(57)【要約】【課題】  本発明はカチオン樹脂塔の負荷となる成分を選択的に分解する化学除染剤の分解装置を用いた化学除染方法を提供することにある。  また、分解装置を用いてカチオン樹脂塔に捕捉される成分だけでなく、アニオン交換樹脂に捕捉される成分も同時に分解できる化学除染剤の分解装置を用い、材料への腐食を緩和した化学除染方法及び該化学除染するための装置を提供する。【解決手段】  放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染法において、少なくとも２種類以上の成分を含有する還元除染剤を用いる還元除染工程終了後に、前記還元除染材の少なくとも２種類以上の化学物質を分解する分解装置を用いて除染剤の分解を行うことを特徴とする化学除染方法及び化学除染装置。【選択図】図１
2005134407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染法において、少なくとも２種類以上の成分を含有する還元除染剤を用いて還元除染する工程、前記工程の後に前記還元除染剤の中の少なくとも２種類以上の化学物質を分解する分解装置を用いて前記還元除染剤の分解を行う工程を含むことを特徴とする化学除染方法。
【請求項２】
分解装置を用いて還元除染剤の分解を行う工程が、前記還元除染剤の少なくとも２種類以上の成分を同時に分解する請求項１記載の化学除染方法。
【請求項３】
還元除染剤の中の少なくとも２種類以上の化学物質を分解する分解装置が、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解することを特徴とする請求項１記載の化学除染方法。
【請求項４】
還元除染剤の分解装置において、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解し、除染工程終了後には少なくとも２種類以上の成分を同時に過酸化水素の添加量を制御して分解することを特徴とする請求項３記載の化学除染方法。
【請求項５】
還元除染剤の成分が、シュウ酸とヒドラジンを含むことを特徴とする請求項５記載の化学除染方法。
【請求項６】
放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染法において、還元除染剤を用いて還元除染する工程、前記工程の後に前記還元除染剤の中の少なくともシュウ酸とヒドラジンを分解する分解装置を用いて前記還元除染剤の分解を行う工程を含むことを特徴とする化学除染方法。
【請求項７】
還元除染剤が少なくともシュウ酸とヒドラジンを含有してなり、シュウ酸濃度が0.05から０.３ 重量％であり、ｐＨが２〜３の還元性酸溶液であることを特徴とする請求項１から請求項６記載の化学除染方法。
【請求項８】
請求項１又は６において、放射性核種に汚染された金属部材表面の金属酸化物を還元性酸溶液で溶解除去する還元溶解工程の前又は後に、過マンガン酸塩溶液で該金属酸化物中のクロムを６価クロムに酸化溶解する酸化溶解工程を含むことを特徴とする化学除染方法。
【請求項９】
請求項８において、前記還元溶解工程と酸化溶解工程を交互に、少なくとも還元溶解工程を２回行うことを特徴とする化学除染方法。
【請求項１０】
還元除染剤の分解装置として触媒分解搭を用いることを特徴とする請求項１から請求項９記載の化学除染方法。
【請求項１１】
触媒塔に充填する触媒として白金，ルテニウム，バナジウム，パラジウム，イリジウム，ロジウムの少なくとも１種Ｂを用い、入口側で酸化剤を供給することを特徴とする請求項１０記載の化学除染方法。
【請求項１２】
カチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解する際の過酸化水素添加量は、カチオン樹脂塔に捕捉される成分と反応する当量以下とし、カチオン樹脂塔に捕捉される成分とアニオン交換樹脂に捕捉される成分を同時に分解する際の過酸化水素添加量は、カチオン樹脂塔に捕捉される成分と反応する当量以上とすることを特徴とする請求項１から請求項１１記載の化学除染方法。
【請求項１３】
放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染剤として、カチオン樹脂塔に捕捉される成分とアニオン交換樹脂に捕捉される成分の混合除染剤を用いる場合において、前記除染剤に起因する廃棄物発生量を低減するために、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解し、除染工程終了後には両成分を分解するために、イオン交換樹脂塔の上流側に触媒分解塔、さらに上流側に過酸化水素注入装置を設けることを特徴とする化学除染装置。
【請求項１４】
触媒分解塔の下流側でイオン交換樹脂の上流側に分解ガスを分離する気液分離装置を設けることを特徴とする請求項１３記載の化学除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷却型原子力発電プラントに係わり、特に放射性核種に汚染された一次冷却系の機器，配管およびこれらを含む系統の金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染方法及び化学除染装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学除染に関する技術としては、特開平３−１０９１９号に、酸化処理剤として過マンガン酸を、還元剤としてジカルボン酸を用いて原子炉の金属製構造部品を化学的に汚染除去する方法が開示されている。該有機酸の分解方法として特表平９−５１０７８４号に鉄錯体と紫外線を用いて二酸化炭素と水に分解する方法が開示されている。該方法によれば、鉄錯体が触媒として作用し、酸化剤である過酸化水素と有機酸が反応して二酸化炭素と水を生成するため該有機酸が廃棄物となることを防止できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１０９１９号公報
【特許文献２】特表平９−５１０７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の有機酸としては、シュウ酸が用いられているが、シュウ酸による鉄の溶解力が強くステンレス鋼に比べて腐食しやすい炭素鋼から構成される系統に除染液を通水すると炭素鋼から大量の鉄イオンが溶け出し廃棄物の発生量が増加したり、シュウ酸がシュウ酸鉄の状態で析出したりするため、炭素鋼等の低耐食性の材料を含む系統の除染には充分な効果が得られない。そこで、シュウ酸にヒドラジンを添加して除染剤のｐＨを高めに調整することで、低耐食性の材料を含む系統に適用することが考えられている。
【０００５】
しかしながら、ヒドラジンはカチオン交換樹脂塔（以下、カチオン樹脂塔という）に補足されるため、そのままカチオン交換樹脂塔に除染液を通水するとカチオン樹脂塔の負荷となる。このため、カチオン樹脂塔での交換容量を超えてヒドラジンが流出するようになり、金属イオンの負荷が増大すると共にヒドラジンの流出量が増えてｐＨを高め過ぎて除染効果が低下する。
【０００６】
したがって、二次廃棄物量を低減するために、ヒドラジン濃度を適切な範囲に制御する必要がなる。この制御手段としてはヒドラジンも窒素と水に分解することが好ましい。
ＵＶ塔（紫外線照射装置）を用いヒドラジンに紫外線を照射することにより分解できるが、シュウ酸とヒドラジンを同時に分解するため、ヒドラジンのみを選択的に分解することが難しく、ヒドラジンの分解率が低くアンモニアを生成してカチオン樹脂塔に対する負荷の低減が十分でない。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的はカチオン樹脂塔の負荷となる成分であるシュウ酸とヒドラジンを選択的に分解する化学除染剤の分解装置を用いた化学除染方法及び化学除染装置を提供することにある。
【０００８】
また、除染工程終了後にはカチオン樹脂塔に捕捉される成分だけでなく、アニオン交換樹脂に捕捉される成分も、同時に分解して除染剤が廃棄物とならないようにすることが重要であるが、複数の分解装置を設けることはコスト増の問題がある。
【０００９】
本発明の第２の目的は分解装置を用いてカチオン樹脂塔に捕捉される成分だけでなく、アニオン交換樹脂に捕捉される成分も同時に分解できる化学除染剤の分解装置を用い、材料への腐食を緩和した化学除染方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染法において、少なくとも２種類以上の成分を含有する還元除染剤を用いて還元除染する工程、前記工程の後に前記還元除染剤の中の少なくとも２種類以上の化学物質を分解する分解装置を用いて前記還元除染剤の分解を行う工程を含むことを特徴とする化学除染方法を提供する。
【００１１】
前記（１）において、分解装置を用いて還元除染剤の分解を行う工程が、前記還元除染剤の少なくとも２種類以上の成分を同時に分解する化学除染方法。
【００１２】
また、還元除染剤の中の少なくとも２種類以上の化学物質を分解する分解装置が、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解することを特徴とする化学除染方法。
【００１３】
また、前記の還元除染剤の分解装置において、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解し、除染工程終了後には少なくとも２種類以上の成分を同時に過酸化水素の添加量を制御して分解することを特徴とする化学除染方法であって、前記還元除染剤の成分が、シュウ酸とヒドラジンを含むことを特徴とする請求項５記載の化学除染方法。
（２）放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染法において、還元除染剤を用いて還元除染する工程、前記工程の後に前記還元除染剤の中の少なくともシュウ酸とヒドラジンを分解する分解装置を用いて前記還元除染剤の分解を行う工程を含むことを特徴とする化学除染方法を提供する。
【００１４】
前記（１）及び（２）において、還元除染剤が少なくともシュウ酸とヒドラジンを含有してなり、シュウ酸濃度が０.０５から０.３重量％であり、ｐＨが２〜３の還元性酸溶液であることを特徴とする化学除染方法であり、或いは、前記放射性核種に汚染された金属部材表面の金属酸化物を還元性酸溶液で溶解除去する還元溶解工程の前又は後に、過マンガン酸塩溶液で該金属酸化物中のクロムを６価クロムに酸化溶解する酸化溶解工程を含むことを特徴とする化学除染方法。
【００１５】
また、前記（２）において、還元溶解工程と酸化溶解工程を交互に、少なくとも還元溶解工程を２回行うことを特徴とする化学除染方法。
【００１６】
また、上記（１）及び（２）の還元除染剤の分解装置として触媒分解搭を用いることを特徴とする化学除染方法であって、該触媒塔に充填する触媒として白金，ルテニウム，バナジウム，パラジウム，イリジウム，ロジウムの少なくとも１種を用い、入口側で酸化剤を供給することを特徴とする化学除染方法。
【００１７】
また、前記（１）及び（２）において、カチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解する際の過酸化水素添加量は、カチオン樹脂塔に捕捉される成分と反応する当量以下とし、カチオン樹脂塔に捕捉される成分とアニオン交換樹脂に捕捉される成分を同時に分解する際の過酸化水素添加量は、カチオン樹脂塔に捕捉される成分と反応する当量以上とすることを特徴とする化学除染方法。
（３）放射性核種に汚染された金属部材表面から放射性核種を化学的に除去する化学除染剤として、カチオン樹脂塔に捕捉される成分とアニオン交換樹脂に捕捉される成分の混合除染剤を用いる場合において、前記除染剤に起因する廃棄物発生量を低減するために、除染中にカチオン樹脂塔を用いて除染剤中の放射性核種を浄化する際に、浄化装置入口側でカチオン樹脂塔に捕捉される成分を選択的に分解し、除染工程終了後には両成分を分解するために、イオン交換樹脂塔の上流側に触媒分解塔、さらに上流側に過酸化水素注入装置を設けることを特徴とする化学除染装置を提供する。
【００１８】
前記（３）において、触媒分解塔の下流側でイオン交換樹脂の上流側に分解ガスを分離する気液分離装置を設けることを特徴とする化学除染装置を提供する。
【００１９】
本発明によれば、ヒドラジンを添加することによる廃棄物発生量の増加を抑制できるため、シュウ酸単独の除染剤よりもｐＨを高くすることができ、耐食性の低い材料を含む除染を実施することができるようになる。また、１つの触媒分解塔でヒドラジンを選択的に分解することや、シュウ酸と合わせて分解することができるため、除染剤の分解設備に関わるコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施例を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の一実施例である化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成を示す。除染を実施するための機器としては、除染対象部位１（原子炉プラントの配管等）につなげられた循環ライン２，循環ポンプ３，ヒーター４，クーラー５，触媒分解塔６，カチオン樹脂塔７，薬液タンク８，薬液注入ポンプ９，ｐＨ調整剤タンク１０，ｐＨ調整剤注入ポンプ１１，過酸化水素タンク１２，過酸化水素注入ポンプ１３，混床樹脂塔１４を含む構成となっている。上記の各機器及び後述の各バルブは管路によって接続されている。
【００２２】
図７（Ａ）に本実施例の化学除染方法の主要工程を示す。図７に示す還元処理は還元剤除染であり、酸化処理は酸化剤除染である。
【００２３】
まず、始めに、図７（Ａ）の第１サイクル内の該昇温モードを実施する。昇温モードではバルブ３１，３２，３４〜４３は閉じており、バルブ３３が開いている。循環ポンプ３を駆動して除染対象部位１に循環ライン２の矢印方向に通水し循環運転を行い、ヒーター４を用いて除染液の液温を９０±５℃に昇温する。該温度は除染部位出口側の温度計を用いて制御する。昇温が完了したら、図７（Ａ）の第１サイクルの還元剤除染モードを実施する。まず、図２に示す還元剤注入モードが行われ、このモードではバルブ３８，４０，４１が閉じており、他のバルブは開いている。図２〜図６の黒塗りのバルブは閉じていることを示し、白抜きのバルブは開いていること示す。
【００２４】
薬液タンク８からシュウ酸を、ｐＨ調整タンク１０からヒドラジンをポンプ９，１１を用いて、除染対象部位１内へ所定量注入する。また、注入開始後は、除染対象部位１内から溶出してくる放射性核種と鉄を中心とする金属イオンを補集するために、カチオン樹脂塔７への通水を開始する。図２〜図６において黒塗りのバルブは閉じていることを示し、白抜きのバルブは開いていることを示す。
【００２５】
ｐＨ調整剤のヒドラジンはカチオン樹脂塔７に捕捉されるため、カチオン樹脂塔７へ通水する前に触媒分解塔６において過酸化水素を注入しながら、分解しておく。過酸化水素の注入量は、ヒドラジンのモル濃度に対して２倍のモル数になるように制御する。
【００２６】
これにより、シュウ酸成分の分解を抑制し、ヒドラジンのみを選択的に分解できる。系統内のシュウ酸濃度が２０００ppm 、除染対象部位１出口側のｐＨ計の指示値が２.５に調整した後は、図３に示す還元剤除染モード（図７（Ａ）の第１サイクル）を実施する。このモードではバルブ３１を閉じてシュウ酸の注入を停止し、触媒分解塔６で分解した分のヒドラジンのみを連続注入してｐＨ２.５を維持しながら除染を行う。所定の時間後、あるいは放射能の溶出が少なくなった時点で還元剤除染を終了し、還元除染剤の分解モードに移行する。
【００２７】
図４は図７（Ａ）の還元除染剤分解モードの具体的な内容を示す。バルブ３２を閉じてヒドラジンの注入も停止し、過酸化水素注入量をシュウ酸のモル濃度に対応する等モル分を追加し、ヒドラジンだけでなくシュウ酸も同時に分解していく。
【００２８】
過酸化水素注入量は、系統内の濃度が時々刻々低下していくので、シュウ酸濃度と電導度とがほぼ比例関係にあることを利用して除染対象部位１出口側の電導度計の指示値に基づきバルブ３９の開度を制御して過酸化水素注入量を減少させていく。系統内のシュウ酸濃度が１０ppm 以下、ヒドラジン濃度が５ppm 以下になったことをヒーター４出口側のサンプリングラインから採取したサンプル水を分析して確認して還元除染剤分解工程（図７（Ａ）の第１サイクル）を終了する。
【００２９】
この後、カチオン樹脂塔７だけではアニオン成分であるクロム酸イオン等を除去するだけであるので、図５に示す浄化モード（図７（Ａ）の第１サイクル）を実施する。バルブ３７，３９，４２，４３を閉じ、バルブ３８，４０，４１を開く。これによって、系統内の混床樹脂塔１４に通水して系統水の浄化を所定時間行う。
【００３０】
次に、図７（Ａ）の第２サイクルとなり、まず図６に示す酸化剤除染モード及び酸化剤分解モードが実施される。バルブ３３以外のバルブが閉じられる。該酸化剤除染モードは薬液タンク（図示せず）から酸化剤である過マンガン酸カリウムを注入し、系統内の過マンガン酸カリウム濃度を３００ppm に調整する。所定の酸化剤濃度に到達した後、過マンガン酸カリウムの注入を停止し、除染対象部位１に対して過マンガン酸カリウム溶液によって、所定時間酸化除染を行う。
【００３１】
酸化剤除染の終了後は、図７（Ａ）の酸化剤分解モードを実施する。このモードでは薬液タンク８からシュウ酸を過マンガン酸カリウムのモル濃度の７倍量のモル濃度を注入して、過マンガン酸イオンを分解して２価のマンガンイオンとしてカチオン塔７で浄化できるように分解する。分解の際に発生する二酸化炭素のガスは系統内に用意されたベント系を用いて排気する。
【００３２】
分解が完了して系統水が無色透明になった後、図７（Ａ）の第２サイクルを示す２回目の還元剤除染、２回目の還元剤分解及び最終浄化モードを実施する。２回目の還元剤除染モードは不足しているシュウ酸とヒドラジンを注入しながら、シュウ酸２０００ppm ，
ｐＨ２.５に除染液を調整し、還元剤除染を行う。
【００３３】
以降は第１回目の還元剤除染工程と同様であり、必要なだけ酸化，還元剤除染工程を繰り返して除染を行い、除染対象部位の放射能が十分に除去できた後の還元除染剤分解後に最終浄化を行い、系統水の電導度が１μｓ／cm以下になるまで混床樹脂塔１４を用いて浄化を行い、除染を完了する。
【００３４】
なお、除去された放射能や金属量を把握するために、樹脂塔７，１４の出入口にそれぞれ設けられているサンプリングラインよりサンプル水を採取して、サンプル水中の放射性核種，金属濃度を分析し、カチオン樹脂塔７（又は混床樹脂塔１４）への通水量と通水時間を用いて樹脂塔７（又は樹脂塔１４）への負荷量を計算できる。
【００３５】
更に具体的に説明すると、除染剤としてはシュウ酸０.２％にヒドラジンを添加して
ｐＨ２.５に調整した還元除染剤と過マンガン酸カリウム０.０５％の酸化除染剤を用いることとする。還元剤除染工程としては、図２に示すように循環ポンプ３とヒーター４を用いて昇温し、所定の温度に到達した段階で、還元除染剤の主成分であるシュウ酸を薬液タンク８から薬液注入ポンプ９を用いて系統中に注入する。同時にｐＨ調整剤であるヒドラジンもｐＨ調整剤タンク１０からｐＨ調整剤注入ポンプ１１を用いて系統中に注入する。除染剤の注入と同時に過酸化水素を過酸化水素タンク１２から過酸化水素注入ポンプ１３を用いて触媒分解塔６の上流側に注入する。過酸化水素の注入量は除染液中のヒドラジン濃度に応じてヒドラジンを分解するために必要な量とする。具体的にはヒドラジンのモル濃度の２倍を上限とする。これにより、触媒分解塔６ではヒドラジンが優先的に分解し、カチオン樹脂塔７内部に充填されているカチオン樹脂への負荷が抑制される。シュウ酸濃度が所定の濃度(０.２％) に到達した時点で、薬液注入ポンプ９を停止してシュウ酸の注入を終了し、触媒分解塔６で分解除去されるヒドラジンを補うためにヒドラジンのみの注入に切り替える。
【００３６】
還元剤除染工程（４時間から１５時間程度）が終了した後の還元除染剤の分解を行う段階では、ｐＨ調整剤注入ポンプ１１を止め、触媒分解塔６に供給する過酸化水素の添加量を増やし、ヒドラジンだけでなく、シュウ酸の分解も進行するように運転モードを変更する。この時の過酸化水素濃度は、ヒドラジンのモル濃度の２倍とシュウ酸のモル濃度を合わせた値と同じモル濃度を下限とし、その３倍量を上限とするが下限値に近い濃度での運転が好ましい。過酸化水素濃度に上限値を設けるのは、触媒分解塔で反応に寄与しなかった過酸化水素は触媒により酸素と水に分解されるが、一部未分解の過酸化水素が触媒分解塔６の下流側に大量に流出するとイオン交換樹脂が過酸化水素により劣化し、捕捉していた放射性核種等の再流出が発生する可能性があるためである。還元除染剤の分解が進んでいくにしたがって、系統内の過酸化水素濃度は低下するので連続的、あるいは間欠的に除染剤濃度を測定して、注入する過酸化水素量を徐々に低減していく。これにより、系統内の還元剤除染剤はほとんど全てが分解され、未分解の還元除染剤に起因するイオン交換樹脂に対する負荷が抑制される。
【００３７】
還元除染剤の分解が終了した後、混床樹脂塔１４（又はアニオン樹脂塔）へ通水して系統水中に残留しているクロム酸イオンを除去し、薬液注入タンク８から薬液注入ポンプ９を用いて酸化除染剤である過マンガン酸カリウムを系統中に注入し所定の濃度（０.０５％）に調節する。この時は、バルブを閉じて触媒塔６及び樹脂塔７は隔離しておく。これは酸化剤によって触媒及びイオン交換樹脂の劣化を防ぐためである。
【００３８】
酸化剤除染工程（４時間から８時間程度）終了後は、再びシュウ酸とヒドラジンを注入して過マンガン酸イオンを分解し、２価のマンガンイオンに還元する。分解終了後はカチオン樹脂塔７への通水を再開し、始めの還元剤除染工程と同じように触媒塔６にヒドラジンを分解するだけの過酸化水素を添加しつつ、カチオン樹脂塔７で溶出した放射能やマンガン，カリウムイオン等を除去する。
【００３９】
２回目の還元剤除染工程が終了した後は第１回目の還元剤分解工程と同じ手順で分解し、分解終了後は混床樹脂を用いて最終浄化を行う。図２では２サイクルを想定した工程となっているが、より高い除染効果を望む場合は３サイクル以上とすれば良い。３サイクル以上の場合には酸化剤除染工程，酸化剤分解工程，還元剤除染工程，還元剤分解工程，浄化工程を１つのサイクルとして第１，第２サイクルの間に挿入した工程とすればよい。
【００４０】
還元除染剤の分解に用いることのできる触媒としては、白金，ルテニウム，ロジウム，イリジウム，バナジウム，パラジウムなどの貴金属触媒を用いることができるが、ビーカー中に触媒を添加して一定時間保持した後の分解率を測定した結果を図３に示すが、この結果から分解率の観点からはルテニウムが好ましいことがわかった。また、ヒドラジンの分解に対してもルテニウム触媒が有効であることが知られている。しかしながら、図４に示すようにシュウ酸が混在した除染液中のヒドラジンはルテニウム触媒だけでは分解効率が極端に低下するが、過酸化水素の添加により分解が進行する。
【００４１】
触媒分解塔６におけるヒドラジン、及びシュウ酸の分解率を調べるための試験を実施した。試験にはＮ.Ｅ.ケムキャット製の０.５ ％ルテニウムカーボン粒を用い、外面温度を除染剤の温度上限の９５℃に設定した触媒分解塔６に予加熱した過酸化水素を添加した除染液をＳＶ３０の流速で通水した。その結果を図８に示す。過酸化水素を添加しない場合、ヒドラジン，シュウ酸共にほとんど分解していない。ヒドラジンと当モルの過酸化水素を添加した場合、ヒドラジンの分解率は約６０％、シュウ酸はほとんど分解しない。ヒドラジンの３倍当量過酸化水素を添加した場合、ヒドラジンの分解率は９８％以上、シュウ酸の分解率は約９９％であった。ヒドラジン１０倍当量過酸化水素を添加した場合の結果は３倍当量を添加した場合とほぼ同じであった。いずれの場合でも出口の過酸化水素濃度は検出限界以下であった。すなわち、ＳＶ３０の条件で設計した場合、触媒分解塔６への通水量を３ｍ３／ｈとすれば、触媒充填部の容積は１００Ｌとなる。
【００４２】
ヒドラジンが分解する際には窒素が発生し、シュウ酸が分解した際には二酸化炭素のガスが発生するため、これらのガスを系統外に排出する必要がある。図１にはガスを取り除くための機器を記載していないが、触媒分解塔６に発生ガスを分離して排出するためにベントクーラー１４を備えたベント機構を設けることで対処することができる。
【００４３】
除染によって、３価の鉄錯体と２価の鉄イオンが発生するが、２価の鉄イオンは還元剤除染工程でカチオン樹脂塔７で除去される。３価の鉄錯体の半分程度は、還元剤除染工程でカチオン樹脂塔７で除去される。残りの３価の鉄錯体は、還元剤分解工程で注入される過酸化水素によって、水酸化鉄となり、触媒により除去される。
【００４４】
本実施例によれば、ヒドラジンを添加しているのでｐＨが２.５ に緩和され、除染対象部位１の母材の溶出が抑制される。このため、放射性廃棄物の発生量を減少でき、その母材の減肉を抑制できる。特に、除染対象部位１が耐食性の低い炭素鋼であるとき、その腐食量の低減効果は顕著である。
【実施例２】
【００４５】
実施例１では、発生ガスを除去するために触媒分解塔６にベント機構を設けたが、図５に示すように触媒分解塔６の下流側でカチオン樹脂塔７の上流側にガスを分離するためのベントクーラーを備えたベント機構を持つ気液分離タンクを設けることもできる。この場合では、分離タンク１３を用いて注入された薬液による液量の増加分を受け入れるためのバッファーとして利用することができる利点がある。
【実施例３】
【００４６】
図９は本発明の他の実施例である。化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成である。
【００４７】
また、本実施例の化学除染方法における主要工程を図７（Ｂ）に示す。実施例３と実施例１（図１の系統構成）の違いは、触媒分解塔６とカチオン樹脂塔７，混床樹脂塔１４及びクーラー５との位置が逆転していることである。
【００４８】
実施例３ではクーラー５，カチオン樹脂塔７及び混床樹脂塔１４が触媒分解塔６の上流側に位置している。
【００４９】
実施例３に示す系統構成によるメリットは、カチオン樹脂塔７へ通水してから樹脂塔に通水するため、触媒分解塔６に通水する液中の放射能濃度が低くなり、触媒分解塔６の放射能蓄積が大きく抑制されることである。また、カチオン樹脂塔７がヒドラジンブレークするまでは、触媒分解塔６によるヒドラジンの分解を行う必要がなくなる。
【００５０】
一方、カチオン樹脂塔７がヒドラジンブレークした後は、ヒドラジンの注入が不要となり、混床樹脂塔１４に捕捉される金属イオン量に対応して流出してくる過剰なヒドラジンを触媒分解塔６で分解する。触媒分解塔６への通水量は除染液のｐＨを２.５ に維持するように制御すればよい。なお、その他の工程の進行は基本的に実施例１（図１〜図６）のときと同様である。
【００５１】
すなわち、本実施例は図７（Ｂ）に示す主要工程の各モードが順次実施され、これらのモードにおけるバルブの開閉、および処理の内容は、上記の点を除いて図７（Ａ）で示す実施例１の処理と同じである。
【実施例４】
【００５２】
図１０は、本発明の別の実施例である、化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成である。
【００５３】
本実施例の化学除染方法の主要工程を図７（Ｃ）に示す。
【００５４】
実施例４は実施例３の構成にＵＶ塔（紫外線照射装置）１６を追加し、これを触媒分解塔６と並列に配置したものである。流量計Ｆ１の出口で管路を分岐してバルブ４５を介してＵＶ塔１６，気液分離タンク１５に至る系統と、流量計Ｆ１の出口からバルブ４４，触媒分離塔６，気液分離タンク１５に至る系統を有する。第１及び第２サイクルの還元剤除染のカチオン樹脂塔７への通水運転中（バルブ４４は閉、バルブ４５は開）にＵＶ塔１６に通水して除染液中の３価の鉄錯体を２価の鉄イオンに還元してカチオン樹脂塔７で除去する。これは、３価の鉄錯体がアニオン形のためカチオン樹脂塔７では除去できず、除染液中の鉄濃度が高いまま次の還元除染剤の分解工程に進むと触媒上に鉄が析出して触媒能力が低下するため、これを抑制する効果がある。触媒の寿命が伸び放射性廃棄物として廃棄される触媒量が減少する。なお、図７（Ｃ）に示す主要工程における他の工程での処理およびバルブの開閉は実施例３と同様である。ただし、第１及び第２サイクルの還元除染剤分解モードでは、バルブ４４が開いてバルブ４５は閉じられている。特に還元除染剤分解モードでは、実施例１と同様に、過酸化水素タンク１２から、シュウ酸およびヒドラジンの両方が分解するのに必要な過酸化水素を除染液中に注入する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例である化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成図である。
【図２】除染工程の還元除染剤注入モードを示す説明図である。
【図３】除染工程の還元剤除染モードを示す説明図である。
【図４】除染工程の還元除染剤分解モードを示す説明図である。
【図５】除染工程の浄化モードを示す説明図である。
【図６】除染工程の酸化剤注入モード及び酸化剤除染モードを示す説明図である。
【図７】本発明の各実施例における化学除染方法の工程図である。そして、（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は実施例３、（Ｃ）は実施例４の主要工程を示す。
【図８】Ｒｕ触媒塔に通水したときのヒドラジン，シュウ酸，過酸化水素の残存率の試験結果を示した図である。
【図９】実施例３の化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成図である。
【図１０】実施例４の化学除染方法を適用する化学除染装置の基本系統構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…除染部、２…循環ライン、３…循環ポンプ、４…ヒーター、５…クーラー、６…触媒分解塔、７…カチオン樹脂塔、８…薬液タンク、９…薬液注入ポンプ、１０…ｐＨ調整剤タンク、１１…ｐＨ調整剤注入ポンプ、１２…過酸化水素タンク、１３…過酸化水素注入ポンプ、１４…混床樹脂塔、１５…気液分離タンク、１６…ＵＶ塔、３１〜４５…バルブ（黒塗りは閉、白抜きは開）。
【図１】
2005134407.tif 000003
【図２】
2005134407.tif 000004
【図３】
2005134407.tif 000005
【図４】
2005134407.tif 000006
【図５】
2005134407.tif 000007
【図６】
2005134407.tif 000008
【図７】
2005134407.tif 000009
【図８】
2005134407.tif 000010
【図９】
2005134407.tif 000011
【図１０】
2005134407.tif 000012