(57)【要約】【課題】ウランなどを回収後の溶液から発生する二次廃棄物量を低減し、装置の単純化と処理工程の簡素化を図る。【解決手段】ウラン付着廃棄物１を有機酸溶液１２で溶解するウラン溶解工程１３と、ウラン溶解工程１３で有機酸溶液に溶解したウランを回収分離するウラン回収，分離工程１５と、有機酸をＣＯ２とＨ２Ｏに分解する有機酸分解工程１６とからなっている。有機酸を用いることでウランをウラニル錯体として溶解でき、ウラン付着廃棄物１からウランのみを溶解除去することができる。また、酸化反応によってウラン回収と有機酸分解が同時にでき、有機酸をＣＯ２とＨ２Ｏに分解できることから二次廃棄物の発生量を低減できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウラン，超ウラン元素または放射性核種が付着した廃棄物から有機酸溶液により前記ウラン，超ウラン元素または放射性核種を溶解分離するウラン溶解工程と、このウラン溶解工程で溶解分離したウラン，超ウラン元素または放射性核種を回収するウラン回収，分離工程と、このウラン回収，分離工程後の前記有機酸溶液を分解する有機酸分解工程とを具備したことを特徴とするウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項２】
前記有機酸溶液はギ酸またはシュウ酸あるいはギ酸とシュウ酸の混合液からなることを特徴とする請求項１記載のウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項３】
前記ウラン回収，分離工程は前記ウラン溶解工程で溶解分離したウラン，超ウラン元素または放射性核種をイオン交換樹脂により分離回収することを特徴とする請求項１記載のウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項４】
前記ウラン回収，分離工程は過酸化水素またはオゾンによりウラン，超ウラン元素または放射性核種を過酸化物の形で分離回収することを特徴とする請求項１記載のウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項５】
前記イオン交換樹脂により回収したウラン，超ウラン元素または放射性核種の回収溶液について、前記有機酸分解工程で過酸化水素，紫外線，オゾンまたは電気分解の少なくとも一種を使用して前記有機酸を炭酸ガスと水に分解することを特徴とする請求項３記載のウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項６】
前記ウラン回収，分離工程と前記有機酸分解工程における有機酸に、過酸化水素またはオゾンを同時に作用させて、ウラン，超ウラン元素または放射性核種を過酸化物の形で回収するとともに、前記有機酸を炭酸ガスと水に分解することを特徴とする請求項１記載のウラン廃棄物の湿式処理方法。
【請求項７】
有機酸溶液を収納する外容器と、この外容器内に設置されウラン付着廃棄物を収納する通液性内容器と、この内容器の下方で前記外容器内の下部に設けられたフィルタと、前記外容器の下部に排出弁を介して接続されたウラン回収及び有機酸分解装置とを具備したことを特徴とするウラン廃棄物の湿式処理装置。
【請求項８】
前記内容器は網目状材で形成され、前記有機酸溶液を攪拌する攪拌機と、前記内容器を回転または振動させる機構とが設けられてなることを特徴とする請求項７記載のウラン廃棄物の湿式処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウラン取扱施設、またはウラン取扱施設間を移送する設備から発生するウラン及びウラン化合物が付着したウラン廃棄物から、ウラン、超ウラン元素または放射性核種を分離回収するためのウラン廃棄物の湿式処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウラン取扱施設またはウラン取扱施設間を移送する設備から発生するウランまたはウラン化合物が付着したウラン廃棄物としては、煉瓦，ケイソウ土，鉱石くず，汚泥，ケミカルトラップ材，フッ化カルシウム（ＣａＦ２）沈殿物などがある。
これらのウラン廃棄物から、ウラン，超ウラン元素または放射性核種を分離回収する従来の湿式処理方法としては、塩酸又は硝酸が使用されている。
【０００３】
従来の湿式処理方法を図７により説明する。
図７において、例えばフッ素系化合物等のウラン付着廃棄物１を塩酸又は硝酸の酸溶液２により溶解工程３で全量溶解する。つぎに、ウラン回収，分離工程で溶解した溶液に過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）５を添加することによって、過酸化ウラン（ＵＯ４）６を生成し、ウランを回収分離する。
【０００４】
想定されている反応式を下記に示す。
ＵＯ２Ｃｌ２＋２Ｈ２Ｏ２→ＵＯ４↓＋２ＨＣｌ＋２Ｈ２Ｏ
また、そのままでは回収が困難な場合には溶媒抽出により液性を調整して、ウラン回収の精製の精度を向上させている。
【０００５】
一方、ウラン回収後の残溶液７にはフッ素系化合物，塩酸又は硝酸が含まれている。この残溶液７に含まれるフッ素等の不純物については、フッ素系化合物回収，分離工程８で、薬品添加、例えばカルシウム添加９による沈殿生成によりフッ素系化合物の二次廃棄物１０として回収分離する。
【０００６】
回収後の溶液、つまりフッ素系化合物回収後の残溶液１１が塩酸系溶液の場合には、中和して排出する工程が考えられている。また、硝酸系溶液の場合には、硝酸を回収し再利用する工程が考えられている。
【０００７】
湿式処理装置の構成については、溶解槽，溶解残渣と溶解液を分離するための固液分離装置，ウラン回収反応槽，ウラン分離のための固液分離装置，不純物分離反応槽，固液分離装置，酸回収槽である。また、全ての溶液移送については液相移送ポンプが使用される。このため、装置の溶液受け槽，固液分離装置が多く必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来のウラン，超ウラン元素または放射性核種が付着したウラン付着廃棄物１からウラン，超ウラン元素または放射性核種を除去する湿式処理方法では酸溶液２によりウラン付着廃棄物１を全量溶解し、溶解液からウランなどを回収する方法である。
【０００９】
しかしながら、従来の方法では、酸溶液２による溶解液が多量に発生し、ウラン回収後の残溶液７及びフッ素系化合物回収，分離工程８から二次廃棄物１０が多量に発生する課題がある。また、固液分離工程が多く、装置が複雑化する課題がある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、二次廃棄物の発生量を低減できるウラン廃棄物の湿式処理方法を提供することにある。また、本発明はウラン廃棄物を溶解処理する外容器からの液移送に自重を利用し、外容器に固液分離機能を持たせて装置および制御を簡単にし、装置の単純化と処理工程を簡単にすることができるウラン廃棄物の湿式処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ウラン，超ウラン元素または放射性核種が付着した廃棄物から有機酸溶液により前記ウラン，超ウラン元素または放射性核種を溶解分離するウラン溶解工程と、このウラン溶解工程で溶解分離したウラン，超ウラン元素または放射性核種を回収するウラン回収，分離工程と、このウラン回収，分離工程後の前記有機酸溶液を分解する有機酸分解工程とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記有機酸溶液はギ酸またはシュウ酸あるいはギ酸とシュウ酸の混合液からなることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、前記ウラン回収，分離工程は前記ウラン溶解工程で溶解分離したウラン，超ウラン元素または放射性核種をイオン交換樹脂により分離回収することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ウラン回収，分離工程は過酸化水素またはオゾンによりウラン，超ウラン元素または放射性核種を過酸化物の形で分離回収することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記イオン交換樹脂により回収したウラン，超ウラン元素または放射性核種の回収溶液について、前記有機酸分解工程で過酸化水素，紫外線，オゾンまたは電気分解の少なくとも一種を使用して前記有機酸を炭酸ガスと水に分解することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に係る発明は、前記ウラン回収，分離工程と前記有機酸分解工程における有機酸に、過酸化水素またはオゾンを同時に作用させて、ウラン，超ウラン元素または放射性核種を過酸化物の形で回収するとともに、前記有機酸を炭酸ガスと水に分解することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る発明は、有機酸溶液を収納する外容器と、この外容器内に設置されウラン付着廃棄物を収納する通液性内容器と、この内容器の下方で前記外容器内の下部に設けられたフィルタと、前記外容器の下部に排出弁を介して接続されたウラン回収及び有機酸分解装置とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、前記内容器は網目状材で形成され、前記有機酸溶液を攪拌する攪拌機と、前記内容器を回転または振動させる機構とが設けられてなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１、図２及び表１により本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理装置の第１の実施の形態を説明する。
本実施の形態は図１に示したように、ウラン付着廃棄物１に有機酸溶液１２を作用させて、有機酸溶液１２でウランのみを溶解するウラン溶解工程１３と、ウラン溶解工程１３で溶解分離したウランを回収，分離するウラン回収，分離工程１５と、ウラン回収，分離工程１５後に残存する有機酸をＣＯ２とＨ２Ｏに分解するとともに、ウラン１８を回収する有機酸分解工程１６とからなっている。
【００１９】
ここで、ウラン付着廃棄物１に有機酸溶液１２を作用させるとウランのみが溶解するが、ウラン溶解後の有機酸溶液１２中に残存するウラン除去後の残廃棄物１４は、固液分離された後に廃棄処分される。有機酸溶液１２としてはギ酸またはシュウ酸あるいはギ酸とシュウ酸の混合液の還元剤を使用する。有機酸分解工程１６で、有機酸はＣＯ２とＨ２Ｏ１７に分解して除去され、ウラン１８は回収され、再利用される。なお、ＣＯ２は排気される。
【００２０】
表１はウラン付着廃棄物の例として、除染対象材料（マレージング鋼：表面に酸化皮膜を形成させたステンレス鋼（ＭＲＳ），ステンレス鋼（ＳＵＳ），Ｃｕ，ウラン含有Ａｌ）に付着したウラン廃棄物（ウランの形態はＵＦ４）をギ酸（ＨＣＯＯＨ）で溶解した場合の溶液中の回収率を示している。
【００２１】
表１から明らかなように、ギ酸を使用することにより、除染対象材料に付着しているウランを溶解して溶液にできることがわかる。これは、ウランがギ酸溶液中でギ酸ウラニル（ＵＯ２（ＨＣＯ２）２・Ｈ２Ｏ）の錯体を形成して溶解しているものと考えられる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
図２はウラン付着廃棄物が金属構造材でなく、金属以外の材料として、ケミカルトラップ材（ＮａＦ），沈殿物（ＣａＦ２），煉瓦（Ａｌ２Ｏ３）に付着したウラン付着廃棄物に対するウラン溶解除去処理フローを示している。
【００２４】
図２から明らかなように、ギ酸に対して、ＮａＦ，ＣａＦ２，Ａｌ２Ｏ３は溶解し難く、ウランのみが溶解してギ酸ウラニルを形成し、ギ酸ウラニルは過酸化水素により分解する。そして、ウランは過酸化物（ＵＯ４）として回収され、炭酸ガス（ＣＯ２）は廃棄される。
【００２５】
本実施の形態によれば、有機酸の錯体を生成する性質を利用することで、ウランのみをウラン付着廃棄物から溶解除去することができる。
【００２６】
つぎに図３により本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第２の実施の形態を説明する。
図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態におけるウラン回収，分離工程１５の代りにイオン交換樹脂１９を使用してウランの分離回収を行い、また、有機酸分解工程１６において有機酸分解材２０を使用して有機酸を分解することにある。有機酸分解材２０としては、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２），過酸化水素と紫外線、オゾン又は電気分解の少なくとも一種を選択して使用する。
【００２７】
本実施の形態によれば、ギ酸に溶解したウランの回収率について、陰イオン交換樹脂を使用した場合は９８．５％以上であり、また陽イオン交換樹脂を使用した場合には９９％以上であった。このことから、イオン交換樹脂１９を使用することにより、ギ酸に溶解したウランを効率よく分離し回収することができる。
【００２８】
また、ギ酸に溶解したウランの回収率として有機酸分解材２０として例えば過酸化水素，又はオゾンを使用すれば、ギ酸に溶解したウランを効率よく回収でき、また紫外線や電気分解を併用することにより、さらにウランを短時間で効率よく回収することができる。また、ウラン回収後の有機酸分解工程１６に有機酸分解材２０を加えることにより、有機酸の分解効果が向上する。
【００２９】
つぎに図３及び図４により、本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第３の実施の形態を説明する。
なお、図３における説明は第２の実施の形態の説明文を準用する。本実施の形態は、第２の実施の形態において、イオン交換樹脂１９でウランを分離回収した後の溶離液中の有機酸を有機酸分解材２０によりＣＯ２とＨ２Ｏに分解させる工程にある。
【００３０】
図４は還元剤としてシュウ酸，ギ酸及びギ酸とシュウ酸の混合液有機酸の分解時間に対する有機炭素濃度変化を示している。また、図４は有機酸の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２），紫外線（ＵＶ）＋Ｈ２Ｏ２，オゾンを使用した場合の分解傾向をも示している。図４から明らかなようにギ酸，シュウ酸，ギ酸＋シュウ酸混合液はＨ２Ｏ２，ＵＶまたはオゾンにより分解されることが認められる。
【００３１】
本実施の形態によれば、イオン交換樹脂１９でウランを回収した後の溶離液中の有機酸の分解であり、分解後はＣＯ２とＨ２Ｏ１７を生成して除去されることから、二次廃棄物の発生量を低減することができる。
【００３２】
つぎに図５により本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第４の実施の形態を説明する。図５中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００３３】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、ウラン回収，分離工程１５と有機酸分解工程１６を同時に実施する場合、ウランの回収分離と有機酸溶液の分解に過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）又はオゾンの有機酸分解材２０を使用することにある。
【００３４】
本実施の形態によれば、酸化反応によって有機酸溶液中のウランから過酸化ウラン（ＵＯ４）７を生成回収することができる、と同時に、有機酸を分解することができることから、工程の短縮及び装置を単純化することができる。
【００３５】
なお、上記第１から第４の実施の形態においては、ウランの回収，分離について説明したが、超ウラン元素または放射性核種についても上記各実施の形態と同様に回収，分離することができる。
【００３６】
つぎに、図６によりウラン廃棄物の湿式処理装置の第１の実施の形態を説明する。
図６において、符号２１はウラン付着廃棄物から有機酸によりウランを溶解するための溶解処理槽となる外容器を示している。この外容器２１内には、内部に有機酸溶液２７が収納される。外容器２１の下端部には中央部に向けて下り勾配の傾斜面を有する底板２２が取着されている。底板２２の上方に固液分離用のフィルタ２３が着脱自在に設置されている。
【００３７】
外容器２１内には内容器２４が設置されており、内容器２４内にはウラン付着廃棄物２５が収納されている。また、内容器２４内には攪拌機２６が挿入されて、外容器２１と内容器２４内の有機酸溶液２７を攪拌する。内容器２４は網目状部材または多孔性部材により構成され、外容器２１と内容器２４内の有機酸溶液２７が流通自在な通液性を有している。外容器２１の外側にはヒータ２８が設けられて有機酸溶液２７を所定温度に加熱制御できるようになっている。内容器２４には内容器２４自身を回転または振動させる機構（図示せず）が設けられている。
【００３８】
外容器２１の底板２２の下面中央部には排出弁２９を有する連結管３０の上端が接続され、連結管３０の下端にはウラン回収及び有機酸分解装置３１が連結されている。これにより、外容器２１からウラン回収及び有機酸分解装置３１へ有機酸溶液の液移送を自重によって流出することができる。また、フィルタ２３により外容器２１に固液分離機能を持たせることができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、ウラン付着廃棄物２５を収納し、支持するための内容器の下部または全体が金網等で網目状に形成されて有機酸溶液２７が流出入し易くなっており、また攪拌機２６や回転または振動機構を駆動させることによりウラン付着廃棄物２５は有機酸溶液２７と十分に接液しウランを溶解することができる。また、外容器２１の下部に固液分離用のフィルタ２３を着脱自在に設置し、下部から液を抜き取るための排出弁２９とその下部にウラン回収及び有機酸分解装置３１を設置している。
【００４０】
さらに、外容器２１からの液移送に自重を利用し、外容器２１に固液分離機能を付与していることから、装置の単純化と処理工程を簡易にできる。なお、従来のポンプ等による溶液回収は最大９７％であったが、本実施の形態では９９％以上の溶液を回収できる。また、本実施の形態では装置の配管等への液溜りが非常に少なく、系統から発生する二次廃棄物量を低減できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、ウラン，超ウラン元素または放射性核種を有機酸で溶解除去することができる。また、有機酸溶液をＣＯ２とＨ２Ｏに分解できることから、二次廃棄物の発生量を低減することができる。
【００４２】
本発明装置によれば、溶解処理する外容器からの液移送に自重を利用し、外容器に固液分離機能を付与していることから、装置及び制御が簡単になる。また、ウラン回収と有機酸分解が同時にできることから、装置の単純化と処理工程を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１におけるウラン付着廃棄物にＮａＦ，ＣａＦ２，Ａｌ２Ｏ３を使用した場合のウラン除去処理の流れ図。
【図３】本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第２及び第３の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図４】本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第３の実施の形態を示すプロット曲線図。
【図５】本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理方法の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図６】本発明に係るウラン廃棄物の湿式処理装置の第１の実施の形態を一部概略的に示す縦断面図。
【図７】従来のウラン廃棄物の湿式処理方法を説明するための流れ図。
【符号の説明】
１…ウラン付着廃棄物、２…酸溶液、３…溶解工程、４…ウラン回収，分離工程、５…過酸化水素、６…過酸化ウラン（ＵＯ４）、７…ウラン回収後の残溶液、８…フッ素系化合物回収，分離工程、９…カルシウム添加、１０…二次廃棄物、１１…フッ素系化合物回収後の残溶液、１２…有機酸溶液、１３…ウラン溶解工程、１４…ウラン除去後の残廃棄物、１５…ウラン回収，分離工程、１６…有機酸分解工程、１７…ＣＯ２（排気）Ｈ２Ｏ、１８…ウラン（再利用）、１９…イオン交換樹脂（ウラン回収）、２０…有機酸分解材、２１…外容器、２２…底板、２３…フィルタ、２４…内容器、２５…ウラン付着廃棄物、２６…攪拌機、２７…有機酸溶液、２８…ヒータ、２９…排出弁、３０…連結管、３１…ウラン回収及び有機酸分解装置。
【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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