着剤固化工程と、を含む。
【０００９】
このような構成によれば、第一溶離廃液を無機吸着剤に通水させることで、第一溶離廃液に含まれる放射性核種が無機吸着剤に吸着して第一溶離廃液中から除去される。これにより、第一溶離廃液中から放射性核種を高い精度で除去でき、第二溶離廃液の線量を低下させることができる。そのため、第二溶離廃液をセメント固化することなく、廃液処理工程で処理できる。
【００１０】
また、本発明の第二態様に係る廃樹脂処理方法では、第一態様において、前記第一溶離廃液中の前記放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値に下回ったか否かを判定する判定工程を含み、前記基準値を下回ったと判定した場合に、前記除去工程を実施してもよい。
【００１１】
このような構成とすることで、第一溶離廃液の状態に応じて、放射性核種を除去するために無機吸着剤を用いることが非効率な状態か否かを見極めて、無機吸着剤を効率よく使用できる。
【００１２】
また、本発明の第三態様に係る廃樹脂処理方法では、第二態様において、前記判定工程では、前記回収工程を実施後の経過時間が予め定めた規定時間を超えた場合に、前記イオン濃度が前記基準値を下回ったと判定してもよい。
【００１３】
このような構成とすることで、経過時間を測定するだけで無機吸着剤を用いることが非効率な場合を容易に見極めることができる。
【００１４】
また、本発明の第四態様に係る廃樹脂処理方法では、第二態様または第三態様において、前記判定工程で前記基準値を上回っていると判定した場合に、前記第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化する廃液固化工程を含んでいてもよい。
【００１５】
このような構成とすることで、基準値を上回っていると判定した場合に、第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化することで、放射性核種のイオン濃度の高い第一溶離廃液のみをセメント固化し、放射性核種のイオン濃度の低い第一溶離廃液のみを無機吸着剤を用いて処理できる。これにより、効率的に放射性核種を処理し、高線量の放射性廃棄物の量を低減できる。
【００１６】
また、本発明の第五態様に係る廃樹脂処理方法では、第四態様において、前記廃液固化工程は、前記無機吸着剤固化工程と同時に実施され、前記無機吸着剤と前記第一溶離廃液とを混合させた後にセメント固化してもよい。
【００１７】
このような構成とすることで、セメント固化の対象である無機吸着剤及び第一溶離廃液を混合させることで、セメント固化後の廃棄物の量を低減できる。
【００１８】
また、本発明の第六態様に係る廃樹脂処理システムでは、硫酸溶液が供給され、放射性核種が吸着されたイオン交換樹脂から前記放射性核種を溶離させる溶離部と、前記溶離部で溶離された前記放射性核種を含む前記硫酸溶液である溶離液が供給され、前記溶離液から硫酸の少なくとも一部を回収する拡散透析膜を有する回収部と、前記回収部で前記硫酸を回収された前記溶離液である第一溶離廃液が供給され、前記第一溶離廃液が通水されることで前記第一溶離廃液から前記放射性核種を除去する無機吸着剤を有する除去部と、前記除去部で前記放射性核種が除去された前記第一溶離廃液である第二溶離廃液が処理される廃液処理部と、前記除去部で前記第一溶離廃液が通水された前記無機吸着剤をセメント固化する無機吸着剤固化部と備える。
【００１９】
このような構成とすることで、第一溶離廃液を無機吸着剤に通水させることで、第一溶離廃液に含まれる放射性核種が無機吸着剤に吸着して第一溶離廃液中から除去される。これにより、第一溶離廃液中から放射性核種を高い精度で除去でき、第二溶離廃液の線量を低下させることができる。そのため、第二溶離廃液をセメント固化することなく、廃液処理部で処理できる。
【００２０】
また、本発明の第七態様に係る廃樹脂処理システムでは、第六態様において、前記第一溶離廃液中の前記放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値に下回ったか否かを判定する判定部と、前記基準値を下回ったと判定した場合に、前記除去部に前記第一溶離廃液を供給させる切替部と、を備えていてもよい。
【００２１】
このような構成とすることで、第一溶離廃液の状態に応じて、放射性核種を除去するために無機吸着剤を用いることが非効率な状態か否かを見極めて、無機吸着剤を効率よく使用できる。
【００２２】
また、本発明の第八態様に係る廃樹脂処理システムでは、第七態様において、前記判定部は、前記回収部へ前記溶離液が供給されている時間である経過時間が予め定めた規定時間を超えた場合に、前記イオン濃度が前記基準値を下回ったと判定してもよい。
【００２３】
このような構成とすることで、経過時間を測定するだけで無機吸着剤を用いることが非効率な場合を容易に見極めることができる。
【００２４】
また、本発明の第九態様に係る廃樹脂処理システムでは、第七態様または第八態様において、前記判定部で前記基準値を上回っていると判定した場合に、前記第一溶離廃液が供給され、前記第一溶離廃液を濃縮させる濃縮部と、前記濃縮部で濃縮された前記第一溶離廃液をセメント固化する廃液固化部とを備えていてもよい。
【００２５】
このような構成とすることで、基準値を上回っていると判定した場合に、第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化することで、放射性核種のイオン濃度の高い第一溶離廃液のみをセメント固化し、放射性核種のイオン濃度の低い第一溶離廃液のみを無機吸着剤を用いて処理できる。これにより、効率的に放射性核種を処理し、高線量の放射性廃棄物の量を低減できる。
【００２６】
また、本発明の第一態様に係る廃樹脂処理システムでは、第九態様において、前記廃液固化部は、前記無機吸着剤固化部と一体に設けられ、前記無機吸着剤と前記第一溶離廃液とを混合させた混合物をセメント固化してもよい。
【００２７】
このような構成とすることで、セメント固化の対象である無機吸着剤及び第一溶離廃液を混合させることで、セメント固化後の廃棄物の量を低減できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、セメント固化によって生じる高線量の放射性廃棄物の量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る廃樹脂処理システムを概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る廃樹脂処理方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施形態において、第一溶離液中の放射性核種のイオン濃度と経過時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の廃樹脂処理システム１００は、原子力プラントの運転により生じた放射性核種を吸着したイオン交換樹脂を廃棄処理するシステムである。なお、イオン交換樹脂に吸着している放射性核種としては、例えば、コバルト、セシウム、ストロンチウム、鉄、ニッケル等のカチオン系の金属イオンが挙げられる。
【００３１】
本実施形態の廃樹脂処理システム１００は、廃樹脂タンク２と、溶離器（溶離部）３と、焼却炉４と、回収器（回収部）５と、純水供給部６と、硫酸供給部７と、硫酸混合器８と、を備えている。さら廃樹脂処理システム１００は、切替部９と、制御部１０と、除去部１１と、廃液処理部１２と、中和タンク１３と、中和剤供給部１４と、濃縮器（濃縮部）１５と、濃縮廃液タンク１６と、固化部１７とを備えている。
【００３２】
廃樹脂タンク２は、原子力プラント等で使用済みの放射性各種を吸着したイオン交換樹脂を貯留している。廃樹脂タンク２は、廃樹脂送出ライン２０１を介して、イオン交換樹脂を溶離器３に送り出している。廃樹脂送出ライン２０１は、廃樹脂タンク２と溶離器３とを接続している。
【００３３】
溶離器３は、イオン交換樹脂を受け入れて放射性核種の溶離処理を行っている。溶離器３は、硫酸を含む水溶液である硫酸溶液が供給されている。溶離器３は、硫酸溶液によって放射性核種が吸着されたイオン交換樹脂から放射性核種を溶離させている。本実施形態の溶離器３は、廃樹脂送出ライン２０１を介して廃樹脂タンク２からイオン交換樹脂が導入されている。溶離器３は、受入室導入ライン２０３を介して、溶離された放射性核種を含む硫酸溶液である溶離液を回収器５に送り出している。溶離器３は、溶離処理済樹脂送出ライン２０２を介して、溶離処理後のイオン交換樹脂を焼却炉４に送り出している。溶離処理済樹脂送出ライン２０２は、溶離器３と焼却炉４とを接続している。焼却炉４は、放射性核種が溶離された後のイオン交換樹脂を焼却処分している。
【００３４】
回収器５は、溶離器３から溶離液が供給されている。回収器５は、溶離液から硫酸の少なくとも一部を回収する拡散透析膜５３を有している。回収器５は、拡散透析膜５３によって受入室５１と回収室５２とが区画されている。
【００３５】
受入室５１は、受入室導入ライン２０３及び受入室送出ライン２０４と接続されている。受入室導入ライン２０３は、溶離器３から送り出された溶離液を回収器５の受入室５１に導入している。受入室導入ライン２０３は、受入室５１と溶離器３とを接続している。受入室送出ライン２０４は、受入室５１から後述する第一溶離廃液を送り出している。受入室送出ライン２０４は、受入室５１と切替部９とを接続している。
【００３６】
回収室５２は、回収室導入ライン２０５及び回収室送出ライン２０６に接続されている。回収室導入ライン２０５は、純水を回収室５２に導入している。回収室導入ライン２０５は、回収室５２と純水供給部６とを接続している。回収室送出ライン２０６は、回収室５２から放射性核種の大部分と硫酸の一部とが取り除かれた溶離液（硫酸溶液）を溶離器３に送り出している。回収室送出ライン２０６は、回収室５２と溶離器３とを接続している。
【００３７】
図１においては、図示の簡略化のために一つの受入室５１と一つの回収室５２とを拡散透析膜５３で区画して示しているが、回収器５にはこのような構造部が多数設けられている。受入室導入ライン２０３は分流して多数の受入室５１に連通している。また、回収室導入ライン２０５も分流して多数の回収室５２に連通している。また、多数の受入室５１が合流して受入室送出ライン２０４に連通している。また、多数の回収室５２が合流して回収室送出ライン２０６に連通している。
【００３８】
拡散透析膜５３は、受入室５１の溶離液から硫酸を選択的に回収室５２側に透析するものである。拡散透析膜５３の具体的な材質は、例えば、スチレン、クロロメチルスチレン、ビニルピリジン、ジビニルベンゼンを組み合わせた共重合体からなっている。本実施形態の拡散透析膜５３は、受入室５１の溶離液から硫酸イオンと水素イオンとを回収室５２側に透過させる。これにより、受入室５１には、第一溶離廃液が残留する。第一溶離廃液は、拡散透析膜５３で硫酸が回収室５２側に回収された後の溶離液であって、放射性核種及び一部の硫酸を含む溶離廃液である。
【００３９】
純水供給部６は、回収室導入ライン２０５を介して、純水を回収室５２に供給している。純水供給部６は、純水を一定流量供給している。
【００４０】
硫酸供給部７は、硫酸供給ライン２０７を介して、回収室送出ライン２０６に硫酸を供給している。硫酸供給ライン２０７は、硫酸供給部７と回収室送出ライン２０６とを接続している。硫酸供給ライン２０７の途中には、硫酸を送り出す硫酸供給ポンプ２０８が設けられている。回収室送出ライン２０６には、硫酸供給ライン２０７との接続位置よりも下流側（溶離器３側）に硫酸混合器８が接続されている。硫酸混合器８は、回収室５２から送り出された濃度の低い硫酸溶液と硫酸供給部７から供給された硫酸とを混合している。これにより、回収器５で一部の硫酸が回収されて濃度の低下している硫酸溶液に、硫酸が補充される。硫酸が補充された硫酸溶液は、再び溶離器３に送出されている。その結果、一定濃度及び一定流量の硫酸溶液が溶離器３に供給されている。
【００４１】
切替部９は、受入室送出ライン２０４と接続されている。切替部９は、供給されてくる第一溶離廃液の送出先を切り替え可能とされている。本実施形態の切替部９は、例えば、三方弁である。本実施形態の切替部９は、除去部導入ライン２０９及び中和タンク導入ライン２１０に接続されている。切替部９は、受入室送出ライン２０４から供給されてくる第一溶離廃液の送出先を、除去部導入ライン２０９及び中和タンク導入ライン２１０のいずれか一方に切り替え可能とされている。
【００４２】
制御部１０は、切替部９の切り換えを制御している。本実施形態の制御部１０は、切替部９に対して、除去部導入ライン２０９を閉塞させた際には中和タンク導入ライン２１０を開放させている。制御部１０は、切替部９に対して、除去部導入ライン２０９を開放させた際には中和タンク導入ライン２１０を閉塞させている。本実施形態の制御部１０は、判定部１０１と、出力部１０２と、を有している。
【００４３】
判定部１０１は、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値Ｉｋを下回ったか否かを判定している。判定部１０１は、イオン濃度が基準値Ｉｋを下回った場合に、除去部導入ライン２０９に第二溶離廃液を供給するよう切替部９に指示を送る信号を出力部１０２に送る。判定部１０１は、イオン濃度が基準値Ｉｋを上回っている場合に、中和タンク導入ライン２１０に第二溶離廃液を供給するよう切替部９に指示を送る信号を出力部１０２に送る。ここで、本実施形態の基準値Ｉｋは、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が十分に低下しているとみなせる値である。したがって、基準値Ｉｋは、第一溶離廃液をセメント固化するよりも無機吸着剤を用いた方が放射性核種を除去するために効率的であるとみなせる値である。
【００４４】
本実施形態の判定部１０１は、経過時間が予め定めた規定時間Ｔｓを超えた場合に、イオン濃度が基準値Ｉｋを下回ったと判定している。経過時間は、回収器５へ溶離液が供給されている時間であって、回収器５で溶離液から放射性核種を除去している作業時間である。本実施形態の経過時間は、受入室導入ライン２０３から受入室５１に溶離液が流入し始めてから経過した時間である。規定時間Ｔｓは、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が一度上昇した後に、基準値Ｉｋ以下となった際に時間である。
【００４５】
なお、判定部１０１は、不図示のセンサーで取得した第一溶離廃液のベッドボリューム（Bed Volume）に基づいて経過時間を取得してもよい。また、経過時間は、外部から入力されたり、装置に連動したタイマーで測定したりすることで取得しても良い。
【００４６】
出力部１０２は、判定部１０１からの信号に基づいて、切替部９に第一溶離廃液の送出先を切り替えるよう指示を送る。これにより、切替部９は、第一溶離廃液の送出先を、除去部導入ライン２０９と中和タンク導入ライン２１０とで切り替えている。
【００４７】
除去部１１は、回収器５から切替部９を介して第一溶離廃液が供給される。除去部１１は、第一溶離廃液が通水されることで、第一溶離廃液から放射性核種を除去する無機吸着剤を有している。本実施形態の除去部１１は、除去部導入ライン２０９及び第二溶離廃液送出ライン２１１に接続されている。除去部１１は、切替部９を介して除去部導入ライン２０９から第一溶離廃液が供給される。除去部１１は、供給された第一溶離廃液を無機吸着剤に通水させて、第一溶離廃液中の放射性核種を無機吸着剤に吸着させている。除去部１１は、第二溶離廃液送出ライン２１１を介して、無機吸着剤を通って放射性核種が除去された第一溶離廃液である第二溶離廃液を廃液処理部１２に送り出している。無機吸着剤としては、ゼオライト系、フェロシアン化物系、結晶化シリコチタネート系、及びアンチモン酸塩系が挙げられる。
【００４８】
廃液処理部１２は、除去部１１で放射性核種が除去された第二溶離廃液が処理される。廃液処理部１２は、第二溶離廃液送出ライン２１１に接続されている。廃液処理部１２は、低線量の各種放射性廃液を処理している放射性廃棄物処理系統（ＷＤＳ）である。具体的には、廃液処理部１２は、ドレン水等の低線量の放射性廃液をドレンタンクに貯留した後に、貯留した放射性廃水を蒸発させて濃縮させている。その後、放射性物質をほとんど含んでおらず、非常に線量の低い放射性廃液は、脱塩処理によって処理してプラント内で再使用する。また、そこまで線量の低くない放射性廃液は、濃縮させた後にアスファルト固化によって処理する。本実施形態の廃液処理部１２は、第二溶離廃液送出ライン２１１を介して供給されてきた第二溶離廃液を、このような他の放射性廃液とともに処理している。
【００４９】
中和タンク１３は、回収器５から切替部９を介して第一溶離廃液が供給される。中和タンク１３は、貯留した第一溶離廃液を中和している。本実施形態の中和タンク１３は、中和タンク導入ライン２１０に接続されている。中和タンク１３は、切替部９を介して中和タンク導入ライン２１０から第一溶離廃液が供給される。したがって、中和タンク１３には、除去部１１に供給されていない第一溶離廃液が供給される。中和タンク１３は、中和剤供給部１４から供給される中和剤と第一溶離廃液とを混合させて中和する。中和剤供給部１４は、硫酸に対する中和剤として、中和剤供給ライン２１５を介して、苛性ソーダ（水酸化ナトリム）を中和タンク１３に供給している。中和剤供給ライン２１５には、その途中に中和剤を中和タンク１３に向かって圧送する中和剤ポンプ２１６が設けられている。中和された第一溶離廃液である中和廃液は、中和廃液導入ライン２１３を介して濃縮器１５に導入されて加熱濃縮される。中和廃液導入ライン２１３には、その途中に中和廃液を濃縮器１５に向かって圧送する中和廃液ポンプ２１４が設けられている。
【００５０】
中和廃液は、放射性核種を含んだまま濃縮器１５で濃縮される。濃縮された中和廃液である濃縮廃液が、濃縮廃液導入ライン２１７を介して濃縮廃液タンク１６に貯留される。濃縮廃液導入ライン２１７には、その途中に濃縮廃液を濃縮廃液タンク１６に向かって圧送する濃縮廃液ポンプ２１８が設けられている。濃縮廃液タンク１６に貯留された濃縮廃液は、固化部導入ライン２１９を介して固化部１７に送られる。
【００５１】
固化部１７は、セメント固化によって高線量の放射性廃棄物を処理して保管している。本実施形態の固化部１７は、廃液固化部１７１と、無機吸着剤固化部１７２と有している。
【００５２】
廃液固化部１７１は、濃縮器１５で濃縮された第一溶離廃液である濃縮廃液をセメント固化している。廃液固化部１７１は、固化部導入ライン２１９に接続されている。廃液固化部１７１は、固化部導入ライン２１９を介して供給された濃縮廃液をセメント固化している。
【００５３】
無機吸着剤固化部１７２は、除去部１１で第二溶離廃液が通水された無機吸着剤をセメント固化している。無機吸着剤固化部１７２は、無機吸着剤送出ライン２１２に接続されている。無機吸着剤固化部１７２は、無機吸着剤送出ライン２１２を介して、放射性核種が吸着した無機吸着剤が供給される。無機吸着剤固化部１７２は、放射性核種が吸着した無機吸着剤をセメント固化している。
【００５４】
本実施形態では、廃液固化部１７１は、無機吸着剤固化部１７２と一体に設けられている。したがって、固化部１７では、無機吸着剤と、中和及び濃縮された第一溶離廃液である濃縮廃液とを混合させた混合物がセメント固化されている。
【００５５】
次に上記廃樹脂処理システム１００を用いた廃樹脂処理方法Ｓ１００について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の廃樹脂処理方法Ｓ１００は、放射性核種を吸着したイオン交換樹脂を廃棄処理する方法である。
【００５６】
本実施形態の廃樹脂処理方法Ｓ１００は、溶離工程Ｓ１と、焼却工程Ｓ２、回収工程Ｓ３と、判定工程Ｓ４と、除去工程Ｓ５、廃液処理工程Ｓ６と、固化工程Ｓ７と、含んでいる。
【００５７】
溶離工程Ｓ１は、放射性核種を吸着したイオン交換樹脂に硫酸溶液を供給し、イオン交換樹脂から放射性核種を溶離させる。具体的には、本実施形態の溶離工程Ｓ１では、廃樹脂送出ライン２０１を介して廃樹脂タンク２からイオン交換樹脂を溶離器３に導入する。その後、溶離器３で硫酸溶液によって溶離処理を施すことで、イオン交換樹脂から放射性核種が溶離される。溶離された放射性核種を含む溶離液は、受入室導入ライン２０３を介して回収器５の受入室５１へ供給される。
【００５８】
焼却工程Ｓ２は、溶離工程Ｓ１後に実施される。焼却工程Ｓ２は、溶離工程Ｓ１で放射性核種が除去されたイオン交換樹脂を焼却する。本実施形態の焼却工程Ｓ２は、溶離処理済樹脂送出ライン２０２を介して、溶離器３から供給されてきたイオン交換樹脂を焼却している。
【００５９】
回収工程Ｓ３は、溶離工程Ｓ１後に実施される。回収工程Ｓ３は、溶離工程Ｓ１で溶離された溶離液から、拡散透析膜５３を介して硫酸の少なくとも一部を回収する。本実施形態の回収工程Ｓ３では、受入室導入ライン２０３を介して溶離器３から供給される溶離液を複数の受入室５１に導入する。複数の受入室５１に導入された溶離液は、拡散透析膜５３によって硫酸が透析される。これにより、回収室５２には、受入室５１の溶離液中の硫酸イオンと水素イオンとが透過される。その結果、受入室５１から大部分の硫酸が回収室５２側に回収されて、受入室５１には、放射性核種及び一部の硫酸を含む第一溶離廃液が残留する。
【００６０】
判定工程Ｓ４は、回収工程Ｓ３後に実施される。判定工程Ｓ４は、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が予め定めた基準値Ｉｋに下回ったか否かを判定する。判定工程Ｓ４で基準値Ｉｋを下回ったと判定した場合には、除去工程Ｓ５を実施する。また、判定工程Ｓ４で基準値Ｉｋを上回っていると判定した場合には、後述する廃液固化工程Ｓ７１を実施する。本実施形態の判定工程Ｓ４では、回収工程Ｓ３を実施後の経過時間が予め定めた規定時間Ｔｓを超えた場合に、イオン濃度が基準値Ｉｋを下回ったと判定している。具体的には、判定工程Ｓ４では、制御部１０の判定部１０１によって、回収工程Ｓ３の実施している時間である経過時間に基づいて判定している。判定工程Ｓ４では、判定結果に基づいて、切替部９での第一溶離廃液の送出先を切り替えている。より具体的には、判定工程Ｓ４では、定時間Ｔｓを超えた場合に、除去部導入ライン２０９に第二溶離廃液を供給するよう切替部９が切り替えられる。判定工程Ｓ４では、規定時間Ｔｓを超えていない場合に、中和タンク導入ライン２１０に第二溶離廃液を供給するよう切替部９が切り替えられる。
【００６１】
除去工程Ｓ５は、判定工程Ｓ４後に実施される。除去工程Ｓ５は、第一溶離廃液を無機吸着剤に通水し、第一溶離廃液から放射性核種を除去する。除去工程Ｓ５は、判定工程Ｓ４でイオン濃度が基準値Ｉｋを下回ったと判定した場合に実施される。本実施形態の除去工程Ｓ５では、切替部９を介して除去部導入ライン２０９から供給される第一溶離廃液が無機吸着剤に通水される。その結果、放射性核種が無機吸着剤に吸着して第一溶離廃液から除去される。放射性核種が除去された第一溶離廃液である第二溶離廃液は廃液処理部１２に送り出される。
【００６２】
廃液処理工程Ｓ６は、除去工程Ｓ５後に実施される。廃液処理工程Ｓ６は、第二溶離廃液を処理する。本実施形態の廃液処理工程Ｓ６では、第二溶離廃液送出ライン２１１を介して除去部１１から廃液処理部１２に第二溶離廃液が導入される。その後、第二溶離廃液は、他の放射性廃液とともに脱塩処理またはアスファルト固化によって処理される。
【００６３】
固化工程Ｓ７は、セメント固化によって高線量の放射性廃棄物を処理して保管する。本実施形態の固化工程Ｓ７は、廃液固化工程Ｓ７１と、無機吸着剤固化工程Ｓ７２とを含んでいる。
【００６４】
廃液固化工程Ｓ７１は、判定工程Ｓ４後に実施される。廃液固化工程Ｓ７１は、判定工程Ｓ４でイオン濃度が基準値Ｉｋを上回っていると判定した場合に、第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化する。本実施形態の廃液固化工程Ｓ７１は、判定工程Ｓ４でイオン濃度が基準値Ｉｋを上回っていると判定した場合に、中和タンク導入ライン２１０から供給された第一溶離廃液に中和タンク１３で中和処理を施す。中和処理では、中和剤として、中和剤供給ライン２１５を介して、苛性ソーダ（水酸化ナトリム）を第一溶離廃液に供給することで、第一溶離廃液中の硫酸を硫酸ナトリウムとする。これにより、中和された第一溶離廃液である中和廃液を、中和廃液導入ライン２１３を介して濃縮器１５に導入して加熱濃縮する。加熱濃縮して生成された濃縮廃液は、濃縮廃液導入ライン２１７を介して濃縮廃液タンク１６に貯留された後に、固化部導入ライン２１９を介して廃液固化部１７１に送られる。廃液固化部１７１では、供給された濃縮廃液がセメント固化される。
【００６５】
無機吸着剤固化工程Ｓ７２は、除去工程Ｓ５後に実施する。無機吸着剤固化工程Ｓ７２は、除去工程Ｓ５で第一溶離廃液が通水された無機吸着剤をセメント固化する。本実施形態の無機吸着剤固化工程Ｓ７２では、無機吸着剤送出ライン２１２を介して、放射性核種が吸着した無機吸着剤が無機吸着剤固化部１７２に供給される。無機吸着剤固化部１７２では、放射性核種が吸着した無機吸着剤がセメント固化される。
【００６６】
本実施形態では、廃液固化工程Ｓ７１は、無機吸着剤固化工程Ｓ７２と同時に実施される。したがって、固化工程Ｓ７では、無機吸着剤と中和及び濃縮された第一溶離廃液である濃縮廃液とを混合させて一体の混合物とした後に、セメント固化が施されている。
【００６７】
上記のような廃樹脂処理システム１００及び廃樹脂処理方法Ｓ１００によれば、除去工程Ｓ５において、回収器５によって処理された第一溶離廃液を無機吸着剤に通水させることで、第一溶離廃液に含まれる放射性核種が無機吸着剤に吸着して第一溶離廃液中から除去される。これにより、第一溶離廃液中から放射性核種を高い精度で除去でき、第二溶離廃液の線量を低下させることができる。そのため、第二溶離廃液をセメント固化することなく、廃液処理工程Ｓ６において廃液処理部１２で他の低線量の廃液と共に処理できる。したがって、セメント固化が必要な液分の量を低減して、高線量の放射性廃棄物の量を低減することができる。
【００６８】
また、判定工程Ｓ４において、判定部１０１で、第一溶離廃液中の放射性濃度のイオン濃度が基準値Ｉｋを下回ったと判定した場合に、切替部９に第一溶離廃液を除去部１１に供給させて除去工程Ｓ５を実施させている。第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が高い場合には、全ての放射性核種を処理するために必要な無機吸着剤の量が増加する。そのため、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が高い場合には、無機吸着剤を用いても、高線量の放射性廃棄物の量を大きく低減することが難しい。したがって、第一溶離廃液の状態に応じて、放射性核種を除去するために無機吸着剤を用いることが非効率な状態か否かを見極めて、無機吸着剤を効率よく使用できる。
【００６９】
また、判定部１０１では、経過時間が予め定めた規定時間Ｔｓを超えた場合に、イオン濃度が基準値Ｉｋを下回ったと判定している。これは、溶離器３及び回収器５を介して送り出される第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度は、図３に示すように、処理を始めてから一度増加した後に、大きく低下するためである。したがって、規定時間Ｔｓを放射性核種のイオン濃度が大きく低下する時間に設定して経過時間を測定するだけで無機吸着剤を用いることが非効率な場合を容易に見極めることができる。
【００７０】
また、上述した図３に示すように、処理を始めてから一定の時間は、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が高くなっている。つまり、第一溶離廃液中には硫酸に比べて放射性核種が多くを占めている。一方、規定時間Ｔｓを過ぎて放射性核種のイオン濃度が低くなると、第一溶離廃液中には放射性核種に比べて硫酸が多くを占めることとなる。つまり、第一溶離廃液自体の量は変化しないが、放射性核種の量が大きく変化する。
【００７１】
このような第一溶離廃液をセメント固化で処理する場合には、セメント固化する前に濃縮器１５で中和された中和廃液を濃縮する必要がある。ところが、中和廃液の主成分である硫酸ナトリウムの析出を抑えるために、硫酸ナトリウムの溶解度以下まで濃縮減容率を抑えなければならない。その結果、廃液固化部１７１でセメント固化によって処理する場合には、放射性核種のイオン濃度に関わらず、第一溶離廃液の量でセメント固化後の放射性廃棄物の量が決まってしまう。したがって、放射性核種のイオン濃度が低くても、多くの第一溶離廃液を高線量の廃棄物として処理しなければならない。そこで、基準値Ｉｋを上回っていると判定した場合に、廃液固化部１７１で第一溶離廃液を濃縮させてセメント固化することで、放射性核種のイオン濃度の高い第一溶離廃液のみをセメント固化し、放射性核種のイオン濃度の低い第一溶離廃液のみを無機吸着剤を用いて処理できる。これにより、効率的に放射性核種を処理し、高線量の放射性廃棄物の量を低減できる。
【００７２】
また、固化工程Ｓ７において、固化部１７でセメント固化の対象である無機吸着剤及び濃縮廃液を混合させている。固体である無機吸着剤と液体である濃縮廃液とが混合されることで、混合物全体の容積が低減される。その結果、セメント固化後の高線量の放射性廃棄物の量が低減される。
【００７３】
（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００７４】
なお、本実施形態の判定工程Ｓ４では、制御部１０の判定部１０１を用いたがこのような構成に限定されるものではない。判定工程Ｓ４は、第一溶離廃液中の放射性核種のイオン濃度が基準値Ｉｋに下回ったか否かを判定することができればよい。例えば、判定工程Ｓ４は、作業者によって判定してもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、切替部９を有していたが、このような構造に限定されるものではない。例えば、廃樹脂処理システム１００が切替部９を有しておらず、除去部１１に回収器５から第一溶離廃液が直接供給される構造であってもよい。
【００７６】
また、判定部１０１でイオン濃度が判定される放射性核種は、例えば、セシウム、コバルト、ストロンチウム、鉄、ニッケル等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…廃樹脂処理システム  ２…廃樹脂タンク  ３…溶離器  ４…焼却炉  ５…回収器  ５１…受入室  ５２…回収室  ５３…拡散透析膜  ６…純水供給部  ７…硫酸供給部  ８…硫酸混合器  ９…切替部  １０…制御部  １０１…判定部  １０２…出力部  １１…除去部  １２…廃液処理部  １３…中和タンク  １４…中和剤供給部  １５…濃縮器  １６…濃縮廃液タンク  １７…固化部  １７１…廃液固化部  １７２…無機吸着剤固化部  ２０１…廃樹脂送出ライン  ２０２…溶離処理済樹脂送出ライン  ２０３…受入室導入ライン  ２０４…受入室送出ライン  ２０５…回収室導入ライン  ２０６…回収室送出ライン  ２０７…硫酸供給ライン  ２０８…硫酸供給ポンプ  ２０９…除去部導入ライン  ２１０…中和タンク導入ライン  ２１１…第二溶離廃液送出ライン  ２１２…無機吸着剤送出ライン  ２１３…中和廃液導入ライン  ２１４…中和廃液ポンプ  ２１５…中和剤供給ライン  ２１６…中和剤ポンプ  ２１７…濃縮廃液導入ライン  ２１８…濃縮廃液ポンプ  ２１９…固化部導入ライン  Ｓ１００…廃樹脂処理方法  Ｓ１…溶離工程  Ｓ２…焼却工程  Ｓ３…回収工程  Ｓ４…判定工程  Ｓ５…除去工程  Ｓ６…廃液処理工程  Ｓ７…固化工程  Ｓ７１…廃液固化工程  Ｓ７２…無機吸着剤固化工程  Ｔｓ…規定時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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