(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性有機廃棄物に触媒の存在下、過酸化水素を作用させて湿式酸化分解する放射性有機廃棄物の処理方法において、
過酸化水素による放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する工程を有し、
前記放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する工程は、前記放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出し、新たに触媒を添加することによって、前記酸化分解反応速度を制御することを特徴とする放射性有機廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記放射性有機廃棄物は、イオン交換樹脂とフィルタスラッジの混合物であることを特徴とする請求項１記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂からなり、該陽イオン交換樹脂と該陰イオン交換樹脂の割合が１：１であることを特徴とする請求項２記載の放射性有機廃棄物の処理方法。
【請求項４】
放射性有機廃棄物に触媒の存在下、過酸化水素を作用させて湿式酸化分解する放射性有機廃棄物の処理装置において、
過酸化水素による放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する手段を有し、
前記放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する手段は、前記放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出器により検出し、制御装置を介して触媒を反応槽に供給するものであることを特徴とする放射性有機廃棄物の処理装置。
【請求項５】
前記放射性有機廃棄物は、イオン交換樹脂とフィルタスラッジの混合物であることを特徴とする請求項４記載の放射性有機廃棄物の処理装置。
【請求項６】
前記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂からなり、該陽イオン交換樹脂と該陰イオン交換樹脂の割合が１：１であることを特徴とする請求項５記載の放射性有機廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性有機廃棄物の処理方法及び処理装置に関し、特に、原子力発電所で行う水処理に伴って発生する使用済イオン交換樹脂やフィルタスラッジを酸化分解して処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所において放射性核種を含有する排水の処理に使用したフィルタスラッジおよび使用済イオン交換樹脂の処理法として、過酸化水素を作用させて通常十数時間かけて滴下して湿式酸化分解する湿式分解法が提案されている。
この湿式分解法とは、使用済イオン交換樹脂等の放射性有機廃棄物を過酸化水素により、鉄等を触媒として、約１００℃の温度条件および大気圧の圧力条件下で酸化分解する方法であり、過酸化水素から発生するＯＨラジカルが、放射性有機廃棄物の結合の鎖を切断することにより、最終的に二酸化炭素や水に分解するものである。その際、陽イオン交換樹脂が分解されると硫酸が生成され、陰イオン交換樹脂が分解されるとアンモニアが生成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この湿式分解法においては、イオン交換樹脂とフィルタ−スラッジとが混合された廃棄物等が、ある特別な組成で、放射性有機廃棄物の分解処理液中に存在する場合等には、反応途中で分解反応速度が小さくなり、反応が停止する場合があることを本発明者らは見出した。
このような反応速度の低下が起こると、安定して放射性有機廃棄物を分解することが不可能となり、分解効率が低下する。
さらに、過酸化水素は少しずつ反応槽に蓄積されていくから、このような場合に、停止していた反応が突然再開される場合があり、このとき反応槽中の廃棄物が凝縮水側、オフガス側へ飛散することも考えられる。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、放射性有機廃棄物に触媒の存在下、過酸化水素を作用させて湿式酸化分解する放射性有機廃棄物の処理方法において、過酸化水素による放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する工程を有し、前記放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する工程は、前記放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出し、新たに触媒を添加することによって、前記酸化分解反応速度を制御することを特徴とする放射性有機廃棄物の処理方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射性有機廃棄物の処理方法において、前記放射性有機廃棄物は、イオン交換樹脂とフィルタスラッジの混合物であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の放射性有機廃棄物の処理方法において、前記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂からなり、該陽イオン交換樹脂と該陰イオン交換樹脂の割合が１：１であることを特徴とする。
これにより、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理方法を実現することができる。
【０００５】
請求項４記載の発明は、放射性有機廃棄物に触媒の存在下、過酸化水素を作用させて湿式酸化分解する放射性有機廃棄物の処理装置において、過酸化水素による放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する手段を有し、前記放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御する手段は、前記放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出器により検出し、制御装置を介して触媒を反応槽に供給するものであることを特徴とする放射性有機廃棄物の処理装置である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の放射性有機廃棄物の処理装置において、前記放射性有機廃棄物は、イオン交換樹脂とフィルタスラッジの混合物であることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の放射性有機廃棄物の処理装置において、前記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂からなり、該陽イオン交換樹脂と該陰イオン交換樹脂の割合が１：１であることを特徴とする。
これにより、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理装置を実現することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の放射性有機廃棄物の処理装置の例を示す。図１に基づいて、この例の放射性有機廃棄物の処理方法および処理装置について説明する。
図１中、符号１は、放射性有機廃棄物のタンクであり、符号２は、放射性有機廃棄物のタンク１から送られる放射性有機廃棄物に過酸化水素を作用させて湿式分解するための反応槽である。この反応槽２は、例えばチタン等を材料として形成され、図に示すように撹拌機を備えている。符号３は、反応槽２において分解された放射性有機廃棄物の分解処理液を蓄積するための分解処理液蓄積槽である。
【０００７】
符号４は、過酸化水素供給タンクであり、この過酸化水素供給タンク４から反応槽２へ過酸化水素が供給される。符号５は触媒溶液供給タンクであり、鉄イオン等を含む触媒が反応槽２へ供給される。
符号６は、酸供給タンクであり、この酸供給タンク６から反応槽２へ硫酸等の酸が供給される。このように酸を供給するのは、反応槽２での分解液のｐＨを２〜４程度に下げて、過酸化水素による放射性有機廃棄物の分解が促進されるようにするためである。
【０００８】
符号７は、アルカリ供給タンクであり、このアルカリ供給タンク７から反応槽２へアルカリが供給される。このアルカリは、分解処理液を中和処理するために用いられるものである。
符号８は、キャタリティックコンバータであり、反応槽２から除去された未分解物質を分解するためのものである。符号９は、コンデンサーであり、このコンデンサー９により生成される凝縮水は、凝縮水タンク１０に貯蔵された後、再利用される。凝縮水以外の成分は二酸化炭素、酸素等のオフガスとして放出される。
符号１１は、コンデンサー９から放出される二酸化炭素、酸素等のオフガスの流量を検出するためのオフガス検出器である。符号１２は、コンデンサー９により凝縮された水蒸気量を検出するための水蒸気検出器である。これらのオフガス検出器１１と水蒸気検出器１２とは、制御装置１３を介して触媒溶液供給タンク５に接続されている。
【０００９】
以上の放射性有機廃棄物の処理装置を用いて、放射性有機廃棄物の処理は以下のようにして行われる。
放射性有機廃棄物のタンク１から送られる放射性有機廃棄物であるフィルタスラッジスラリーは、反応槽２において過酸化水素により分解される。このフィルタスラッジスラリーには、主にセルロースを主成分とする濾過助材のフィルタスラッジ、粒状または粉末状の使用済イオン交換樹脂、濾過時に発生する鉄の酸化物（以下「クラッド」と略記する）、珪藻土、活性炭等が含まれている。
このフィルタスラッジスラリーを過酸化水素で分解する際には、例えば３５重量％の過酸化水素を用い、鉄等を触媒として、約１００℃の温度条件および大気圧の圧力条件下で酸化分解する。約１００℃の温度条件を実現するためには、例えば反応槽２を水蒸気で加熱することによって行う。過酸化水素による分解を促進するためには、反応液のｐＨは２〜４程度であることが望ましいため、硫酸等の酸が反応槽２へ供給される。その他、反応槽２の表面が反応時に泡立つことを抑制するために消泡剤が供給される。
【００１０】
この酸化分解の工程において、中和処理後の反応槽２中の分解処理液には、過酸化水素によって分解されないクラッド、珪藻土、活性炭等の分解残さと、Ｎａ２ＳＯ４、（ＮＨ４）２ＳＯ４等が含まれる分解液が存在している。
反応槽２においては通常、放射性有機廃棄物の酸化分解の反応速度はほぼ一定に保たれ、従って、過酸化水素はほぼ一定の割合で消費される。しかし、例えば、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とがある特定の割合で存在しているような場合には、触媒の機能が失われ、放射性有機廃棄物の酸化分解の反応が低下することがある。このような触媒機能の低下は、イオン交換樹脂とフィルタ−スラッジとが混合された廃棄物や、ある種の特別な組成の廃棄物が、放射性有機廃棄物の分解処理液中に存在する場合等にも起こり得る。
反応槽２において、過酸化水素による放射性有機廃棄物の酸化分解の反応速度が反応途中で小さくなると、それに伴って、放射性有機廃棄物の酸化分解によって発生する二酸化炭素、酸素等のオフガスの量が減少するとともに、凝縮後の水蒸気生成量も減少する。
【００１１】
オフガス検出器１１と水蒸気検出器１２は、このようなオフガスの発生量と水蒸気生成量をモニタし、オフガスの発生量または水蒸気生成量の減少を検出した場合には、その情報を制御装置１３に送出する。制御装置１３は、オフガスの発生量または水蒸気生成量の減少の程度に応じて、触媒溶液供給タンク５に対して、新たに触媒を反応槽２に供給すべく信号を送出し、触媒溶液供給タンク５は反応槽２に新たな触媒を供給する。供給されるべき触媒の量は、反応槽２の容量に応じて定められる。
反応槽２に新たな触媒を供給しても、オフガスの発生量または水蒸気生成量が所定の量まで増加せず、反応速度の改善がみられないと制御装置１３が判断した場合には、オフガスの発生量または凝縮水生成量が所定の量に達するまで、さらに触媒溶液供給タンク５は反応槽２に新たな触媒を供給する。このようにして、反応槽２での分解反応状態を連続的にモニタリングして、オフガスの発生量または水蒸気生成量に基づいて触媒供給量を制御する。
なお、図１においては、オフガス検出器１１と水蒸気検出器１２の両方を設けて触媒供給量を制御することとしているが、触媒供給量を制御するための検出器は、オフガス検出器１１または水蒸気検出器１２のいずれか一方のみとしてもよい。
【００１２】
図２に、反応槽２における反応時間とオフガス流量との関係の一例を示している。○は放射性有機廃棄物の組成が陽イオン交換樹脂：陰イオン交換樹脂＝１：４のときであり、反応時間が２時間を経過した後はほぼ一定量のオフガス流量が検出され、放射性有機廃棄物が過酸化酸素によって正常に分解されていることがわかる。これに対し、●は放射性有機廃棄物の組成が陽イオン交換樹脂：陰イオン交換樹脂＝１：１のときのオフガス流量を示しており、反応途中において反応速度が低下し、反応が一時的に停止している。
反応が停止しオフガス流量が減少したときに、新たな触媒を添加することによって、反応が再び開始され、オフガス流量が増加している。ここでは、触媒としてＦｅＳＯ４を用いている。
以上のことから、反応が停止するのは、放射性有機廃棄物の分解による中間生成物によって触媒が被毒されて触媒機能を失っているためであり、新たな触媒を供給することによって、触媒機能が復活して分解反応が再び開始されるものと考えられる。このことから、オフガス流量をモニタして、オフガス流量が減少した場合には新たな触媒を添加することによって、反応速度の制御が可能であることがわかる。
【００１３】
この例の放射性有機廃棄物の処理方法および処理装置によると、オフガスの発生量または水蒸気生成量をモニタリングし、オフガスの発生量または水蒸気生成量の減少を検出した場合には、制御装置１３を介して新たに触媒を反応槽２に供給することにより、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理方法および処理装置を実現することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射性有機廃棄物の処理方法によると、放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出し、新たに触媒を添加して、放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御することにより、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理方法を実現することができる。
また、本発明の放射性有機廃棄物の処理装置によると、放射性有機廃棄物が酸化分解されることにより発生する気体の流量の減少および／または凝縮後の水蒸気量の減少を検出器により検出し、制御装置を介して触媒を反応槽に供給して、放射性有機廃棄物の酸化分解反応速度を制御することにより、種々の組成の放射性有機廃棄物に対して、安定して酸化分解することが可能な放射性有機廃棄物の処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射性有機廃棄物の処理装置を示す図である。
【図２】反応槽における反応時間とオフガス流量との関係の一例を示し、反応速度が低下した際に、新たに触媒を添加することによって反応が再び開始される様子を示す図である。
【符号の説明】
１…放射性有機廃棄物のタンク、２…反応槽、３…分解処理液蓄積槽、
４…過酸化水素供給タンク、５…触媒溶液供給タンク、６…酸供給タンク、
７…アルカリ供給タンク、８…キャタリティックコンバータ、９…コンデンサー、
１０…凝縮水タンク、１１…オフガス検出器、１２…水蒸気検出器、１３…制御装置
【図１】
0004675521.tif 000002
【図２】
0004675521.tif 000003