(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置エリアに設置され、放射性物質が含まれる廃液中の硫黄成分を除去する廃液の硫黄成分除去装置であって、
亜硝酸塩及びアルカリ土類金属を含む１以上の試薬を溜める１以上の薬品タンクと、
前記廃液と前記試薬とを反応させて反応液を生成する反応装置と、
前記反応装置で生成される前記反応液を、酸性または中性に維持するためのｐＨ調整剤を溜めるｐＨ調整用タンクと、
前記反応液中に析出する沈殿物を分離する分離装置と、を備えることを特徴とする廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項２】
前記廃液を受け入れる受入装置と、
前記受入装置から前記反応装置へ向けて前記廃液を供給する廃液供給ポンプと、
前記薬品タンクから前記反応装置へ前記試薬を供給する試薬供給ポンプと、
前記ｐＨ調整用タンクから前記反応装置へ前記ｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整剤供給ポンプと、
前記分離装置で前記沈殿物が分離された分離後の溶液を排出する溶液排出ポンプと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項３】
前記設置エリアは、
前記放射性物質から放射される放射線を遮蔽するホットセル内の第１設置エリアと、
前記ホットセルで取り扱う前記放射性物質に比して低レベルの前記放射性物質を取り扱うグローブボックス内の第２設置エリアと、
前記ホットセル及び前記グローブボックスの外部の第３設置エリアと、があり、
前記受入装置、前記反応装置及び前記分離装置は、前記第１設置エリアに設けられ、
前記廃液供給ポンプ及び前記溶液排出ポンプは、前記第２設置エリアに設けられ、
前記薬品タンク、前記ｐＨ調整用タンク、前記試薬供給ポンプ及び前記ｐＨ調整剤供給ポンプは、前記第３設置エリアに設けられることを特徴とする請求項２に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項４】
前記試薬は、亜硝酸塩を含む第１試薬と、アルカリ土類金属を含む第２試薬と、を有し、
前記薬品タンクは、前記第１試薬を溜める第１薬品タンクと、前記第２試薬を溜める第２薬品タンクと、を有し、
前記反応装置は、前記廃液と前記第１試薬とを反応させて第１反応液を生成する第１反応槽と、前記第１反応槽で生成される前記第１反応液と前記第２試薬とを反応させて第２反応液を生成する第２反応槽と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項５】
前記第２試薬は、アルカリ土類金属の酸性または中性の塩を含み、
前記第２試薬は、前記ｐＨ調整剤として機能し、
前記第２薬品タンク及び前記ｐＨ調整用タンクは、一体に構成されることを特徴とする請求項４に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項６】
前記試薬は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項７】
前記試薬は、亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムであり、
前記亜硝酸バリウムまたは前記亜硝酸カルシウムを含む前記試薬は、前記ｐＨ調整剤として機能し、
前記薬品タンク及び前記ｐＨ調整用タンクは、一体に構成されることを特徴とする請求項６に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項８】
前記反応装置で生成される前記反応液のｐＨ値を計測するｐＨ計測装置と、
前記ｐＨ計測装置の計測結果に基づいて、前記反応装置に供給する前記ｐＨ調整剤の供給量を制御する制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項９】
前記反応装置で生成される前記反応液の電気伝導率を計測する電気伝導率計と、
前記電気伝導率計の計測結果に基づいて、前記反応装置に供給する前記試薬の供給量を制御する制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項１０】
前記反応装置は、前記反応液中に析出する前記沈殿物が溜まる沈殿貯留部を有し、
前記沈殿貯留部の容積は、鉛直方向の下方側へ向かうにつれて小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の廃液の硫黄成分除去装置。
【請求項１１】
放射性物質が含まれる廃液中の硫黄成分を除去する廃液の硫黄成分除去方法であって、
亜硝酸塩及びアルカリ土類金属を含む１以上の試薬と、前記廃液とを反応させる反応工程と、
前記廃液と前記試薬とを反応させて生成される反応液を、酸性または中性に維持するために、ｐＨ調整剤を供給してｐＨ調整を行うｐＨ調整工程と、
前記反応液中に析出する沈殿物を分離する分離工程と、を備えることを特徴とする廃液の硫黄成分除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質が含まれる廃液中の硫黄成分を除去する廃液の硫黄成分除去装置及び廃液の硫黄成分除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、硫黄含有排水をカルシウム化合物で中和処理する硫酸含有排水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この硫酸含有排水処理装置では、硫黄含有排水に、カルシウム化合物を添加することで、沈殿物となる硫酸カルシウムが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１４８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１の硫酸含有排水処理装置では、硫酸含有排水にカルシウム化合物を添加して中和処理するが、中和処理するために使用されるカルシウム化合物としては、一般的に、安価である水酸化カルシウムがある。つまり、硫黄成分を除去する場合、水酸化カルシウムまたは水酸化バリウム等のアルカリ土類金属を添加して、沈殿物を生成する。
【０００５】
ここで、廃液中に含まれる硫黄成分としては、硫酸イオン（ＳＯ４２−）の他、アミド硫酸（スルファミン酸）由来の硫黄成分（ＳＯ３−）がある。ここで、廃液に水酸化バリウムを添加する場合、水酸化バリウムは、硫酸イオンと反応して沈殿物を生成する一方で、アミド硫酸の硫黄成分を沈殿物として生成することができない。このため、廃液に水酸化バリウムを添加しても、アミド硫酸の硫黄成分を除去することは困難である。
【０００６】
また、廃液には、放射性物質が含まれており、廃液に水酸化バリウムを添加すると、液性がアルカリ性となってしまう。廃液がアルカリ性になると、放射性物質が、水酸化物（金属塩）となって沈殿して濃縮されることから、好ましくない。
【０００７】
そこで、本発明は、廃液中に含まれる硫黄成分を好適に除去することができる廃液の硫黄成分除去装置及び廃液の硫黄成分除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の廃液の硫黄成分除去装置は、設置エリアに設置され、放射性物質が含まれる廃液中の硫黄成分を除去する廃液の硫黄成分除去装置であって、亜硝酸塩及びアルカリ土類金属を含む１以上の試薬を溜める１以上の薬品タンクと、前記廃液と前記試薬とを反応させて反応液を生成する反応装置と、前記反応装置で生成される前記反応液を、酸性または中性に維持するためのｐＨ調整剤を溜めるｐＨ調整用タンクと、前記反応液中に析出する沈殿物を分離する分離装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の廃液の硫黄成分除去方法は、放射性物質が含まれる廃液中の硫黄成分を除去する廃液の硫黄成分除去方法であって、亜硝酸塩及びアルカリ土類金属を含む１以上の試薬と、前記廃液とを反応させる反応工程と、前記廃液と前記試薬とを反応させて生成される反応液を、酸性または中性に維持するために、ｐＨ調整剤を供給してｐＨ調整を行うｐＨ調整工程と、前記反応液中に析出する前記沈殿物を分離する分離工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、廃液中に、アミド硫酸の硫黄成分（ＳＯ３−）が含まれる場合であっても、硫黄成分（ＳＯ３−）は、試薬に含まれる亜硝酸塩と反応することにより、硫酸イオン（ＳＯ４２−）に変換される。また、硫酸イオン（ＳＯ４２−）は、試薬に含まれるアルカリ土類金属と反応することにより、沈殿物として生成される。ここで、亜硝酸塩としては、亜硝酸（ＨＮＯ２）、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）、亜硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ２）２）等があり、アルカリ土類金属としては、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等がある。このように、反応装置において廃液中の硫黄成分を沈殿物として生成することができ、また、分離装置によって沈殿物を分離することで、硫黄成分を除去することができる。さらに、ｐＨ調整剤を用いて反応液を酸性または中性に維持することで、廃液中に含まれる放射性物質は、イオン化された状態を保つことができる。このため、放射性物質は、沈殿物として析出されずに、反応液中に留めておくことができる。なお、ｐＨ調整剤としては、酸(塩酸、硝酸、シュウ酸、リン酸など)またはアルカリ土類金属の酸性または中性の塩(硝酸バリウム、塩化バリウム、リン酸バリウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウムなど)の溶液である。アルカリ土類金属の酸性または中性の塩溶液を用いることにより、沈殿用試薬であると同時にｐＨ調整剤としても機能するため、ｐＨ調整用タンク、ｐＨ調整剤供給ポンプが不要となる。また、反応装置と分離装置とは、一体の構成であってもよいし、別体の構成であってもよく、特に限定されない。
【００１１】
また、前記廃液を受け入れる受入装置と、前記受入装置から前記反応装置へ向けて前記廃液を供給する廃液供給ポンプと、前記薬品タンクから前記反応装置へ前記試薬を供給する試薬供給ポンプと、前記ｐＨ調整用タンクから前記反応装置へ前記ｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整剤供給ポンプと、前記分離装置で前記沈殿物が分離された分離後の溶液を排出する溶液排出ポンプと、をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、受入装置において廃液を受け入れて、廃液供給ポンプにより受入装置から反応装置へ廃液を供給することができる。このため、受入装置に受け入れる廃液の液量が変動する場合であっても、受入装置がバッファとなり、反応装置に供給する廃液の供給量を適切に調整することができることから、反応装置において廃液と試薬とを好適に反応させることができる。また、試薬供給ポンプ及びｐＨ調整剤供給ポンプにより、試薬及びｐＨ調整剤を適切に調整しながら反応装置に供給することができ、さらに、分離装置において沈殿物が分離された分離後の溶液を、溶液排出ポンプにより好適に排出することができる。
【００１３】
また、前記設置エリアは、前記放射性物質から放出される放射線を遮蔽するホットセル内の第１設置エリアと、前記ホットセルで取り扱う前記放射性物質に比して低レベルの前記放射性物質を取り扱うグローブボックス内の第２設置エリアと、前記ホットセル及び前記グローブボックスの外部の第３設置エリアと、があり、前記受入装置、前記反応装置及び前記分離装置は、前記第１設置エリアに設けられ、前記廃液供給ポンプ及び前記溶液排出ポンプは、前記第２設置エリアに設けられ、前記薬品タンク、前記ｐＨ調整用タンク、前記試薬供給ポンプ及び前記ｐＨ調整剤供給ポンプは、前記第３設置エリアに設けられることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、放射性物質を含む廃液を、ホットセル及びグローブボックスの内部で安全に取り扱うことができる。また、廃液供給ポンプ及び溶液排出ポンプをグローブボックスに設置することで、メンテナンスを容易に行うことができる。さらに、放射性物質を含まない薬品タンク、ｐＨ調整用タンク、試薬供給ポンプ及びｐＨ調整剤供給ポンプを第３設置エリアに設置することで、メンテナンスを容易に行うことができ、また、試薬及びｐＨ調整剤の補充を容易に行うことができる。このため、ホットセル及びグローブボックス内に設置する機器を最小にできることから、ホットセル内の第１設置エリアに制限があったり、ホットセル内に持ち込める機器の大きさに制限があったりする場合でも、適切に設置することができる。
【００１５】
また、前記試薬は、亜硝酸塩を含む第１試薬と、アルカリ土類金属を含む第２試薬と、を有し、前記薬品タンクは、前記第１試薬を溜める第１薬品タンクと、前記第２試薬を溜める第２薬品タンクと、を有し、前記反応装置は、前記廃液と前記第１試薬とを反応させて第１反応液を生成する第１反応槽と、前記第１反応槽で生成される前記第１反応液と前記第２試薬とを反応させて第２反応液を生成する第２反応槽と、を有することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１反応槽において、アミド硫酸の硫黄成分（ＳＯ３−）と亜硝酸塩との反応をコントロールすることができる。このため、第１反応液中にアミド硫酸の硫黄成分（ＳＯ３−）が残留することを抑制することができる。また、第２反応槽において、硫黄成分とアルカリ土類金属との反応をコントロールすることができる。このため、第２反応液中に硫黄成分が残留することを抑制することができる。なお、第１反応槽と第２反応槽は、一体に構成されていてもよいし、別体に構成されていてもよく、特に限定されない。
【００１７】
また、前記第２試薬は、アルカリ土類金属の酸性または中性の塩を含み、前記第２試薬は、前記ｐＨ調整剤として機能し、前記第２薬品タンク及び前記ｐＨ調整用タンクは、一体に構成されることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第２薬品タンク及びｐＨ調整用タンクを一体とすることができ、また、第２試薬をｐＨ調整剤として兼用できることから、装置構成をさらに簡易なものとすることができる。
【００１９】
また、前記試薬は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩を含むことが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、廃液と試薬とを反応させるだけで、廃液中の硫黄成分を沈殿物として生成することができるため、反応装置を、単体の反応槽からなる簡易な構成とすることができる。なお、アルカリ土類金属の亜硝酸塩としては、亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウム等である。
【００２１】
また、前記試薬は、亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムであり、前記亜硝酸バリウムまたは前記亜硝酸カルシウムを含む前記試薬は、前記ｐＨ調整剤として機能し、前記薬品タンク及び前記ｐＨ調整用タンクは、一体に構成されることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、薬品タンク及びｐＨ調整用タンクを一体とすることができ、また、試薬をｐＨ調整剤として兼用できることから、装置構成をさらに簡易なものとすることができる。
【００２３】
また、前記反応装置で生成される前記反応液のｐＨ値を計測するｐＨ計測装置と、前記ｐＨ計測装置の計測結果に基づいて、前記反応装置に供給する前記ｐＨ調整剤の供給量を制御する制御装置と、をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、反応液のｐＨ値を監視しながら、ｐＨ調整剤を供給することができるため、反応液がアルカリ性になることを確実に抑制することができる。
【００２５】
また、前記反応装置で生成される前記反応液の電気伝導率を計測する電気伝導率計と、前記電気伝導率計の計測結果に基づいて、前記反応装置に供給する前記試薬の供給量を制御する制御装置と、をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、反応液の電気伝導率を計測することで、反応液の反応の状態を監視することができる。このため、反応液の反応の状態に応じて、試薬を供給することができるため、試薬の過剰供給を抑制することができる。また、反応液の反応が終了したか否かを判定できる。つまり、廃液の硫黄成分と試薬とが反応すると、イオンが減るため、電気伝導率は低くなる。よって、反応液の電気伝導率が、予め設定した設定電気伝導率以下となる場合、反応が終了したと判定できる。
【００２７】
また、前記反応装置は、前記反応液中に析出する前記沈殿物が溜まる沈殿貯留部を有し、前記沈殿貯留部の容積は、鉛直方向の下方側へ向かうにつれて小さくなるように形成されることが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、沈殿物が沈殿しても、鉛直方向の下方側に向かうにつれて容積が小さくなるため、沈殿物の凝集を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態１に係る硫黄成分除去装置を表した概略構成図である。
【図２】図２は、硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。
【図３】図３は、実施形態２に係る硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。
【図４】図４は、実施形態３に係る硫黄成分除去装置を表した概略構成図である。
【図５】図５は、硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。
【図６】図６は、実施形態４に係る硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。
【図７】図７は、硫黄成分除去装置の動作に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００３１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る硫黄成分除去装置を表した概略構成図である。図２は、硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。
【００３２】
実施形態１に係る硫黄成分除去装置１は、放射性物質を含むサンプリング液を分析するための分析建屋に設置されている。分析建屋は、放射性物質を取り扱うことを目的として設計される、いわゆるホットラボである。この分析建屋で分析された後のサンプリング液は、廃液として排出され、排出された廃液は、放射性廃棄物として処理される。放射性廃棄物の処理方法としては、例えば、ガラス固化処理がある。ここで、廃液中に硫黄成分が含まれていると、ガラス固化処理に際し、ガラスの溶融が不均一となる。このため、廃液を好適にガラス固化処理するために、硫黄成分除去装置１により、廃液中の硫黄成分が除去される。ここで、硫黄成分除去装置１の説明に先立ち、硫黄成分除去装置１が設置される分析建屋について説明する。
【００３３】
図１に示すように、分析建屋は、分析ボックス１０と、グローブボックス１１と、硫黄成分除去装置１とを備えている。分析ボックス１０は、その内部で取り扱われる放射性物質から放射される放射線を遮蔽する、いわゆるホットセルである。この分析ボックス１０では、マニピュレータ等の遠隔操作ツールを使用して、放射性物質を取り扱う。このような分析ボックス１０では、内部に設置される機器の大きさに制限があり、また、機器を設置する設置スペースにも制限がある。グローブボックス１１では、分析ボックス１０で取り扱われる放射性物質に比して低レベルの放射性物質が取り扱われる。このグローブボックス１１は、その内部が負圧となっており、グローブボックス１１の外部に、放射性物質が漏えいすることを抑制している。このグローブボックス１１では、ボックス本体に取り付けられたグローブを使用して、放射性物質を取り扱う。
【００３４】
図１に示すように、硫黄成分除去装置１は、分析建屋内の所定の設置エリアＥに設置されている。設置エリアＥは、第１設置エリアＥ１と、第２設置エリアＥ２と、第３設置エリアＥ３とがある。第１設置エリアＥ１は、分析ボックス１０内のエリアである。第２設置エリアＥ２は、グローブボックス１１内のエリアである。第３設置エリアＥ３は、分析ボックス１０及びグローブボックス１１の外部のエリアである。そして、硫黄成分除去装置１は、硫黄成分除去装置１を構成する各機器が、各設置エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３に適宜設置されている。
【００３５】
硫黄成分除去装置１は、受入装置２１と、反応装置２２と、分離装置２３と、廃液供給ポンプ２４と、溶液排出ポンプ２５と、薬品タンク２６と、試薬供給ポンプ２７と、制御装置２８とを備えている。
【００３６】
受入装置２１は、第１設置エリアＥ１に設置され、図示しない廃液タンクから供給される廃液を受け入れている。この受入装置２１は、廃液を溜めるバッファタンクとして機能している。受入装置２１で受け入れた廃液は、反応装置２２へ向けて送液される。
【００３７】
受入装置２１と反応装置２２とは、廃液供給ライン３１を介して接続され、廃液供給ライン３１には、廃液供給ポンプ２４が設けられている。廃液供給ポンプ２４は、第２設置エリアＥ２に設置され、制御装置２８によって作動が制御される。この廃液供給ポンプ２４は、作動することによって、受入装置２１で受け入れた廃液を反応装置２２へ供給する。
【００３８】
反応装置２２は、第１設置エリアＥ１に設置され、受入装置２１から供給される廃液と、後述する薬品タンク２６から供給される試薬とを反応させて反応液を生成する。反応装置２２で生成された反応液は、分離装置２３へ向けて送液される。
【００３９】
分離装置２３は、第１設置エリアＥ１に設置され、反応装置２２から供給される反応液中に含まれる沈殿物を除去すべく、反応液を固液分離している。分離装置２３は、例えば、ろ紙を用いたろ過装置である。分離装置２３は、反応液を固液分離することで、反応液は、分離後の残渣としての沈殿物と、沈殿物が除去された分離後の溶液（ろ液）とに分離される。沈殿物が除去された分離後の溶液は、図示しない廃棄タンクへ向けて送液される。一方で、分離後の沈殿物は、マニュピレータを用いた分離装置２３の保守管理作業時に取り除かれる。
【００４０】
ここで、反応装置２２と分離装置２３とが別体に構成される場合、反応装置２２と分離装置２３との間には、供給ポンプを設け、反応装置２２から分離装置２３へ向けて反応液を送液する構成としてもよい。一方で、反応装置２２と分離装置２３とを一体に構成してもよく、この場合、反応装置２２で生成された反応液が、反応装置２２から分離装置２３へ連続的に流通する構成としてもよい。
【００４１】
なお、受入装置２１、反応装置２２及び分離装置２３は、分析ボックス１０内に設置されることから、コンパクトな構成が好ましく、また、それぞれの装置２１，２２，２３は、ユニット化されている。また、各装置２１，２２，２３は、分析ボックス１０に形成される図示しない開口部から搬入される。
【００４２】
分離装置２３には、溶液排出ライン３２が接続され、溶液排出ライン３２には、溶液排出ポンプ２５が設けられている。溶液排出ポンプ２５は、第２設置エリアＥ２に設置され、制御装置２８によって作動が制御される。この溶液排出ポンプ２５は、作動することによって、分離装置２３で分離された溶液を図示しない廃棄タンクへ向けて排出する。
【００４３】
薬品タンク２６は、第３設置エリアＥ３に設けられ、試薬が溜められる。この試薬は、廃液中の硫黄成分を、沈殿物として析出するための試薬となっている。具体的に、試薬は、亜硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ２）２）または亜硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ２）２）を含む試薬であり、廃液中の硫黄成分と反応することで、沈殿物を生成する。以下では、亜硝酸バリウムを用いる場合について説明する。
【００４４】
ここで、廃液中に含まれる硫黄成分としては、硫酸イオン（ＳＯ４２−）の他、アミド硫酸（スルファミン酸）由来の硫黄成分（ＳＯ３−）がある。亜硝酸バリウムは、アルカリ土類金属の亜硝酸塩であり、バリウムイオン（Ｂａ２＋）と亜硝酸イオン（２ＮＯ２−）とを含む。
Ｂａ（ＮＯ２）２  →  Ｂａ２＋＋２ＮＯ２−
【００４５】
このため、廃液中に亜硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ２）２）を添加すると、亜硝酸バリウム中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）とアミド硫酸とが反応して、硫酸イオン（ＳＯ４２−）、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）が生成される。
ＮＨ２ＳＯ３Ｈ＋ＮＯ２−  →  ＨＳＯ４−＋Ｈ２Ｏ＋Ｎ２
ＨＳＯ４−  →  Ｈ＋＋ＳＯ４２-
【００４６】
そして、亜硝酸バリウム中のバリウム（Ｂａ２＋）と硫酸イオン（ＳＯ４２−）とが反応することで、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）が生成される。硫酸バリウムは、難溶性であることから、反応液中に沈殿物として析出する。なお、亜硝酸カルシウムを用いる時は上記反応式のＢａをＣａに置き換えた反応が起こる。
【００４７】
薬品タンク２６と反応装置２２とは、試薬供給ライン３３を介して接続され、試薬供給ライン３３には、試薬供給ポンプ２７が設けられている。試薬供給ポンプ２７は、第３設置エリアＥ３に設置され、制御装置２８によって作動が制御される。この試薬供給ポンプ２７は、作動することによって、薬品タンク２６で保管される試薬を反応装置２２へ供給する。
【００４８】
ここで、廃液中に添加される亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムは、酸性のバリウム塩であることから、廃液と試薬とが反応する反応液は、酸性に維持される。つまり、試薬として添加される亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムは、反応液を酸性に維持するためのｐＨ調整剤として機能している。このため、薬品タンク２６は、ｐＨ調整剤を溜めるｐＨ調整用タンクとして兼用され、同様に、試薬供給ポンプ２７も、ｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整剤供給ポンプとして兼用される。
【００４９】
次に、図２を参照して、反応装置２２について説明する。反応装置２２は、廃液と試薬とが反応する反応液を溜める反応槽４１を有している。反応槽４１は、鉛直方向の下方側の底部が、沈殿物が溜まる沈殿貯留部４１ａとなっており、沈殿貯留部４１ａは、鉛直方向の下方側に向かうにつれて容積が小さくなるように形成されている。つまり、反応槽４１の底面は、水平方向の一端部（図２の右端部）から他端部（図２の左端部）に向かって、鉛直方向の上方側から下方側に傾斜する面となっている。このため、反応液中に析出した沈殿物は、反応槽４１の沈殿貯留部４１ａの下方側へ向かって沈殿するが、沈殿貯留部４１ａは、鉛直方向の下方側に向かうにつれて容積が小さくなることから、沈殿物は、沈殿貯留部４１ａの下方側に溜まり難く、沈殿物の凝集が生じ難いものとなる。
【００５０】
このように構成される硫黄成分除去装置１において、受入装置２１は、廃液タンクから廃液を受け入れる。この後、制御装置２８は、廃液供給ポンプ２４を作動させて、受入装置２１から反応装置２２へ廃液を送液すると共に、試薬供給ポンプ２７を作動させて、薬品タンク２６から反応装置２２へ試薬を供給する。反応装置２２では、廃液と試薬とが反応する反応液が生成され、反応液中における沈殿反応により沈殿物が生成される（反応工程）。このとき、試薬はｐＨ調整剤として機能することから、反応液は、酸性または中性に維持される（ｐＨ調整工程）。沈殿物を含む反応液は、分離装置２３に供給され、分離装置２３において沈殿物と、沈殿物以外の反応液である溶液とに固液分離される（分離工程）。制御装置２８は、溶液排出ポンプ２５を作動させて、分離装置２３から廃棄タンクへ、分離後の溶液を排出する。一方で、分離後の沈殿物は、分離装置２３のメンテナンス時において、分離装置２３から取り出される。
【００５１】
以上のように、実施形態１によれば、廃液中に、アミド硫酸由来の硫黄成分が含まれる場合であっても、アミド硫酸由来の硫黄成分は、亜硝酸イオンによって、硫酸イオンに変換される。そして、廃液中の硫黄成分は、バリウムイオンまたはカルシウムイオンによって、沈殿物として析出される。このため、硫黄成分除去装置１は、廃液中の硫黄成分を沈殿物として生成することができ、また、分離装置２３によって沈殿物を分離することで、硫黄成分を除去することができる。
【００５２】
また、実施形態１によれば、亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムがｐＨ調整剤として機能することから、反応液を酸性または中性に維持することができるため、廃液中に含まれる放射性物質を、イオン化された状態に保つことができる。このため、放射性物質は、沈殿物として析出されずに、反応液中に留めておくことができる。
【００５３】
また、実施形態１によれば、受入装置２１に廃液を受け入れ、廃液供給ポンプ２４により受入装置２１から反応装置２２へ廃液を供給することができる。このため、受入装置２１に受け入れる廃液の液量が変動する場合であっても、受入装置２１がバッファとなり、反応装置２２に供給する廃液の供給量を適切に調整することができる。よって、反応装置２２において廃液と試薬とを好適に反応させることができる。また、制御装置２８は、試薬供給ポンプ２７を制御して、供給量を調整しながら試薬を反応装置２２に供給することができる。さらに、制御装置２８は、溶液排出ポンプ２５を制御して、分離装置２３において沈殿物が分離された分離後の溶液を、好適に排出することができる。
【００５４】
また、実施形態１によれば、放射性物質を含む廃液を、分析ボックス１０及びグローブボックス１１の内部で安全に取り扱うことができる。また、廃液供給ポンプ２４及び溶液排出ポンプ２５をグローブボックス１１に設置することで、メンテナンスを容易に行うことができる。さらに、放射性物質を含まない薬品タンク２６及び試薬供給ポンプ２７を第３設置エリアＥ３に設置することで、メンテナンスを容易に行うことができ、また、試薬の補充を容易に行うことができる。このため、分析ボックス１０及びグローブボックス１１内に設置する機器を最小にできることから、分析ボックス１０内の第１設置エリアＥ１に制限があったり、分析ボックス１０内に持ち込める機器の大きさに制限があったりする場合でも、硫黄成分除去装置１を適切に設置することができる。
【００５５】
また、実施形態１によれば、試薬として、アルカリ土類金属の亜硝酸塩である亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムを用いることができる。このため、廃液と試薬とを反応させるだけで、廃液中の硫黄成分を沈殿物として生成することができるため、反応装置２２は、単体の反応槽４１を設ければよく、反応装置２２を簡易な構成とすることができる。
【００５６】
また、実施形態１によれば、亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムをｐＨ調整剤として機能させることができるため、薬品タンク２６をｐＨ調整用タンクとして一体にできることから、装置構成をさらに簡易なものとすることができる。
【００５７】
［実施形態２］
次に、図３を参照して、実施形態２に係る硫黄成分除去装置５０について説明する。図３は、実施形態２に係る硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００５８】
実施形態２の硫黄成分除去装置５０は、実施形態１の硫黄成分除去装置１で使用された試薬である亜硝酸バリウムまたは亜硝酸カルシウムに代えて、亜硝酸塩を含む第１試薬と、アルカリ土類金属を含む第２試薬とを用いている。
【００５９】
図３に示すように、薬品タンク２６は、第３設置エリアＥ３に設けられ、第１試薬が溜められる第１薬品タンク５１と、第２試薬が溜められる第２薬品タンク５２とを有している。第１試薬及び第２試薬は、廃液中の硫黄成分を、沈殿物として析出するための試薬となっている。具体的に、第１試薬は、亜硝酸塩を含む試薬であり、亜硝酸塩としては、例えば、亜硝酸（ＨＮＯ２）または亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）等が用いられる。第１試薬は、廃液中に含まれるアミド硫酸由来の硫黄成分（ＳＯ３−）を、硫酸イオン（ＳＯ４２−）に変換するための試薬である。また、第２試薬は、アルカリ土類金属を含む試薬であり、アルカリ土類金属としては、例えば、バリウム（Ｂａ）またはカルシウム（Ｃａ）等が用いられる。第２試薬は、廃液中の硫黄成分と反応させて、沈殿物を生成するための試薬である。具体的に、第２試薬は、例えば、硝酸バリウム、塩化バリウム、リン酸バリウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム等を含む試薬である。この第２試薬は、アルカリ土類金属の酸性または中性の塩を含む試薬であることから、廃液と第２試薬とが反応する反応液は、酸性に維持される。つまり、第２試薬は、後述する第２反応液を酸性に維持するためのｐＨ調整剤として機能している。このため、第２薬品タンク５２は、ｐＨ調整剤を溜めるｐＨ調整用タンクとして兼用され、同様に、後述する第２試薬供給ポンプ６２も、ｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整剤供給ポンプとして兼用される。
【００６０】
図３に示すように、反応装置２２は、第１反応槽５４と、第２反応槽５５とを有している。第１反応槽５４は、廃液と第１試薬とが反応して生成される第１反応液が溜められる。この後、第１反応液は、第２反応槽５５に供給される。第２反応槽５５は、第１反応液と第２試薬とが反応して生成される第２反応液が溜められる。このため、第１薬品タンク５１と第１反応槽５４とは、第１試薬供給ライン５７を介して接続され、第１試薬供給ライン５７には、第１試薬供給ポンプ５８が設けられている。また、第２薬品タンク５２と第２反応槽５５とは、第２試薬供給ライン６１を介して接続され、第２試薬供給ライン６１には、第２試薬供給ポンプ６２が設けられている。
【００６１】
第１試薬供給ポンプ５８及び第２試薬供給ポンプ６２は、第３設置エリアＥ３に設置され、制御装置２８によって作動が制御される。この第１試薬供給ポンプ５８は、作動することによって、第１薬品タンク５１で保管される第１試薬を第１反応槽５４に供給する。また、第２試薬供給ポンプ６２は、作動することによって、第２薬品タンク５２で保管される第２試薬を第２反応槽５５に供給する。
【００６２】
以上のように、実施形態２によれば、第１反応槽５１において、アミド硫酸の硫黄成分と亜硝酸イオンとの反応をコントロールすることが可能となる。このため、第１反応液中にアミド硫酸の硫黄成分が残留することを抑制することができる。また、第２反応槽５５において、硫黄成分とアルカリ土類金属との反応をコントロールすることが可能となる。このため、第２反応液中に硫黄成分が残留しないように沈殿物を生成することができる。
【００６３】
また、実施形態２によれば、第２試薬をｐＨ調整剤として機能させることができるため、第２薬品タンク５２及びｐＨ調整用タンクを一体にできることから、装置構成をさらに簡易なものとすることができる。
【００６４】
なお、実施形態２の第１反応槽５４と第２反応槽５５は、一体に構成されていてもよいし、別体に構成されていてもよく、特に限定されない。
【００６５】
［実施形態３］
次に、図４及び図５を参照して、実施形態３に係る硫黄成分除去装置７０について説明する。図４は、実施形態３に係る硫黄成分除去装置を表した概略構成図である。図５は、硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００６６】
実施形態３の硫黄成分除去装置７０は、実施形態１の硫黄成分除去装置１に、ｐＨ調整用タンク７１と、ｐＨ調整剤供給ポンプ７２と、ｐＨ計測装置７３とをさらに備えたものとなっている。
【００６７】
ｐＨ調整用タンク７１は、第３設置エリアＥ３に設けられ、ｐＨ調整剤が溜められる。このｐＨ調整剤は、反応液中のｐＨ値を、酸性または中性に維持するためのものとなっている。具体的に、ｐＨ調整剤は、硫酸以外の酸性の溶液であればよく、例えば、硝酸、リン酸、塩酸等がある。
【００６８】
ｐＨ調整用タンク７１と反応装置２２とは、ｐＨ調整剤供給ライン７５を介して接続され、ｐＨ調整剤供給ライン７５には、ｐＨ調整剤供給ポンプ７２が設けられている。ｐＨ調整剤供給ポンプ７２は、第３設置エリアＥ３に設置され、制御装置２８によって作動が制御される。このｐＨ調整剤供給ポンプ７２は、作動することによって、ｐＨ調整用タンク７１で保管されるｐＨ調整剤を反応装置２２へ供給する。
【００６９】
ｐＨ計測装置７３は、反応装置２２に設けられ、反応液中のｐＨ値を計測する。このｐＨ計測装置７３は、制御装置２８に接続されている。制御装置２８は、ｐＨ計測装置７３により計測された反応液のｐＨ値に基づいて、ｐＨ調整剤供給ポンプ７２の作動を制御することで、反応装置２２に供給するｐＨ調整剤の供給量を調整している。具体的に、制御装置２８は、ｐＨ計測装置７３により計測された反応液のｐＨ値が中性のｐＨ値（＝７）よりも大きい場合、ｐＨ調整剤供給ポンプ７２を作動させて、ｐＨ調整剤を供給する。一方で、制御装置２８は、ｐＨ計測装置７３により計測された反応液のｐＨ値が中性のｐＨ値（＝７）以下である場合、ｐＨ調整剤供給ポンプ７２の作動を停止して、ｐＨ調整剤の供給を停止する。
【００７０】
以上のように、実施形態３によれば、反応液のｐＨ値を監視しながら、ｐＨ調整剤を供給することができるため、反応液がアルカリ性になることを確実に抑制することができる。
【００７１】
なお、実施形態３では、制御装置２８がｐＨ調整剤供給ポンプ７２の作動を制御することで、ｐＨ調整剤の供給量を調整したが、この構成に限定されない。例えば、ｐＨ調整剤供給ライン７５に流量調整弁を設け、制御装置２８は、流量調整弁を制御することにより、ｐＨ調整剤の供給量を調整してもよい。
【００７２】
また、実施形態３では、ｐＨ計測装置７３を設けたが、ｐＨ計測装置７３を省いた構成であってもよい。つまり、予め反応装置２２に供給される廃液及び試薬の組成が既知であれば、反応液に供給するｐＨ調整剤の供給量を予め設定しておき、設定した供給量となるようにｐＨ調整剤を供給してもよい。
【００７３】
［実施形態４］
次に、図６及び図７を参照して、実施形態４に係る硫黄成分除去装置８０について説明する。図６は、実施形態４に係る硫黄成分除去装置の反応装置を示す模式図である。図７は、硫黄成分除去装置の動作に関するフローチャートである。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００７４】
実施形態４の硫黄成分除去装置８０は、実施形態１の硫黄成分除去装置１に、電気伝導率計８１をさらに備えたものとなっている。
【００７５】
電気伝導率計８１は、反応装置２２に設けられ、反応液中の電気伝導率を計測する。この電気伝導率計８１は、制御装置２８に接続されている。制御装置２８は、電気伝導率計８１により計測された反応液の電気伝導率に基づいて、試薬供給ポンプ２７の作動を制御することで、反応装置２２に供給する試薬の供給量を調整している。具体的に、制御装置２８は、電気伝導率計８１により計測された反応液の電気伝導率が、反応が終了したとされる予め設定された設定電気伝導率（規定値）より低い場合、試薬供給ポンプ２７の作動を停止して、試薬の供給を停止する。一方で、制御装置２８は、電気伝導率計８１により計測された反応液の電気伝導率が、設定電気伝導率（規定値）以上である場合、反応が終了していないとして、試薬供給ポンプ２７を作動させ、試薬を供給する。
【００７６】
次に、図７を参照して、硫黄成分除去装置８０の動作について説明する。なお、図７に示す動作は、実施形態１から３の硫黄成分除去装置１，５０，７０の動作も含んでいる。
【００７７】
硫黄成分除去装置８０において、受入装置２１は、廃液タンクから廃液を受け入れる（ステップＳ１）。この後、制御装置２８は、廃液供給ポンプ２４を作動させて、受入装置２１から反応装置２２へ廃液を送液する（ステップＳ２）。続いて、制御装置２８は、試薬供給ポンプ２７を作動させて、薬品タンク２６から反応装置２２へ試薬を供給することで、廃液に試薬を添加する（ステップＳ３）。反応装置２２では、廃液と試薬とが反応する反応液が生成され、反応液中における沈殿反応により沈殿物が生成される（反応工程）。このとき、試薬はｐＨ調整剤として機能することから、反応液は、酸性または中性に維持される（ｐＨ調整工程）。そして、制御装置２８は、電気伝導率計８１により、反応液中の電気伝導率を計測する（ステップＳ４）。制御装置２８は、計測した計測された反応液の電気伝導率が規定値より低い場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、反応液を分離装置２３に供給する。一方で、制御装置２８は、計測した計測された反応液の電気伝導率が規定値以上である場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ３に進み、廃液に試薬を添加する。沈殿物を含む反応液が分離装置２３に供給されると、反応液は、分離装置において沈殿物と、沈殿物以外の反応液である溶液とに固液分離される（ステップＳ６：分離工程）。固液分離後、制御装置２８は、溶液排出ポンプ２５を作動させて、分離装置２３から廃棄タンクへ、分離後の溶液を排出する（ステップＳ７）。一方で、分離後の沈殿物は、分離装置２３のメンテナンス時において、分離装置２３から取り出される。
【００７８】
以上のように、実施形態４によれば、反応液の電気伝導率を計測することで、反応液の反応の状態を監視することができる。このため、制御装置２８は、反応液の反応の状態に応じて、試薬を供給することができるため、試薬の過剰供給を抑制することができ、また、反応液の反応が終了したか否かを判定できる。
【符号の説明】
【００７９】
１  硫黄成分除去装置
１０  分析ボックス
１１  グローブボックス
２１  受入装置
２２  反応装置
２３  分離装置
２４  廃液供給ポンプ
２５  溶液排出ポンプ
２６  薬品タンク
２７  試薬供給ポンプ
２８  制御装置
３１  廃液供給ライン
３２  溶液排出ライン
３３  試薬供給ライン
４１  反応槽
４１ａ  沈殿貯留部
５０  硫黄成分除去装置（実施形態２）
５１  第１薬品タンク
５２  第２薬品タンク
５４  第１反応槽
５５  第２反応槽
５７  第１試薬供給ライン
５８  第１試薬供給ポンプ
６１  第２試薬供給ライン
６２  第２試薬供給ポンプ
７０  硫黄成分除去装置（実施形態３）
７１  ｐＨ調整用タンク
７２  ｐＨ調整剤供給ポンプ
７３  ｐＨ計測装置
７５  ｐＨ調整剤供給ライン
８０  硫黄成分除去装置（実施形態４）
８１  電気伝導率計
Ｅ  設置エリア
Ｅ１  第１設置エリア
Ｅ２  第２設置エリア
Ｅ３  第３設置エリア
【図１】
0006560878.tif 000002
【図２】
0006560878.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006560878.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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