(57)【要約】【課題】硝酸濃度の高い放射性廃液の処理にあたり、処理設備の運転コストを低減すること。【解決手段】この放射性廃液の処理装置１００は、硝酸を含む放射性廃液から放射性物質を除去する前処理ユニット２０と、放射性物質除去後における放射性廃液中の硝酸を電気分解する電気分解ユニット３０と、電気分解後の放射性廃液を希釈する廃液希釈部及び希釈した放射性廃液中の硝酸を微生物により生物分解する生物分解部を含む生物分解ユニット５０と、生物分解後における放射性廃液を濃縮する濃縮ユニット６０とを含んで構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸を含む放射性廃液から放射性物質を除去する前処理部と、
前記放射性物質除去後における前記放射性廃液中の硝酸を電気分解する電気分解部と、
電気分解後の前記放射性廃液を希釈する廃液希釈部と、
廃液希釈部で希釈した前記放射性廃液中の硝酸を微生物により生物分解する生物分解部と、
を有することを特徴とする放射性廃液の処理装置。
【請求項２】
前記前処理部で放射性物質を除去した後における前記放射性廃液のｐＨを調整するｐＨ調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射性廃液の処理装置。
【請求項３】
生物分解処理後の前記放射性廃液を濃縮する濃縮部と、
前記濃縮部で前記放射性廃液から除去した水分を前記廃液希釈部へ供給する配管と、を備え、
前記水分を、電気分解後における前記放射性廃液の希釈に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性廃液の処理装置。
【請求項４】
前記生物分解部で生物分解した前記放射性廃液を曝気する曝気部と、
曝気した前記放射性廃液を前記生物分解部に戻す循環流路と、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射性廃液の処理装置。
【請求項５】
さらに、前記ｐＨ調整部においては、前記前処理部で放射性物質を除去した後における前記放射性廃液を希釈することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射性廃液の処理装置。
【請求項６】
硝酸を含む放射性廃液から放射性物質を除去する前処理工程と、
前記放射性物質を除去した後における前記放射性廃液中の硝酸を電気分解する電気分解工程と、
電気分解後の前記放射性廃液を希釈する希釈工程と、
希釈後における前記放射性廃液中の硝酸を微生物により生物分解する生物分解工程と、
生物分解した前記放射性廃液を曝気する曝気工程と、
を含むことを特徴とする放射性廃液の処理方法。
【請求項７】
曝気後の前記放射性廃液を濃縮して水分を除去する濃縮工程を含み、除去した前記水分によって電気分解後の前記放射性廃液を希釈することを特徴とする請求項６に記載の放射性廃液の処理方法。
【請求項８】
さらに、前記放射性物質を除去した後の放射性廃液を希釈して前記電気分解工程に供することを特徴とする請求項６又は７に記載の放射性廃液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、使用済燃料を再処理する際に発生する放射性廃液の処理に関し、さらに詳しくは、硝酸濃度の高い放射性廃液を処理するための放射性廃液の処理装置及び放射性廃液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉で燃焼され、寿命を迎えた核燃料は使用済燃料と呼ばれる。使用済燃料は、そのままでは原子炉で燃焼させることはできないが、未燃分の核種や、あるいは燃焼中の核反応によって生成された、核分裂反応に寄与する核種が含まれる。このため、使用済燃料からこれらの核種を取り出して再利用することができる。使用済燃料から利用可能な核種を取り出す、いわゆる再処理においては、使用済燃料のペレットを溶解させる工程がある。
【０００３】
かかる工程では硝酸（ＨＮＯ3）を使用するが、ペレット溶解後の廃液には、大量の硝酸とともに、放射性物質が含まれる。このような廃液を単に固化処理すると、硝酸とともに放射性物質が水に溶け出すおそれがあるため、ペレット溶解後の廃液の硝酸濃度を低下させてから固化等の処理をする必要がある。このような廃液の処理方法として、ペレット溶解後の廃液に含まれる硝酸を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）によって中和させた廃液を、ナトリウムイオン導電性のβ−アルミナを隔壁として電気分解する処理技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２７２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された処理方法では、イオン透過性をもたせるためにβ−アルミナ隔壁３００℃以上の温度とする必要がある。また、溶融塩を電気分解するため、塩濃度の低い領域までこの方法で分解しようとすると、電流効率が悪化する結果、電気エネルギーの消費が増大する。このため、特許文献１に開示された処理方法では、大量のエネルギーが必要となり、処理設備の運転コストを引き上げるという問題があった。また、３００℃以上の高温環境下における運転を実現するためには、断熱性を確保するために十分な対策が必要であり、設備が大型化するという問題もあった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、硝酸を多量に含む放射性廃液の処理にあたり、処理設備の運転コストを低減すること、処理設備の大型化を抑制することの少なくとも１つを達成できる放射性廃液の処理装置及び放射性廃液の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明に係る放射性廃液の処理装置は、硝酸を含む放射性廃液から放射性物質を除去する前処理部と、前記放射性物質除去後における前記放射性廃液中の硝酸を電気分解する電気分解部と、電気分解後の前記放射性廃液を希釈する廃液希釈部と、廃液希釈部で希釈した前記放射性廃液中の硝酸を微生物により生物分解する生物分解部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この放射性廃液の処理装置は、電気分解部と生物分解部とを有し、硝酸濃度の高い放射性廃液を処理する際に、まず硝酸濃度の高い領域では電気分解によって硝酸を分解し、硝酸濃度の低い領域では微生物による生物分解で放射性廃液中の硝酸を生物分解する。このような構成により、電流効率の比較的よい領域で電気分解するので、電気分解に要するエネルギーを抑制することができる。また、硝酸濃度の低い領域ではエネルギー消費の少ない生物分解で分解するので、放射性廃液の処理装置の運転コストを低く抑えることができる。また、上記構成により、効率のよい放射性廃液処理が可能となるので、生物分解のために大きな分解槽を用意する必要がなく、放射性廃液の処理装置の小型化を達成できる。
【０００９】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理装置は、上記放射性廃液の処理装置において、前記前処理部で放射性物質を除去した後における前記放射性廃液のｐＨを調整するｐＨ調整部を備えることを特徴とする。
【００１０】
この放射性廃液の処理装置は、電気分解の前に放射性廃液のｐＨを調整可能なｐＨ調整部を有しているので、放射性廃液を電気分解に適したｐＨに調整してから電気分解できる。これにより、高い電気分解効率を維持して放射性廃液の処理装置を運転できる。
【００１１】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理装置は、上記放射性廃液の処理装置において、生物分解処理後の前記放射性廃液を濃縮する濃縮部と、前記濃縮部で前記放射性廃液から除去した水分を前記廃液希釈部へ供給する配管と、を備え、前記水分を、電気分解後における前記放射性廃液の希釈に用いることを特徴とする。
【００１２】
この放射性廃液の処理装置は、生物分解処理後の前記放射性廃液から除去した水分を電気分解後における放射性廃液の希釈に用いる。これにより、放射性廃液の処理装置で使用する水の量を最小限に抑えることができる。
【００１３】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理装置は、上記放射性廃液の処理装置において、前記生物分解部で生物分解した前記放射性廃液を曝気する曝気部と、曝気した前記放射性廃液を前記生物分解部に戻す循環流路と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
電気分解によって少量のアンモニア性窒素が発生する可能性があるが、アンモニア性窒素は生物分解処理によっては除去できない。この放射性廃液の処理装置は、曝気部における曝気処理によって、電気分解後における放射性廃液中のアンモニア性窒素を好気的に硝酸にまで酸化し、循環流路を通して生物分解部へ戻すことによって、曝気部内の放射性廃液に生じた硝酸を生物分解することができる。
【００１５】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理装置は、上記放射性廃液の処理装置において、さらに、前記ｐＨ調整部においては、前記前処理部で放射性物質を除去した後における前記放射性廃液を希釈することを特徴とする。
【００１６】
放射性廃液の硝酸濃度が高い場合には、電気分解部に備えられる陰極が腐食するおそれがある。この放射性廃液の処理装置は、放射性物質を除去した後における前記放射性廃液を希釈するので、硝酸濃度が高い場合であっても陰極の腐食を抑制できる。これによって、陰極の交換サイクルを長くして、放射性廃液の処理装置の保守費用を低減させることができる。
【００１７】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理方法は、硝酸を含む放射性廃液から放射性物質を除去する前処理工程と、前記放射性物質を除去した後における前記放射性廃液中の硝酸を電気分解する電気分解工程と、電気分解後の前記放射性廃液を希釈する希釈工程と、希釈後における前記放射性廃液中の硝酸を微生物により生物分解する生物分解工程と、生物分解した前記放射性廃液を曝気する曝気工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
この放射性廃液の処理方法は、硝酸濃度の高い放射性廃液を処理する際に、まず硝酸濃度の高い領域では電気分解によって硝酸を分解し、硝酸濃度の低い領域では微生物による生物分解で放射性廃液中の硝酸を生物分解する。このような構成により、電流効率の比較的よい領域で電気分解するので、電気分解に要するエネルギーを抑制することができる。また、硝酸濃度の低い領域ではエネルギー消費の少ない生物分解で分解するので、処理装置や施設の運転コストを低く抑えることができる。また、上記構成により、効率のよい放射性廃液処理が可能となるので、生物分解のために大きな分解槽を用意する必要がなく、放射性廃液の処理装置や施設の小型化を達成できる。なお、この放射性廃液の処理方法に含まれる各工程は必ずしも一体で実行される必要はなく、例えば、電気分解工程までを一体として実行し、電気分解後の放射性廃液をタンク等に貯蔵して、これを別の処理施設へ運んで希釈、生物分解等してもよい。
【００１９】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理方法は、上記放射性廃液の処理方法において、曝気後の前記放射性廃液を濃縮して水分を除去する濃縮工程を含み、除去した前記水分によって電気分解後の前記放射性廃液を希釈することを特徴とする。
【００２０】
この放射性廃液の処理方法は、生物分解処理後の前記放射性廃液から除去した水分を電気分解後における放射性廃液の希釈に用いるので、放射性廃液の処理装置で使用する水の量を最小限に抑えることができる。
【００２１】
また、次の本発明に係る放射性廃液の処理方法は、上記放射性廃液の処理方法において、さらに、前記放射性物質を除去した後の放射性廃液を希釈して前記電気分解工程に供することを特徴とする。
【００２２】
この放射性廃液の処理方法は、放射性物質を除去した後における前記放射性廃液を希釈するので、硝酸濃度が高い場合であっても陰極の腐食を抑制できる。これによって、陰極の交換サイクルを長くして、放射性廃液の処理装置の保守費用を低減させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る放射性廃液の処理装置では、電気分解部と生物分解部とを有し、硝酸濃度の高い領域では電気分解によって放射性廃液中の硝酸を分解し、硝酸濃度の低い領域では微生物による生物分解で放射性廃液中の硝酸を生物分解するようにした。これにより、電流効率の比較的よい領域で電気分解し、硝酸濃度の低い領域ではエネルギー消費の少ない生物分解で分解するので、放射性廃液の処理に要するエネルギーを低減して、放射性廃液の処理装置の運転コストを低く抑えることができる。また、効率のよい放射性廃液処理が実現できるので、生物分解のために大きな分解槽を用意する必要がなく、放射性廃液の処理装置の小型化を達成できる。
【００２４】
また、この発明に係る放射性廃液の処理方法では、硝酸濃度の高い領域では電気分解によって硝酸を分解し、硝酸濃度の低い領域では微生物による生物分解で放射性廃液中の硝酸を生物分解するようにした。これにより、電気分解は電流効率の比較的よい領域で、硝酸濃度の低い領域では分解効率が高くエネルギー消費の少ない生物分解によって放射性廃液を分解するので、処理装置や施設の運転コストを低く抑えることができる。また、効率のよい放射性廃液処理が可能となるので、生物分解のために大きな分解槽を用意する必要がなく、放射性廃液の処理装置や施設を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２６】
（実施の形態）
本実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置及び放射性廃液の処理方法は、硝酸濃度の高い使用済燃料ペレットの処理廃液を、電気分解法により硝酸濃度が１／３〜１／３０程度になるまで処理し、その後、電気分解後の処理廃液を希釈した処理廃液を生物分解法によって分解処理する点に特徴がある。次に、実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置及び放射性廃液の処理方法について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置を示す概略図である。この放射性廃液の処理装置１００は、処理原液ユニット１０と、前処理ユニット２０と、電気分解ユニット３０と、薬品ユニット４０と、生物分解ユニット５０と、濃縮・脱水ユニット６０とを備える。放射性廃液の処理装置１００の濃縮・脱水ユニット６０から排出される分解処理後の処理水は、最終処分施設７０へ送られて、放射線量に応じてモルタル固化や焼却処理によって最終処分される。
【００２８】
処理原液ユニット１０には、使用済燃料ペレットを処理した後の放射性廃液Ｗ0を貯える放射性廃液タンク１１が備えられている。この放射性廃液Ｗ0は、使用済燃料ペレットを溶解させるために用いた硝酸が１〜４０％含まれているとともに、放射性物質を相当量含む。このため、従来の技術では使用済燃料ペレットを処理した後の放射性廃液の硝酸濃度を低減させて、最終処分に対して問題のないレベルまで低減させる処理は難しい。そこで、この放射性廃液の処理装置１００では、電気分解ユニット３０と、生物分解ユニット５０とによって、２段階に放射性廃液Ｗ0を分解処理する。次に、この実施の形態に係る本発明の放射性廃液の処理装置１００及び処理方法の処理手順について説明する。なお、硝酸や塩の濃度は重量％あるいは重量ｐｐｍである（以下同様）。また、高濃度の硝酸は、１％〜４０％程度の濃度の硝酸をいう。
【００２９】
図２は、実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置の処理フローを示す処理ブロック図である。図３は、実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理方法の処理手順を示すフローチャートである。処理原液ユニット１０に貯えられている放射性廃液Ｗ0は、前処理ユニット２０の前処理槽２１へ送られる。そして、ここで放射性廃液Ｗ0に含まれる放射性物質が、後段の各処理工程に影響を与えない程度まで除去される。放射性物質が残留していると、生物分解処理に用いる微生物に悪影響を与えるからである。
【００３０】
ここで、本発明の特許請求の範囲（以下請求の範囲）に開示した構成と、本実施の形態（以下実施の形態）で用いる本発明の構成との主要な対応について説明する。請求の範囲における前処理部は実施の形態における前処理槽２１に対応し、請求の範囲における電気分解部は実施の形態における電気分解ユニット３０に対応し、請求の範囲における廃液希釈部は実施の形態におけるｐＨ調整／希釈槽５１に対応し、請求の範囲における生物分解部は実施の形態における生物分解処理槽５２に対応する。また、請求の範囲におけるｐＨ調整部は実施の形態におけるｐＨ調整槽２２に対応し、請求の範囲における濃縮部は実施の形態における濃縮・脱水ユニット６０に対応し、請求の範囲における曝気部は実施の形態における曝気槽５３に対応する。なお、本発明の特許請求の範囲に開示した構成は、この実施の形態で用いる本発明の構成に限定されるものではなく、本発明の機能を達成し、本発明の目的を達成するために実質的に同一な構成、あるいは均等な構成も含まれる。
【００３１】
図４−１、図４−２は、前処理槽の一例を示す断面図である。両図に示す前処理槽２１は、フィルタ２１ｆによって放射性物質を除去する。前処理槽２１へ送られた放射性廃液Ｗ0は、フィルタ２１ｆを通過する際に放射性物質が除去される。図４−１に示す前処理槽２１では、放射性廃液Ｗ0が前処理槽２１の下方から上方へ移動し、図４−２に示す前処理槽２１では、放射性廃液Ｗ0が前処理槽２１の上方から下方へ移動する構成である。また、フィルタ２１ｆを使用せずに、放射性物質を沈殿させることによって除去してもよい。さらに、沈殿とフィルタ除去とを組み合わせ、放射性物質を沈殿させた後の処理液をフィルタによって濾過することにより、放射性物質を除去してもよい。前処理槽２１で放射性物質を除去した後の放射性廃液Ｗ0は、第１放射性廃液Ｗ1としてｐＨ調整槽２２へ送られる。なお、放射性物質の除去は、フィルタ方式以外の方式も採用することができ、本発明における放射性物質の除去機能が達成できれば、いずれの方式でもよい。
【００３２】
ｐＨ調整槽２２では、第１放射性廃液Ｗ1にｐＨ調整剤である、例えば塩酸（ＨＣｌ）や硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等の酸を加えることにより、第１放射性廃液Ｗ1のｐＨを低く調整して（ステップＳ１０２）第２放射性廃液Ｗ2とする。これは、電気分解に際して第２放射性廃液Ｗ2を低ｐＨとすることにより、最適な電気分解性能を維持するためである。前記塩酸や硫酸等は、薬品ユニット４０のｐＨ調整剤タンク４１からｐＨ調整槽２２へ供給され、ここに備えられた攪拌スクリュー２２ｓによって均一に攪拌される。また、電気分解ユニット３０に設けられている陰極３１の耐久性を考慮して、必要に応じて第２放射性廃液Ｗ2を希釈してもよい。第２放射性廃液Ｗ2は、電気分解ユニット３０へ送られて、第２放射性廃液Ｗ2中の硝酸が電気分解される（ステップＳ１０３）。ここで、電気分解ユニット３０と電気分解原理について説明する。
【００３３】
図５は、電気分解ユニットの構成の詳細及び分解原理を示す説明図である。図５に示すように、電気分解ユニット３０は、第１反応室３０ａと第２反応室３０ｂとを、陰極３１で仕切った構造であり、第２反応室３０ｂには陽極３２が配置される。陰極３１は、例えばパラジウム箔で作られた水素透過性の電極である。このように、本実施の形態に係る放射性廃液の処理装置１００では、電気分解にあたって陰極３１に水素透過性の電極を使用する点に特徴があり、陰極３１で発生する活性な水素に陰極３１を透過させて硝酸イオンを還元する。これにより、硝酸イオンの還元によって得られる主な生成物は窒素ガスと水素ガス（Ｈ2）、あるいは水（Ｈ2Ｏ）となり、後段の生物分解処理に対する悪影響を最小限に抑えることができる。第２反応室３０ｂには水が供給され、これが陰極３１と陽極３２との間で電気分解されて、陰極からは水素ガスが、陽極からは酸素ガス（Ｏ2）が発生する。
【００３４】
陽極３２から発生する酸素ガス及び陰極３１で発生する水素ガスは電気分解ユニット３０外へ放出される。ここで、陰極３１は水素透過性があるため、水の電気分解によって発生した原子状水素の一部は、陰極３１によって隔てられた第１反応室３０ａ側へ透過する。ここで、前記原子状水素は活性であり（以下活性水素ともいう）、陰極３１によって第２反応室と分離された第１反応室３０ａ内で、ｐＨ調整槽２２から供給される第２放射性廃液Ｗ2中の硝酸イオン（ＮＯ3-）を窒素ガス（Ｎ2）に還元する。そして、この窒素ガスと、硝酸イオン（ＮＯ3-）を窒素ガス（Ｎ2）に還元した後の原子状水素とは水素ガスとなって、電気分解ユニット３０外へ放出される。
【００３５】
このような電気分解原理によって、第２放射性廃液Ｗ2中の硝酸イオンが窒素ガスまで還元されて、第２放射性廃液Ｗ2中の硝酸濃度を低減する。硝酸濃度が低減された第２放射性廃液Ｗ2は第３放射性廃液Ｗ3として生物分解ユニット５０へ送られる。この電気分解法によれば、活性水素によって硝酸イオンを窒素ガスに還元するので、他の電気分解法のように次亜塩素酸や微生物に悪影響を与えるＮＯｘを生成しないという利点がある。なお、本発明においては、上記のような陰極に水素透過性の電極を使用する電気分解法のみならず、一般的な電気分解法も使用することができる。
【００３６】
また、硝酸濃度が高いほど電流効率が高くなるので、高濃度の硝酸をある程度の濃度まで落とす用途に適している。本実施の形態に係る本発明においては、１０％〜４０％程度の硝酸濃度を、電気分解によって０．０５％〜１０％程度まで低減させる。なお、電気分解によってさらに低い値まで硝酸濃度を低減させることもできるが、電気分解の負荷低減及び処理時間短縮を考慮するとこの程度の範囲が好ましく、より好ましい硝酸濃度低減の下限値は０．１％程度までであり、さらには１％程度が好適である。なお、硝酸濃度に応じて、後段の生物処理における微生物への影響を考慮して、電気分解後の硝酸濃度及び電気分解後における放射性廃液の希釈率を調整することが好ましい。
【００３７】
電気分解ユニット３０で電気分解された後の第３放射性廃液Ｗ3は、生物分解ユニット５０に備えられるｐＨ調整／希釈槽５１へ供給されて、ここでｐＨを調整されるとともに硝酸濃度低減及び塩濃度を低減のため希釈される（ステップＳ１０４）。塩濃度が高すぎると生物分解処理に用いる微生物が死滅するので、これを回避するために塩濃度を低減する。好ましい塩濃度は海水程度（３％程度）であり、海水の２倍程度（６％程度）が上限であるので、塩濃度がこの値以下になるように希釈する。
【００３８】
また、生物分解処理によって処理可能な硝酸の濃度は約１％以下なので、硝酸濃度がこの値以下となるように希釈する。そして、より確実に生物分解するためには、硝酸濃度が約０．７％以下とすることが好ましい。ｐＨ調整剤である水酸化ナトリウムは、薬品ユニット４０のｐＨ調整剤タンク４２からｐＨ調整／希釈槽５１へ供給される。また、希釈に用いられる希釈水は、後述する濃縮ユニット６０で取り除かれた水が配管６２を通って供給される。ｐＨ調整剤及び希釈水は、ここに備えられた攪拌スクリュー２２ｓによって均一に攪拌される。
【００３９】
所定のｐＨ及び塩濃度に調整された第３放射性廃液Ｗ3は、第４放射性廃液Ｗ4として生物分解処理槽５２へ供給されて、生物分解処理される（ステップＳ１０５）。ここで、生物分解処理の原理について説明する。図６は、生物分解処理の原理を示す説明図である。生物分解処理は、硝化菌等の微生物の硝酸呼吸により、無酸素条件下で硝酸イオンを窒素ガスに還元することで、第４放射性廃液Ｗ4の硝酸濃度を低下する処理方法である。
【００４０】
微生物が硝酸呼吸するためのエネルギー源としてはメタノール等の有機物を使用し、これを生物分解処理槽５２内の第４放射性廃液Ｗ4へ添加する。この有機物は、微生物の硝酸呼吸によって酸化され、炭酸ガス（ＣＯ2）となって生物分解処理槽５２外へ排出される。また、微生物の硝酸呼吸による硝酸イオンの還元作用時には水素イオン（Ｈ+）が消費されるので、生物分解処理中における第４放射性廃液Ｗ4のｐＨは上昇する。したがって、ｐＨを中性に維持するため、塩酸（ＨＣｌ）や硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等の酸を薬品ユニット４０から添加する。
【００４１】
生物分解処理は、高濃度の硝酸液を直接分解することはできないが、低濃度（およそ１％以下）の硝酸液の分解には適している。また、上記電気分解とは異なり、硝酸を分解する際には有機物をエネルギー源として与えればよく、電気エネルギーは必要としない。このため、放射性廃液の処理装置１００の運転コストを低減することができる。ここで、本発明に適用できる生物分解法には、懸濁法、固定床法、自己造粒法、膜分離活性汚泥法といった方法が使用できる。
【００４２】
図７は、電気分解と生物分解とによって硝酸を含む放射性廃液を分解した場合における硝酸濃度と経過時間との関係を示す説明図である。電気分解による硝酸濃度と経過時間との関係を曲線ｆ1で、生物分解による硝酸濃度と経過時間との関係を曲線ｆ2で表す。図７に示すように、硝酸濃度が高い領域においては電気分解の分解効率が高いが、硝酸濃度が低下するにしたがって分解効率も低下し、硝酸濃度が３０％程度の放射性廃液を１０ｖｏｌｐｐｍ程度まで分解するには長時間を要してしまう。
【００４３】
一方、生物分解では硝酸濃度が数％〜数１０％の放射性廃液を処理することはできないが、硝酸濃度が約１％以下の放射性廃液に対する処理効率は高い。このため、本発明においては、硝酸濃度が１％程度になるまで電気分解により放射性廃液中の硝酸を分解し、これを希釈した硝酸濃度が０．１％程度以下の放射性廃液を生物分解する。このように、電気分解、生物分解それぞれの効率が高い領域を組み合わせて放射性廃液中の硝酸を分解するので、全体として分解効率を向上させることができ、処理時間も電気分解単独の場合と比較して短縮することができる（ｔ3→ｔ2）。
【００４４】
生物分解処理によって硝酸濃度が低下した第４放射性廃液Ｗ4は、第５放射性廃液Ｗ5として曝気槽５３へ送られる。曝気槽５３内には、ブロワ５４によって空気が送り込まれ、第５放射性廃液Ｗ5に対して空気が吹き込まれることにより曝気処理される（ステップＳ１０６）。生物分解処理においては、硝酸イオンの還元反応を完全に進行させるためには、理論当量よりも過剰にエネルギー源としての有機物を添加する必要があるが、曝気処理によって還元反応に使用されなかった余剰の有機物を分解除去することができる。
【００４５】
また、前記電気分解によって少量のアンモニア性窒素が発生する可能性があるが、アンモニア性窒素は生物分解処理によっては除去できない。このため、曝気槽５３における曝気処理によって、第５放射性廃液Ｗ5中のアンモニア性窒素を好気的に硝酸にまで酸化する。そして、曝気槽５３内の第５放射性廃液Ｗ5を、循環流路５５を通して生物分解処理槽５２へ戻すことによって、曝気槽５３内の第５放射性廃液Ｗ5に生じた硝酸を生物分解処理することができる。
【００４６】
曝気槽５３内には、余剰の有機物処理が進行するにしたがって、無機塩類、放射性物質等を含む汚泥が発生するが、このうち余剰汚泥は曝気槽５３から取り出され、脱水後焼却処理される。なお、余剰汚泥中に含まれる放射性物質の量に応じて、焼却後の余剰汚泥はセメント固化処理等される。曝気槽５３内で処理する第５放射性廃液Ｗ5の有機物濃度及び硝酸濃度が規定値以下になったら、この第５放射性廃液Ｗ5を第６放射性廃液Ｗ6として濃縮ユニット６０へ送ってこれを濃縮する（ステップＳ１０７）。本実施の形態においては、蒸発濃縮を採用し、濃縮して除去した水分は、配管６２を通して生物分解ユニット５０に備えられるｐＨ調整／希釈槽５１へ供給される。
【００４７】
これにより、放射性廃液の処理装置１００で使用する水の量を最小限に抑えることができる。また、配管６２の途中には熱交換器６４が配置されており、濃縮ユニット６０で除去した水分と曝気槽５３から濃縮ユニット６０へ供給する第６放射性廃液Ｗ6との間で熱交換させて、第６放射性廃液Ｗ6を昇温させる。これにより、濃縮ユニット６０における加熱量を低減できるので、放射性廃液の処理装置１００の運転コストを低減することができる。また、濃縮ユニット６０で除去した水分は、必要に応じて配管６３を通して、前処理ユニット２０の備えられるｐＨ調整槽２２へ供給してもよい。他の濃縮方法としては逆浸透膜を用いた方法や、凍結による濃縮等が適用できる。
【００４８】
濃縮ユニット６０で水分が除去された第６放射性廃液Ｗ6は、第７放射性廃液Ｗ7として最終処分施設７０へ送られて、セメント固化、あるいは焼却処分等される（ステップＳ１０８）。最終処分施設７０では、第７放射性廃液Ｗ7の放射線量に応じて異なる処分方法が用いられる。第７放射性廃液Ｗ7の放射線量が所定の基準値よりも低い場合には、第７放射性廃液Ｗ7を直接、又は希釈してから放出する。第７放射性廃液Ｗ7の放射線量が所定の基準値よりも高い場合には、第７放射性廃液Ｗ7は直接モルタル固化されたり、焼却処理又は乾燥・粉体化後モルタル固化されたりして、保管施設に一定期間格納、あるいは処分される。以上の手順によって、本実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理方法の処理手順が終了する。
【００４９】
以上、本実施の形態に係る本発明によれば、硝酸濃度の高い放射性廃液を処理する際に、まず硝酸濃度の高い領域において分解効率のよい電気分解によって硝酸を分解する。そして、微生物による生物分解に適した硝酸濃度に放射性廃液を希釈してから微生物によって硝酸を生物分解する。電気分解では硝酸濃度が低い場合の処理効率が極めて悪く、また、生物分解では大量の硝酸を処理することは困難であるが、このように、硝酸濃度の高い領域では電気分解で、硝酸濃度の低い領域では生物分解で分解することにより、効率のよい処理が可能となる。これにより、生物分解のために大きな分解槽を用意する必要がなくなるので、放射性廃液の処理装置の小型化を達成できる。
【００５０】
また、電流効率の比較的よい領域で電気分解ができるので、電気エネルギーを抑制することができるとともに、硝酸濃度の低い領域ではエネルギー消費の少ない生物分解で分解するので、放射性廃液の処理装置の運転コストも低く抑えることができる。さらに、電気分解、生物分解それぞれの分解効率がよい硝酸濃度の領域で放射性廃液中の硝酸を分解するので、処理時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、この発明は、使用済燃料を再処理する際に発生する放射性廃液の処理に適し、処理コストの低減及び処理施設の小型化に適する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理装置の処理フローを示す処理ブロック図である。
【図３】実施の形態の本発明に係る放射性廃液の処理方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４−１】前処理槽の一例を示す断面図である。
【図４−２】前処理槽の一例を示す断面図である。
【図５】電気分解ユニットの構成の詳細及び分解原理を示す説明図である。
【図６】生物分解処理の原理を示す説明図である。
【図７】電気分解と生物分解とによって硝酸を含む放射性廃液を分解した場合における硝酸濃度と経過時間との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  処理原液ユニット
１１  放射性廃液タンク
２０  前処理ユニット
２１  前処理槽
２２  ｐＨ調整槽
３０  電気分解ユニット
３０ａ、３０ｂ  反応室
３１  陰極
３２  陽極
４０  薬品ユニット
５０  生物分解ユニット
５１  ｐＨ調整／希釈槽
５２  生物分解処理槽
５３  曝気槽
５４  ブロワ
５５  循環流路
６０  濃縮・脱水ユニット
６２  配管
６３  配管
６４  熱交換器
１００  放射性廃液の処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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