(57)【要約】【課題】使用済み放射性イオン交換樹脂の処理時に発生する放射性廃棄物の発生量を低減すること。【解決手段】本発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムによれば、溶離器１１において、放射性イオン交換樹脂に溶離用硫酸水溶液を通液し、吸着している放射性イオン種を溶離用硫酸水溶液中へ溶離させ、硫酸回収器１７（＃１）において、放射性イオン種が溶離した溶離済硫酸水溶液から硫酸を回収して廃液を生成し、電気脱塩装置１８においてこの廃液中の溶解イオンを濃縮して濃縮液を生成する。硫酸回収器１７（＃２）では、濃縮液のうちのＡモート゛濃縮液から硫酸を回収してＡモート゛高濃縮廃液を生成し、中和固化設備１９では、Ａモート゛高濃縮廃液を中和した後に固化処理する。硫酸リサイクルタンク２０では、濃縮液のうちのＢモート゛濃縮液を、溶離用硫酸水溶液として再利用するために回収し貯液する。【選択図】　図１
2004028697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性イオン種が溶離した酸水溶液が供給される酸水溶液受入室と酸回収溶液が供給されて酸を回収する回収室とが拡散透析膜を介して仕切られ、前記拡散透析膜を介して前記酸水溶液中の酸を回収室側に移動させる酸回収手段の前記酸水溶液受入室上流に前記酸水溶液中の水分を抽出して前記酸水溶液を濃縮させる電気脱塩式濃縮手段を配置したことを特徴とする放射性イオン種溶離液処理装置。
【請求項２】
供給された放射性イオン交換樹脂を受け入れ、この受け入れた放射性イオン交換樹脂に、供給された所定供給量の溶離用酸水溶液を通液し、前記放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を前記溶離用酸水溶液中へ溶離させることによって、イオン交換樹脂と前記放射性イオン種とを分離する溶離手段と、
第１の拡散透析膜で互いに分離された第１の溶離済酸水溶液受入室と第１の酸回収室とからなり、前記第１の溶離済酸水溶液受入室に、前記溶離手段において放射性イオン種が溶離した溶離済酸水溶液を供給されるようにする一方、前記第１の酸回収室に、前記溶離済酸水溶液の供給方向と対向する方向から酸回収用液が供給されることによって、前記第１の溶離済酸水溶液受入室側から前記第１の拡散透析膜を介して前記第１の酸回収室側に前記酸を回収し、前記溶離済酸水溶液から酸が回収された廃液を生成する第１の酸回収手段と、
前記第１の酸回収手段において生成された廃液から、電気脱塩法を用いてイオンを分離することによって、前記廃液から溶解イオンを分離濃縮した液を生成する廃液濃縮手段と、
第２の拡散透析膜で互いに分離された第２の溶離済酸水溶液受入室と第２の酸回収室とからなり、前記第２の溶離済酸水溶液受入室に、前記廃液濃縮手段によって生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液を供給されるようにする一方、前記第２の酸回収室に、前記溶解イオンを分離濃縮した液の供給方向と対向する方向から酸回収用液が供給されることによって、前記第２の溶離済酸水溶液受入室側から前記第２の拡散透析膜を介して前記第２の酸回収室側に前記酸を回収し、前記溶解イオンを分離濃縮した液から酸が回収された高濃縮廃液を生成する第２の酸回収手段と、前記第２の酸回収手段によって生成された高濃縮廃液を固化する固化手段と、前記廃液濃縮手段によって生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、前記初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液以降に生成された溶解イオンを分離濃縮した液を貯液する貯液手段と
を備えた放射性イオン交換樹脂の処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、
前記溶離手段によって放射性イオン種と分離されたイオン交換樹脂を、前記溶離手段から払い出して焼却する焼却手段を付加した放射性イオン交換樹脂の処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、
前記焼却手段によってイオン交換樹脂が払い出された溶離手段に、新たな放射性イオン交換樹脂を供給する樹脂供給手段と、
前記樹脂供給手段によって前記溶離手段に新たな放射性イオン交換樹脂が供給された場合には、前記貯液手段に貯液された溶解イオンを分離濃縮した液を前記溶離用酸水溶液として前記溶離手段に供給する溶解イオンを分離濃縮した液の供給手段と、
前記溶解イオンを分離濃縮した液の供給手段によって前記溶離手段に前記溶離用酸水溶液として供給された溶解イオンを分離濃縮した液の量が、前記所定供給量以下の場合には、不足分の溶離用酸水溶液を前記溶離手段に供給する溶離用酸水溶液追加供給手段と
を付加した放射性イオン交換樹脂の処理システム。
【請求項５】
請求項２乃至４のうち何れか１項に記載の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、
前記廃液濃縮手段でイオンが分離された水を、前記酸回収用液として、前記第１または第２の酸回収手段に供給する水供給手段を付加した放射性イオン交換樹脂の処理システム。
【請求項６】
請求項２乃至５のうち何れか１項に記載の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、
前記廃液濃縮手段は、
両端に陰イオン交換膜が配置されるように、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に所定間隔をおいてほぼ平行に配置し、隣接する陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とに挟まれて形成されてなる複数の流路のうち、１つおきの流路に、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合して装填することによって、前記陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが混合して装填された脱塩用流路と、前記脱塩用流路に隣接する流路である濃縮用流路とを形成してなる濃縮器を用いて、前記両端に配置された陰イオン交換膜のうち、前記脱塩用流路を形成している陰イオン交換膜側から、他端の陰イオン交換膜側へと電位勾配を与え、前記第１の酸回収手段において生成された廃液を、前記脱塩用流路内および前記濃縮用流路内にそれぞれ同側端部に設けられた入口から流通させ、前記脱塩用流路では、前記装填された陽イオン交換樹脂によって前記廃液中の陽イオンを吸着させる一方、前記装填された陰イオン交換樹脂によって該廃液中の陰イオンを吸着させ、前記電位勾配に従って、前記陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンを該流路を形成している陽イオン交換膜側に移動させ、しかる後に該陽イオン交換膜を通過させて該陽イオン交換膜が形成している濃縮用流路内に移動させる一方、前記陰イオン交換樹脂に吸着された陰イオンを該流路を形成している陰イオン交換膜側に移動させ、しかる後に該陰イオン交換膜を通過させて該陰イオン交換膜が形成している濃縮用流路内に移動させることによって、前記脱塩用流路において、該流路に流通された廃液から水を抽出する一方、前記濃縮用流路において、該流路に流通された廃液を濃縮することによって前記溶解イオンを分離濃縮した液を生成する
ようにした放射性イオン交換樹脂の処理システム。
【請求項７】
供給された放射性イオン交換樹脂を溶離器に受け入れ、この受け入れた放射性イオン交換樹脂に、供給された所定供給量の溶離用酸水溶液を通液し、前記放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を前記溶離用酸水溶液中へ溶離させることによって、イオン交換樹脂と前記放射性イオン種とを分離する溶離段階と、
前記溶離段階において放射性イオン種が溶離した溶離済酸水溶液から酸を回収する第１の酸回収段階と、
前記第１の酸回収段階において酸が回収された溶離済酸水溶液の廃液から、電気脱塩法を用いてイオンを分離することによって前記廃液から溶解イオンを分離濃縮した液を常温常圧で生成する廃液濃縮段階と、
前記廃液濃縮段階において生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液から酸を回収し、前記溶解イオンを分離濃縮した液から酸が回収された高濃縮廃液を生成する第２の酸回収段階と、
前記第２の酸回収段階において生成された高濃縮廃液を固化する固化段階と、前記廃液濃縮段階において生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、前記初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液以降に生成された溶解イオンを分離濃縮した液を貯液タンクに貯液する貯液段階と
からなる放射性イオン交換樹脂の処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、
前記溶離段階において放射性イオン種と分離されたイオン交換樹脂を、前記溶離器から払い出して焼却する焼却段階を付加した放射性イオン交換樹脂の処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、
前記焼却段階において前記イオン交換樹脂が払い出された溶離器に、新たな放射性イオン交換樹脂を供給する樹脂供給段階と、
前記樹脂供給段階において前記溶離器に新たな放射性イオン交換樹脂が供給された場合には、前記貯液タンクに貯液された溶解イオンを分離濃縮した液を、前記溶離用酸水溶液として前記溶離器に供給する溶解イオンを分離濃縮した液の供給段階と、
前記溶解イオンを分離濃縮した液の供給段階において前記溶離器に前記溶離用酸水溶液として供給された溶解イオンを分離濃縮した液の量が、前記所定供給量以下の場合には、不足分の溶離用酸水溶液を前記溶離器に供給する溶離用酸水溶液追加供給段階と
を付加した放射性イオン交換樹脂の処理方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちの何れか１項に記載の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、
前記溶離用酸水溶液を、硫酸水溶液とした放射性イオン交換樹脂の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電所の放射性核種を含む系統水中に含まれる放射性イオンを吸着した放射性イオン交換樹脂を廃棄するための放射性イオン種溶離液処理装置、放射性イオン交換樹脂の処理システム、および放射性イオン交換樹脂の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所等の原子力施設においてイオン交換樹脂は、放射性イオンを吸着するために用いられている。具体的には、原子力発電所の放射性核種を含む系統水中に含まれる放射性イオンを吸着して、放射性核種を含む系統水を純化するために用いられている。原子力発電所の運転に伴い放射性イオンを吸着した使用済の放射性イオン交換樹脂が廃棄物として発生する。
【０００３】
イオン交換樹脂は、一般にスチレンとジビニルベンゼン（Ｄ．Ｖ．Ｂ）の共重合体を基材とし、これにイオン交換基として陽イオン交換樹脂の場合にはスルホン酸基を、また陰イオン交換樹脂の場合には、４級アンモニウム基を結合させた構造を有する芳香族系有機高分子化合体である。
【０００４】
さて、放射性核種を含む系統水には、Ｃｏ−６０（コバルト６０）、Ｃｓ−１３７（セシウム１３７）、Ｓｒ−９０（ストロンチウム９０）、その他Ｆｅ（鉄）やＮｉ（ニッケル）等の放射能強度の高い陽イオン種と、Ｉ（ヨウ素）、Ｃ−１４（炭素１４）を含む有機物質等の放射能強度が低い陰イオン種とが含まれている。したがって、放射性核種を含む系統水中のＣｏ−６０、Ｃｓ−１３７、Ｓｒ−９０等の陽イオン種は、陽イオン交換樹脂に吸着され、Ｉ、Ｃ−１４を含む有機物質等の陰イオン種は、陰イオン交換樹脂に吸着されることによって浄化される。
【０００５】
イオン交換樹脂は放射性イオン交換樹脂塔に陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂の２種類がほぼ同量充填されており、系統水から陽イオン種または陰イオン種を除去する能力（除染係数）が所定能力以下に低下した場合には、使用済の放射性イオン交換樹脂として廃棄処理され、放射性イオン交換樹脂塔には、未使用の陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂が充填される。廃棄物として処理される放射性イオン交換樹脂の体積比は、原子力発電所にて発生する全廃棄物のうち少量を占めているにすぎないが、放射性イオン交換樹脂によって吸着された物質による放射能量の合計は、原子力発電所の通常運転において発生する廃棄物中の放射能量の大部分を占めている。このように、運転中に原子力発電所から排出される放射性廃棄物に含まれる放射能のほとんどは、放射性イオン交換樹脂によって吸着されている。
【０００６】
このような使用済の放射性イオン交換樹脂を廃棄物として処理する場合には、以下のようにして行われている。すなわち、放射性イオン交換樹脂塔に充填された陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂は、その除染係数が所定値以下に低下したことが確認されると、図９に示すように、放射性イオン交換樹脂搭（図示せず）から使用済樹脂貯蔵タンク６２へと移し替えられ、そこでしばらく貯蔵される。この貯蔵期間中に、陽イオンであるＣｏ−５８、陰イオンであるＩ−１３１等半減期の短い核種を減衰させることができる。
【０００７】
このように、半減期の短い核種が減衰したところで、使用済の放射性イオン交換樹脂が、使用済樹脂貯蔵タンク６２から一旦廃樹脂供給タンク６３に移し替えられ、さらにそこから溶離器６４へと移される。溶離器６４には、硫酸水溶液が通液される。これによって、使用済の放射性イオン交換樹脂に吸着していた放射性イオンが、硫酸水溶液中に移行して溶離する。
【０００８】
このようにして放射性物質が溶離して取り除かれたイオン交換樹脂は、溶離器６４の下部から取り出され、溶離済樹脂輸送容器６７によって焼却設備６８に移送され、そこで焼却処理される。
【０００９】
一方、溶離器６４において放射性イオン交換樹脂に通液された硫酸水溶液中には、放射性イオンが溶存している。この硫酸水溶液は、溶離器６４から硫酸回収器６９の左室７０に導入される。硫酸水溶液は、この硫酸回収器６９に備えられた拡散透析膜７１によって放射性物質と硫酸とが分離される。すなわち、図１０に示すように、左室７０に導入された硫酸水溶液のうち、硫酸は拡散透析膜７１を介して右室７２側に拡散され回収される一方、放射性物質は左室７０に残る。右室７２側に回収された硫酸は、溶離器６４に送られ再使用される。この結果、左室７０には放射性物質を含む廃液が得られる。
【００１０】
図１１に示すように、左室７０で得られた溶離初期の廃液（以下、「Ａモード廃液」と称する）は、左室７０で得られた溶離後期の廃液（以下、「Ｂモード廃液」と称する）に比べて、放射性核種濃度が有意に高い。
【００１１】
このためＡモード廃液は、第１中和タンク７３（＃１）において中和剤タンク７５から供給された中和剤であるＮａＯＨが添加されることによって中和処理され、中和体である芒硝（Ｎａ２ＳＯ４）が生成された後に、蒸発器７６に送られる。そして、蒸発器７６によって蒸発濃縮された後に濃縮廃液タンク７７に送られそこで長期貯蔵される。これによって、放射能を減衰させた後、セメント固化されることになる。このような蒸発濃縮は、廃液を減容し、廃棄物の発生量を減らすという観点から重要である。
【００１２】
一方、Ｂモード廃液は、放射性核種濃度が低いために中和タンク７３（＃２）に移し、ここでも同様に中和剤タンク７５から供給された中和剤であるＮａＯＨが添加されることによって中和処理され、中和体である芒硝（Ｎａ２ＳＯ４）が生成された後に、蒸発濃縮せずに、そのまま液体廃棄物処理系７８へと送られ、アスファルト等によって固化処理されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の放射性イオン交換樹脂の処理方法では、以下のような問題がある。
【００１４】
硫酸回収器６９では、左室７０に導入された硫酸水溶液のうち、硫酸が拡散透析膜７１を介して右室７２に回収されるが、その硫酸回収率は９０％程度であり、廃液中には１０％程度の硫酸が残っている。上述したように、硫酸に中和剤であるＮａＯＨが添加されることによって芒硝（Ｎａ２ＳＯ４）が生成される。
【００１５】
セメントは、その中に芒硝を含むと、エトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）を形成し、含有芒硝濃度の上昇に伴って強度特性が低下するということが知られている。
【００１６】
上述したようなＡモード廃液と、Ｂモード廃液との比率は、おおよそ６：４である。放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオンを溶離器６４において硫酸水溶液に溶離させるためには、放射性イオン交換樹脂の１０倍〜数１０倍の体積の硫酸水溶液が必要となる。
【００１７】
Ａモード廃液は、蒸発器７６による蒸発濃縮によって減容化が図られているものの、その減容率は、芒硝濃度が析出する濃度を超えない範囲に制約されるため、もとの放射性イオン交換樹脂量の１／２程度までしかその発生量を減ずることができない。一方、Ｂモード廃液は、液体廃棄物処理系７８でそのままアスファルト等によって固化処理されている。
【００１８】
Ａモード廃液が減容化された後に固化されてなるセメント固化体、およびＢモード廃液が固化されてなるアスファルト固化体を所定期間貯蔵するための設備である放射性廃棄物貯蔵設備は、その貯蔵容量が限られていることから、Ａモード廃液を固化してなる固化体、およびＢモード廃液を固化してなる固化体の発生量を減少させることは極めて重要である。
【００１９】
Ａモード廃液を固化してなる固化体の減容率を高めるためには、含有芒硝濃度を低減させる必要があり、そのためには、Ａモード廃液中からの硫酸回収効率を高める必要がある。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、Ａモード廃液については、濃縮して含有硫酸濃度を一旦高めた後に、別の硫酸回収器によって再び硫酸を回収することによって、硫酸回収効率の向上を図るとともに、Ａモード廃液を固化してなる固化体の更なる減容化と前述のエトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）形成によるセメントの強度低下の抑制に寄与する一方、Ｂモード廃液については、溶離器に供給する溶離用硫酸水溶液として再利用することによって、Ｂモード廃液を固化してなる固化体の発生を無くし、もって、放射性廃棄物の発生量の低減化を図ることが可能な放射性イオン種溶離液処理装置、放射性イオン交換樹脂の処理システム、および放射性イオン交換樹脂の処理方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００２２】
すなわち、請求項１の発明の、放射性イオン種溶離液処理装置は、放射性イオン種が溶離した酸水溶液が供給される酸水溶液受入室と酸回収溶液が供給されて酸を回収する回収室とが拡散透析膜を介して仕切られ、拡散透析膜を介して酸水溶液中の酸を回収室側に移動させる酸回収手段の酸水溶液受入室上流に酸水溶液中の水分を抽出して酸水溶液を濃縮させる電気脱塩式濃縮手段を配置している。
【００２３】
従って、請求項１の発明の放射性イオン種溶離液処理装置においては、以上のような手段を講じることにより、酸水溶液であるＡモード廃液については、電気脱塩式濃縮手段によって溶解イオンを分離濃縮した後に、酸回収手段によって、含有酸濃度を低減することができる。
【００２４】
請求項２の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムは、溶離手段と、第１の酸回収手段と、廃液濃縮手段と、第２の酸回収手段と、固化手段と、貯液手段とを備えている。
【００２５】
溶離手段は、供給された放射性イオン交換樹脂を受け入れ、この受け入れた放射性イオン交換樹脂に、供給された所定供給量の溶離用酸水溶液を通液し、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離用酸水溶液中へ溶離させることによって、イオン交換樹脂と放射性イオン種とを分離する。
【００２６】
第１の酸回収手段は、第１の拡散透析膜で互いに分離された第１の溶離済酸水溶液受入室と第１の酸回収室とからなり、第１の溶離済酸水溶液受入室に、溶離手段において放射性イオン種が溶離した溶離済酸水溶液を供給されるようにする一方、第１の酸回収室に、溶離済酸水溶液の供給方向と対向する方向から酸回収用液が供給されることによって、第１の溶離済酸水溶液受入室側から第１の拡散透析膜を介して第１の酸回収室側に酸を回収し、溶離済酸水溶液から酸が回収された廃液を生成する。
【００２７】
廃液濃縮手段は、第１の酸回収手段において生成された廃液から、電気脱塩法を用いてイオンを分離することによって、溶解イオンを分離濃縮した液を生成する。
【００２８】
第２の酸回収手段は、第２の拡散透析膜で互いに分離された第２の溶離済酸水溶液受入室と第２の酸回収室とからなり、第２の溶離済酸水溶液受入室に、廃液濃縮手段によって生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液を供給されるようにする一方、第２の酸回収室に、溶解イオンを分離濃縮した液の供給方向と対向する方向から酸回収用液が供給されることによって、第２の溶離済酸水溶液受入室側から第２の拡散透析膜を介して第２の酸回収室側に酸を回収し、溶解イオンを分離濃縮した液から酸が回収された高濃縮廃液を生成する。
【００２９】
固化手段は、第２の酸回収手段によって生成された高濃縮廃液を固化し、貯液手段は、廃液濃縮手段によって生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液以降に生成された溶解イオンを分離濃縮した液を貯液する。
【００３０】
従って、請求項２の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいては、以上のような手段を講じることにより、Ａモード廃液については、廃液濃縮手段によって溶解イオンを分離濃縮した後に、更に第２の酸回収手段によって、含有硫酸濃度を低減することができるので、固化体の強度低下をもたらすエトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）の形成を抑制するとともに、固化体の発生量を低減することができる。また、Ｂモード廃液については排出せずに、貯液手段に貯液しておく。その結果、放射性廃棄物の発生量の低減化を図ることが可能となる。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項２の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、溶離手段によって放射性イオン種と分離されたイオン交換樹脂を、溶離手段から払い出して焼却する焼却手段を付加している。
【００３２】
従って、請求項３の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいては、以上のような手段を講じることにより、請求項１の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて処理されたイオン交換樹脂を、焼却処理することができる。
【００３３】
請求項４の発明は、請求項３の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、焼却手段によってイオン交換樹脂が払い出された溶離手段に、新たな放射性イオン交換樹脂を供給する樹脂供給手段と、樹脂供給手段によって溶離手段に新たな放射性イオン交換樹脂が供給された場合には、貯液手段に貯液された溶解イオンを分離濃縮した液を溶離用酸水溶液として溶離手段に供給する溶解イオンを分離濃縮した液の供給手段と、溶解イオンを分離濃縮した液の供給手段によって溶離手段に溶離用酸水溶液として供給された溶解イオンを分離濃縮した液の量が、所定供給量以下の場合には、不足分の溶離用酸水溶液を溶離手段に供給する溶離用酸水溶液追加供給手段とを付加している。
【００３４】
従って、請求項４の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいては、以上のような手段を講じることにより、請求項２の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて処理済みのイオン交換樹脂が焼却されると、連続して新たなイオン交換樹脂を処理することができる。
【００３５】
また、貯液手段に貯液していたＢモード廃液を、新たに供給された放射性イオン交換樹脂の溶離手段における初期の溶離用酸水溶液として再利用することができるので、Ｂモード廃液を固化してなる固化体は発生せず、放射性廃棄物の発生量の低減化を図ることが可能となる。
【００３６】
なお、第２の酸回収手段によって回収された酸も新たに供給された放射性イオン交換樹脂の溶離手段における溶離用酸水溶液として使用しても良い。
【００３７】
請求項５の発明は、請求項２乃至４のうち何れか１項の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、廃液濃縮手段でイオンが分離された水を、酸回収用液として、第１または第２の酸回収手段に供給する水供給手段を付加している。
【００３８】
従って、請求項５の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいては、以上のような手段を講じることにより、廃液濃縮手段において廃液からイオンを分離した水を、酸回収用液として有効利用することができる。
【００３９】
請求項６の発明は、請求項２乃至５のうち何れか１項の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいて、廃液濃縮手段は、両端に陰イオン交換膜が配置されるように、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に所定間隔をおいてほぼ平行に配置し、隣接する陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とに挟まれて形成されてなる複数の流路のうち、１つおきの流路に、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合して装填することによって、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが混合して装填された脱塩用流路と、脱塩用流路に隣接する流路である濃縮用流路とを形成してなる濃縮器からなる。
【００４０】
そしてこの濃縮器を用いて、両端に配置された陰イオン交換膜のうち、脱塩用流路を形成している陰イオン交換膜側から、他端の陰イオン交換膜側へと電位勾配を与え、第１の酸回収手段において生成された廃液を、脱塩用流路内および濃縮用流路内にそれぞれ同側端部に設けられた入口から流通させ、脱塩用流路では、装填された陽イオン交換樹脂によって廃液中の陽イオンを吸着させる一方、装填された陰イオン交換樹脂によって該廃液中の陰イオンを吸着させる。
【００４１】
更に、電位勾配に従って、陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンを該流路を形成している陽イオン交換膜側に移動させ、しかる後に該陽イオン交換膜を通過させて該陽イオン交換膜が形成している濃縮用流路内に移動させる一方、陰イオン交換樹脂に吸着された陰イオンを該流路を形成している陰イオン交換膜側に移動させ、しかる後に該陰イオン交換膜を通過させて該陰イオン交換膜が形成している濃縮用流路内に移動させることによって、脱塩用流路において、該流路に流通された廃液から水を抽出する一方、濃縮用流路において、該流路に流通された廃液を濃縮することによって溶解イオンを分離濃縮した液を生成する。
【００４２】
従って、請求項６の発明の放射性イオン交換樹脂の処理システムにおいては、以上のような手段を講じることにより、腐食環境の厳しくない常温常圧において溶解イオンを分離濃縮した液を生成することができる。その結果、特に耐食性に優れた配管や材料を用いる必要が無く、低コストでシステムを構成することが可能となる。
【００４３】
請求項７の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法は、供給された放射性イオン交換樹脂を溶離器に受け入れ、この受け入れた放射性イオン交換樹脂に、供給された所定供給量の溶離用酸水溶液を通液し、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離用酸水溶液中へ溶離させることによって、イオン交換樹脂と放射性イオン種とを分離する溶離段階と、溶離段階において放射性イオン種が溶離した溶離済酸水溶液から酸を回収する第１の酸回収段階と、第１の酸回収段階において酸が回収された溶離済酸水溶液の廃液から、電気脱塩法を用いてイオンを分離することによって廃液から溶解イオンを分離濃縮した液を常温常圧で生成する廃液濃縮段階と、廃液濃縮段階において生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液から酸を回収し、溶解イオンを分離濃縮した液から酸が回収された高濃縮廃液を生成する第２の酸回収段階と、第２の酸回収段階において生成された高濃縮廃液を固化する固化段階と、廃液濃縮段階において生成された溶解イオンを分離濃縮した液のうち、初めに生成された所定量の溶解イオンを分離濃縮した液以降に生成された溶解イオンを分離濃縮した液を貯液タンクに貯液する貯液段階とからなる。
【００４４】
従って、請求項７の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法においては、以上のような手段を講じることにより、Ａモード廃液については、常温常圧で濃縮減容した後に、更に第２の酸回収段階において含有硫酸濃度を低減することができるので、固化体の強度低下をもたらすエトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）の形成を抑制するとともに、固化体の発生量を低減することができる。また、Ｂモード廃液については排出せずに、貯液手段に貯液しておく。その結果、放射性廃棄物の発生量の低減化を図ることが可能となる。
【００４５】
請求項８の発明は、請求項７の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、溶離段階において放射性イオン種と分離されたイオン交換樹脂を、溶離器から払い出して焼却する焼却段階を付加してなる。
【００４６】
従って、請求項８の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法においては、以上のような手段を講じることにより、請求項７の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法において処理されたイオン交換樹脂を、焼却処理することができる。
【００４７】
請求項９の発明は、請求項７の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、焼却段階においてイオン交換樹脂が払い出された溶離器に、新たな放射性イオン交換樹脂を供給する樹脂供給段階と、樹脂供給段階において溶離器に新たな放射性イオン交換樹脂が供給された場合には、貯液タンクに貯液された溶解イオンを分離濃縮した液を、溶離用酸水溶液として溶離器に供給する溶解イオンを分離濃縮した液の供給段階と、溶解イオンを分離濃縮した液の供給段階において溶離器に溶離用酸水溶液として供給された溶解イオンを分離濃縮した液の量が、所定供給量以下の場合には、不足分の溶離用酸水溶液を溶離器に供給する溶離用酸水溶液追加供給段階とを付加してなる。
【００４８】
従って、請求項９の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法においては、以上のような手段を講じることにより、請求項６の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法において処理済みのイオン交換樹脂が焼却されると、連続して新たなイオン交換樹脂を処理することができる。
【００４９】
請求項１０の発明は、請求項７乃至９のうちの何れか１項の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法において、溶離用酸水溶液を、硫酸水溶液としている。
【００５０】
従って、請求項１０の発明の放射性イオン交換樹脂の処理方法においては、以上のような手段を講じることにより、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を効率良く溶離することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５２】
なお、以下の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図９から図１０と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００５３】
本発明の実施の形態を図１から図８を用いて説明する。
【００５４】
図１は、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの一例を示す系統構成図である。
【００５５】
すなわち、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムは、使用済樹脂貯蔵タンク１０と、溶離器１１と、硫酸供給系１２と、溶離済樹脂焼却炉１４と、純水回収供給系１６と、硫酸回収器１７（＃１）と、電気脱塩装置１８と、硫酸回収器１７（＃２）と、中和固化設備１９と、硫酸リサイクルタンク２０と、硫酸リサイクルタンク２１と、硫酸リサイクルポンプ２２と、これら各機器を接続する配管Ｐおよび配管Ｐに設けられたバルブＶとを備えて構成している。
【００５６】
使用済樹脂貯蔵タンク１０は、例えば図示しない放射性イオン交換樹脂塔から使用済の放射性イオン交換樹脂を受け入れ、受け入れた放射性イオン交換樹脂を所定の貯蔵期間の間貯蔵しておく。この貯蔵期間中に、半減期の短い放射性核種を減衰させるようにしている。そして、所定の貯蔵期間を経たのちに、使用済の放射性イオン交換樹脂を溶離器１１に供給し、１バッチ目の運転を開始する。
【００５７】
溶離器１１には、配管Ｐ１〜Ｐ４が接続している。配管Ｐ１は、使用済樹脂貯蔵タンク１０から排出される使用済の放射性イオン交換樹脂を受け入れるための配管である。また、配管Ｐ２は、硫酸供給系１２および硫酸リサイクルポンプ２２に接続しており、この配管Ｐ２を介して硫酸供給系１２および硫酸リサイクルポンプ２２側から溶離用硫酸水溶液を連続的に供給し、溶離器１１内に内蔵された使用済の放射性イオン交換樹脂に溶離用硫酸水溶液を通液するようにしている。これによって、使用済の放射性イオン交換樹脂に吸着していた放射性イオン種を溶離用硫酸水溶液中に溶離する。
【００５８】
放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を硫酸濃度が２Ｎ（規定）の溶離用硫酸水溶液に溶離させるために、放射性イオン交換樹脂の２０倍の体積の溶離用硫酸水溶液を用いる。以下、放射性イオン交換樹脂の２０倍の体積を、２０ＢＶと称する。ＢＶとはｂｅｄ　ｖｏｌｕｍｅの略であって、放射性イオン交換樹脂の体積を１ＢＶとした場合における相対値で示している。
【００５９】
本発明の実施の形態では、溶離用硫酸水溶液の硫酸濃度を２Ｎまたは４Ｎとする。溶離用硫酸水溶液の硫酸濃度が２Ｎの場合には、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離させるためには、上述したように、２０ＢＶの溶離用硫酸水溶液を用いる。
【００６０】
一方、溶離用硫酸水溶液の硫酸濃度を４Ｎとした場合には、硫酸濃度が２倍になることから、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を同様に溶離するためには、１０ＢＶの溶離用硫酸水溶液を用いる。以下においては、溶離用硫酸水溶液の硫酸濃度を４Ｎとした場合を例に説明する。
【００６１】
このように放射性イオン種を溶離した溶離済硫酸水溶液は、配管Ｐ３を介して連続的に排出され、硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）へ供給されるようにしている。一方、吸着していた放射性イオン種が溶離用硫酸水溶液に溶離すると、バルブＶ１が開状態にされ、放射性イオン交換樹脂を配管Ｐ４を介して溶離済樹脂焼却炉１４へと移送し、ここで焼却処理する。
【００６２】
硫酸回収器１７（＃１）は、従来技術で説明した硫酸回収器６９と同様に左室７０（＃１）、拡散透析膜７１（＃１）、右室７２（＃１）を備えており、硫酸回収器６９と同様に機能する。すなわち、右室７２（＃１）には、純水回収供給系１６によって、溶離器１１から溶離済硫酸水溶液が供給される方向と対向する方向から純水が配管Ｐ５を介して供給されるようにしている。左室７０（＃１）に導入された溶離済硫酸水溶液のうち、約９０％の硫酸を拡散透析膜７１（＃１）を介して右室７２（＃１）側に回収する一方、放射性イオン種および約１０％の硫酸を含む廃液が左室７０（＃１）で生成されるようにしている。左室７０（＃１）で生成された廃液は、配管Ｐ６を介して電気脱塩装置１８に送液されるようにしている。
【００６３】
電気脱塩装置１８は、電気脱塩法（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を用いて、そもそも純水を生成するために広く適用されている装置である。一般的な電気脱塩装置３０の構成について、図２の構成概念を示す断面図を用いて説明する。
【００６４】
すなわち、純水を生成するための電気脱塩装置３０は、正電位側に接続された陽極室３１と、負電位側に接続された陰極室３２とによって挟まれてなる濃縮器３３が備えられている。
【００６５】
濃縮器３３の両端はそれぞれ陽極室３１および陰極室３２に固定された陰イオン交換膜３４が配置され、更に、陰イオン交換膜３４と陽イオン交換膜３５とが交互に所定間隔をおいてほぼ平行に配置されている。隣接する陰イオン交換膜３４と陽イオン交換膜３５とに挟まれて形成されてなる複数の流路のうち、１つおきの流路に、陽イオン交換樹脂３６と陰イオン交換樹脂３７とを混合して装填することによって、陽イオン交換樹脂３６と陰イオン交換樹脂３７とが混合して装填された脱塩用流路３８と、脱塩用流路３８に隣接する流路である濃縮用流路３９とに区分されている。
【００６６】
そして、脱塩用流路３８および濃縮用流路３９に、図中下方から上方に向かって供給水Ｗを供給すると、脱塩用流路３８では、装填された陽イオン交換樹脂３６によって供給水Ｗ中の陽イオンが吸着される一方、装填された陰イオン交換樹脂３７によって供給水Ｗ中の陰イオンが吸着される。
【００６７】
更に、濃縮器３３には、陽極室３１側から、陰極室３２側へと電位勾配が与えられているので、この電位勾配に従って、陽イオン交換樹脂３７に吸着した陽イオンは、陰極室３２側の陽イオン交換膜３５側に移動し、しかる後にこの陽イオン交換膜３５を通過して濃縮用流路３９内に移動する。一方、陰イオン交換樹脂３６に吸着された陰イオンは、陽極室３１側の陰イオン交換膜３４側に移動し、しかる後にこの陰イオン交換膜３４を通過して濃縮用流路３９内に移動する。
【００６８】
これによって、脱塩用流路３８に供給された供給水Ｗは純化され、溶解イオンが分離された水が取り出される一方、濃縮用流路３９に供給された供給水Ｗでは溶解イオンが濃縮される。電気脱塩装置３０は、常温常圧で作動する。
【００６９】
このように本来は、純水の生成に用いられている電気脱塩装置３０を、本実施の形態では、電気脱塩装置３０が純水を生成するのと同時に、溶解イオンが濃縮された供給水Ｗを生成していることに着目して、硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）で得られた廃液に含まれる硫酸を濃縮することに用いている。
【００７０】
すなわち、図２中に示す供給水Ｗとして、硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）で得られた廃液を供給する。これによって、電気脱塩装置１８は、脱塩用流路３８に供給された廃液を純化し、溶解イオンが分離された水を生成する一方、濃縮用流路３９に供給された廃液中の溶解イオン濃度を上昇させる。
【００７１】
電気脱塩装置１８における濃縮性能は、流路３８，３９の長さと、脱塩用流路３８に装填されたイオン交換樹脂３６，３７の装填量によるので、本発明の実施の形態では、これらを調節することによって、溶解イオンを１０倍濃縮した液を生成するようにしている。硫酸濃度が４Ｎのとき、溶離器１１に供給される溶離用硫酸水溶液は１０ＢＶなので、電気脱塩装置１８によって溶解イオンを分離濃縮した液の量が１ＢＶに減容されるようにしている。
【００７２】
そして、１ＢＶに減容濃縮された溶解イオンを分離濃縮した液を、配管Ｐ７を介して排出するとともに、生成した純溶解イオンが分離された水を配管Ｐ８を介して純水回収供給系１６に回収されるようにしている。
【００７３】
なお、電気脱塩装置１８は、常温常圧で溶解イオンを濃縮する。電気脱塩装置１８によって１０倍濃縮された溶解イオンを分離濃縮した液に含まれる硫酸濃度は極めて高くなる。一般に、硫酸濃度の高い溶液は、温度が高くなると厳しい腐食環境をもたらすが、常温常圧ではさほど腐食環境は厳しくない。したがって、溶解イオンを分離濃縮した液を導く配管Ｐ７には、特別に耐食性に優れた材料を用いる必要はない。
【００７４】
図１１に示したように、Ａモード廃液の放射性核種濃度は、Ｂモード廃液のそれに比べて有意に高い。本発明の実施の形態では、Ａモード濃縮液のみを、以下に示すようにしてセメント固化する。
【００７５】
すなわち、電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液のうち、前半の半分、すなわち０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液をＡモード濃縮液とする。このＡモード濃縮液については、バルブＶ２を閉状態とする一方、バルブＶ３を開状態とすることによって、配管Ｐ１２を介して、硫酸回収器１７（＃２）の左室７０（＃２）に供給されるようにしている。
【００７６】
硫酸回収器１７（＃２）もまた、従来技術で説明した硫酸回収器６９と同様に左室７０（＃２）、拡散透析膜７１（＃２１）、右室７２（＃２）を備えており、硫酸回収器６９と同様に機能する。すなわち、右室７２（＃２）には、純水回収供給系１６によって、電気脱塩装置１８からＡモード濃縮液が供給される方向と対向する方向から純水が配管Ｐ１０を介して供給されるようにしている。左室７０（＃２）に導入されたＡモード濃縮廃液のうち、約９０％の硫酸を拡散透析膜７１（＃２）を介して右室７２（＃２）側に回収する一方、放射性イオン種および約１０％の硫酸を含むＡモード高濃縮廃液が左室７０（＃２）で生成されるようにしている。左室７０（＃２）で生成されたＡモード高濃縮廃液は、配管Ｐ１１を介して中和固化設備１９に送液されるようにしている。
【００７７】
硫酸回収器１７（＃２）のサイズは、電気脱塩装置１８によってなされる濃縮係数に依存する。すなわち、電気脱塩装置１８によって、溶解イオンが１０倍濃縮された液が生成される場合には、硫酸回収器１７（＃２）が処理するＡモード濃縮液の量（０．５ＢＶ）は、硫酸回収器１７（＃１）が処理するＡモード廃液の量（５ＢＶ）の１／１０であるので、硫酸回収器１７（＃２）は、硫酸回収器１７（＃１）の１／１０のサイズでよい。
【００７８】
中和固化設備１９では、配管Ｐ１１を介してＡモード高濃縮廃液を受け入れると、Ａモード高濃縮廃液に中和剤を添加して中和処理し、その後にセメント固化する。硫酸の中和剤としては、ＮａＯＨが好適である。中和剤としてＮａＯＨを用いて硫酸を中和した場合、中和処理によってＮａ２ＳＯ４を得る。
【００７９】
このようにして電気脱塩装置１８から硫酸回収器１７（＃２）へのＡモード濃縮液の供給を終えると、バルブＶ３を閉状態とする一方、バルブＶ２を開状態とすることによって、電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液の内、後半の半分、すなわち０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＢモード濃縮液を、硫酸リサイクルタンク２０に回収するようにしている。このとき、バルブＶ４は閉状態としている。
【００８０】
次に、使用済樹脂貯蔵タンク１０から溶離器１１内に新たな使用済の放射性イオン交換樹脂を供給し、２バッチ目の運転を開始する。
【００８１】
まず、バルブＶ５およびバルブＶ６を開状態とし、硫酸リサイクルポンプ２２を起動することによって、硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた回収硫酸を、配管Ｐ２を介して溶離器１１に供給し、溶離器１１の液張り（メイクアップ）に用いる。硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた全ての回収硫酸の溶離器１１への供給が終了すると、バルブＶ５を閉状態とする。
【００８２】
次に、バルブＶ４を開状態とし、硫酸リサイクルポンプ２２を起動することによって、硫酸リサイクルタンク２０に回収されていたＢモード濃縮液を、配管Ｐ２を介して同じく溶離器１１の液張り（メイクアップ）として供給する。硫酸リサイクルタンク２０に回収されていた全てのＢモード濃縮廃液の溶離器１１への供給が終了すると、バルブＶ４を閉状態とする。
【００８３】
なお、硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた回収硫酸の量は約０．５ＢＶであり、硫酸リサイクルタンク２０に回収されていたＢモード濃縮液の量も約０．５ＢＶであるため、液張り（メイクアップ）用として略賄うことができる。その後の溶離段階において、硫酸回収器７１（＃１）にて約９０％回収された硫酸が配管Ｐ１３および配管Ｐ２を介して再度溶離器１１へ供給されるが、バルブＶ７を開状態として、硫酸供給系１２から、不足分の約１０％の硫酸を供給することによって、使用済の放射性イオン交換樹脂に吸着していた放射性イオン種を溶離用硫酸水溶液中に溶離する。
【００８４】
次に、以上のように構成した本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作について図３から図７に示す工程図を用いて説明する。
【００８５】
すなわち、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムでは、初回の運転開始時に図３に示すステップ１の工程を行い、その後は図４から図７に示すステップ２からステップ５までの工程を繰り返すことによって使用済の放射性イオン交換樹脂が連続的に処理される。
【００８６】
先ず、図３に示すように、ステップ１では、第１バッチの運転を行うために、使用済の放射性イオン交換樹脂が使用済樹脂貯蔵タンク１０から配管Ｐ１を介して溶離器１１に供給される。次に、バルブＶ７が開状態とされ、配管Ｐ２を介して硫酸供給系１２から溶離器１１へと溶離用硫酸水溶液が供給される。溶離用硫酸水溶液における硫酸濃度が２Ｎの場合には、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離するのに必要な量である２０ＢＶが連続的に供給される。また、溶離用硫酸水溶液における硫酸濃度を４Ｎとした場合には、放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離するのに必要な量は、半分の１０ＢＶとなる。以下では、溶離用硫酸水溶液における硫酸濃度は４Ｎであるとし、１０ＢＶの硫酸水溶液が溶離器１１に連続的に供給されるものとする。
【００８７】
放射性イオン交換樹脂に吸着していた放射性イオン種は、溶離用硫酸水溶液に溶離する。そして、放射性イオン種を溶離した溶離済硫酸水溶液は、配管Ｐ３を介して硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）に供給される。硫酸回収器１７（＃１）の右室７２（＃１）には、純水回収供給系１６から配管Ｐ５を介して純水が、溶離器１１から溶離済硫酸水溶液が供給される方向と対向する方向から供給される。これによって、左室７０（＃１）に導入された溶離済硫酸水溶液のうち、約９０％すなわち約３．６Ｎの硫酸が拡散透析膜７１（＃１）を介して右室７２側に拡散され回収される一方、放射性イオン種および約１０％すなわち約０．４Ｎの硫酸を含む廃液が左室７０（＃１）で生成される。硫酸が回収されることによって右室７２で生成される回収硫酸水溶液は、配管Ｐ１３および配管Ｐ２を介して不足分の約１０％の硫酸を硫酸供給系１２から、バルブＶ７を開状態とすることにより補給した上で再度溶離器１１に溶離用硫酸水溶液として供給される。
【００８８】
このようにして左室７０（＃１）で生成された廃液は、配管Ｐ６を介して電気脱塩装置１８に送液される。電気脱塩装置１８では、脱塩用流路３８に供給された廃液が純化され、溶解イオンが分離された水が生成される一方、濃縮用流路３９に供給された廃液中の溶解イオンが例えば１０倍に濃縮されることによって、廃液の量が１ＢＶに減容され、配管Ｐ７を介して電気脱塩装置１８から払い出される。１０倍濃縮されることによってこの溶解イオンを分離濃縮した液には約４Ｎの硫酸が含まれることになる。
【００８９】
このようにして電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液の内、前半の０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＡモード濃縮液については、バルブＶ２が閉状態とされる一方、バルブＶ３が開状態とされることによって、配管Ｐ１２を介して、硫酸回収器１７（＃２）の左室７０（＃２）に供給される。
【００９０】
硫酸回収器１７（＃２）もまた、硫酸回収器６９と同様に機能することによって、左室７０（＃２）に導入されたＡモード濃縮液のうち、約９０％すなわち約３．６Ｎの硫酸は拡散透析膜７１（＃２）を介して右室７２（＃２）側に拡散され回収される一方、放射性イオン種および約１０％すなわち約０．４Ｎの硫酸を含むＡモード高濃縮廃液が左室７０（＃２）で生成される。左室７０（＃２）で得られたＡモード高濃縮廃液は、配管Ｐ１１を介して中和固化設備１９に送液される。一方、右室７２（＃２）側に回収された回収硫酸は、配管Ｐ９を介して硫酸リサイクルタンク２１に回収される。
【００９１】
中和固化設備１９では、配管Ｐ１１を介してＡモード高濃縮廃液が払い出されると、このＡモード高濃縮廃液に中和剤として例えばＮａＯＨが添加されることによって中和処理され、その後にセメント固化体とされる。中和剤としてＮａＯＨが添加された場合には、中和処理によってＮａ２ＳＯ４が得られる。
【００９２】
溶離用硫酸水溶液として４Ｎの硫酸が用いられた場合、硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）において硫酸の９０％が回収されるために、０．４Ｎの硫酸濃度の廃液となる。そして、この廃液は、電気脱塩装置１８によって１０倍濃縮されるために、この濃縮液に含まれる硫酸濃度は４Ｎに高められる。更に、Ａモード濃縮液は、硫酸回収器１７（＃２）の左室７０（＃２）において硫酸の９０％が回収され、０．４Ｎの硫酸濃度のＡモード高濃縮廃液となる。このようなＡモード高濃縮廃液が０．５ＢＶ中和処理される。
【００９３】
図９に示すような従来方式の放射性イオン交換樹脂処理システムにおいて、溶離用硫酸水溶液として４Ｎの硫酸を用いた場合、硫酸回収器６９の左室７０において硫酸の９０％が回収されるために、０．４Ｎの硫酸濃度の廃液となる。このような廃液が１０ＢＶ中和処理される。
【００９４】
したがって、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムにおいて中和固化設備１９で生成されるセメント固化体に含まれる硫酸根の量は、以下のように、従来方式に対して１／２０となる。これによって、セメント固化体に含まれる硫酸根の重量割合は、約２％程度となり、セメント固化体の強度低下をもたらすエトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）の形成を抑制することができる。また、中和固化設備１９で中和剤として用いている例えばＮａＯＨ等の中和剤の消費量を１／２０とすることができる。
（本方式）／（従来方式）＝（０．５ＢＶ＊０．４Ｎ）／（１０ＢＶ＊０．４Ｎ）＝１／２０
電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液の内、前半の０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＡモード濃縮液が上述したように硫酸回収器１７（＃２）に導入されると、図４に示すように、ステップ２では、バルブＶ３を閉状態とする一方、バルブＶ２を開状態として、後半の０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＢモード濃縮液が、硫酸リサイクルタンク２０に回収される。これによって、第１バッチの運転が完了する。
【００９５】
ステップ３では、図５に示すように、バルブＶ７が閉状態とされる一方、バルブＶ１が開状態とされ、放射性イオン交換樹脂が配管Ｐ４を介して溶離器１１から溶離済樹脂焼却炉１４へと移送され、ここで焼却処理される。その後、使用済樹脂貯蔵タンク１０から配管Ｐ２を介して溶離器１１内に新たな使用済の放射性イオン交換樹脂が供給され、２バッチ目の運転が開始される。
【００９６】
ステップ４では、図６に示すように、まず、バルブＶ５およびバルブＶ６を開状態とし、更に硫酸リサイクルポンプ２２を起動することによって、硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた回収硫酸が、配管Ｐ２を介して溶離器１１に供給され、溶離器１１の液張り（メイクアップ）に用いられる。硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた全ての回収硫酸の溶離器１１への供給が終了すると、バルブＶ５が閉状態とされる。
【００９７】
ステップ５では、図７に示すように、バルブＶ４を開状態とし、硫酸リサイクルポンプ２２を起動することによって、硫酸リサイクルタンク２０に回収されていたＢモード濃縮液が、配管Ｐ２を介して同じく溶離器１１の液張り（メイクアップ）として供給される。硫酸リサイクルタンク２０に回収されていた全てのＢモード濃縮液の溶離器１１への供給が終了すると、バルブＶ４は閉状態とされる。なお、硫酸リサイクルタンク２１に回収されていた回収硫酸の量は約０．５ＢＶであり、硫酸リサイクルタンク２０に回収されていたＢモード濃縮液の量も約０．５ＢＶであるため、液張り（メイクアップ）として略賄うことができる。その後の溶離段階において、硫酸回収器７１（＃１）にて約９０％回収された硫酸が配管Ｐ１３および配管Ｐ２を介して再度溶離器１１へ供給されるが、バルブＶ７を開状態として、硫酸供給系１２から、不足分の約１０％の硫酸を供給することによって、使用済の放射性イオン交換樹脂に吸着していた放射性イオン種の溶離用硫酸水溶液中への溶離が行われる。
【００９８】
そして、放射性イオン種を溶離した溶離済硫酸水溶液は、配管Ｐ３を介して硫酸回収器１７（＃１）の左室７０（＃１）に供給される。その後は、ステップ１で説明したものと同様に動作することによって、電気脱塩装置１８で廃液中の溶解イオンが濃縮されることによって溶解イオンを分離濃縮した液が生成される。更に、電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液の内、前半の０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＡモード濃縮液については、硫酸回収器１７（＃２）によって硫酸が回収された後に、最終的に中和固化設備１９において中和処理され、その後にセメント固化体とされる。一方、電気脱塩装置１８から配管Ｐ７へと払い出された１ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液の内、後半の０．５ＢＶの溶解イオンを分離濃縮した液であるＢモード濃縮液については、硫酸リサイクルタンク２０に回収される。その後は、図４に示すステップ２に戻り、ステップ２からステップ５までの動作が繰り返し行われることによって、放射性イオン交換樹脂の処理が連続的に行われる。
【００９９】
上述したように、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムにおいては、使用済の放射性イオン交換樹脂に吸着している放射性イオン種を溶離した溶離済硫酸水溶液の廃液を電気脱塩装置１８により１０倍に濃縮することによって、廃液の体積を１／１０に減容することができる。
【０１００】
電気脱塩装置１８は、常温常圧で廃液の濃縮を行い、溶解イオンを分離濃縮した液を生成する。廃液には約０．４Ｎの硫酸が含まれており、１０倍濃縮によって溶解イオンを分離濃縮した液中の硫酸濃度は４Ｎとなる。このような高濃度の硫酸を含む濃縮液は、腐食性が高く、特に濃縮液の温度が高くなると腐食性も同様に高くなる。しかしながら、電気脱塩装置１８は、常温で廃液を濃縮し、溶解イオンを分離濃縮した液を生成するので、さほど腐食性は高くなく、溶解イオンを分離濃縮した液を内部に流通させる配管Ｐ７の材質は特に耐食性に優れたものを用いなくとも良い。これによって、高温加熱することによって廃液を濃縮する蒸発器７６を用いた場合に比べてコストダウンを図ることが可能となる。
【０１０１】
更に、濃縮液の半分に相当するＡモード濃縮液のみを廃棄物としてセメント固化処理し、残りの半分に相当するＢモード濃縮液については廃棄物としては発生させず、溶離用硫酸水溶液として再利用することによって、発生廃棄物量を、以下の式に示すように、従来技術の放射性イオン交換樹脂処理システムに対して１２％弱とすることができ、大幅な低減が可能となる。これによって、中和固化設備１９の設備能力のみならず、中和固化設備１９で固化されたセメント固化体の貯蔵施設に対するインパクトも緩和することができ、貯蔵スペース不足に対する問題を解決するために大きく寄与する。
（本方式／従来方式）＝（１０ＢＶ＊１／１０（電気脱塩装置による減容）＊１／２（Ａモード））／（６ＢＶ（Ａモード）＊１／２２（蒸発による減容）＋４ＢＶ（Ｂモード））＊１００（％）
＝１１．７　（％）
従来技術の放射性イオン交換樹脂処理システムでは、Ｂモード廃液については、液体廃棄物処理系７８へと送り、アスファルト等によって固化処理していたが、本発明の実施の形態では、Ｂモード廃液からは廃棄物は発生しないので、液体廃棄物処理系７８のように、アスファルト等によって固化処理を行うことは不要となり、コストダウンを図ることが可能となる。
【０１０２】
また、上述したように、中和固化設備１９で生成されるセメント固化体に含まれる硫酸根の量は、従来方式に対して１／２０となる。これによって、セメント固化体に含まれる硫酸根の重量割合は、約２％程度となり、セメント固化体の強度低下をもたらすエトリンジャイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）の形成を抑制することができる。
【０１０３】
更に、中和固化設備１９で中和剤として用いている例えばＮａＯＨ等の中和剤の消費量を１／２０とすることができるので、コストダウンを図ることが可能となる。
【０１０４】
なお、本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムは、２基の硫酸回収器、すなわち硫酸回収器１７（＃１）と硫酸回収器１７（＃２）とを備えているが、１バッチの処理に要する運転時間は、図８のタイムチャート（溶離用硫酸水溶液に含まれる硫酸濃度は同じ場合）に示すように、１基の硫酸回収器、すなわち硫酸回収器６９を備えた従来技術の放射性イオン交換樹脂処理システムのものとほぼ同じである。
【０１０５】
なお、請求項１に記載の放射性イオン種溶離液処理装置は、上記実施の形態において、電気脱塩装置１８と、硫酸回収器１７（＃２）とから構成してなる。
【０１０６】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ａモード廃液については濃縮して含有硫酸濃度をいったん高めた後に、別の硫酸回収器によって再び硫酸を回収することによって、硫酸回収効率の向上を図るとともに、Ａモード廃液を固化してなる固化体の減容化を図ることが可能となる。
【０１０８】
一方、Ｂモード廃液については、溶離器に供給される溶離用硫酸水溶液として再利用することによって、Ｂモード廃液を固化してなる固化体の発生を無くすことが可能となる。
【０１０９】
以上により、放射性廃棄物の発生量の低減化を図ることが可能な放射性イオン種溶離液処理装置、放射性イオン交換樹脂の処理システム、および放射性イオン交換樹脂の処理方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの一例を示す系統構成図
【図２】電気脱塩装置の構成概念を示す断面図
【図３】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作を示す工程図（ステップ１）
【図４】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作を示す工程図（ステップ２）
【図５】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作を示す工程図（ステップ３）
【図６】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作を示す工程図（ステップ４）
【図７】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムの動作を示す工程図（ステップ５）
【図８】同実施の形態に係る放射性イオン交換樹脂の処理方法を適用した放射性イオン交換樹脂処理システムと、従来技術の放射性イオン交換樹脂処理システムとの運転タイムチャートの比較図
【図９】従来技術の放射性イオン交換樹脂処理装置の系統構成図
【図１０】硫酸回収器における酸回収原理を説明するための概念図
【図１１】溶離済硫酸水溶液に含まれる放射能濃度の時間推移を示す図
【符号の説明】
Ｐ１〜Ｐ１３…配管
Ｖ１〜Ｖ８…バルブ
１０，６２…使用済樹脂貯蔵タンク
１１，６４…溶離器
１２…硫酸供給系
１４…溶離済樹脂焼却炉
１６…純水回収供給系
１７，６９…硫酸回収器
１８，３０…電気脱塩装置
１９…中和固化設備
２０，２１…硫酸リサイクルタンク
２２…硫酸リサイクルポンプ
３１…陽極室
３２…陰極室
３３…濃縮器
３４…陰イオン交換膜
３５…陽イオン交換膜
３６…陽イオン交換樹脂
３７…陰イオン交換樹脂
３８…脱塩用流路
３９…濃縮用流路
６３…廃樹脂供給タンク
６７…溶離済樹脂輸送容器
６８…焼却設備
７０…左室
７１…拡散透析膜
７２…右室
７３…中和タンク
７５…中和剤タンク
７６…蒸発器
７７…濃縮廃液タンク
７８…液体廃棄物処理系
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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