(57)【要約】【課題】原子炉水中に含まれる放射性核種の定量精度を向上させる原子炉水の核種分析技術を提供する。【解決手段】原子炉水の核種分析方法が、原子炉水を採取してフィルタに通過させる工程(Ｓ１１)と、核種が捕集された前記フィルタを水酸化アルカリ及び硝酸アルカリとともに加熱する工程（Ｓ１５）と、前記加熱による生成物質を水に溶解させる工程（Ｓ１６）と、少なくとも放射性塩素及び放射性ヨウ素が前記水に溶解している第１ろ液と前記水に不溶の第１沈殿物とを分離する工程（Ｓ１７）と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉水を採取してフィルタに通過させる工程と、
核種が捕集された前記フィルタを水酸化アルカリ及び硝酸アルカリとともに加熱する工程と、
前記加熱による生成物質を水に溶解させる工程と、
少なくとも放射性塩素及び放射性ヨウ素が前記水に溶解している第１ろ液と前記水に不溶の第１沈殿物とを分離する工程と、を含むことを特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉水の核種分析方法において、
酸濃度を調整した前記第１ろ液に沈殿剤を投入し放射性セシウムを含む第２ろ液と前記放射性塩素及び放射性ヨウ素を含む第２沈殿物とに分離する工程と、を含むことを特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の原子炉水の核種分析方法において、
前記水酸化アルカリは、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムのいずれかであること、を特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子炉水の核種分析方法において、
前記硝酸アルカリは、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムのいずれかであること、を特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の原子炉水の核種分析方法において、
前記加熱する工程を経る前に、塩素イオン、ヨウ素イオン及びセシウムイオンのうち少なくとも一つを投入する工程を含むことを特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉水の核種分析方法において、
前記加熱する工程を経る前に、２価又は３価の鉄化合物を共沈剤として添加する工程を含むことを特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の原子炉水の核種分析方法において、
前記第２ろ液にリンモリブデン酸アンモニウムを添加して放射性セシウムを分離することを特徴とする原子炉水の核種分析方法。
【請求項８】
原子炉水を採取してフィルタに通過させる手段と、
核種が捕集された前記フィルタを水酸化アルカリ及び硝酸アルカリとともに加熱する手段と、
前記加熱による生成物質を水に溶解させる手段と、
少なくとも放射性塩素及び放射性ヨウ素が前記水に溶解している第１ろ液と前記水に不溶の第１沈殿物とを分離する手段と、を備えることを特徴とする原子炉水の核種分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所（原子力施設）の原子炉水中に含まれる放射性核種の分析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所（原子力施設）で循環する原子炉水中には、核分裂生成物、放射化物等、さまざまな種類の核種が含まれる。そして、この原子炉水に含まれる核種の各々について正確な定量分析を行うことが求められている。
これは、原子力施設で発生する廃棄物は、原子炉水に由来するものが多く、廃棄処分する際は、必要な核種の放射能濃度や核種組成を明確にした廃棄確認申請を行う必要があるからである。
【０００３】
そして、原子炉水に含まれる放射性核種のなかには、塩素３６（36Ｃｌ）のように半減期が３．０１×１０5年と長く、被爆評価において大きな影響を与えるものがある。また将来的に、放射能濃度や核種組成の明確化が要求される可能性のある核種も多くある。
しかし、原子炉水に含まれる放射性核種の分析手法は確立しているとはいえず、正確な定量方法の確立が急がれる核種も存在する。
【０００４】
また、原子炉水に含まれる放射性核種は、少量多種であるために、メンブレンフィルタ、陽イオン交換フィルタ及び陰イオン交換フィルタを組み合わせて使用し、それら放射性核種を濃縮して捕集している。このようにしてフィルタ上に濃縮捕集された核種の分析は、これらを溶液化した後に分析対象の核種を分離回収する前処理を実施したうえで、核種毎に定量測定を実施している（例えば、特許文献１−３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１８７１７号公報
【特許文献２】特開平８−７５６８１号公報
【特許文献３】特公平３−３１３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の原子炉水の核種分析の前処理では、核種を捕集したフィルタを燃焼したうえで酸分解等することにより溶液化を行っていた。この場合、燃焼時や酸分解時の揮散により、放射性核種の回収率が低下する課題があった。
また、そのような燃焼時の揮発が懸念される放射性核種については、水酸化ナトリウムを用いたアルカリ融解を行っていた。この場合、捕集フィルタに由来する炭化物への吸着により、放射性核種の回収率が低下する課題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、原子炉水中に含まれる放射性核種の定量精度を向上させる原子炉水の核種分析技術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】
【０００８】
本発明に係る原子炉水の核種分析方法は、原子炉水を採取してフィルタに通過させる工程と、核種が捕集された前記フィルタを水酸化アルカリ及び硝酸アルカリとともに加熱する工程と、前記加熱による生成物質を水に溶解させる工程と、少なくとも放射性塩素及び放射性ヨウ素が前記水に溶解している第１ろ液と前記水に不溶の第１沈殿物とを分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、原子炉水中に含まれる放射性核種の定量精度を向上させる原子炉水の核種分析技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る原子炉水の核種分析装置が適用される原子力発電所の簡略ブロック図。
【図２】本実施形態に係る原子炉水の核種分析装置におけるフィルタカートリッジを示す分解斜視図。
【図３】本実施形態に係る原子炉水の核種分析方法の工程図。
【図４】本実施形態に係る原子炉水の核種分析方法による放射性核種の回収率を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように原子力発電所１０は、放射性物質の核分裂反応熱により原子炉水１２を高温高圧の蒸気にする原子炉１１と、この高温高圧の蒸気を主蒸気管１３を経由して入力しこの蒸気の熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換するタービン１４と、この回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機１５と、熱エネルギーを失った蒸気を冷却して水にする復水器１６と、この水を原子炉１１に戻す給水管１７と、この給水管１７から分岐して設けられるサンプリング部１８と、を備えている。
【００１２】
このサンプリング部１８は、開閉動作により、給水管１７を流動する水（原子炉水１２）を採取する開閉弁１９と、この採取した原子炉水１２を通過させてこの原子炉水１２に含まれる核種を捕集するフィルタカートリッジ２０と、を備えている。
【００１３】
このフィルタカートリッジ２０は、図２に示すように、メンブレンフィルタ２１ａ、陽イオン交換フィルタ２１ｂ及び陰イオン交換フィルタ２１ｃが積層してなるフィルタ２１と、開閉弁１９側から原子炉水１２を導入する導入口２２を有する上面ケース２３と、この導入口２２に連通するフィルタ２１の支持空間を形成する支持片２５と、フィルタ２１を通過した原子炉水１２を外部に導く導出口（図示略）を有する下面ケース２４と、フィルタ２１の支持空間が密閉化するように上面ケース２３及び下面ケース２４を締結する締結部材２６と、を備えている。
【００１４】
図３を参照して本実施形態に係る原子炉水の核種分析方法の工程を説明する（適宜、図１参照）。
ここで、原子炉水１２に含まれる放射性核種のうち分析対象とする核種は、放射性塩素（36Ｃｌ）、放射性ヨウ素（129Ｉ）及び放射性セシウム（134Ｃｓ,137Ｃｓ）であるとする。
ちなみに、放射性塩素（36Ｃｌ）の半減期は３．０１×１０5年であり、放射性ヨウ素（129Ｉ）の半減期は１．５７×１０7年であり、放射性セシウム（134Ｃｓ）の半減期は、２．０６年であり、放射性セシウム（137Ｃｓ）の半減期は、３０．１年である。
【００１５】
図３に示すように、原子炉水の核種分析を行う場合、まず開閉弁１９を開いて給水管１７から原子炉水１２を採取してフィルタ２１に通過させる（Ｓ１１）。この原子炉水１２に含まれる核種の捕集されたフィルタ２１をフィルタカートリッジ２０から取り外し、ニッケル製るつぼに、水酸化アルカリ及び硝酸アルカリとともに投入し（Ｓ１３）、７００℃に加熱して融解させる（Ｓ１５）。
この水酸化アルカリ及び硝酸アルカリの融解剤は、フィルタ２１に対し約１０倍量が投入される。
【００１６】
ここで、使用される水酸化アルカリとしては、具体的に、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、使用される硝酸アルカリとしては、具体的に、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
水酸化ナトリウム及び硝酸ナトリウムを用いた場合は、加熱融解工程（Ｓ１５）において次式（１）に示される化学反応が進行する。この式において炭素元素（Ｃ）は、フィルタ２１に由来するものである。
Ｃ ＋ ２ＮａＯＨ ＋ ２ＮａＮＯ3→Ｎａ2ＣＯ3 ＋ ２ＮａＮＯ2 ＋Ｈ2Ｏ  （１）
【００１８】
また、水酸化カリウム及び硝酸カリウムを用いた場合は、加熱融解工程（Ｓ１５）において次式（２）に示される化学反応が進行する。この式において炭素元素（Ｃ）は、フィルタ２１に由来するものである。
Ｃ ＋ ２ＫＯＨ ＋ ２ＫＮＯ3→Ｋ2ＣＯ3 ＋ ２ＫＮＯ2 ＋Ｈ2Ｏ    （２）
【００１９】
この（１）（２）の化学反応式に基づいてフィルタ２１が酸化分解されるために、揮発しやすい酸性の放射性塩素及び放射性ヨウ素は、アルカリ性の溶液中に固定され、気相への放出が抑制される。
【００２０】
なお、加熱融解工程（Ｓ１５）を経る前に、塩素イオン、ヨウ素イオン及びセシウムイオンを投入する（Ｓ１２）。このように、元素イオンを追加添加することにより、もともと原子炉水１２における存在量の少ない放射性核種に対し、上記（１）（２）式の化学反応を高効率で成立させることができる。
なお、放射性塩素、放射性ヨウ素及び放射性セシウムの全てを分析対象としない場合は、分析対象となる放射性元素の元素イオンのみを投入すればよい。
【００２１】
るつぼを冷却したのち、水を混合し、加熱融解工程（Ｓ１５）の生成物質を溶解させる（Ｓ１６）。そして、この生成物質のうち水に溶解した成分を含む第１ろ液と、この水に不溶の成分からなる第１沈殿物とを、ろ過分離する（Ｓ１７）。
ここで、分析対象である放射性塩素、放射性ヨウ素及び放射性セシウムといった核種は第１ろ液側に移行し、その他の核種は第１沈殿物側に以降する。
【００２２】
なお、加熱融解工程（Ｓ１５）を経る前に、２価又は３価の鉄化合物を共沈剤として添加する（Ｓ１４）。このような共沈剤を追加添加することにより、水溶解工程（Ｓ１６）において、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）といった遷移金属元素及び希土類元素が第１沈殿物側に移行することを促進する。
なお、共沈剤として添加された２価又は３価の鉄化合物は鉄水酸化物または酸化物として第１沈殿物側に移行する。
ここで、２価の鉄化合物としてはＦｅＳＯ4，Ｆｅ(ＮＯ3)2、３価の鉄化合物としてはＦｅ2(ＳＯ4)3，Ｆｅ(ＮＯ3)3等があげられるがこれらに限定されるものではない。
【００２３】
次に、第１ろ液に含まれる放射性塩素、放射性ヨウ素及び放射性セシウムをそれぞれに分離する。
この第１ろ液に硝酸もしくは硫酸を投入し第１ろ液の酸濃度を調整する（Ｓ１８）。そして、酸濃度を調整した第１ろ液に、硝酸銀もしくは硫酸銀を沈殿剤として投入する（Ｓ１９）。
【００２４】
この沈殿剤投入工程（Ｓ１９）において、次式（３）（４）に示される化学反応が進行し、放射性セシウムを含む第２ろ液と、放射性塩素の銀塩化合物及び放射性ヨウ素の銀塩化合物を含む第２沈殿物と、に分離する（Ｓ２０）。
Ａｇ+ ＋ Ｃｌ-  →  ＡｇＣｌ ↓    （３）
Ａｇ+ ＋ Ｉ-  →  ＡｇＩ ↓        （４）
【００２５】
そして、分離された第２沈殿物は、イオン交換又は溶媒抽出といった公知の方法によりこれら二種類の銀塩化合物が分離され（Ｓ２１）、放射性塩素及び放射性ヨウ素がそれぞれ定量される。
さらに、第２ろ液にリンモリブデン酸アンモニウムを添加して放射性セシウムを分離し（Ｓ２２）、定量を行う。
なお、放射性塩素、放射性ヨウ素及び放射性セシウムの定量は、それぞれを含む分離回収物のβ線測定をすることにより求めることができる。
【００２６】
図４に示す表は、本実施形態による原子炉水に含まれる放射性核種の回収率の結果である。放射性塩素において８８．１％、放射性ヨウ素において７８．６％、放射性セシウムにおいて９３．１％という結果が得られた。
このように本実施形態により、一回の原子炉水１２の採取と、一連の工程により、含まれる放射性塩素、放射性ヨウ素、放射性セシウムを高精度で定量することができる。
【００２７】
本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。
また、原子炉水に放射性セシウムが含まれていない場合等は、Ｓ１８−Ｓ２０，Ｓ２２を省略して、放射性塩素及び放射性ヨウ素をそれぞれ定量することができる。さらに、原子炉水に放射性塩素及び放射性ヨウ素のいずれか一方が含まれていない場合は、Ｓ２１を省略して他方を定量することができる。
また、それぞれの工程を実行する手段をそれぞれ組み合わせた原子炉水の核種分析装置として実現することもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…原子力発電所、１１…原子炉、１２…原子炉水、１３…主蒸気管、１４…タービン、１５…発電機、１６…復水器、１７…給水管、１８…サンプリング部、１９…開閉弁、２０…フィルタカートリッジ、２１…フィルタ、２１ａ…メンブレンフィルタ、２１ｂ…陽イオン交換フィルタ、２１ｃ…陰イオン交換フィルタ、２２…導入口、２３…上面ケース、２４…下面ケース、２５…支持片、２６…締結部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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