(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させ、電解により、前記溶解された元素を含む前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元し、溶解された前記元素及び前記１価銀イオンを含む前記電解液から、イオン交換物質を用いて前記元素を除去し、その後、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンを、電解により、再利用する前記２価銀イオンに再生することを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽の陰極室に、前記元素と接触された電解液を供給し、この電解液に含まれる前記２価銀イオンの前記１価銀イオンへの還元を、その陰極室内で行う請求項１の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
反応槽内で２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させ、電解槽の陰極が設置された陰極室内で、前記溶解された元素を含む前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元し、前記陰極室から排出された前記電解液から、イオン交換物質を用いて前記元素を除去し、前記電解槽の陽極が設置された陽極室内で、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成し、前記陽極室内の前記電解液が前記反応槽に導かれることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記反応槽内で前記元素の溶解を行う前の前処理運転が、前記反応槽から吐出された前記電解液を、前記陰極室を通さずに２価銀イオン生成手段に導く工程と、この２価銀イオン生成手段から２価銀イオンを含む前記電解液を、前記反応槽に導く工程とを含み、前記前処理運転は前記電解液内の２価銀イオンの濃度が設定値に達したときに終了し、前記前処理運転の終了後に、請求項３記載の放射性廃棄物の処理方法が実行されることを特徴とする放射性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記２価銀イオン生成手段が前記陽極室である請求項４の放射性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、前記反応槽から吐出された前記電解液中の前記２価銀イオンを、電解により、１価銀イオンに還元する陰極室を有する電解槽と、前記陰極室から吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽とを備え、
前記電解槽は、前記イオン交換物質充填槽から吐出された前記電解液に含まれる前記１価銀イオンを、電解により、前記２価銀イオンに変換する陽極室を有し、前記陽極室から吐出された前記電解液を前記反応槽に導くことを特徴とする放射性廃棄物の処理装置。
【請求項７】
２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、陰極が設置されて、前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元する陰極室、及び陽極が設置されて、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽と、前記陰極室から吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽と、前記反応槽，前記陰極室，前記イオン交換物質充填槽，前記陽極室及び前記反応槽の順に前記電解液を循環させる手段とを備えたことを特徴とする放射性廃棄物の処理装置。
【請求項８】
前記陽極を回転させる手段を備える請求項６の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、陰極が設置されて、前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元する陰極室、及び陽極が設置されて、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽と、第１バッファータンクと、第２バッファータンクと、前記第１バッファータンクから吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽と、前記反応槽，前記第１バッファータンク，前記イオン交換物質充填槽，前記第２バッファータンク及び前記反応槽の順に前記電解液を循環させる電解液循環手段と、前記第１バッファータンク，前記陰極室及び前記第１バッファータンクの順に前記電解液を循環させる第１循環手段と、前記第２バッファータンク，前記陽極室及び前記第２バッファータンクの順に前記電解液を循環させる第２循環手段とを備えたことを特徴とする放射性廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
主電解槽である前記電解槽以外に補助電解槽を設け、この補助電解槽は隔壁にて隔離された陽極室及び陰極室を有し、前記補助電解槽の前記陽極室が、前記イオン交換物質充填槽より下流側でかつ前記反応槽の上流側で、前記電解液の供給口及び排出口をそれぞれ前記電解液循環手段に連絡されている請求項７または請求項９の放射性廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
前記陰極室から吐出される前記電解液の２価銀イオン濃度及び亜硝酸濃度を測定する濃度モニタと、この濃度モニタで測定された２価銀イオン濃度が第１設定値よりも高いときに前記陰極に流す電流を増加させ、２価銀イオン濃度が第１設定値以下で測定された亜硝酸濃度が第２設定値よりも高いときに前記陰極に流す電流を減少させる制御手段とを備えた請求項７または請求項９の放射性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射性元素およびまたは核燃料物質を含む廃棄物の処理方法およびその装置に係わり、特にプルトニウム（Ｐｕ），ネプツニウム（Ｎｐ），ウラン（Ｕ）を廃棄物から除去するとともに回収するの好適な廃棄物処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エム・フレイッシュマン，デエー・プレッチャー，エー・ラフィキー，「硝酸内での白金電極での１価銀／２価銀の動力学」ジャーナル  オブ  アプライド  エレクトロケミストリイ，１(１９７１)１〜７頁〔M. Fleischman, D.Pletcher,A. Rafinski, The kinetics of the silver(I)／silver(II) couple at a      platinum electrode in perchloric and nitric acids, Journal of Applied   Electrochemistry, １(１９７１)１−７〕において１価銀イオン（以下、Ａｇ+ と表す）を含む硝酸水溶液の白金電極による電解での酸化数２の銀のイオン（２価銀イオンでありＡｇ2+と記す）の生成と、電解槽内または外部の反応容器内における電解液中のＡｇ2+と無機物質及び有機物質との酸化反応について記述している。
【０００３】
この酸化反応を核燃料物質酸化物の溶解に適用した方法は、特開昭58−176133号公報に示されており、Ｃｅ，Ａｇ，ＣｏまたはＡｍの少なくとも１種を含んで硝酸水溶液に溶解する化合物からなる酸化剤の濃度を、電解的に再生することで一定に保ち、ＰｕＯ2 および／またはＮｐＯ2 を硝酸溶液に溶解して回収するものである。上記酸化反応を核燃料物質酸化物の溶解に適用した別の方法は、特公平5−45000号公報に示されており、２−８mol／Ｌ の硝酸に溶解性のＡｇ2+の化合物を添加した硝酸溶液に廃棄物を接触させ、Ａｇ2+の効果によりＰｕを硝酸溶液に溶解させるものである。この特公平5−45000号公報に記載された方法は、Ｐｕを酸化するためのＡｇ2+を連続的に再生するために、電解を用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭58−176133号公報は、溶解したＰｕＯ2 およびＮｐＯ2 を硝酸溶液から回収することについては言及していない。特公平5−45000号公報は、溶解された核燃料物質及びＡｇ2+を含む硝酸溶液を溶解槽から取り出し、トリブチル燐酸等を用いた溶媒抽出により溶解した核燃料物質を硝酸溶液から抽出している。特公平5−45000号公報には記載されていないが、溶媒中に抽出された核燃料物質は、水を用いた逆抽出によりその水中に移行し、水から回収される。この水は、放射性廃棄物として処理される。硝酸溶液及び溶媒は再利用される。このような核燃料物質の回収方法は放射性廃棄物量が多くなる。また、溶媒抽出を効率良く行うためには硝酸溶液中のＡｇ2+をＡｇ+ に予め還元しなければならない。この還元処理のための装置を別に設ける必要があり、溶媒抽出及び逆抽出を行うための大がかりな設備が必要となる。
【０００５】
特開平4−147097 号公報は、Ｕ及びＰｕの少なくとも１種を含む溶液から、陰イオン交換体を用いてＵ及びＰｕの少なくとも１種を分離することを記載する。特開平7−55992号公報は、Ｐｕ及びＮｐを含む硝酸溶液内のＰｕ及びＮｐの原子価調整を行い、その後、これらのＰｕ及びＮｐを陰イオン交換樹脂を用いて除去することを記載する。
【０００６】
これらの溶液中の核燃料物質をイオン交換体で除去するという技術を、前述した溶媒抽出の替りに適用することが考えられる。すなわち、特公平5−45000号公報に記載されたように、溶解された核燃料物質及びＡｇ2+を含む硝酸溶液を溶解槽から取り出し、その後、この硝酸溶液を陰イオン交換体に導く。この場合には、特公平5−45000号公報における核燃料物質の回収に伴う問題を解消できる。しかし、上記したＡｇ2+が陰イオン交換体に吸着して陰イオン交換体の寿命が短くなるという問題が生じることが、新たに判明した。
【０００７】
本発明の目的は、使用済イオン交換物質の量を低減できる、２価銀イオンを含む電解液を用いた放射性廃棄物の処理方法及びその処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する第１発明の特徴は、２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させ、電解により、前記溶解された元素を含む前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元し、溶解された前記元素及び前記１価銀イオンを含む前記電解液から、イオン交換物質を用いて前記元素を除去することにある。
【０００９】
上記目的を達成する第２発明の特徴は、前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽の陰極室に、前記元素と接触された電解液を供給し、この電解液に含まれる前記２価銀イオンの前記１価銀イオンへの還元を、その陰極室内で行うことにある。
【００１０】
上記目的を達成する第３発明の特徴は、反応槽内で２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させ、電解槽の陰極が設置された陰極室内で、前記溶解された元素を含む前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元し、前記陰極室から排出された前記電解液から、イオン交換物質を用いて前記元素を除去し、前記電解槽の陽極が設置された陽極室内で、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成することにある。
【００１１】
上記目的を達成する第４発明の特徴は、前記反応槽内で前記元素の溶解を行う前の前処理運転が、前記反応槽から吐出された前記電解液を、前記陰極室を通さずに２価銀イオン生成手段に導く工程と、この２価銀イオン生成手段から２価銀イオンを含む前記電解液を、前記反応槽に導く工程とを含み、前記前処理運転は前記電解液内の２価銀イオンの濃度が設定値に達したときに終了し、前記前処理運転の終了後に、請求項３記載の放射性廃棄物の処理方法が実行されることにある。
【００１２】
上記目的を達成する第５発明の特徴は、前記２価銀イオン生成手段が前記陽極室であることにある。
【００１３】
上記目的を達成する第６発明の特徴は、２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、前記反応槽から吐出された前記電解液中の前記２価銀イオンを、電解により、１価銀イオンに還元する陰極室を有する電解槽と、前記陰極室から吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽とを備え、前記電解槽は、前記イオン交換物質充填槽から吐出された前記電解液に含まれる前記１価銀イオンを、電解により、前記２価銀イオンに変換する陽極室を有し、前記陽極室から吐出された前記電解液を前記反応槽に導くことにある。
【００１４】
上記目的を達成する第７発明の特徴は、２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、陰極が設置されて、前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元する陰極室、及び陽極が設置されて、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽と、前記陰極室から吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽と、前記反応槽，前記陰極室，前記イオン交換物質充填槽，前記陽極室及び前記反応槽の順に前記電解液を循環させる手段とを備えたことにある。
【００１５】
上記目的を達成する第８発明の特徴は、前記陽極を回転させる手段を備えることにある。
【００１６】
上記目的を達成する第９発明の特徴は、２価銀イオンを含む電解液とＵ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の元素とを接触させて前記２価銀イオンの作用により１つ以上の前記元素を前記電解液に溶解させる反応槽と、陰極が設置されて、前記電解液中の前記２価銀イオンを１価銀イオンに還元する陰極室、及び陽極が設置されて、前記電解液に含まれる前記１価銀イオンから前記２価銀イオンを生成する陽極室を有する電解槽と、前記陰極室から吐出された前記電解液に含まれる前記元素を除去するイオン交換物質を充填したイオン交換物質充填槽と、前記反応槽，前記第１バッファータンク，前記イオン交換物質充填槽，前記第２バッファータンク及び前記反応槽の順に前記電解液を循環させる電解液循環手段と、第１バッファータンクと、第２バッファータンクと、前記第１バッファータンクと前記陰極室との間で電解液を循環させる第１循環手段と、前記第２バッファータンクと前記陽極室との間で電解液を循環させる第２循環手段とを備えたことにある。
【００１７】
上記目的を達成する第１０発明の特徴は、主電解槽である前記電解槽以外に補助電解槽を設け、この補助電解槽は隔壁にて隔離された陽極室及び陰極室を有し、前記補助電解槽の前記陽極室が、前記イオン交換物質充填槽より下流側でかつ前記反応槽の上流側で、前記電解液の供給口及び排出口をそれぞれ前記電解液循環手段に連絡されていることにある。
【００１８】
上記目的を達成する第１１発明の特徴は、前記陰極室から吐出される前記電解液の２価銀イオン濃度及び亜硝酸濃度を測定する濃度モニタと、この濃度モニタで測定された２価銀イオン濃度が第１設定値よりも高いときに前記陰極に流す電流を増加させ、２価銀イオン濃度が第１設定値以下で測定された亜硝酸濃度が第２設定値よりも高いときに前記陰極に流す電流を減少させる制御手段とを備えたことにある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の好適な一実施例である放射性廃棄物処理装置を、図１を用いて説明する。本実施例は、反応槽１，主電解槽２，イオン交換塔３及び補助電解槽４を備える。主電解槽２は、隔壁５により仕切られた陽極室６及び陰極室７を備える。隔壁５はポーラスセラミックで形成される。陽極８が陽極室６内に、陰極９が陰極室７内に設けられる。補助電解槽４は、隔壁１０にて仕切られた陽極室１１及び陰極室１２を有する。陽極１３が陽極室１１内に、陰極１４が陰極室１２内に設けられる。イオン交換塔３は内部にイオン交換体が充填されている。ポンプ７０を有する配管７２は反応槽１と三方弁２２とに接続される。配管３０は三方弁２２と陰極室７とを接続する。配管３１は三方弁２２と陽極室１１に接続される。イオン交換塔３は陰極室７と陽極室１１を接続する配管７３に設置される。陽極室１１と陽極室６は配管７４によって接続される。配管７５は反応槽１と陽極室６を接続する。
【００２０】
陽極室６，陰極室７，陽極室１１及びイオン交換塔３は、Ａｇ+ を含む硝酸溶液で満たされている。陰極室１２は硝酸溶液で満たされている。電解液である硝酸溶液中の硝酸濃度は３mol／リットル〜８mol／リットルの範囲が好適である。以下、リットルはＬで表す。硝酸溶液中のＡｇ+ の濃度は、好ましくは、0.005 mol／Ｌ〜１mol／Ｌの範囲である。放射性廃棄物処理装置内での硝酸溶液の循環は、ポンプ７０の駆動により行われる。陽極８及び陰極９の電極間に電圧を印加すると、電解により陽極室６内でＡｇ+ がＡｇ2+に酸化される。このＡｇ2+を含む硝酸溶液が配管７５により反応槽１に供給される。
【００２１】
アクチニドリサイクルを行うＭＯＸ燃料集合体製造設備の換気設備に設けられているフィルタは、換気ガス中から難溶性酸化物であるＰｕＯ2，ＮｐＯ2及びＵＯ2 を除去する。寿命がきたこのフィルタ１５は、取り外されて篭に入れられる。この篭は、反応槽１の蓋（図示せず）を開けて反応槽１内に入れられ、硝酸溶液に浸漬される。フィルタ１５に付着しているＰｕＯ2，ＮｐＯ2及びＵＯ2 は、硝酸溶液中のＡｇ2+の作用により、それぞれ、ＰｕＯ22+，ＮｐＯ22+及びＵＯ22+ に酸化されて硝酸溶液に溶解される。三方弁２２によって配管７２と配管３０が連絡されている。このため、ＰｕＯ22+，ＮｐＯ22+，ＵＯ22+ 及びＡｇ2+を含む硝酸溶液が、反応槽１から陰極室７に送られる。ＰｕＯ22+ ，ＮｐＯ22+ 及びＡｇ2+は、陽極８と陰極９の間に印加された電圧の作用により、それぞれ、Ｐｕ4+，ＮｐＯ2+及びＡｇ+ に還元される。この還元反応に伴って、陰極室７内の硝酸の一部が還元されて亜硝酸及び酸化窒素が生成される。Ｐｕ4+，ＮｐＯ2+，ＵＯ22+，Ａｇ+，亜硝酸及び酸化窒素を含む硝酸溶液が、陰極室７からイオン交換塔３に送られる。
【００２２】
この硝酸溶液中のＰｕ4+，ＮｐＯ2+及びＵＯ22+ は、イオン交換塔３内の陰イオン交換体によって取り除かれる。イオン交換塔３から吐出された硝酸溶液は、陽極室１１に導かれる。陽極１３及び陰極１４の電極間に電圧が印加されている。この電圧の作用により、硝酸溶液に含まれる亜硝酸及び酸化窒素が酸化されて硝酸に転換される。陽極室１１から吐出された硝酸溶液は陽極室６に供給される。陽極室６内で、Ａｇ+ は、電圧が印加された陽極８の作用によりＡｇ2+に変換される。このＡｇ2+を含む硝酸溶液が、反応槽１に送られる。
【００２３】
硝酸溶液を、陽極室１１を経由せずにイオン交換塔３から陽極室６に直接供給した場合には、硝酸溶液に含まれていた亜硝酸及び酸化窒素を酸化する反応が陽極室６内で生じる。このため、陽極室６内でのＡｇ+ のＡｇ2+への再生が妨害される。即ち、陽極室１１は、陽極室６内でのＡｇ2+の生成を妨害する反応を抑制する。
【００２４】
Ｕ１５ｇを含むフィルタ１.５kg を篭に入れて反応槽１内の容量１０Ｌの硝酸溶液に浸漬した場合を例にとって、本実施例における具体的な処理を説明する。反応槽１から吐出される硝酸溶液の流量は３０Ｌ／ｈである。反応槽１から吐出される硝酸溶液内のＵ濃度の時間変化が図２に示される。放射性廃棄物処理装置の運転初期では、Ｕの溶解に伴なって反応槽１内のＵ濃度が次第に増加する。しかし、運転開始から１時間経過後では、Ｕ１５ｇが完全に溶解し、それ以降は反応槽１からの硝酸溶液の吐出、及び陽極室６からの硝酸溶液の供給により、反応槽１から吐出される硝酸溶液のＵ濃度が次第に低下する。そのＵ濃度は、運転開始から３.５時間後には０.０００１５ｇ／Ｌに低下した。１５ｇのウランが反応槽１内の１０Ｌの硝酸溶液に溶解された場合では、Ｕ濃度は１.５ｇ／Ｌ であるから、本実施例では反応槽１内のＵ濃度が１／１００００に低減される。浸漬されたフィルタの含水率を１とすると、本実施例による処理後における、浸漬されたフィルタのＵ含有率は、０.０００１５ｇ／kg 、即ち、０.１５ppmである。本実施例において、Ｕ及びＰｕ等が取り除かれたフィルタ残さは、篭の取り出しによって反応槽１外に取り出される。
【００２５】
１.５ｇ／Ｌ のＵが付着されたフィルタを洗浄した場合、フィルタのＵ含有率が０.０００１５ｇ／kg になるまで一回で洗浄するのに必要な洗浄液は、フィルタの含水率を１とすると、フィルタ重量の１００００倍となる。フィルタの重量は１.５kg であるので、必要な洗浄液量は１５トンとなる。また、一旦、フィルタ重量の１００倍の水で洗浄した後に、この洗浄後に生じるフィルタ残さを再度１００倍の水で洗浄した場合には、放射性廃液残さのＵ含有率は０.０００１５ｇ／kgになる。しかし、必要な洗浄液量は３００Ｌである。本実施例では、これらの洗浄廃液が発生せず、その洗浄廃液を処理して核燃料物質を回収する工程を省略することができる。
【００２６】
次に、イオン交換塔３における硝酸溶液のＵ濃度分布を説明する。イオン交換塔３の横断面積は１０平方cmで、その高さは１２０cmである。イオン交換塔３は、内部に６０Ｌのイオン交換体を装荷しており、６０Ｌの硝酸溶液を充填する。供給される硝酸溶液中のＰｕ4+，ＮｐＯ2+及びＵＯ22+ は、イオン交換塔３内で、陰イオン交換体によって硝酸溶液から取り除かれる。この反応は、以下のように表される。
【００２７】
ＵＯ22+＋ｎＨＮＯ3＋陰イオン交換体
→ＵＯ2(ＮＯ3)ｎ(n-2)-(陰イオン交換体中)＋ｎＨ+
平衡定数は、ＵＯ22+ にＮｐＯ2+について約１０、Ｐｕ4+につき約１００である。即ち、硝酸溶液中のＵＯ22+ とＮｐＯ2+の濃度は、イオン交換体中の濃度の１／１０になる。硝酸溶液中のＰｕ4+の濃度は、イオン交換体中の濃度の１／１０００になる。
【００２８】
イオン交換塔３内のＵの濃度分布が、図３に示される。運転開始後から１時間目のウラン濃度分布は、イオン交換塔３の入り口が最も高く、その出口に向かって減少する（特性１６）。２時間目のウラン濃度分布は、イオン交換塔３の入口で低い（特性１７）。これは、イオン交換塔３に供給される硝酸溶液のＵ濃度が１時間目以降で次第に減少するためである。特性１８は３時間目の、特性１９は４時間目のイオン交換塔３内における各Ｕ濃度分布である。運転時間の経過と共に、イオン交換塔３の出口側のＵ濃度が増加する。
【００２９】
図４は、イオン交換塔３から吐出された硝酸溶液中のＵ濃度の時間変化を示している。吐出された硝酸溶液中のＵ濃度は、運転開始後の時間経過と共に増加する。しかし、そのＵ濃度は、運転開始後３.５時間で０.０００１ｇ／Ｌ以下である。従って、本実施例では運転が３.５ 時間で停止されると、反応槽１及び陰極室７内のＵ濃度は０.０００１５ｇ／Ｌ 以下に抑制される。また、陽極室１１及び陽極室６内のＵ濃度は、０.０００１ｇ／Ｌ 以下に抑制される。これらのＵ濃度は、反応槽１内の硝酸溶液のみでＵを溶解した場合の濃度１.５ｇ／Ｌ の１／１００００以下である。ＮｐＯ2+はＵＯ22+ と同等のイオン交換特性を有し、
Ｐｕ4+はＵＯ22+ よりもイオン交換体に吸収されやすいので、これらのイオン濃度も、反応槽１内の硝酸溶液のみで溶解反応を行った場合の１／１００００以下に抑制される。
【００３０】
以上のように本実施例によれば、イオン交換体によりＵ，Ｐｕ及びＮｐが除去されるので、反応槽１，陽極室６，陰極室７及び陽極室１１内のＵ，Ｐｕ，Ｎｐの濃度が、従来の１／１０００以下に抑制される。また、硝酸溶液は陰極室１２に供給されない。この結果、放射性廃棄物処理装置内の硝酸溶液は繰り返し使用できる。本実施例は、硝酸溶液を再使用しない場合に比べて、銀回収工程を省略でき、かつ廃棄物処理系を小型化できる。また、本実施例は、使用後の硝酸溶液からＵ，Ｐｕ及びＮｐを回収する別の工程を必要としないので、廃棄物処理系を小型化できる。更に、Ｕ，Ｐｕ及びＮｐの各濃度が従来の１／１０００以下に抑制されるため、廃棄物残さ（例えばフィルタ残さ）に含まれるＵ，Ｐｕ及びＮｐの量を従来の１／１０００以下に抑制できる。
【００３１】
本実施例は、硝酸溶液中のＡｇ2+を陰極室７内でＡｇ+ に還元するので、Ag2+がイオン交換塔３に導入されない。イオン交換塔３内の有機物を主成分とするイオン交換体は、Ａｇ2+による劣化が抑制されるので、寿命が長くなる。このため、２次廃棄物である使用済のイオン交換体の発生量が低減される。
【００３２】
本実施例は、硝酸溶液を反応槽１から、Ａｇ2+を生成する陽極室６を有する主電解槽２の陰極室７に供給するので、陰極室７内の硝酸濃度が硝酸の電気化学的な消費により低下する現象を抑制する。これは、陰極室７で生じる反応が主にＡｇ2+をＡｇ+ に還元する反応となるからである。しかし、反応槽１から流出する硝酸溶液中のＡｇ2+量が核燃料物質の溶解反応、及びＡｇ2+自体の自己分解反応により減少している関係上、陰極室７内での還元反応は、そのＡｇ2+量の減少分だけ余剰の亜硝酸及び酸化窒素を生成する。この亜硝酸及び酸化窒素は、補助電解槽４の陽極室１１での酸化反応により硝酸になる。このため、注入される酸素を用いた亜硝酸及び酸化窒素の酸化による硝酸生成手段の設置が、不要となり、補助電解槽４も小型なもので済む。更に、本実施例は、イオン交換塔３でＵ，Ｐｕ及びＮｐが除去されて陽極室６内でＡｇ2+が生成されるので、反応槽１で硝酸溶液を再利用できる。
【００３３】
本実施例は、前述のように硝酸溶液中の過剰の亜硝酸及び酸化窒素を、陽極室１１で酸化して硝酸にするので、陽極室６内でのＡｇ2+生成の阻害を回避できる。
【００３４】
以上の説明は、フィルタ１５に付着しているプルトニウム酸化物等の処理運転（通常の処理運転と称する）を示している。組立て後の放射性廃棄物処理装置、すなわち反応槽１，主電解槽２，イオン交換塔３及び補助電解槽４等内に注入される硝酸溶液（Ａｇ+ を含む）にＡｇ2+が含まれていないので、本実施例の装置の組み立て後、通常の処理運転が直ちに実行できない。組立て後の放射性廃棄物処理装置で初めて通常の処理運転を実行する前に、この放射性廃棄物処理装置で以下に述べる前処理運転が実行される。
【００３５】
前処理運転は、三方弁２２を遠隔操作して配管７２と配管３１を連絡し、補助電解槽４に通電しポンプ７０を駆動することにより行われる。反応槽１内の硝酸溶液は、陰極室７及びイオン交換塔３を迂回して陽極室１１に供給される。硝酸溶液中のＡｇ+ は陽極室１１内でＡｇ2+に転換される。この硝酸溶液は、陽極室６，反応槽１及び陽極室１１を循環し、Ａｇ2+濃度を急速に増加させる。主電解槽２には通電していないので、陽極室１１から吐出された硝酸溶液は、陽極室６内で変化しない。反応槽１内のＡｇ2+濃度が設定値に達したとき、前処理運転を終了する。その後、三方弁２２を遠隔操作して配管７２と配管３０を連絡する。プルトニウム酸化物等が付着したフィルタ１５が主電解槽２内に装荷され、前述の通常の処理運転が実行される。
【００３６】
本実施例によれば、前処理運転により短時間で反応槽１内の硝酸溶液中のAg2+濃度を設定値まで増加できる。なお、前処理運転におけるＡｇ2+の生成を主電解槽２に通電して陽極室６で行った場合には、陰極室７内の硝酸溶液中に亜硝酸及び酸化窒素が蓄積される。この亜硝酸及び酸化窒素は、前述の通常処理運転時に陽極室１１及び陽極室６を経由して反応槽１内に流入しＡｇ2+を消耗させる。本実施例は、このような問題が生じない。
【００３７】
本実施例は、プルトニウム酸化物等が付着したフィルタ１５以外に、アクチニドリサイクルを行うＭＯＸ燃料集合体製造設備の構成物である、プルトニウム酸化物及びウラン酸化物等が付着した配管の処理にも適用できる。また、本実施例は、再処理施設の固体廃棄物（ハル，系統の配管，機器の廃材等）の処理にも適用できる。
【００３８】
（実施例２）
本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置を、図５を用いて説明する。本実施例は、実施例１と同様に、反応槽１，主電解槽２，イオン交換塔３及び補助電解槽４を備える。本実施例は、配管系の一部の接続状態、及びイオン交換塔３の配置が実施例１と異なる。すなわち、配管３０Ａが三方弁２２と陰極室７を接続する。配管３１Ａが三方弁２２と陽極室６を接続する。イオン交換塔３は陰極室７と陽極室６を接続する配管７３Ａに設置される。濃度モニタ２０が配管７３Ａに、濃度モニタ２１が配管７５にそれぞれ設けられる。
【００３９】
本実施例の前処理運転では、三方弁２２が配管７２と配管３１Ａを連絡する。更に、補助電解槽４には通電され、主電解槽２には通電されない。陽極室１１内で、硝酸溶液中にＡｇ2+が生成される。反応槽１内のＡｇ2+濃度が設定値に達したとき、前処理運転が終了され、三方弁２２の遠隔操作により配管７２と配管３０Ａが連絡される。この状態で、ＰｕＯ2，ＮｐＯ2及びＵＯ2 が付着した使用済のフイルタ１５が実施例１と同様に反応槽１内の硝酸溶液に浸漬され、通常の処理運転が実行される。硝酸溶液中の硝酸濃度及びＡｇ+ 濃度は、実施例１と同じ範囲にある。
【００４０】
陽極室６内で、電解により硝酸溶液中のＡｇ+ がＡｇ2+に酸化される。フィルタ１５に付着しているＰｕＯ2，ＮｐＯ2及びＵＯ2 は、反応槽１内でＡｇ2+の作用により、それぞれ、ＰｕＯ22+，ＮｐＯ22+及びＵＯ22+ に酸化され、硝酸溶液に溶解される。硝酸溶液は、反応槽１から陰極室７に送られる。ＰｕＯ22+ ，ＮｐＯ22+ 及びＡｇ2+は、陰極室７内でＰｕ4+，ＮｐＯ2+及びＡｇ+ に還元される。陰極室７での還元作用が過剰であれば、硝酸が還元されて亜硝酸及び酸化窒素が生成される。濃度モニタ２０は、陰極室７からイオン交換塔３に供給される硝酸溶液(Ｐｕ4+，ＮｐＯ2+，ＵＯ22+，Ａｇ+，亜硝酸及び酸化窒素等を含む)をサンプリングし、この硝酸溶液中のＡｇ2+濃度及び亜硝酸濃度を分析し、各濃度を測定する。制御装置５５は、濃度モニタ２０の計測値を入力し、Ａｇ2+濃度が第１設定値より高いとき主電解槽２の電流を増加させる制御を行って陰極室７内のＡｇ2+濃度を下げる。制御装置５５は、Ag2+濃度が第１設定値より小さくてかつ亜硝酸濃度が第２設定値より高いとき、主電解槽２の電流を減少させる制御を行って、陰極室７内の亜硝酸及び酸化窒素の生成を抑制する。これらの制御により、陰極室７での電解反応が過不足なく行われる。
【００４１】
Ｐｕ4+，ＮｐＯ2+及びＵＯ22+ を取り除かれてイオン交換塔３から吐出された硝酸溶液は、陽極室６に送られる。陽極室６内では、陰極室７内でＡｇ2+の還元反応に使われた電流を利用して、Ａｇ+ がＡｇ2+に変換される。更に、硝酸溶液に含まれる亜硝酸及び酸化窒素は陽極室６内で酸化されて硝酸になる。陽極室６から陽極室１１に供給される硝酸溶液は、Ａｇ2+を含む。陽極室１１での電解は溶解反応及びＡｇ2+の自己分解によるＡｇ2+の消耗補償のために行われる。濃度モニタ２１は、陽極室１１から吐出された硝酸溶液をサンプリングし、この硝酸溶液中のＡｇ2+濃度を分析し、その濃度を測定する。制御装置５６は、Ａｇ2+濃度の測定値が第３設定値より高いとき補助電解槽４に供給する電流を減少する制御を行い、陽極室１１内でのＡｇ2+の生成を抑制する。制御装置５６は、Ａｇ2+濃度の測定値が第３設定値より小さいとき補助電解槽４に供給する電流を増加する制御を行い、陽極室１１内でのＡｇ2+の生成を促進させる。これらの制御により反応槽１に供給される硝酸溶液中のＡｇ2+濃度が、第３設定値に保たれる。
【００４２】
本実施例における反応槽１内のＵ濃度、及びイオン交換塔３内でＵ濃度の時間変化は、実施例１と同じである。このため、本実施例は、反応槽１及び陰極室７内のＵ濃度を０.０００１５ｇ／Ｌ 以下に、陽極室６及び陽極室１１内のＵ濃度を０.０００１ｇ／Ｌ 以下に抑制できる。このＵ濃度は、反応槽１内の硝酸溶液のみでＵを溶解した場合の濃度１.５ｇ／Ｌ の１／１００００以下となる。
【００４３】
ＮｐＯ2+はＵＯ22+ と同等のイオン交換特性を持ち、Ｐｕ4+はＵＯ22+ よりもイオン交換体に吸収されやすいので、これらのイオンの濃度も、反応槽１内の硝酸溶液のみで溶解反応を行った場合の１／１００００以下に抑制される。
【００４４】
本実施例によれば、イオン交換体による吸着により、反応槽１，陽極室６，陰極室７及び陽極室１１のＵ，Ｐｕ，Ｎｐの濃度が従来の１／１０００以下に抑制される。また、硝酸溶液は陰極室１２に供給されない。この結果、放射性廃棄物処理装置内の硝酸溶液は繰り返し使用することができる。本実施例は、硝酸溶液を再使用しない場合に比べて、銀回収工程を省略でき、廃棄物処理系を小型化できる。本実施例は、硝酸溶液中のＡｇ2+を陰極室７内でＡｇ+ に還元するので、実施例１と同様に２次廃棄物である使用済のイオン交換体の発生量が低減される。本実施例は、反応槽１から硝酸溶液を陰極室７に供給するので、陰極室７内の硝酸濃度が硝酸の電気化学的な消費により低下する現象を抑制する。このため、実施例１と同様に、酸素を用いた亜硝酸及び酸化窒素の酸化による硝酸生成手段の設置が、不要となる。本実施例は、上記以外においても実施例１と同様の効果を生じる。
【００４５】
本実施例は、実施例１で得られる効果以外に、以下の効果を生じる。本実施例によれば、陰極室７内の硝酸が電気化学的に消費されて亜硝酸及び酸化窒素が生成する現象は、制御装置５５によって主電解槽２に供給される電流を制御することにより、抑制される。このため、本実施例は、過剰の亜硝酸及び酸化窒素が陽極室６に導入されてＡｇ2+の生成が阻害される現象を回避できる。また、本実施例は、Ａｇ2+の還元を主電解槽２で実施し、Ａｇ2+の生成速度の調整を補助電解槽４で行うので、運転中の反応速度の変動に対応してＡｇ2+の還元と生成を独立に調整できるという効果を得る。更に、主電解槽２の陽極室６内でＡｇ2+が予備的に生成されるので、補助電解槽４の陽極室１１内でのＡｇ2+の生成に要する補助電解槽４での消費電力を節約できる。
【００４６】
本実施例は、実施例１と同様に前処理運転により短時間で反応槽１内の硝酸溶液中のＡｇ2+濃度を設定値まで増加できる。なお、前処理運転におけるＡｇ2+の生成を実施例１と同様に陽極室１２で行っていないので、前述の通常処理運転時に亜硝酸及び酸化窒素による反応槽１内でのＡｇ2+の消耗を防止できる。
【００４７】
実施例１及び２の主電解槽２を、図６に示す電解槽装置に置き換えることができる。この電解槽装置は、電解槽３４，バッファタンク３７及び３８を備える。電解槽３４は、電極固定型のフローセル式電解槽であって、隔壁１０により仕切られた陽極室３５及び陰極室３６を有する。バッファタンク３７は、循環ポンプ３９を備えた循環管路５７によって陽極室３５に連絡される。バッファタンク３８は、循環ポンプ４０を備えた循環管路５８によって陰極室３６に連絡される。配管３０及び７３がバッファタンク３８に接続される。配管７４及び７５がバッファタンク３７に接続される。この配管接続は、実施例１において主電解槽２を電解槽装置に置き換えた場合の構成である。実施例２において、主電解槽２を電解槽装置に置き換えた場合には、図６の括弧内に示すように、配管３０Ａ及び７３Ａがバッファタンク３８に接続される。実施例２の場合は、図示していないが、配管３１Ａがバッファタンク３７に接続される。
【００４８】
電解槽装置において、電圧が電解槽３４内の陽極５９と陰極６０間に印加される。この状態で、バッファタンク３８内の硝酸溶液が、循環ポンプ４０の駆動により循環管路５８を通って陰極室３６との間を循環する。また、バッファタンク３７内の硝酸溶液が、循環ポンプ３９の駆動により循環管路５７を通って陽極室３５との間を循環する。やがて、電解槽３４における電解作用により、バッファタンク３７内の硝酸溶液中のＡｇ2+濃度が次第に増加する。この硝酸溶液のAg2+濃度が設定濃度に達したとき、陽極室１１内の硝酸溶液が配管７４によりバッファタンク３７に供給される。そして、Ａｇ2+濃度が設定濃度に達した硝酸溶液がバッファタンク３７から配管７５に排出される。この排出によりバッファタンク３７内の硝酸溶液のＡｇ2+濃度が設定濃度よりも低下する場合は、循環ポンプ３９の回転数増加により循環管路５７内の循環流量を増加させ、陽極室３５内でのＡｇ2+生成速度を増加させる。逆に、前述の排出を行ってもバッファタンク３７内の硝酸溶液のＡｇ2+濃度が増加する場合には、循環ポンプ３９の回転数を低下させて上記循環流量を減少させる。このため、陽極室３５内でのＡｇ2+生成速度が低下する。バッファタンク３７から配管７５への硝酸溶液の排出流量が設定排出流量より大きくなった場合には、循環ポンプ３９の吐出流量を増加することにより、バッファタンク３７内の硝酸溶液のＡｇ2+濃度が設定濃度に保持される。上記排出流量を一定にしたまま、バッファタンク３７内の硝酸溶液のＡｇ2+濃度を増加または減少させたい場合には、循環ポンプ３９の吐出流量を増加または減少させればよい。
【００４９】
以上のように、図６の電解槽装置を用いることにより、循環ポンプ３９の吐出流量を調整することで、バッファタンク３７から配管７５への排出流量とは独立に、陽極室３５内の電極表面での硝酸溶液の流れを制御することができるので、排出される硝酸溶液の流量とこの硝酸溶液のＡｇ2+濃度とを別々に制御できる。また、循環ポンプ４０の吐出流量を調整することで、バッファタンク３８から配管７３への排出流量と、陰極室３６内でのＡｇ+ 生成量とを別々に制御できる。（実施例３）
本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置を図７を用いて説明する。本実施例は、実施例１において、主電解槽２を主電解槽２Ａに、補助電解槽４を補助電解槽４Ａに替えたものである。
【００５０】
主電解槽２Ａは、隔壁５によって仕切られた陽極室６及び陰極室７を有する。陽極室６内に配置された陽極８Ａは、回転装置２８に連結された回転軸２７、及び回転軸２７に取り付けられた直径３０cmの５個の円盤状電極２６を有する。５個の円盤状電極２６は３cm間隔に配置される。補助電解槽４Ａは、陽極８Ａと同じ構成の陽極１３Ａを陽極室１１内に設置する。
【００５１】
通常の処理運転時には、ポンプ７０の駆動によって、硝酸溶液が実施例１と同様に放射性廃棄物処理装置内を循環する。すなわち、ＰｕＯ22+，ＮｐＯ22+，ＵＯ22+ 及びＡｇ2+を含む硝酸溶液が、反応槽１から陰極室７に送られる。
【００５２】
ＰｕＯ22+，ＮｐＯ22+及びＡｇ2+は、陽極８Ａと陰極９の間に印加された電圧の作用により、それぞれ、Ｐｕ4+，ＮｐＯ2+及びＡｇ+ に還元される。陰極室７内で、亜硝酸及び酸化窒素が生成される。陰極室７から吐出された硝酸溶液中のＰｕ4+，ＮｐＯ2+及びＵＯ22+ は、イオン交換塔３で除去される。イオン交換塔３から吐出された硝酸溶液は、陽極１３Ａ及び陰極１４に電圧が印加された陽極室１１に導かれる。亜硝酸及び酸化窒素は陽極室１１で硝酸に転換される。陽極室１１から吐出された硝酸溶液中のＡｇ+ は、電圧が印加された陽極８Ａの作用により陽極室６内でＡｇ2+に変換される。このＡｇ2+を含む硝酸溶液が反応槽１に送られる。
【００５３】
陽極８Ａの作用を以下に詳細に説明する。陽極室６への硝酸溶液の供給流量はポンプ７０の回転数調節によって制御される。陽極８Ａは回転装置２８によって回転される。円盤状電極２６の回転によって生じる遠心力に起因して、円盤状電極２６の表面に接触する硝酸溶液は、円盤状電極２６の外周に向かって流れる。円盤状電極２６の回転速度が大きいほど、円盤状電極２６表面への硝酸溶液の供給量が増加し、Ａｇ2+の生成量が増加する。上記外周に向かう硝酸溶液流の発生時における陽極８Ａの限界電流密度（電流値を電極表面積で割った値）は、下記の式で与えられる。
【００５４】
ｉ／Ａ＝０.６２ｎＦＣＤ２／３ｖ−１／６ｘ（２πＮ）１／２
ただし、ｉは限界電流、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定数、Ａは電極表面積、Ｃは硝酸溶液中のＡｇ+ 濃度、ＤはＡｇ+ の拡散係数、ｖは陽極室内の硝酸溶液の動粘度、及びＮは電極の回転速度である。
【００５５】
Ａｇ+ 濃度が０.１mol／Ｌである硝酸溶液の限界電流密度は、陽極８Ａの回転速度が１０rpm のとき、１０ｍＡ／cm2 となる。１個の円盤状電極２６の表面積は１４００cm2 である。このため、陽極８Ａの表面積は、約７０００cm2 である。従って、陽極８Ａの回転速度１０rpm のときにＡｇ2+の生成に使われる電流は７０Ａである。１Ａｈの電荷量は０.０３７３ ファラデーであるので、陽極８ＡによるＡｇ2+生成速度は２.６mol／ｈである。陽極室６に流量２６Ｌ／ｈで0.1 mol／Ｌ のＡｇ+ 濃度を含む硝酸溶液が供給された場合、陽極室６から吐出される硝酸溶液のＡｇ2+濃度は０.０１mol／Ｌ(＝０.２６(mol／ｈ)／２６(Ｌ／ｈ))である。硝酸溶液中のＡｇ+ 濃度を変えた場合、限界電流密度はＡｇ+ 濃度に比例するため、陽極室６出口におけるＡｇ2+／Ａｇ+ 濃度はＡｇ+ 濃度の影響を受けない。即ち、流量２６（Ｌ／ｈ）で硝酸溶液を陽極室６に供給すると、供給されたＡｇ+ の１０％がＡｇ2+に転換される。限界電流密度は陽極８Ａの回転速度の平方根に比例する。このため、例えばＡｇ+ のＡｇ2+への転換比を３０％にする場合には、陽極８Ａの回転速度を９倍の９０rpm とすればよい。逆に、その転換比を５％にする場合には、陽極８Ａの回転速度を１／４倍の２.５rpmにすればよい。
【００５６】
このように、本実施例によれば、陽極室６への硝酸溶液の供給流量を変更することなく陽極８Ａの回転速度を変更するだけで、陽極室６から吐出される硝酸溶液のＡｇ2+濃度を調整することができる。一方、反応槽１でのＵ等の溶解反応によるＡｇ2+の消費が予想より早く、Ａｇ2+濃度を保ったままＡｇ2+の供給量を２倍にしたい場合には、ポンプ７０回転数の増加によって陽極室６への硝酸溶液の供給量を２倍に増加させるとともに陽極８Ａの回転速度を４倍にすればよい。以上のように、本実施例によれば、陽極室６からの硝酸溶液の吐出流量と、これに含まれるＡｇ2+の濃度を独立に制御できる。従って、陽極室６内でのＡｇ+ からＡｇ2+への反応速度が、陽極室６への硝酸溶液の供給流量の影響を受けずに、調節可能である。反応槽１に供給される硝酸溶液のＡｇ2+濃度が設定値に保持できる。また、Ａｇ2+濃度を設定値に保ちながら反応槽１への硝酸溶液の供給流量を調整できるので、反応槽１内のＡｇ2+消費量に釣り合う流量の硝酸溶液を反応槽１に送り、反応槽１内のＡｇ2+濃度を調整できる。
【００５７】
補助電解槽４Ａへの硝酸溶液の供給流量は主電解槽１から吐出される硝酸溶液流量に等しいので、陽極室１１では硝酸溶液の設定流量において過剰な亜硝酸及び酸化窒素を酸化する必要がある。陽極室１１における酸化反応が過剰であると、主電解槽２Ａに供給される硝酸溶液にＡｇ2+が含まれる。このため、主電解槽２ＡにおいてＡｇ2+生成速度の再調製が必要になる。また、陽極室１１における酸化反応が不足すると、亜硝酸及び酸化窒素が陽極室６内に移行し、Ａｇ2+の生成が妨害される。本実施例は、陽極１３Ａを設けた補助電解槽４Ａを用いているので、陽極１３Ａの回転速度の制御によって、供給される硝酸溶液中の亜硝酸及び酸化窒素濃度にあわせて、過不足なく亜硝酸及び酸化窒素を酸化することができる。
【００５８】
以上のように、本実施例によれば、反応槽１内のＡｇ2+濃度を希望する値に調整することができる。本実施例によれば補助電解槽４Ａにおいて過不足なく亜硝酸及び酸化窒素を酸化することができるので、主電解槽２Ａでの電解速度の再調製が必要なくなる。更に、本実施例は実施例１と同じ効果も生じる。
【００５９】
（実施例４）
本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置を図８を用いて説明する。本実施例は、実施例２において、主電解槽２を主電解槽２Ａに、補助電解槽４を補助電解槽４Ａに替えたものである。主電解槽２Ａ及び補助電解槽４Ａの構成は、実施例３と同じである。しかし、制御装置５５及び５６による制御が異なる。
【００６０】
濃度モニタ２０によるＡｇ2+濃度の測定値が第１設定値よりも高いとき、制御装置５５は主電解槽２Ａの電流を増加して陰極室７内のＡｇ2+濃度を下げる。濃度モニタ２０によるＡｇ2+濃度の測定値が第１設定値よりも低くかつ亜硝酸濃度の測定値が第２設定値よりも高いとき、主電解槽２Ａの電流を減少させて、陰極室７内での亜硝酸及び酸化窒素の生成を抑制する。この制御により、陰極室７内での電解反応を過不足なく行うことができる。
【００６１】
ところが、陰極室７に供給される電流値は陽極室６に供給される電流値に等しい。陰極室７内のＡｇ2+濃度減少割合が大きくなるほど、主電解槽２Ａへの印加電圧が大きくなる。このため、陽極室６に供給される電流がある値よりも大きくなると、陽極室６では水が電気分解されて酸素を生成する反応が生じ、Ａｇ2+の生成が十分に行われなくなる。しかしながら、本実施例は、濃度モニタ２０によるＡｇ2+濃度の測定値が主電解槽２Ａへの印加電圧の増大により陽極室６で水の電気分解が生じる第４設定値以上になったとき、制御装置５５が回転装置２８を制御して陽極８Ａの回転速度を増加させる。第４設定値は第１設定値よりも大きい。このような陽極８Ａの回転速度増加により、陽極室６内でのＡｇ2+の生成速度を増加できる。このため、陽極室６内での水の電気分解が防止できる。以上のような制御装置５５の制御により、陽極室６内でのＡｇ2+の生成速度を増加できると共に陰極室７内でのＡｇ2+の還元速度も増加できる。すなわち、本実施例は、陰極室７内での電解反応を過不足なく行うことができ、かつ陽極室６内でのＡｇ2+の生成を効率よく行うことができる。
【００６２】
陽極室１１での電解は、実施例２のように制御装置５６によって溶解反応およびＡｇ2+の自己分解によるＡｇ2+の消耗を補償する分だけ行われる。しかし、実施例２では制御装置５６が補助電解槽４Ａへの電流を制御するのに対して、本実施例では制御装置５６は陽極１３Ａの回転速度を制御する。すなわち、この制御により反応槽１に供給される硝酸溶液のＡｇ2+濃度を設定値に保持できる。
【００６３】
以上のように、本実施例によれば、陰極室７において過不足なくＡｇ2+の還元を行い、かつ陽極室６においてＡｇ2+の再生を効率よく行うことができる。本実施例は補助電解槽４Ａでの電解速度の調製が容易に行える。また、本実施例は実施例２で得られる効果も生じる。
【００６４】
【発明の効果】
第１発明によれば、Ｕ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の溶解された元素を含む電解液中のＡｇ2+をＡｇ+ に還元し、この電解液から、イオン交換物質を用いてその元素を除去するので、イオン交換物質によるＡｇ2+の除去量を著しく低減できる。このため、イオン交換物質の寿命が延びて使用済イオン交換物質の発生量が著しく減少し、放射性廃棄物量が減少する。
【００６５】
第２発明によれば、電解液に含まれるＡｇ2+のＡｇ+ への還元が、Ａｇ2+を生成する陽極室を有する電解槽の陰極室で行われるので、陰極室内で電解液に含まれる酸が電気化学的に消費されることによる酸濃度の低下を抑制できる。酸として硝酸を用いた場合には、陰極室で発生する亜硝酸及び酸化窒素の量が著しく低減され、亜硝酸及び酸化窒素を硝酸に戻す設備を小型化できる。場合によってはその設備を省略できる。
【００６６】
第３発明，第６発明及び第７発明の各発明によれば、電解槽の陰極が設置された陰極室内で、Ｕ，Ｐｕ及びＮｐのいずれか１つ以上の溶解された元素を含む電解液中のＡｇ2+をＡｇ+ に還元し、陰極室から排出された電解液から、イオン交換物質を用いて上記元素を除去し、電解槽の陽極が設置された陽極室内で、電解液に含まれるＡｇ+ をＡｇ2+に酸化させるので、第１発明及び第２発明の効果を生じる。
【００６７】
第４発明によれば、反応槽内で上記元素の溶解を行う前の前処理運転が、反応槽から吐出された電解液を、陰極室を通さずに２価銀イオン生成手段に導く工程と、この２価銀イオン生成手段からＡｇ2+を含む電解液を、反応槽に導く工程とを含んでいるので、前処理運転により反応槽内のＡｇ2+を設定値まで短時間に増加でき、上記元素の溶解を早期に行うことができる。
【００６８】
第５発明によれば、２価銀イオン生成手段が上記陽極室であるので、別に２価銀イオン生成手段を設ける必要がなく、システム構成を単純化できる。
【００６９】
第８発明によれば、陽極を回転させる手段を備えているので、反応槽，陰極室，イオン交換物質充填槽，陽極室及び反応槽の順に循環する電解液の流量とは独立して、陽極の表面に沿って流れる電解液の流量を制御できる。このため、陽極室内でのＡｇ2+の生成量を、電解液の循環流量の影響を受けずに容易に制御することができる。
【００７０】
上記目的を達成する第９発明の特徴は、電解液循環手段とは別に第１循環手段及び第２循環手段とを備えているので、陽極室内でのＡｇ2+の生成量、及び陰極室内でのＡｇ+ の生成量を、電解液循環手段によって循環する電解液の流量の影響を受けずに容易に制御することができる。
【００７１】
第１０発明によれば、主電解槽である電解槽以外に補助電解槽を設けているので、再利用される電解液にから亜硝酸及び酸化窒素を取り除くことができる。
【００７２】
第１１発明によれば、濃度モニタで測定されたＡｇ2+濃度が第１設定値よりも高いときに陰極に流す電流を増加させ、Ａｇ2+濃度が第１設定値以下で測定された亜硝酸濃度が第２設定値よりも高いときに陰極に流す電流を減少させる制御手段を備えているので、過剰の亜硝酸が陽極室に導入されることを抑制できる。このため、陽極室においてＡｇ2+の生成が阻害されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である放射性廃棄物処理装置の構成図である。
【図２】図１の装置の運転時間の経過に伴う、反応槽から吐出された硝酸溶液中のウラン濃度の変化を示す特性図である。
【図３】図１のイオン交換塔内における硝酸溶液の位置とこの硝酸溶液中のウラン濃度との関係を示す特性図である。
【図４】図１の装置の運転時間の経過に伴う、イオン交換塔から吐出された硝酸溶液中のウラン濃度の変化を示す特性図である。
【図５】本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置の構成図である。
【図６】本発明の電解槽の構成に係わる好適な一実施例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置の構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である放射性廃棄物処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１…反応槽、２…主電解槽、３…イオン交換塔、４…補助電解槽、５，１０…隔壁、６，１１，３５…陽極室、７，１２，３６…陰極室、８，８Ａ，１３，１３Ａ，５９…陽極、９，１４，６０…陰極、１５…フィルタ、２０，２１…濃度モニタ、２２…三方弁、２６…円盤状電極、２７…回転軸、２８…回転装置、３７，３８…バッファタンク、３９，４０…循環ポンプ、５５，５６…制御装置、７０…ポンプ。
【図１】
0003879271.tif 000002
【図２】
0003879271.tif 000003
【図３】
0003879271.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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