(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物の塵を捕捉したガラス繊維からなるろ材シートを切断して微細片にする工程(12)と、
前記微細片を硝酸溶液中で粉砕してスラリー化を促しながらガラス繊維を除染する工程(14)と、
前記スラリー化を開始したガラス繊維をろ別してそのガラス繊維を水洗する工程(16, 18)と、
前記水洗したガラス繊維をろ別してそのガラス繊維を水中で粉砕して完全にスラリーにする工程(19, 22)と、
前記スラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体にする工程(23)と、
前記バルク成形体を脱水乾燥する工程(24)と、
前記乾燥したバルク成形体を有底容器に収容する工程(26)とを含み、
前記バルク成形体の外形が前記容器の内部形状に相応するようにろ過しながら成形することを特徴とする使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートの処理方法。
【請求項２】
工程(12)と工程(14)の間に、切断した微細片を３００〜５００℃の温度で加熱してガラス繊維同士を相互に接着している有機バインダを蒸発させる工程(13)を含む請求項１記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウラン等の放射性廃棄物の塵の濾過に使用することにより、汚染されたＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタのろ材シートを処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料施設等において、ウラン等の放射性廃棄物の塵を濾過するためにＨＥＰＡフィルタが多用されている。例えば、図５及び図６に示すように、ＨＥＰＡフィルタ１は木製の支持枠２内にＡｌ等の金属からなるセパレータ３が設けられ、このセパレータ３の間をガラス繊維からなるフィルタのろ材シート４がジグザグのアコーディオン状に屈曲挿入された構造を有している。図７に示すようにフィルタ１の上部及び下部にはそれぞれ上蓋６及び下蓋７が形成され、汚染された使用済のろ材シート４を処理する場合には、フィルタ１から上蓋６及び下蓋７を取外した後、ウラン等の放射性廃棄物の塵を捕捉したガラス繊維からなるろ材シート４が取出される。
このようにして支持枠２から取出された使用済のＨＥＰＡフィルタ１のろ材シート４は保管スペースを節約するため、セパレータ３と一緒に圧縮により減容処理された後、管理区域内に保管される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧縮後、保管されたろ材シート４は除染されていないため、ウラン等も十分に回収されておらず、資源として有効利用できない問題がある。また圧縮により減容処理されたろ材シート４からウラン等を回収し、最終的に埋設等の処分をするためには、Ａｌ等の金属との分離や除染等多くの処理工程が必要となり、処理コストが将来的に増大する問題点がある。また圧縮により減容処理されたろ材シートの放射能を測定する場合、圧縮状態のろ材シートは不均質体かつ高密度であるため、測定方法も複雑となり、測定精度も低い不具合がある。一方、圧縮処理を行わないろ材シートを除染した後、放射能を測定す場合には、ろ材シートはアコーディオン状を示すため、除染後の表面汚染密度の測定は大面積となり、多大な測定時間が必要となる問題点がある。
本発明の目的は、減容及び除染の処理が容易であり、ウラン等の放射性元素を十分に回収でき、放射能を容易に測定できる使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートの処理方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、放射性廃棄物の塵を捕捉したガラス繊維からなるろ材シートを切断して微細片にする工程１２と、この微細片を硝酸溶液中で粉砕してスラリー化を促しながらガラス繊維を除染する工程１４と、上記スラリー化を開始したガラス繊維をろ別してそのガラス繊維を水洗する工程１６，１８と、上記水洗したガラス繊維をろ別してそのガラス繊維を水中で粉砕して完全にスラリーにする工程１９，２２と、上記スラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体にする工程２３と、上記バルク成形体を脱水乾燥する工程２４と、上記乾燥したバルク成形体を有底容器に収容する工程２６とを含み、上記バルク成形体の外形が上記容器の内部形状に相応するようにろ過しながら成形することを特徴とする使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートの処理方法である。
【０００５】
硝酸溶液によるガラス繊維の除染の際に機械的なスラリー化が同時に実施されるため、ガラス繊維に付着しているウラン等の放射性元素の粒子はガラス繊維から効率的に硝酸溶液中に溶出する。その結果、埋設処分可能なレベルまで除染が可能となる。また上記スラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体を形成し、脱水乾燥するようにしたため、放射能がバルク成形体の一部に偏在せずに均等化する。従って、得られたバルク成形体の放射能を測定する場合には、その測定精度は高く、かつ容易に実施される。また得られたバルク成形体は埋設処分可能な容積に減容される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、工程１２と工程１４の間に、切断した微細片を３００〜５００℃の温度で加熱してガラス繊維同士を相互に接着している有機バインダを蒸発させる工程１３を含む処理方法である。
微細片に含まれている有機バインダを蒸発して除去することにより微細片のスラリー化がより一層効率的に促進される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートを処理するには、先ず図７に示すようにフィルタ１から上蓋６及び下蓋７を取外す。次いで図１に示すように、ウラン等の放射性廃棄物の塵を捕捉したガラス繊維からなるろ材シートを取外す（工程１１）。次いでろ材シートを切断して微細片にする（工程１２）。この微細片を予め６０〜８０℃に加熱した除染液である５Ｎの硝酸溶液に投入し、例えば微細片を回転する切断歯を用いて粉砕し、スラリー化を促しながらガラス繊維を除染する（工程１４）。微細片を硝酸溶液に投入する前処理として、切断した微細片を３００〜５００℃、好ましくは４００℃の温度で加熱してガラス繊維同士を相互に接着しているアクリル酸樹脂等の有機バインダを蒸発させておくと（工程１３）、微細片のスラリー化が一層効率良く促進され、好ましい。ここで加熱温度が３００℃未満の場合には、有機バインダの蒸発が不十分となり、５００℃を超えるとろ材シートを構成するガラス繊維が溶融する不具合がある。
【０００８】
次いで上記有機バインダが蒸発した微細片を除染液である６０〜８０℃の５Ｎ硝酸溶液に投入し、この硝酸溶液中で微細片を例えば回転する切断歯を用いて粉砕し、スラリー化を促しながらガラス繊維を除染する（工程１４）。次いでスラリー化を開始したガラス繊維をろ別する（工程１６）。ろ別により生じたろ液は後述するＮＨ4ＯＨ添加によるＡＤＵ沈殿の生成工程（工程１７）に送られる。
【０００９】
次いでろ別したガラス繊維を水洗する（工程１８）。この水洗により硝酸成分と硝酸によりイオン化して溶出した汚染物が除去される。水洗したガラス繊維をろ別する（工程１９）。ろ別により生じたろ液は後述する吸着剤への放射性元素の吸着工程（工程２１）に送られる。次いでろ別したガラス繊維をボールミルを併用したミキサー等を使用して水中で粉砕してスラリー化を促進し、完全にスラリーにする（工程２２）。このスラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体にする（工程２３）。ろ別により生じたろ液は後述する吸着剤への放射性元素の吸着工程（工程２１）に送られる。なお、上記工程２３において、ろ過しながら成形されるバルク成形体はその外形が後に収容される有底容器の内部形状に相応するように形成される。容器の形状は特に限定されない。容器が例えばドラム缶のような円筒状であればバルク成形体はディスク状又は円柱状となるように成形される。また容器が有底四角筒状であればバルク成形体は四角板状又は角柱状となるように成形される。円柱状又は角柱状に成形した場合には、処理バッチ量は大きくなるけれども、放射能測定のための成形体の均質性をより一層向上できる。次いで上記ガラス繊維のバルク成形体を脱水乾燥する（工程２４）。乾燥したバルク成形体を有底容器に収容する（工程２６）。次いで有底容器に収容されたバルク成形体の放射能を測定する（工程２７）。
【００１０】
上述したように工程１６において、ろ別により生じたろ液はＮＨ4ＯＨ添加によるＡＤＵ沈殿の生成工程（工程１７）に送られる。工程１７では、ろ別により生じたろ液とＮＨ4ＯＨ（アンモニア水）とが反応してＡＤＵ（重ウラン酸アンモン）の沈殿が生成する。次いで生成したＡＤＵ沈殿をろ別する（工程２８）。ろ別により生じたろ液は前述した吸着剤への放射性元素の吸着工程（工程２１）に送られる。ろ別したＡＤＵ沈殿を乾燥し、焙焼する（工程２９）。その結果、Ｕ3Ｏ8粉末が生成し、回収される（工程３１）。
前述したように、水洗したガラス繊維のろ過工程（工程１９）で生じたろ液と、スラリーをろ過しながらガラス繊維の成形工程（工程２３）で生じたろ液と、ＡＤＵ沈殿のろ過工程（工程２８）で生じたろ液とはそれぞれ吸着剤への放射性元素の吸着工程（工程２１）に送られ、ここでタンニン系吸着剤が添加される。その結果、これらのろ液に含まれる放射性元素がタンニン系吸着剤に吸着される。放射性元素を吸着した吸着剤は焙焼される（工程３２）。次いで焙焼された吸着剤から酸化ウランが回収される（工程３３）。
【００１１】
【実施例】
次に本発明の具体的態様を示すために、本発明の実施例を説明する。
＜実施例１＞
先ず、ガラス繊維からなるろ材シートを切断した５種類の微細片の試料をフィルタ１台のガラス繊維部分（約２Ｋｇ）の１／２０の重量となるように約１００ｇ用意した。即ち、試料Ａ、Ｂ及びＣはウランを含む放射性塵を濾過するためのＨＥＰＡフィルタであって湿式系統（湿潤工程を含む工程）で使用されたフィルタから取出されたろ材シートを切断した微細片である。試料Ｄ及びＥは同様のＨＥＰＡフィルタであって乾式系統（湿潤工程を含まない工程、例えばウラン燃料ペレットの成形工程、Ｕ3Ｏ8粉末の加熱工程等）で使用されたフィルタから取出されたろ材シートを切断した微細片である。
【００１２】
これら５種類の微細片をそれぞれ４００℃の温度で約１時間加熱してガラス繊維同士を相互に接着しているアクリル酸樹脂バインダを蒸発させた。上記バインダが蒸発した微細片を７０℃の５Ｎ硝酸溶液中に投入し、この硝酸溶液中で微細片を回転切断歯を用いて粉砕し、スラリー化を促しながらガラス繊維を除染した。この除染処理は試料Ａ〜Ｅについてフレッシュ硝酸で６０分間の処理を２回繰返すことにより行った。次いでスラリー化を開始したガラス繊維をろ別した。ろ別したガラス繊維を水洗した後、ろ別した。次いでろ別したガラス繊維をボールミルを併用したミキサーを使用して水中で粉砕してスラリー化を促進し、完全にスラリーにした。このスラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体にした。この成形に際しては、ろ過しながら成形されるバルク成形体は後に収容される円柱状容器缶のサイズとなるように成形した。次いでこのバルク成形体を脱水乾燥した。乾燥後のバルク成形体の容積は微細片にする前のろ材シートの約１／３に減容した。また乾燥後のバルク成形体の密度は０．２ｇ／ｃｍ3程度となり、そのままの状態で放射能を測定した。
【００１３】
＜比較試験及び評価＞
(a) 加熱処理による微細片の重量減少率
上記実施例１の５種類の試料と未使用のガラス繊維（以下、試料Ｆという。）を４００℃の温度で合計９０分まで加熱して、加熱時間と試料の重量減少率との関係を調べた。その結果を図２に示す。図２から明らかなように未使用の試料Ｆもガラス繊維の接着にアクリル酸樹脂が使用されているため、この樹脂が加熱により約５％除去され３０分から６０分で平衡に達することが判る。これに対し、湿式系統又は乾式系統で使用された試料Ａ〜Ｅは重量減少率が約７％から最大約２０％と未使用の試料Ｆよりも大きい。これはアクリル酸樹脂バインダ以外に揮発性の汚染物質がろ材シートに捕捉され、この汚染物質が加熱で除去されたからである。
【００１４】
(b) 微細片の加熱処理の有無による除染効果の差異
上記試料Ａの微細片を加熱処理しないで除染処理した。即ち試料Ａの微細片を７０℃の５Ｎ硝酸溶液に投入し、全てフレッシュな硝酸溶液中で微細片を回転切断歯を用いて粉砕し、スラリー化を促しながらガラス繊維をそれぞれ１５分、３０分、６０分、９０分、１２０分、１５０分及び３００分の除染処理を２回繰返し、７水準で各々単独に除染処理した。上記７回の除染時間をパラメータとした際のスラリーの除染後バルク成形体の放射能レベル（γ線計数率）を図３の矢印Ｘに示す。
また上記試料Ａの微細片を加熱処理した後、除染処理した。即ち試料Ａの微細片を４００℃の温度で約１時間加熱してガラス繊維同士を相互に接着しているアクリル酸樹脂バインダを蒸発させた後、この微細片を硝酸溶液に投入し、上記と同様にして６０分間除染処理し、この除染処理を２回繰返した。この際の除染後バルク成形体の放射能レベル（γ線計数率）を図３の矢印Ｙに示す。
【００１５】
図３の矢印Ｘより明らかなように、加熱処理しないで除染処理した場合には、３００分の除染処理を２回繰返すことにより、ようやく初期の値の約１／１７０のレベルに相当する５７８cph(count/hr)まで放射能レベルが低下する。これに対し、図３の矢印Ｙより明らかなように、加熱処理した後、除染処理した場合には、６０分の除染処理を２回繰返すだけで、同レベル（６０１cph）まで放射能レベルが低下することが判る。
【００１６】
(c) 除染処理の結果（その１：γ線計数率での評価）
上記試料Ｆを除く試料Ａ〜Ｅについて、除染処理する前の段階の微細片の放射能レベル（γ線計数率）を測定した。またこれらの試料Ａ〜Ｅについて、除染処理した後の段階の微細片の放射能レベル（γ線計数率）を測定した。これらの測定結果を図４に示す。
図４より明らかなように、試料Ａの微細片は除染処理することにより９０，０００cphの放射能レベルから７００cphのレベルまで放射能レベルが低下し、試料Ｂの微細片は同様に２，０００，０００cphから８，０００cphまで低下し、試料Ｃの微細片は３，０００cphから７００cphまで低下し、試料Ｄの微細片は３，０００，０００cphから２，０００cphまで低下し、また試料Ｅの微細片は２０，０００cphから２，０００cphまで低下することが判る。
【００１７】
(d) 除染処理の結果（その２：比放射能での評価）
次に上記γ線計数率（ｃｐｈ）で測定した試料Ａ〜Ｅのデータをより一般的な放射能レベルで評価するためにこれらのデータを比放射能（Ｂｑ／ｇ）で求めた。
先ず濃縮度５％の235Ｕの１００ｇ標準試料のγ線計数率から単位がＢｑの放射能を求めて図８に示す検量線を作成し、この検量線から次式（１）の回帰式を求めた。
【００１８】
ｙ＝０．０１１５ｘ1.0477  ……（１）
ここでｘは235Ｕのγ線計数率（ｃｐｈ）を、ｙは235Ｕの放射能（Ｂｑ）をそれぞれ示す。
上記式（１）のｘに上記（ｃ）で求めたγ線計数率（ｃｐｈ）を代入してｙの放射能（Ｂｑ）を求めた。求めた放射能に対して、濃縮ウランとして放射能に与える別の同位体（234Ｕ及び238Ｕ）を考慮した計算を行って総放射能を算出した後、これを上記試料Ａ〜Ｅのバルク成形体の重量で除算することにより比放射能（Ｂｑ／ｇ）を求めた。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0004083300.tif 000002
【００２０】
表１より明らかなように、除染処理前に高い放射能レベルであった試料においても上述した実施例の処理を行うことにより、除染処理前に低い放射能レベルであった試料Ｃ及びＥと同等又はそれ以下の極めて低いレベルまで除染されたことが判る。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ウラン等の放射性廃棄物の塵を捕捉したガラス繊維からなるろ材シートを切断して微細片にした後、好ましくは４００℃で加熱してガラス繊維同士を相互に接着している有機バインダを蒸発させた後、この微細片を７０℃の５Ｎ硝酸溶液中で粉砕してスラリー化を促しながらガラス繊維を除染し、除染したガラス繊維をろ別した後、水洗し、水洗したガラス繊維をろ別してそのガラス繊維を水中で粉砕して完全にスラリーにし、このスラリーをろ過しながら成形してガラス繊維を所定の形状のバルク成形体とし、このバルク成形体を脱水乾燥した後、有底容器に収容するようにしたから、減容及び除染の処理が容易となり、ウラン等の放射性元素を十分に回収できる。また使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートの放射能を容易に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済みＨＥＰＡフィルタのろ材シートの処理方法を工程順に示す図。
【図２】微細片の加熱時間と試料の重量減少率との関係を示す図。
【図３】微細片の除染処理時間とγ線計数率との関係を示す図。
【図４】除染処理前と除染処理後のγ線計数率を示す図。
【図５】従来のＨＥＰＡフィルタの構造を示す図６のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図。
【図７】従来のＨＥＰＡフィルタを取外す状態を示す斜視図。
【図８】235Ｕの標準試料のγ線計数率から放射能（Ｂｑ）を求めた検量線を示す図。
【符号の説明】
１２  ろ材シートの微細片化工程
１３  微細片中のバインダの蒸発工程
１４  硝酸溶液中での微細片の粉砕によるスラリー化と除染工程
１６，１８  スラリー化を開始したガラス繊維のろ別及び水洗工程
１８  ガラス繊維の水洗工程
１９，２２  ガラス繊維のろ別及び水中でのスラリー化
２３  スラリーをろ過しながらガラス繊維の成形
２４  バルク成形体の脱水乾燥工程
２６  バルク成形体を有底円筒容器に収容する工程
【図１】
0004083300.tif 000003
【図２】
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【図３】
0004083300.tif 000005
【図４】
0004083300.tif 000006
【図５】
0004083300.tif 000007
【図６】
0004083300.tif 000008
【図７】
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【図８】
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