(57)【要約】【課題】金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物の除染を行うことのできる放射性廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物１を溶融塩２に浸漬して前記有機物の熱分解と前記金属の電解除染を行う溶融塩処理工程を備えている構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物を溶融塩に浸漬して前記有機物の熱分解と前記金属の電解除染を行う溶融塩処理工程を備えていることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記溶融塩処理工程のあとに、除染後の廃棄物の放射能を測定し一般廃棄物と放射性廃棄物に仕分けする除染後廃棄物処理工程と、陰極析出物を回収し放射性廃棄物を取り出す陰極析出物処理工程と、溶融塩を濾過し再生する溶融塩再生工程とを備えていることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記除染後廃棄物処理工程において用いられた洗浄水および前記陰極析出物処理工程において用いられた洗浄水が前記溶融塩再生工程において塩の蒸留に用いられ、前記溶融塩再生工程の塩の蒸留によって得られた凝縮水が前記除染後廃棄物処理工程における洗浄水および前記陰極析出物処理工程における洗浄水として用いられることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記溶融塩処理工程においては、側面に複数の孔を有し放射性廃棄物を収容する導電性の容器が陽極を形成していることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記放射性廃棄物を収容する容器および前記溶融塩を収容する電解槽は、前記放射性廃棄物を構成する金属より貴の電位を持つ金属または導電性セラミックスからなることを特徴とする請求項４記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記溶融塩処理工程においては、固体金属またはグラファイトからなる固体陰極またはセラミックス製の容器に収容された液体金属からなる液体陰極を用いることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記溶融塩処理工程において、前記放射性廃棄物の下に前記放射性廃棄物から剥離して溶融塩中に脱落する放射性物質を受けるメッシュまたはフィルターを設けることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記溶融塩処理工程は、放射性廃棄物を構成する有機物の熱分解と金属の電解除染に異なる組成の溶融塩を用いることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射性廃棄物の処理方法に係り、有機物と金属の複合素材からなる放射性廃棄物をクリアランスレベル以下まで除染する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物と金属の複合素材からなる放射性廃棄物はドラム缶詰にして保管されている。この種の放射性廃棄物は表面が非導電性の有機物で覆われていることが多いために電気化学的な除染は困難である。酸等を用いた化学的除染方法によっても、有機物表面の汚染を分離することは可能だが、廃棄物を金属と有機物に分離しクリアランスレベル以下に除染することは技術的に困難である。化学除染では廃液等のプロセス廃棄物が大量に発生し、この処理のために複雑な処理工程が必要となる。
【０００３】
金属部材の除染処理には、下記特許文献１に記載されているように、溶融塩除染法が有効であるが、汚染された金属部材が有機物により被覆された状態では、廃棄物を直接、電気化学的操作で除染処理することは不可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５５１９６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、有機物と金属の複合素材からなる放射性廃棄物が大量に発生するにもかかわらず、未だ有効な処理方法がない。
そこで本発明は、金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物の除染を行うことのできる放射性廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物を溶融塩に浸漬して前記有機物の熱分解と前記金属の電解除染を行う溶融塩処理工程を備えている構成とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記溶融塩処理工程のあとに、除染後の廃棄物の放射能を測定し一般廃棄物と放射性廃棄物に仕分けする除染後廃棄物処理工程と、陰極析出物を回収し放射性廃棄物を取り出す陰極析出物処理工程と、溶融塩を濾過し再生する溶融塩再生工程とを備えている構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記除染後廃棄物処理工程において用いられた洗浄水および前記陰極析出物処理工程において用いられた洗浄水が前記溶融塩再生工程において塩の蒸留に用いられ、前記溶融塩再生工程の塩の蒸留によって得られた凝縮水が前記除染後廃棄物処理工程における洗浄水および前記陰極析出物処理工程における洗浄水として用いられる構成とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記溶融塩処理工程においては、側面に複数の孔を有し放射性廃棄物を収容する導電性の容器が陽極を形成している構成とする。
請求項５の発明は、前記放射性廃棄物を収容する容器および前記溶融塩を収容する電解槽は、前記放射性廃棄物を構成する金属より貴の電位を持つ金属または導電性セラミックスからなる構成とする。
【００１０】
請求項６の発明は、前記溶融塩処理工程においては、固体金属またはグラファイトからなる固体陰極またはセラミックス製の容器に収容された液体金属からなる液体陰極を用いる構成とする。
【００１１】
請求項７の発明は、前記溶融塩処理工程において、前記放射性廃棄物の下に前記放射性廃棄物から剥離して溶融塩中に脱落する放射性物質を受けるメッシュまたはフィルターを設ける構成とする。
請求項８の発明は、前記溶融塩処理工程は、放射性廃棄物を構成する有機物の熱分解と金属の電解除染に異なる組成の溶融塩を用いる構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図４を用いて説明する。
本実施の形態の放射性廃棄物の処理方法は、図１に示すように、有機物と金属の複合素材からなる除染対象である廃棄物１の有機物を溶融塩２中で分離分解するとともに金属を電解除染する。溶融塩２は電解槽３内に貯留され電気炉４によって加熱溶融されている。溶融塩２は塩化物、フッ化物、水酸化物またはそれらの混合物であり、たとえば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化錫等の塩化物もしくは混合塩化物、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム、フッ化錫等のフッ化物もしくは混合フッ化物、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化錫等の水酸化物もしくは混合水酸化物から選択され、８００℃以下の温度に保たれる。
【００１３】
廃棄物１は、陽極となる廃棄物容器５に入れられており、電解により陽極で溶解した金属または放射性物質を析出させ回収するための陰極６とのあいだに直流電源７によって電流が供給される。これにより廃棄物１の有機物は溶融塩２の熱および溶融塩２との化学反応により一部は反応ガス２０となって系外に排出され、その他は溶融塩２中に有機物成分２１となって拡散し分解分離される。
【００１４】
一方金属に関しては、有機物の分解と同時または連続して廃棄物容器５および陰極６間に直流電源７から電流を供給することで廃棄物容器５を介して廃棄物１の金属部分に電流が供給され、廃棄物１に付着した導電性の放射性物質または廃棄物１の金属部分が溶解し除染される。
【００１５】
なお、廃棄物容器５は、導電性の素材で構成し、容器側面に複数の孔を設けることにより、陰極６と廃棄物１の対向方向の電流の流れを阻害せず、電解除染における放射性物質または金属の陽極側での溶解と陰極６での析出に用いられる電流効率を高く維持することができる。
【００１６】
また、廃棄物１の材質に対し貴の酸化還元電位を有するクロム、タングステン、銅、白金等の金属または導電性セラミックスやグラファイトを廃棄物容器５の材料として用いることで、廃棄物１への電流の供給をスムーズに行うことができると共に、陽極で廃棄物１の金属成分を溶解する際に容器５の材料の腐食を防止することができ、繰り返しの使用が可能となる。
【００１７】
電解除染の対象となる放射性物質または金属の析出物が陰極６の表面に安定して付着成長しない場合や、融点が低い金属の場合、一度陰極６に析出した析出物１４が陰極６に滞留せずに再び溶融塩２中に拡散してしまう。このような場合には、陰極６を金属またはグラファイトの固体陰極ではなくセラミック等の容器に装荷した液体金属を用いることで、析出物を液体金属内部に沈殿または液体金属表面に浮遊または液体金属との合金を形成することにより安定した析出回収が可能となる。
【００１８】
さらに本実施の形態において、廃棄物１を構成する放射性物質が非導電性物質で、電解の際に電気化学的にイオン化しない場合、廃棄物１から分離した放射性物質２２は溶融塩２中に脱落し比重差により沈殿することになる。この放射性物質２２の溶融塩２中への混入量が上昇すると、溶融塩２の攪拌や対流により放射性物質２２が拡散し廃棄物１を再汚染する原因となる。
【００１９】
そこで図２に示すように、廃棄物１の下部に設けた微細な孔径を持つメッシュまたはフィルター１９を電解終了ごとに引き上げる。このようにすることにより溶融塩２中の固体状の放射性物質２２はメッシュまたはフィルター１９により濾し取られ、溶融塩２を常にきれいな状態に維持し、廃棄物１の再汚染を防ぐことができる。
【００２０】
図３は、本実施の形態において、有機物と金属の複合素材からなる廃棄物１を受け入れて除染処理を実施した後の廃棄物、陰極、溶融塩および放射性物質の処理フローを示す。
【００２１】
廃棄物１は廃棄物容器５に装荷され溶融塩２中に浸漬されて、有機物の分解分離および金属の電解除染により除染される。除染後の廃棄物８は付着塩を洗浄工程９を経て、除染確認後一般廃棄物として処理される。洗浄水は濾過工程１０を経て固形分は放射性廃棄物として処理される。また液体（Ａ）は塩のリサイクル工程の蒸留工程１１で凝縮水１２と固形分１３に分離され、凝縮水１２は洗浄工程で再利用され、固形分１３として回収された塩は精製後、溶融塩処理工程２３で再利用される。
【００２２】
一方陰極に回収した陰極析出物１４は洗浄工程９ａで塩を洗い流し陰極から分離され、析出物固形分は放射性廃棄物として処理され、陰極は電解除染で再利用される。また洗浄水は蒸留工程１１を経て、凝縮水１２は洗浄工程で再利用され、固形分１３として回収される塩は精製後、溶融塩処理工程２３で再利用される。
【００２３】
有機物分解および電解除染を繰り返し実施した後の溶融塩１５は溶解工程１６で水に溶解し濾過工程１０ａを経て固形分と液体に分離される。分離後の固形分は放射性廃棄物として処理され、液体は蒸留工程１１へ導かれる。
【００２４】
この処理フローにより放射性廃棄物の発生量を抑制することができると共に、溶融塩、洗浄水および電極等を再利用することでプロセス廃棄物の発生を最小限に抑えることができる。
【００２５】
なお、この処理フローにおいて、溶融塩除染後の廃棄物、陰極析出物および溶融塩の処理方法として水による洗浄を行うことで、簡素な方法で塩と固形物成分を分離することができる。さらに洗浄工程９および溶解工程１６とそれ以降の濾過工程１０、蒸留工程１１を共通の工程および装置で行うことができ、除染プロセスを簡素化することができる。
【００２６】
図４は本実施の形態の他の処理フローを示す。
有機物と金属の複合素材からなる廃棄物を除染するとき、溶融塩成分との化学反応が有機物の分解に関与するために溶融塩が特定の組成に限定される場合、あるいは有機物分解と同じ溶融塩を用いると、溶融塩電解による金属の電解電位が溶融塩の分解電位を超えて、陽極側でガス発生が起こってしまうような場合に、有機物の分解工程１７と金属の電解除染工程１８を別々の種類の溶融塩を装荷した第１あるいは第２の溶融塩槽で処理する。
【００２７】
この処理によれば、それぞれ有機物分解および金属の電解除染に最適な組成の溶融塩を用いることができ、どのような組成の有機物と金属の複合素材で構成された廃棄物でも処理可能となる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態の放射性廃棄物の処理方法によれば、有機物と金属の複合素材で構成され放射性物質で汚染された廃棄物を効果的に除染することができる。また、簡素な方法で有機物の分解と金属の電解除染が可能となり、システムをコンパクト化することができる。また、多くの有機物成分、金属成分組成の廃棄物を処理することができる。また、除染により発生する放射性廃棄物を大幅に減容することができる。さらに、除染を行うための溶融塩や電極、除染後の処理のための洗浄水はすべて再利用が可能であり、プロセス廃棄物の発生を最小限に抑えることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、金属と有機物の複合素材からなる放射性廃棄物の除染を行うことのできる放射性廃棄物の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の放射性廃棄物の処理方法を模式的に示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態の放射性廃棄物の処理方法の変形例を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態の放射性廃棄物の処理方法を示す流れ図。
【図４】本発明の実施の形態の放射性廃棄物の処理方法の変形例を示す流れ図。
【符号の説明】
１…廃棄物、２…溶融塩、３…電解槽、４…電気炉、５…廃棄物容器、６…陰極、７…直流電源、８…除染後廃棄物、９，９ａ…洗浄工程、１０，１０ａ…濾過工程、１１…蒸留工程、１２…凝縮水、１３…固形分、１４…陰極析出物、１５…使用済溶融塩、１６…溶解工程、１７…有機物分解工程、１８…電解除染工程、１９…メッシュまたはフィルター、２０…反応ガス、２１…有機物成分、２２…放射性物質、２３…溶融塩処理工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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