(57)【要約】【課題】簡易な装置および工程によって硫酸ナトリウム等の放射性廃液に含まれる有機化合物、塩素およびヨウ素を除去して、廃液を安定なセメント固化体とすることのできる放射性廃液の処理方法および装置を提供する。【解決手段】放射性廃液（１）をバブリングまたは加熱、もしくはバブリング及び加熱する（２）ことにより、前記放射性廃液に含まれる有機化合物を気体へと除去する構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃液をバブリングまたは加熱、もしくはバブリング及び加熱することにより、前記放射性廃液に含まれる有機化合物を気体へと除去することを特徴とする放射性廃液の処理方法。
【請求項２】
放射性廃液の酸化還元電位とｐＨをコントロールすることにより、前記放射性廃液に含まれる塩素またはヨウ素を気体へと除去することを特徴とする放射性廃液の処理方法。
【請求項３】
前記加熱の温度は６０℃以上９０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の放射性廃液の処理方法。
【請求項４】
前記酸化還元電位のコントロールに空気、窒素、アルゴン、オゾン、過酸化水素の少なくともいずれか１つを用いることを特徴とする請求項２記載の放射性廃液の処理方法。
【請求項５】
放射性廃液をバブリングまたは加熱、もしくはバブリング及び加熱することにより、前記放射性廃液に含まれる有機化合物を気体へと除去する反応容器と、前記気体状の有機化合物を酸化させ二酸化炭素を生成する有機物分解塔とを備えていることを特徴とする放射性廃液の処理装置。
【請求項６】
放射性廃液の酸化還元電位とｐＨをコントロールすることにより、前記放射性廃液に含まれる塩素またはヨウ素を気体へと除去する反応容器と、前記気体状の塩素またはヨウ素を回収する吸着塔とを備えていることを特徴とする放射性廃液の処理装置。
【請求項７】
前記二酸化炭素を回収するアルカリトラップを備えていることを特徴とする請求項５記載の放射性廃液の処理装置。
【請求項８】
前記反応容器の廃液または前記アルカリトラップの廃液をセメントと混練し固化体とするセメント固化装置を備えていることを特徴とする請求項５，６，７のいずれかに記載の放射性廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設より発生し硫酸ナトリウム，硝酸ナトリウム等を含有する放射性廃液の処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設では、放射性廃棄物に対して樹脂による核種分離を行っているが、その樹脂を再生や溶離処理する時に硫酸を用いる。この硫酸を中和して、硫酸ナトリウムとしているため、硫酸ナトリウムの廃液が発生する。そして、上記廃液には低分子アルコール、アセトン、塩素、ヨウ素等が含まれている。
【０００３】
放射性廃液中の有機化合物の処理は、直接セメントに固化する方法、超臨界による分解法（下記特許文献１参照）、およびオゾン酸化法（下記特許文献２参照）等による酸化処理法が既存技術としてある。廃液中の塩素及びヨウ素の処理は、既存技術では硝酸銀等を加え沈殿を生じさせ、これをろ別するというものである（下記特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００‐６１４２３号公報
【特許文献２】
特開平１０‐２０６５９５号公報
【特許文献３】
特開平５‐２９７１９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有機物はセメントへの分配係数が低く吸着しにくいため、従来の処理方法では無機化合物へ転換する必要がある。超臨界による分解法では、９９．９％までの分解は可能であるが、それ以上の分解をする場合には、温度等の条件が厳しくコスト上昇の要因となる可能性がある。
【０００６】
低分子のアルコールやアセトン等の揮発しやすい物質は、オゾン酸化法では処理時に揮発も起こしており、十分に無機化するためには揮発したこれら有機化合物を補集して廃液に戻して、さらに酸化処理を行なう必要がある。しかし、この揮発した有機化合物を補集して廃液に戻し、さらにオゾン酸化処理を行なうと、オゾン酸化処理に膨大な時間と労力を要する。また、廃液中の塩素やヨウ素を銀塩沈殿としてろ過する場合、そのろ過処理工程が増えることとなり、装置構成が複雑となるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、簡易な装置および工程によって硫酸ナトリウム等の放射性廃液に含まれる有機化合物、塩素およびヨウ素を除去して、廃液を安定なセメント固化体とすることのできる放射性廃棄物の処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１から請求項４の発明は放射性廃液の処理方法であり、請求項１の発明は、放射性廃液をバブリングまたは加熱、もしくはバブリング及び加熱することにより、前記放射性廃液に含まれる有機化合物を気体へと除去する構成とする。
【０００９】
請求項２の発明は、放射性廃液の酸化還元電位とｐＨをコントロールすることにより、前記放射性廃液に含まれる塩素またはヨウ素を気体へと除去する構成とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記加熱の温度は６０℃以上９０℃以下である構成とする。
請求項４の発明は、前記酸化還元電位のコントロールに空気、窒素、アルゴン、オゾン、過酸化水素の少なくともいずれか１つを用いる構成とする。
【００１１】
請求項５から請求項８の発明は放射性廃液の処理装置であり、請求項５の発明は、放射性廃液をバブリングまたは加熱、もしくはバブリング及び加熱することにより、前記放射性廃液に含まれる有機化合物を気体へと除去する反応容器と、前記気体状の有機化合物を酸化させ二酸化炭素を生成する有機物分解塔とを備えている構成とする。
【００１２】
請求項６の発明は、放射性廃液の酸化還元電位とｐＨをコントロールすることにより、前記放射性廃液に含まれる塩素またはヨウ素を気体へと除去する反応容器と、前記気体状の塩素またはヨウ素を回収する吸着塔とを備えている構成とする。
【００１３】
請求項７の発明は、前記二酸化炭素を回収するアルカリトラップを備えている構成とする。
請求項８の発明は、前記反応容器の廃液または前記アルカリトラップの廃液をセメントと混練し固化体とするセメント固化装置を備えている構成とする。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態の放射性廃液の処理装置は、図１に示すように、廃液貯槽１と反応容器２とオゾン発生装置３とガスボンベ４と有機物分解塔５と塩素・ヨウ素吸着塔６とアルカリトラップ７とオゾン分解塔８と液体計量槽９とミキサー１０とセメント貯槽１１と粉体計量槽１２ａ，１２ｂ，１２ｃとアルミナセメント貯槽１３と水酸化バリウム貯槽１４から構成されている。
【００１５】
図１のように構成された処理装置において、硫酸ナトリウム等を含有し処理すべき放射性廃液は廃液貯槽１から反応容器２に移送される。必要に応じて酸化剤としてオゾン発生装置３からオゾンを、またガスボンベ４から空気、窒素、またはアルゴンガスを反応容器２に注入する。そして、反応容器２内で反応時に発生する気体は有機物分解塔５に導かれて気体中の有機物を無機化し、塩素・ヨウ素吸着塔６で塩素とヨウ素が除去される。その後、無機化された二酸化炭素をアルカリトラップ７で補集する。さらに気体はオゾン分解塔８を通過して無害化された後に排気される。
【００１６】
アルカリトラップ７で補集回収された液体と反応容器２で反応させた液体はそれぞれ液体計量槽９に移送し、セメント固化に適した量が各々計量され、ミキサー１０に移送される。この液体にセメント貯槽１１より粉体計量槽１２ａで適切な量を計量したセメントをミキサー１０に投入し、セメント固化体１５とする。なお、反応容器２からの廃液が含有されている場合は、アルミナセメント貯槽１３及び水酸化バリウム貯槽１４よりアルミナセメントおよび水酸化バリウムを移送し、セメント投入前に前処理を実施する。
【００１７】
図２は本発明の作用効果を説明する第１の実施例のデータであり、本発明に関わる有機化合物の揮発挙動の確認試験結果である。２５％硫酸ナトリウム溶液５００ｍｌにエタノール、アセトン、ギ酸をそれぞれ別々に１００ｐｐｍ加え、温度８０℃で窒素ガスを２時間８６．６ｍｌ／ｍｉｎで反応容器に注入した場合の、それぞれの有機化合物の揮発挙動結果である。アセトンは９９％、エタノールは２７％、ギ酸は１０％程度それぞれ気相中に移行することを確認した。窒素の注入速度を早めれば、さらに揮発挙動を早めることができる。また、加熱温度は６０℃以上９０℃以下がよい。
【００１８】
図３及び図４は塩素及びヨウ素のｐＨ−Ｅｈダイアグラムである。廃液のｐＨ（水素イオン濃度指数）及びＥｈ（酸化還元電位）をＣｌ２やＩ２となるように適切に（例えば、塩素：ｐＨ＝０、Ｅｈ＝１．３Ｖ、ヨウ素：ｐＨ＝１、Ｅｈ＝１Ｖ）調整することによって、塩素はＣｌ２、ヨウ素はＩ２となり、液相から気相へと移行することがこれらの図から分かる。
【００１９】
図５は本発明の作用効果を説明する第２の実施例のデータであり、ヨウ素の気相への移行挙動を示している。ｐＨ＝１とＥｈ＝０．７５Ｖに調整していると、ヨウ素がＩ２になり廃液から減少することが確認された。しかし、Ｅｈ＝１．４Ｖ程度へと上げすぎると、ヨウ素はＩＯ３となってしまい、気相に移行せずに溶液中に残存することがこの結果から明らかである（図４参照）。
【００２０】
つぎに本発明の第３の実施例して、二酸化炭素１００ｐｐｍを含む空気を０．４ｍｌ／ｍｉｎの速度で、１０規定の水酸化ナトリウム水溶液を２５０ｍｌ入れた二連の洗気ビンを３０分間通過（小型アルカリスクラバー）させる試験を実施した。通気終了後、溶液中の炭酸濃度を測定したところ、１段目の洗気ビンに８９％、２段目の洗気ビンに１０％の二酸化炭素が回収されていることが確認された。
【００２１】
本発明の第４の実施例として、有機炭素化合物の一例としてアセチレンを用い、このアセチレンを０．１％含む空気を０．４ｍｌ／ｍｉｎの速度で、６５０℃に加熱した顆粒状の酸化銅カラム（長さ１２０ｍｍ、二連）に通過させ、その後、１０規定の水酸化ナトリウム水溶液を２５０ｍｌ入れた洗気ビンに通過（小型アルカリスクラバー）させる試験を実施した。３０分間後、溶液中の炭酸濃度を測定したところ、通気したアセチレン中の炭素に換算して１段目の洗気ビンに９５％、２段目の洗気ビンに３％の二酸化炭素が回収されていることが確認された。
【００２２】
本発明の第５の実施例として、前記第１の実施例（図２）により処理したガスを、６５０℃に加熱した顆粒状の酸化銅カラムに通過させ二酸化炭素となる様に酸化させた。その後、酸化させたガスを１０規定の水酸化ナトリウム水溶液を２５０ｍｌ入れた洗気ビンに通過（小型アルカリスクラバー）させ、溶液中のＣ−１４（揮発性有機炭素化合物）を測定した。その結果ガス系に放出されたＣ−１４のほぼ全量が液中に回収されたことが確認された。
【００２３】
本発明の第６の実施例として、塩素ガスを１％含む窒素ベースのガスを１５０℃に加熱した管（加熱部分５００ｍｍ）に通過させた後、シリカゲルに硝酸銀を添着させた銀吸着材の充填カラム（径２５ｍｍ長さ１５０ｍｍ）に通過させた。その出口ガスを１０規定水酸化ナトリウム溶液が２５０ｍｌ入っている洗気ビン（２連）に通過させた。洗気ビン中の溶液中の塩素濃度をイオンクロマト法で測定したところ、いずれも検出限界以下であり、この系で塩素ガスがほとんど回収されていることが確認された。
【００２４】
本発明の第７の実施例として、ヨウ素ガスを１％含む窒素ベースのガスを１５０℃に加熱した管（加熱部分５００ｍｍ）に通過させた後、シリカゲルに硝酸銀を添着させた銀吸着材の充填カラム（径２５ｍｍ長さ１５０ｍｍ）に通過させた。その出口ガスを液体窒素で冷却したコールドトラップと１０規定水酸化ナトリウム溶液が２５０ｍｌ入っている洗気ビンに通過させた。コールドトラップに回収された固体を水酸化ナトリウム溶液に溶解した溶液、及び洗気ビン中の溶液中のヨウ素濃度をＩＣＰ発光分光分析法で測定したところ、いずれも検出限界以下であり、この系でヨウ素がほとんど回収されていることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の放射性廃液の処理方法及び装置によれば、簡易な装置および工程によって硫酸ナトリウム等の放射性廃液に含まれる有機化合物、塩素およびヨウ素を除去して、廃液を安定なセメント固化体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の放射性廃液の処理装置の構成および該装置における物質の流れを示す図。
【図２】有機化合物の揮発挙動を示し、本発明の作用効果を説明するグラフ。
【図３】塩素のｐＨ−Ｅｈダイアグラムを示し、本発明の作用原理を説明するグラフ。
【図４】ヨウ素のｐＨ−Ｅｈダイアグラムを示し、本発明の作用原理を説明するグラフ。
【図５】ヨウ素の気相への移行挙動を示し、本発明の作用効果を説明するグラフ。
【符号の説明】
１…廃液貯槽、２…反応容器、３…オゾン発生装置、４…ガスボンベ、５…有機物分解塔、６…塩素・ヨウ素吸着塔、７…アルカリトラップ、８…オゾン分解塔、９…液体計量槽、１０…ミキサー、１１…セメント貯槽、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…粉体計量槽、１３…アルミナセメント貯槽、１４…水酸化バリウム貯槽、１５…セメント固化体。
【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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