(57)【要約】【課題】有機系のイオン交換樹脂や中空糸などの放射性廃棄物に対して、その放射性物質を飛散させないで、分離しつつ有機物を分解させて、廃棄物の大幅な減容を図ることである。【解決手段】有機系イオン交換樹脂及び有機系フィルターに０．１気圧以下の減圧下で、最大５００℃の高温に加熱した状態で分解させ、イオン交換基に吸着された金属系放射性物質を放出させないで、イオン交換樹脂の重量あるいは容積を初期の３０％以下に減少させる方法であり、その際に、１ｋＧｙ／ｈ以上の線量率で電離性放射線を照射され、又イオン交換樹脂にチタン酸化物を１％から２０％重量を添加することにより、分解を加速させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機系イオン交換樹脂に０．１気圧以下の減圧下で、最大５００℃の高温に加熱した状態で分解させ、イオン交換基に吸着された金属系放射性物質を放出させないで、イオン交換樹脂の重量あるいは容積を初期の３０％以下に減少させる方法。
【請求項２】
加熱時に１ｋＧｙ／ｈ以上の線量率で電離性放射線を照射して分解を加速させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
イオン交換樹脂にチタン酸化物を１％から２０％重量を添加して、放射線照射を行い、分解を加速させる請求項２記載の方法。
【請求項４】
イオン交換樹脂が、有害金属及び／又は放射性物質を吸着及び／又は固着した放射性廃棄物である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害金属あるいはコバルト６０等の放射性物質を吸着あるいは固着した有機系のイオン交換樹脂や中空糸フィルターの減容処理を行う技術であり、原子力発電所や核燃料処理施設で発生する放射性物質を捕捉した、いわゆる放射線レベルの比較的低い放射性廃棄物処理に適用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機物を多量に含む放射性廃棄物の処理は、機械的な圧縮や加熱による熱分解の方法で減容を図っている（非特許文献１，２，３及び４、並びに特許文献１）。しかし、圧縮では減容率が低く、分解ガス中の放射性物質が全体の２０―４０％に達し、また、加熱による分解では、放射性物質の飛散を防ぐための特別な施設が必要である。イオン交換樹脂のような水分やイオン交換のための化合物を含む廃棄物は、有効な処理方法がない。
【０００３】
【非特許文献１】
木原伸二、他著、「流動層と酸化銅触媒を組み合わせた使用済みイオン交換樹脂の焼却処理技術」、ＪＥＥＲＩ−Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ９７―０３８（１９９７）、日本原子力研究所研究報告書
【非特許文献２】
八幡胤昭、他著、「触媒燃焼によるイオン交換樹脂の減容処理（第１報）」、ＪＡＥＲＩ−Ｍ８８―００８（１９８８）
【非特許文献３】
八幡胤昭、他著、「触媒燃焼によるイオン交換樹脂の減容処理（第２報）」、ＪＡＥＲＩ−Ｍ８８―２３３（１９８８）
【非特許文献３】
八幡胤昭、他著、「触媒燃焼によるイオン交換樹脂の減容処理（第３報）」、ＪＡＥＲＩ−Ｍ９０―０７５（１９９０）
【特許文献４】
特開平６―１２６１７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
有機系のイオン交換樹脂や中空糸などの放射性廃棄物に対して、その放射性物質を飛散させないで、分離しつつ有機物を分解させて、廃棄物の大幅な減容を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、放射線照射を利用して、有機物の熱分解を加速させる方法を検討してきた。通常、有機物の熱分解では、激しい分子運動により、分子の対流や分解物の飛散が起こる。これに対して、放射線分解は分子運動を伴わずに進行するという特長がある。しかし、低温では分解の速度が小さいので、加熱した状態で放射線照射することにより、分解速度を増大させることができる。
【０００６】
一方、放射線照射の場合には、分解生成物の放射線反応を防止するため減圧下にして分解生成物を除去する必要があるが、この減圧により熱分解温度が低下するとともに分解物の還流が無くなり、又分解ガス中に放射性物質がほとんど出て行かないので、分解物の飛散や付着がより一層防止できるという利点が見出された。
【０００７】
さらに、放射線の効果を増強させるために、チタン酸化物などを添加すると、分解速度が向上することを新たに見出した。
以上のように、減圧、熱、放射線、添加剤を適切に組み合わせることにより、放射性廃棄物の分解を効率よく、簡便に減容できることが確認できた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
熱と放射線照射を行う反応装置の概略を図１に示す。これを用いて、イオン交換樹脂の分解を行った。即ち、ガンマ線がコバルト‐６０ガンマ線源１から試料容器２内の試料に対して照射される。試料容器内の温度は、その温度制御配線４を介して温度制御装置７により制御される。試料容器は真空排気用パイプ３を介して真空ポンプ６に結合され、その吸引により容器内は減圧される。このようにして、放射線照射され、減圧下で加熱された試料からの分解物は真空排気用パイプを経て液体窒素トラップ５中で凝縮分離されて回収される。
【０００９】
図２に試料容器２の構造を示す。試料８が試料容器２のガラス管容器９に入れられ、電熱器１０により所望の温度に加熱される。そのガラス管容器内部は、真空排気用パイプ３を介して真空ポンプにより排気されて減圧状態に調整される。試料容器内温度は、熱電対１１により検知される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を、実施例に基づいて説明する。即ち、本発明を、放射線非照射による減圧加熱（実施例１）、放射線照射を用いた減圧加熱（実施例２）、添加物存在下での放射線照射を用いた減圧加熱（実施例３）、添加物存在下での放射線非照射下による減圧加熱（実施例４）、及び添加物存在下での放射線照射を用いた減圧加熱（実施例５）について説明する。
【００１１】
（実施例１）
陽イオンのイオン交換樹脂として、ジビニルベンゼンで架橋したポリスチレン系粒子状のスルホン酸基をもつ試料を模擬試料として用いた。１０ｇを試料とした。真空ポンプで容器全体を１ｔｏｒｒ以下にし、容器を加熱し、３０分で３４０℃まで昇温して、３時間保持した。イオン交換樹脂は５５％分解し、その分解物は液体窒素トラップに捕捉された。分解物の内容は、水とスチレンモノマーおよび硫黄化合物であった。未分解のイオン交換樹脂は炭化の進んだ微粒子の形状であるが、粒径が２０−３０％低下しており、体積も重量減と同様に低下していた。
【００１２】
（実施例２）
実施例１と同じ試料を同様の条件で加熱し、３４０℃に達してから、コバルト−６０のガンマ線を線量率１６ｋＧｙ／ｈで３時間照射した。イオン交換樹脂は６０％分解した。液体窒素トラップにはスチレンの量が増大していた。未分解のイオン交換樹脂は実施例と同様の微粒子であった。
【００１３】
（実施例３）
実施例２と同様であるが、試料にチタン酸化物の粉末を０．５ｇ添加した。イオン交換樹脂は７０％分解した。しかし、分解物の一部は容器の上部（低温部分）に付着し、液体窒素トラップに捕捉された分解物は実施例２に比べて増大しなかった。チタン酸化物の添加は分解を加速するが、その生成物はより高分子量のスチレン多量体（３〜４量体）であった。
【００１４】
（実施例４）
実施例１と同様の条件で、バナジウムを吸着させたイオン交換樹脂を使用した。パナジウムはバナジン酸アンモニウム水溶液で１０００ｐｐｍの濃度のものを０．３ｃｍ３添加し吸着されたものである。これを１００℃で２時間保持して、液体窒素トラップに蓄積された水溶液（３．８ｃｍ３）の中に含まれるバナジウムの濃度を精密分析した結果、バナジウム元素の濃度は０．００９ｐｐｍ以下であった。これは、イオン交換樹脂に吸着されたバナジウムの量の０．０１％以下である。
【００１５】
さらに、この測定の後、温度を３５０℃に加熱し２時間保持した。イオン交換樹脂の残量は３．１０ｇであった。１００℃で２時間保持した後、さらに３５０℃で２時間保持によって、３．２０ｇが分解されたことになる。この間、液体窒素トラップに捕捉された分解生成物のバナジウムの量は、イオン交換樹脂に吸着された量の０．０８％以下であった。即ち、イオン交換樹脂は真空脱気下における３５０℃までの熱分解で、６９％が分解されたが、吸着されていたバナジウムは９９．９１％以上が残存していたことになる。このとき、試料容器から液体窒素トラップの間は内径４ｍｍのパイプで接続されているのみであり、間にフィルターなどは全く使用されていない。
【００１６】
（実施例５）
実施例４と同じ試料と容器を用いて、真空ポンプで脱気しつつ、室温から３５０℃に加熱してから、コバルト−６０ガンマ線を１６ｋＧｙ／ｈで照射した。照射時間は３時間であった。液体トラッブには、水、スチレン、イオン化合物などの分解生成物が捕捉（約７ｃｍ３）されたが、その中のバナジウム濃度は、０．００１ｐｐｍであった。試料容器内に残存した未分解のイオン交換樹脂は２．７ｇで、初期の２７％であり、吸着されたバナジウムの９９．９８％が未分解の樹脂に残存していた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、有害金属あるいはコバルト６０等の放射性物質を吸着あるいは固着した有機系のイオン交換樹脂又は中空糸フィルター等の、原子力発電所や核燃料処理施設で発生する放射性物質を捕捉した、いわゆる放射線レベルの比較的低い放射性廃棄物を、減圧下で加熱することにより又は放射線照射を用いる減圧下での加熱により、その放射性物質を飛散させないで、分離しつつ有機物を分解させて、廃棄物の大幅な減容を図ることができるという、本発明に特有の顕著な効果を生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱と放射線照射を行う分解装置を示す図である。
【図２】図１の装置に用いられる試料容器の構造を示す図である。
【符号の説明】
１：放射線源、２：試料容器、３：真空排気用ポンプ、４：温度制御用配線、５：液体窒素トラップ、６：真空ポンプ、７：温度制御装置、８：試料、９：ガラス管容器、１０：電熱器、１１：熱電対
【図１】
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【図２】
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