(57)【要約】【課題】原子力発電所で発生する使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジ等の放射性廃棄物を簡易なシステムで効率的に長期的に安定・保管する処理方法と処理システムを提供することを課題とする。【解決手段】前記課題を解決するための本発明の特徴は、原子力発電所で発生する使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジに対して、減圧下でマイクロ波照射することで、樹脂を低温加熱乾燥して保管することを特徴とする使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理方法にある。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所で発生する使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジに対して、減圧下でマイクロ波照射することで、樹脂を低温加熱乾燥して保管することを特徴とする使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理方法。
【請求項２】
前記マイクロ波照射時にマイクロ波オーブン内の圧力条件を調整することを特徴とする請求項１に記載の使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理システム。
【請求項３】
原子力発電所で発生する使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理システムにおいて、
使用済みイオン交換樹脂を水スラリ状にして一定量の樹脂を供給する供給ユニットと、
前記の定量された使用済みイオン交換樹脂にマイクロ波を照射するマイクロ波照射ユニットと、
マイクロ波の照射時に圧力調整を行う圧力制御ユニットと、
前記使用済みイオン交換樹脂のマイクロ波照射後の残渣を安定・保管する安定保管ユニットと、
低温加熱乾燥に伴う排ガスを処理する排ガス処理ユニットと、
前記供給ユニット，マイクロ波照射ユニット，圧力制御ユニット及び安定保管ユニットを管理・制御する制御ユニットを有することを特徴とする、使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所で発生する、使用済みイオン交換樹脂，フィルタスラッジ等の放射性廃棄物の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所での原子炉冷却材浄化系や燃料プール冷却浄化系に用いられているイオン交換樹脂やフィルタスラッジ（粉末イオン交換樹脂，セルロース系ろ過助剤等）は、使用後に放射性廃棄物として貯蔵タンクに長期間保管されている。これら使用済のイオン交換樹脂とフィルタスラッジ類は、原子力発電所の運転に伴って定常的に発生する。そのため、これらの廃棄物の体積を効率的に減らす減容処理技術が必要と考えられる。
【０００３】
イオン交換樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼンを基材としており、化学的に安定である。また、セルロース系フィルタスラッジも同様に安定である。これらの減容には、通常、高温での熱分解処理が必要である。
【０００４】
廃樹脂の減容処理技術として、特開昭５９−４４６９９号公報（特許文献１），特開昭５９−４４６９８号公報（特許文献２）がある。これらの特許文献には、廃イオン交換樹脂に酸化触媒を添加した後、マイクロ波を照射し、水分の蒸発除去及び加熱溶融，燃焼又は熱分解を行って減容する方法が記載されている。また、特開昭５９−４６８９９号公報（特許文献３）には、マイクロ波を用いて使用済イオン交換樹脂を乾燥及び加熱焼却を行い、減容された廃棄物の容器に固形化材を添加して固定化するとともに、熱分解中に発生する排ガスをプラズマで処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−４４６９９号公報
【特許文献２】特開昭５９−４４６９８号公報
【特許文献３】特開昭５９−４６８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２の熱分解法の場合、酸化触媒を添加してマイクロ波を照射して熱分解するため、イオン樹脂を効率的に熱分解処理できる。しかしながら、触媒を加える分、減容化率が若干低下する、燃焼に伴って発生する廃ガスの処理システムが必要である。特許文献３の方法は、マニュピレータによる遠隔制御やプラズマ発生装置の操作を伴うため、処理システムが複雑である。これらの技術は２０年以上にわたって検討されているが、既存の原子力発電所に導入された実績はない。
【０００７】
使用済みのイオン交換樹脂やフィルタスラッジ類を貯蔵しているタンクには水が共存している。使用済みのイオン交換樹脂やフィルタスラッジ類に含まれる放射性物質からの放射線により水が分解して水素ガスが発生する。また、放射線によりイオン交換樹脂が一部分解して、貯蔵タンク内の水質が変化し、貯蔵タンク内壁の劣化や腐食につながる可能性も考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジ等の放射性廃棄物を効率的に安定化し、長期間保管するための処理方法と処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の処理システムは、使用済のイオン交換樹脂やフィルタスラッジにマイクロ波を照射し、水の沸点程度の低温で加熱・乾燥した後、保管するシステムである。
【００１０】
通常、イオン交換樹脂やフィルタスラッジを乾燥するには、外部からヒ−タ等で加熱する方式が用いられる。外部加熱方式では、被加熱物の表面が昇温し、被加熱物自身の熱伝導によって被加熱物の内部へ熱が伝わるため、被加熱物全体を加熱・昇温するにはかなりの時間を必要とする。急速に加熱する場合、熱源の温度を高くすると、被加熱物の表面と内部との温度勾配が大きくなり、内部の温度が十分昇温しないのに表層部が熱分解することも考えられる。
【００１１】
本発明の減圧条件下でのマイクロ波加熱は、被加熱物自身が発熱体となる内部加熱方式であり、効率良く、かつ均一に乾燥することが可能である。また、装置の立上げや停止、あるいは乾燥時の温度調整の応答が速やかに実施できる。
【００１２】
発明者らが行った試験では、イオン交換樹脂に７００Ｗのマイクロ波を５分程度照射することにより、イオン交換樹脂を乾燥できることが確認された。減圧条件にすることにより、更に効率化することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、原子力発電所で発生する使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジ等の放射性廃棄物を効率的に安定化し、長期的に保管することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】マイクロ波照射ユニットを用いた照射試験結果であり、マイクロ波照射時間と乾燥率の相関図を示す。
【図２】本発明の好適な一実施形態である使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施例について図面をもとに説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明者らが実施したイオン交換樹脂へのマイクロ波照射試験の結果を、図１に示す。この試験では、マイクロ波照射ユニットを用いて、使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジを模擬した試料に対し、マイクロ波照射を実施した。使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジを模擬した試料は、粒状の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を乾燥重量比１：１に混合し、含水率６０重量％に調整した試料である。マイクロ波照射ユニットは、この試料に対して、マイクロ波出力７００Ｗの条件での大気圧下において、マイクロ波照射を５分間ずつ繰り返し行った。
【００１７】
図１の横軸はマイクロ波照射の累積時間であり、縦軸は樹脂の重量変化を示す。試料の樹脂にマイクロ波を照射すると、脱水と部分的な熱分解が進むが、初期の４０重量％程度の残渣が残る。それに対して、マイクロ波照射条件を大気圧の約１０分の１とした場合、水の沸点は約３１度まで低下するため部分的な熱分解が起こらない。したがって、廃ガス処理システムにおいては非常にコンパクト化が可能であり、かつ、加熱温度が低温で可能なため、マイクロ波照射量も少なくても、効率的な脱水・乾燥が実施できる見通しを得た。以上の知見に基づいて、本実施例の使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジの処理システムを構築した。
【００１８】
図２は、使用済みイオン交換樹脂・フィルタスラッジにマイクロ波照射することで、樹脂を低温加熱乾燥して保管する処理システムのブロック図である。
【００１９】
本実施例のマイクロ波照射処理システムでは、まず貯蔵タンクからの使用済みイオン交換樹脂を水スラリ状にして一定量の樹脂を定量する供給ユニット１００を備える。供給ユニット１００は、既存の使用済みイオン交換樹脂貯蔵タンクから樹脂を移送するため純水を加えてスラリ状にして、定量容器に移送し、樹脂は容器によって定量される。余剰の自由水は定量容器に設けられたメッシュにより分離する。この場合、フィルタプレス等で余剰水を分離することも可能で、この場合、脱水ユニット１１０を備える。受け入れた樹脂量は重量センサによって定量され、一定量の樹脂を受け入れた定量容器には、バケットコンベア等の移送ユニット１２０によって、マイクロ波照射ユニット２００へ送られる。この供給ユニット１００には、純水供給タンクユニット１３０があり、これは定量容器から分離された余剰水を回収するタンク機構を備えており、回収した余剰水をリサイクルして、樹脂の供給に用いる。
【００２０】
マイクロ波照射ユニット２００は、マイクロ波オーブン２１０に定量容器を受け入れた後、適切な減圧条件をコントロールする圧力制御ユニット２２０を用いてマイクロ波オーブン内の圧力条件を調整する。その後、マイクロ波発振機２３０から発生したマイクロ波は、導波管２４０より、マイクロ波オーブン内へ導かれ、マイクロ波の照射が実施される。マイクロ波照射乾燥処理システムは、低温乾燥であるため、従来のマイクロ波照加熱燃焼処理による燃焼分解に伴って発生する廃ガス量より、発生量も少なく、廃ガス中の成分はほとんどが水分であり容易に除去が可能になる。この排ガス成分はガス処理ユニット３００にて、浄化・無害化処理された後に系統外へ放出される。
【００２１】
排ガスユニットの一例としてアルカリスクラバ，水スクラバでの処理方法がある。また、ここで用いたスクラバの水の一部は、供給ユニットに用いる水と使用して廃棄物の低減を図ることも可能である。
【００２２】
マイクロ波照射が終了した容器は、安定・保管ユニット４００に移送され、長期的に安定・保管される。また各ユニットの管理・制御を行う制御ユニット５００によって自動処理ステムとなっている。
【符号の説明】
【００２３】
１００  供給ユニット
１１０  脱水ユニット
１２０  移送ユニット
２００  マイクロ波照射ユニット
２１０  マイクロ波オーブン
２２０  圧力制御ユニット
２３０  マイクロ波発振機
２４０  導波管
３００  ガス処理ユニット
４００  安定・保管ユニット
５００  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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