JP6522969B2 - Radioactive material removal method - Google Patents
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Description
本発明は、放射性物質の除去方法に関し、特に、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質の除去方法に関する。 The present invention relates to a method of removing radioactive material, and more particularly to a method of removing radioactive material contained in zirconium molybdate.
従来、原子燃料再処理設備の溶解槽などの内面に固着したモリブデン酸ジルコニウムを主成分とした放射性物質を含有するスラッジを除去する固着スラッジ除去方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この固着スラッジ除去方法においては、溶解反応槽の内面に付着したモリブデン酸ジルコニウムを主成分とするスラッジに水酸化ナトリウムなどの強塩基を接触させてモリブデンを溶解させた後、硝酸などの強酸を接触させてジルコニウムを溶解することにより、溶解反応槽に固着したスラッジを効率良く除去している。 In the past, there has been proposed a fixed sludge removal method for removing sludge containing radioactive material mainly composed of zirconium molybdate fixed to the inner surface of a dissolving tank or the like of a nuclear fuel reprocessing facility (see, for example, Patent Document 1) . In this fixed sludge removal method, a strong base such as sodium hydroxide is brought into contact with a sludge mainly composed of zirconium molybdate attached to the inner surface of the dissolution reaction tank to dissolve molybdenum, and then a strong acid such as nitric acid is contacted. The sludge fixed to the dissolution reaction tank is efficiently removed by dissolving the zirconium.
しかしながら、特許文献１に記載の溶解反応槽の固着スラッジの除去方法では、溶解反応槽に固着したスラッジを効率良く除去するためには、取扱いが困難な強塩基及び強酸を交互に複数回切替えて固着スラッジに接触させて洗浄する必要がある。このため、固着スラッジの除去に要する廃液の液量が増大して廃液の処理が困難となり、必ずしも効率良く固着スラッジを除去できていない実情がある。 However, in the method for removing fixed sludge in the dissolution reaction tank described in Patent Document 1, in order to efficiently remove the sludge fixed in the dissolution reaction tank, the strong base and the strong acid which are difficult to handle are alternately switched a plurality of times. It is necessary to contact fixed sludge and wash it. For this reason, the liquid volume of the waste liquid required for the removal of the fixed sludge increases, which makes it difficult to treat the waste liquid, and there is a situation that the fixed sludge can not be removed efficiently.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去できる放射性物質の除去方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for removing radioactive substances which can efficiently remove radioactive substances contained in zirconium molybdate.
本発明の放射性物質の除去方法は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウムに、前記モリブデン酸ジルコニウムを溶解させる溶解除去剤を接触させて前記モリブデン酸ジルコニウムと共に前記放射性物質を溶解除去することを特徴とする。 The radioactive substance removal method of the present invention is characterized in that the radioactive substance is dissolved and removed together with the zirconium molybdate by bringing the dissolution removing agent for dissolving the zirconium molybdate into contact with the zirconium molybdate containing radioactive substance. Do.
この構成によれば、モリブデン酸ジルコニウムに当該モリブデン酸ジルコニウムを溶解する溶解除去剤を接触させるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 According to this configuration, since the dissolution removal agent that dissolves the zirconium molybdate is brought into contact with the zirconium molybdate, it becomes possible to efficiently remove the radioactive substance contained in the zirconium molybdate.
本発明の放射性物質の除去方法においては、前記溶解除去剤が、キレート剤を含有するアルカリ性水溶液であることが好ましい。この構成により、アルカリ性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウムのモリブデンを溶解できると共に、キレート剤によってジルコニウムを溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the dissolution remover is preferably an alkaline aqueous solution containing a chelating agent. With this configuration, it is possible to dissolve the molybdenum of zirconium molybdate by the alkaline aqueous solution and to dissolve the zirconium by the chelating agent, so it is possible to efficiently remove the radioactive substance contained in the zirconium molybdate.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記アルカリ性水溶液が、アルカリ金属水酸化物の水溶液であることが好ましい。この構成により、モリブデン酸ジルコニウムのモリブデンを効率良く溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the alkaline aqueous solution is preferably an aqueous solution of an alkali metal hydroxide. According to this configuration, since the molybdenum of zirconium molybdate can be efficiently dissolved, radioactive substances contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記アルカリ金属水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム及び水酸化カリウムからなる群から選択された少なくとも１種を含有することが好ましい。この構成により、モリブデン酸ジルコニウムのモリブデンを効率良く溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the alkali metal hydroxide preferably contains at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, lithium hydroxide and potassium hydroxide. According to this configuration, since the molybdenum of zirconium molybdate can be efficiently dissolved, radioactive substances contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記キレート剤が、エチレンジアミンテトラアセテート、シュウ酸、クエン酸、イタコン酸、アコニット酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライオン酸、フタル酸、イソフタル酸及びグリコール酸からなる群から選択された少なくとも１種を含有することが好ましい。この構成により、ジルコニウムを効率良く溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the method for removing a radioactive substance of the present invention, the chelating agent is ethylenediaminetetraacetate, oxalic acid, citric acid, itaconic acid, aconitic acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberin It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of acid, azelion acid, phthalic acid, isophthalic acid and glycolic acid. According to this configuration, since zirconium can be efficiently dissolved, radioactive substances contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記アルカリ性水溶液は、電位調整剤を含有することが好ましい。この構成により、モリブデン酸ジルコニウムのモリブデンを効率良く溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the alkaline aqueous solution preferably contains a potential regulator. According to this configuration, since the molybdenum of zirconium molybdate can be efficiently dissolved, radioactive substances contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記溶解除去剤が、ナノバブルを含有する酸性水溶液であることが好ましい。この構成により、酸性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウムのジルコニウムを溶解できると共に、正に帯電したナノバブルによってモリブデンを溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the dissolution removal agent is preferably an acidic aqueous solution containing nanobubbles. According to this configuration, since the acidic aqueous solution can dissolve zirconium of zirconium molybdate and molybdenum can be dissolved by the positively charged nanobubbles, radioactive substances contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記溶解除去剤が、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤を含有する酸性水溶液であることが好ましい。この構成により、酸性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウムのジルコニウムを溶解できると共に、正に帯電した界面活性剤によってモリブデンを溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, preferably, the dissolution remover is an acidic aqueous solution containing at least one surfactant selected from the group consisting of cationic surfactants and amphoteric surfactants. . According to this configuration, since the acidic aqueous solution can dissolve zirconium of zirconium molybdate and the positively charged surfactant can dissolve molybdenum, it is possible to efficiently remove the radioactive substance contained in zirconium molybdate.
本発明の放射性物質の除去方法は、前記溶解除去剤が、アニオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種を含有するアルカリ性水溶液であることが好ましい。この構成により、アルカリ性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウムのモリブデンを溶解できると共に、負に帯電した界面活性剤によってジルコニウムを溶解できるので、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 In the radioactive material removal method of the present invention, the dissolution removal agent is preferably an alkaline aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of anionic surfactants and amphoteric surfactants. According to this configuration, since the alkaline aqueous solution can dissolve molybdenum of zirconium molybdate and the negatively charged surfactant can dissolve zirconium, the radioactive substance contained in zirconium molybdate can be efficiently removed.
本発明によれば、モリブデン酸ジルコニウムに含まれる放射性物質を効率良く除去できる放射性物質の除去方法を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a method of removing radioactive substances which can efficiently remove radioactive substances contained in zirconium molybdate.
図１は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウムの説明図である。図１に示すように、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法の溶解除去対象となるモリブデン酸ジルコニウム１は、原子燃料再処理設備の溶解槽１１の内壁に固着したスラッジである。このモリブデン酸ジルコニウム１は、モリブデン１２とジルコニウム１３とが交互に積層されている。また、モリブデン酸ジルコニウム１は、モリブデン１２とジルコニウム１３との間に放射性物質１４を巻き込んで内部に含有した状態で溶解槽１１の内壁に付着している。モリブデン酸ジルコニウム１は、強酸性及び強塩基性の溶解除去剤と接触させることで溶解除去することが可能である。
FIG. 1 is an explanatory view of zirconium molybdate containing a radioactive substance. As shown in FIG. 1, the zirconium molybdate 1 to be dissolved and removed in the method for removing radioactive substances according to the present embodiment is sludge fixed to the inner wall of the dissolving
図２は、溶解除去剤のｐＨに対するモリブデン酸ジルコニウムの溶解量の関係を示す図である。図２に示すように、モリブデン酸ジルコニウムは、溶解除去剤のｐＨが小さい酸性側の領域では、ジルコニウムの溶解量が高くなる一方、モリブデンの溶解量が小さくなる。また、モリブデン酸ジルコニウムは、溶解除去剤のｐＨが大きい塩基性側の領域では、モリブデンの溶解量が高くなる一方、ジルコニウムの溶解量が小さくなる。さらに、モリブデン酸ジルコニウムは、ｐＨが７付近の中性の領域では、モリブデンの溶解量及びジルコニウムの溶解量がいずれも小さくなる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the dissolution amount of zirconium molybdate and the pH of the dissolution remover. As shown in FIG. 2, with zirconium molybdate, the dissolution amount of zirconium increases while the dissolution amount of molybdenum decreases in the acidic side region where the pH of the dissolution and removal agent is small. In addition, in the region of the basic side where the pH of the dissolution and removal agent is large, zirconium molybdate has a high dissolution amount of molybdenum and a small dissolution amount of zirconium. Furthermore, in the case of zirconium molybdate, the dissolution amount of molybdenum and the dissolution amount of zirconium both decrease in a neutral region near
図３Ａに示すように、放射性物質１４を含有するモリブデン酸ジルコニウム１を、強酸性の溶解除去剤と接触させた場合には、モリブデン酸ジルコニウム１表面のジルコニウム１３が溶解除去される一方、モリブデン１２が表面に析出してモリブデン酸ジルコニウム１内部の放射性物質１４を溶解除去することはできない。また、図３Ｂに示すように、放射性物質１４を含有するモリブデン酸ジルコニウム１を、強塩基性の溶解除去剤と接触させた場合には、モリブデン酸ジルコニウム１表面のモリブデン１２が溶解除去される一方、ジルコニウム１３が表面に析出してモリブデン酸ジルコニウム１内部の放射性物質１４を溶解除去することはできない。したがって、一般的には、放射性物質１４を含有するモリブデン酸ジルコニウム１を溶解除去するためには、強酸性の溶解除去剤と強塩基性の溶解除去剤とを交互にモリブデン酸ジルコニウム１と接触させる必要があった。
As shown in FIG. 3A, when zirconium molybdate 1 containing
本発明者らは、上述したモリブデン酸ジルコニウム１の溶解特性に着目した。そして、本発明者らは、溶解除去剤の液性及び添加剤について種々検討した結果、単一の溶解除去剤を用いるだけでモリブデン酸ジルコニウム１と共に放射性物質１４を溶解除去できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明の骨子は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウム１に、モリブデン酸ジルコニウム１を溶解させる溶解除去剤を接触させてモリブデン酸ジルコニウム１と共に前記放射性物質１４を溶解除去することである。
The present inventors focused on the dissolution characteristics of zirconium molybdate 1 described above. And, as a result of various investigations on the properties of the dissolution and removal agent and the additives, the present inventors have found that the
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications. In addition, the following embodiments can be implemented in combination as appropriate. In addition, the same reference numerals are given to constituent elements common to the respective embodiments to avoid duplication of description.
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る放射性物質の除去方法は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウムに、モリブデン酸ジルコニウムを溶解させるキレート剤を含有するアルカリ性水溶液を接触させてモリブデン酸ジルコニウムと共に放射性物質を溶解除去するものである。
First Embodiment
In the method of removing a radioactive substance according to the first embodiment of the present invention, the radioactive substance is made radioactive with zirconium molybdate by contacting the alkaline aqueous solution containing a chelating agent for dissolving zirconium molybdate with the zirconium molybdate containing radioactive substance. It dissolves and removes substances.
図４は、第１の実施の形態に係る放射性物質の除去方法の概念図である。図４に示すように、本実施の形態では、モリブデン酸ジルコニウム１に、キレート剤１５を含有するアルカリ性水溶液と接触させるので、アルカリ性水溶液によってモリブデン１２が溶解除去されると共に、モリブデン酸ジルコニウム１表面に析出したジルコニウム１３とキレート剤１５とがキレートを形成してアルカリ性水溶液に溶解する。キレート剤としてシュウ酸（（ＣＯＯＨ）２）を用いた場合には、下記式（１）に基づいて、モリブデン酸ジルコニウム（Ｍｏ２ＺｒＯ７（ＯＨ）２・２Ｈ２Ｏ）のジルコニウムとシュウ酸とがキレートを形成して、ジルコニウムが溶解除去剤のｐＨに応じて、Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］２＋、Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］２、Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］３ ２−及びＺｒ［（ＣＯＯ）２］４ ４−の何れかとなって溶解除去剤に溶解し、モリブデンがＭｏＯ４ ２−として溶解除去剤に溶解する。この結果、アルカリ性水溶液を用いるだけで、モリブデン酸ジルコニウム１の内部に巻き込まれた放射性物質１４をモリブデン酸ジルコニウム１と共に溶解除去することが可能となる。
Ｍｏ２ＺｒＯ７（ＯＨ）２・２Ｈ２Ｏ＋（ＣＯＯＨ）２→Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］２＋＋Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］２＋Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］３ ２−＋Ｚｒ［（ＣＯＯ）２］４ ４−＋ＭｏＯ４ ２− ・・・（１）
FIG. 4 is a conceptual view of the method of removing radioactive substances according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, since the zirconium molybdate 1 is brought into contact with the alkaline aqueous solution containing the
Mo 2 ZrO 7 (OH) 2 2 H 2 O + (COOH) 2 → Zr [(COO) 2 ] 2+ + Zr [(COO) 2 ] 2 + Zr [(COO) 2 ] 3 2- + Zr [(COO) 2 ] 4 4- + MoO 4 2- (1)
図５は、キレート剤を加えた溶解除去剤のｐＨに対するモリブデン酸ジルコニウムの溶解量の関係を示す図である。図５に示すように、キレート剤を加えることにより、上述した作用効果でジルコニウムの溶解量は、点線Ｌ１から実線Ｌ２に変化してｐＨが大きい領域で増大する。したがって、本実施の形態では、ｐＨが大きいアルカリ水溶液にキレート剤を加えて溶解除去剤として用いることにより、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去することが可能となる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the dissolution amount of zirconium molybdate and the pH of a dissolution inhibitor to which a chelating agent is added. As shown in FIG. 5, with the addition of the chelating agent, the dissolution amount of zirconium changes from the dotted line L1 to the solid line L2 and increases in the region where the pH is large due to the above-described effects. Therefore, in the present embodiment, by adding a chelating agent to an alkaline aqueous solution having a large pH and using it as a dissolution and removal agent, it becomes possible to efficiently dissolve and remove zirconium molybdate.
図６は、溶解除去剤のキレート剤濃度と金属濃度との関係を示す図である。なお、図６においては、横軸にキレート剤濃度を示し、縦軸にアルカリ性水溶液中に溶解したモリブデン又はジルコニウムの濃度のうち、低い方の金属イオン濃度を示している。また、図６においては、水酸化ナトリウム濃度を０ｍｏｌ／Ｌとしてキレート剤としてシュウ酸の濃度を変化させた場合（Ｌ３参照）と、水酸化ナトリウム濃度を０．５ｍｏｌ／Ｌとしてキレート剤としてシュウ酸の濃度を変化させた場合（Ｌ４参照）と、水酸化ナトリウム濃度を１．５ｍｏｌ／Ｌとしてキレート剤としてシュウ酸の濃度を変化させた場合（Ｌ５参照）とを示している。 FIG. 6 is a view showing the relationship between the concentration of a chelating agent in the dissolution agent and the metal concentration. In FIG. 6, the abscissa represents the concentration of the chelating agent, and the ordinate represents the lower one of the concentrations of molybdenum or zirconium dissolved in the alkaline aqueous solution. Further, in FIG. 6, when the concentration of sodium hydroxide is 0 mol / L and the concentration of oxalic acid is changed as a chelating agent (see L3), the concentration of sodium hydroxide is 0.5 mol / L and oxalic acid as a chelating agent. The case where the concentration of oxalic acid is changed as the chelating agent with the sodium hydroxide concentration set to 1.5 mol / L (see L4) and the case where the concentration of oxalic acid is changed (see L5) is shown.
図６に示すように、水酸化ナトリウム濃度を０ｍｏｌ／Ｌとした場合に対し、水酸化ナトリウム濃度を０．５ｍｏｌ／Ｌとした場合には、金属イオン濃度が大幅に増大することが分かる。この結果から、溶解除去剤のｐＨを増大させてキレート剤と併用することにより、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去できることが分かる。また、水酸化ナトリウム濃度を０．５ｍｏｌ／Ｌとした場合に対し、水酸化ナトリウム濃度を１．５ｍｏｌ／Ｌとした場合には、キレート剤が低濃度の範囲では金属イオン濃度がキレート剤のみを用いた場合よりも低いものの、キレート剤の濃度の増大と共に金属イオン濃度が増大することが分かる。この結果から、溶解除去剤のｐＨとキレート剤濃度とを所定範囲に制御することにより、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去できることが分かる。 As shown in FIG. 6, it can be seen that the metal ion concentration significantly increases when the sodium hydroxide concentration is 0.5 mol / L, as opposed to the case where the sodium hydroxide concentration is 0 mol / L. From this result, it can be seen that zirconium molybdate can be dissolved and removed efficiently by increasing the pH of the solution removing agent and using it in combination with a chelating agent. When the sodium hydroxide concentration is 1.5 mol / L, the concentration of the metal ion is only the chelating agent in the low concentration range, as opposed to the case where the sodium hydroxide concentration is 0.5 mol / L. Although lower than when used, it can be seen that the metal ion concentration increases with increasing chelating agent concentration. From this result, it is understood that zirconium molybdate can be dissolved and removed efficiently by controlling the pH of the solution removing agent and the concentration of the chelating agent in a predetermined range.
キレート剤としては、アルカリ性水溶液中でジルコニウム１３とキレートを形成できるものであれば特に制限はなく、従来公知の各種キレート剤を用いることが可能である。キレート剤としては、エチレンジアミンテトラアセテート（ＥＤＴＡ）、シュウ酸、クエン酸、イタコン酸、アコニット酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、フタル酸、イソフタル酸及びグリコール酸が挙げられる。これらのキレート剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのキレート剤の中でも、ジルコニウム１３を効率良く溶解除去できる観点から、シュウ酸、エチレンジアミンテトラアセテート（ＥＤＴＡ）が好ましい。
The chelating agent is not particularly limited as long as it can form a chelate with
アルカリ性水溶液としては、モリブデン１２を溶解除去できるものであれば特に制限はなく、従来公知の各種アルカリ水溶液を用いることが可能である。アルカリ水溶液としては、例えば、アルカリ金属水酸化物の水溶液が挙げられる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムなどが挙げられる。これらのアルカリ金属水酸化物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのアルカリ金属水酸化物の中でも、モリブデン１２を効率良く溶解除去できる観点から、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。
The alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as it can dissolve and remove
溶解除去剤のｐＨとしては、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去する観点から、４以上が好ましく、２以上がより好ましく、また１１以下が好ましい。 The pH of the dissolving and removing agent is preferably 4 or more, more preferably 2 or more, and preferably 11 or less from the viewpoint of efficiently dissolving and removing zirconium molybdate.
溶解除去剤のキレート剤の濃度としては、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去する観点から、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上が好ましく、また２．０ｍｏｌ／Ｌが好ましい。 The concentration of the chelating agent in the dissolution and removal agent is preferably 0.5 mol / L or more, and more preferably 2.0 mol / L, from the viewpoint of efficiently dissolving and removing zirconium molybdate.
溶解除去剤のキレート剤の含有量としては、アルカリ金属酸化物の水酸基の当量に対して、キレート剤のカルボキシル基の当量が１：１〜１：４の範囲がより好ましい。 As content of the chelating agent of a solution removal agent, the range of the equivalent of the carboxyl group of a chelating agent is more preferable with respect to the equivalent of the hydroxyl group of an alkali metal oxide.
本実施の形態に係る放射性物質の除去方法においては、溶解除去剤が、更に電位調整剤を含有することが好ましい。この電位調整剤を含有することにより、モリブデン酸ジルコニウムを更に効率良く溶解除去することが可能となる。 In the method for removing a radioactive substance according to the present embodiment, the solution removing agent preferably further contains a potential regulator. By containing this potential regulator, it is possible to more efficiently dissolve and remove zirconium molybdate.
図７は、モリブデンとジルコニウムの電位ｐＨの概念図である。図７に示すように、溶解除去剤に還元性を有するシュウ酸などのキレート剤を添加すると、溶解除去剤の水素電極基準の酸化還元電位は、モリブデン酸ジルコニウムのモリブデンがＭｏＯ２となる不溶解領域Ａ１となる。そこで、過酸化水素などの溶解除去剤の酸化還元電位を向上する電位調整剤を添加することにより、溶解除去剤の酸化還元電位は、モリブデンの不溶解領域Ａ１外に向上するので、モリブデン酸ジルコニウムを更に効率良く溶解除去することが可能となる。 FIG. 7 is a conceptual view of the potential pH of molybdenum and zirconium. As shown in FIG. 7, when a chelating agent such as oxalic acid having reducibility is added to the dissolving and removing agent, the redox potential of the dissolving and removing agent based on the hydrogen electrode is not dissolved such that the molybdenum of zirconium molybdate becomes MoO 2. It becomes area A1. Therefore, the oxidation-reduction potential of the dissolution and removal agent is improved to the outside of the insoluble region A1 of molybdenum by adding a potential regulator to improve the oxidation-reduction potential of the dissolution and removal agent such as hydrogen peroxide. Can be dissolved and removed more efficiently.
電位調整剤としては、過酸化水素水などの過酸化物類、ペルオキシ酢酸などのペルオキソ酸、ペルオキソ酸塩、酸素ガス、オゾン、二酸化炭素、過塩素酸、過塩素酸塩、次亜塩素酸、及び次亜塩素酸塩などを用いることができる。これらの電位調整剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去する観点から、過酸化水素水が好ましい。 As a potential regulator, peroxides such as hydrogen peroxide water, peroxy acids such as peroxyacetic acid, peroxy acid salts, oxygen gas, ozone, carbon dioxide, perchloric acid, perchlorate, hypochlorous acid, And hypochlorite can be used. One of these potential adjusters may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these, hydrogen peroxide water is preferable from the viewpoint of efficiently dissolving and removing zirconium molybdate.
溶解除去剤の電位調整剤の濃度としては、モリブデン酸ジルコニウムを効率良く溶解除去する観点から、０．１質量％以上が好ましく、また１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。 The concentration of the potential adjusting agent of the dissolution and removal agent is preferably 0.1% by mass or more, 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less from the viewpoint of efficiently dissolving and removing zirconium molybdate.
次に、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法について詳細に説明する。図８は、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法のフロー図である。図８に示すように、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法では、まず、溶解除去剤を調製した後（ステップＳＴ１１）、調製した溶解除去剤を用いて洗浄対象となる対称設備を洗浄する（ステップＳＴ１２）。次に、洗浄後の放射性物質を含有する溶解除去剤を廃液として回収した後（ステップＳＴ１３）、廃液から放射性物質を分離する（ステップＳＴ１４）。ここでは、廃液から分離した放射性物質は放射性廃棄物として廃棄される。次に、放射性物質を分離した廃液を精製して廃液中に溶存する微量の放射性物質を放射性廃棄物として廃棄する（ステップＳＴ１５）。ここでの廃液の精製には、再処理設備の濃縮設備及び中和処理設備を用いることが可能である。精製した溶解除去剤は、再び洗浄対象設備の溶解除去剤として用いられる。廃液の精製には、既存の設備を用いてもよく、専用設備を設けてもよい。 Next, the method of removing radioactive substances according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 8 is a flowchart of the method of removing radioactive material according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the radioactive substance removal method according to the present embodiment, first, after preparing the dissolution and removal agent (step ST11), the prepared dissolution and removal agent is used to wash the symmetric equipment to be cleaned. (Step ST12). Next, after the dissolved removal agent containing the radioactive substance after washing is recovered as a waste liquid (step ST13), the radioactive substance is separated from the waste liquid (step ST14). Here, radioactive substances separated from the waste solution are discarded as radioactive waste. Next, the waste fluid from which radioactive materials have been separated is purified, and a trace amount of radioactive material dissolved in the waste fluid is discarded as radioactive waste (step ST15). It is possible to use concentration equipment and neutralization treatment equipment of reprocessing equipment for purification of the waste liquid here. The purified dissolving and removing agent is used again as the dissolving and removing agent for the equipment to be cleaned. For purification of the waste liquid, existing equipment may be used, or dedicated equipment may be provided.
図９は、洗浄対象設備の一例を示す模式図である。この洗浄対象設備１００は、コンクリート製の密閉可能な構造を有するセル１０１内に複数の原子燃料再処理設備の溶解槽を有する。このセル１０１には、セル１０１内に洗浄液を供給する供給配管１０２とセル内の洗浄液を排出する排出配管１０３が設けられている。また、セル１０１には、セル１０１内に蒸気を供給する蒸気配管Ｌ１と、セル１０１内に空気を供給する空気配管Ｌ２が設けられている。蒸気配管Ｌ１には、蒸気の供給量を調整する調整バルブＶ１が設けられ、空気配管Ｌ２には、空気の供給量を調整する調整バルブＶ２が設けられている。本実施の形態に係る放射性物質の除去方法においては、単一の溶解除去剤を用いてモリブデン酸ジルコニウムを溶解除去できるので、セル１０１内に溶解除去剤を供給してセル１０１内を溶解除去剤で満たした後、セル１０１から溶解除去剤を排出するだけでセル１０１を洗浄することが可能となる。また、単一の溶解除去剤でセル１０１内を洗浄することができるので、供給配管１０２だけでなく、再処理設備固有の移送機器のユーティリティである蒸気配管Ｌ１及び空気配管Ｌ２からセル１０１内に溶解除去剤を供給することによっても、効率良くセル１０１内を洗浄することが可能となる。
FIG. 9 is a schematic view showing an example of the equipment to be cleaned. The equipment to be cleaned 100 includes dissolving tanks of a plurality of nuclear fuel reprocessing equipment in a
以上説明したように、本実施の形態によれば、キレート剤を含有するアルカリ性水溶液をモリブデン酸ジルコニウムと接触させるので、アルカリ性水溶液によってモリブデンを溶解できるだけでなく、キレート剤によってジルコニウムも溶解できる。これにより、放射性物質の除去方法は、モリブデン酸ジルコニウムに巻き込まれた放射性物質を速やかに溶解除去することが可能となるので、モリブデン酸ジルコニウムを主成分とした放射性物質を効率良く除去することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the alkaline aqueous solution containing the chelating agent is brought into contact with the zirconium molybdate, not only molybdenum can be dissolved by the alkaline aqueous solution, but also zirconium can be dissolved by the chelating agent. As a result, since the radioactive substance removal method makes it possible to rapidly dissolve and remove the radioactive substance caught in the zirconium molybdate, it is possible to efficiently remove the radioactive substance mainly composed of zirconium molybdate. It becomes.
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第１の実施の形態と共通する構成要素については説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following, differences from the above-described first embodiment will be mainly described, and redundant description will be avoided. The description of the components common to the first embodiment described above is omitted.
本発明の第２の実施の形態に係る放射性物質の除去方法は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウムに、モリブデン酸ジルコニウムを溶解させる溶解除去剤としてのナノバブルを含有する酸性水溶液を接触させてモリブデン酸ジルコニウムと共に放射性物質を溶解除去するものである。 In the method of removing a radioactive substance according to the second embodiment of the present invention, the molybdenum molybdate containing the radioactive substance is brought into contact with an acidic aqueous solution containing nanobubbles as a dissolution and removal agent for dissolving zirconium molybdate. It dissolves and removes radioactive substances with zirconium acid.
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る放射性物質の除去方法の概念図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法においては、ナノバブルを含有する酸性水溶液をモリブデン酸ジルコニウム１に接触させるので、酸性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウム１のジルコニウム１３が溶解してモリブデン酸ジルコニウム１が脆化する。残存したモリブデン酸ジルコニウム１のモリブデン１２は、負（−）に帯電するので、酸性溶液中で正（＋）に帯電したナノバブル１６との静電的な相互作用によって脆化したモリブデン酸ジルコニウム１から剥離して溶解する。この結果、モリブデン酸ジルコニウム１と共に、モリブデン酸ジルコニウム１に巻き込まれた放射性物質１４を効率良く溶解除去することが可能となる。
FIG. 10 is a conceptual view of the radioactive substance removing method according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in the method for removing a radioactive substance according to the present embodiment, the acidic aqueous solution containing nanobubbles is brought into contact with zirconium molybdate 1, so that
図１１は、溶解除去剤のｐＨとナノバブルのゼータ電位との関係を示す図である。図１１に示すように、ナノバブルは、溶解除去剤のｐＨがマイナスの領域では、負に帯電するのに対して、ｐＨが４以下の領域では正に帯電する。したがって、本実施の形態では、溶解除去剤を酸性水溶液とすることにより、ナノバブルが正に帯電して上述した作用効果によってモリブデン１２を効率良く溶解除去することが可能となる。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the pH of the dissolution agent and the zeta potential of the nanobubbles. As shown in FIG. 11, the nanobubbles are negatively charged in the region where the pH of the dissolution and removal agent is negative, while they are positively charged in the region where the pH is 4 or less. Therefore, in the present embodiment, by making the dissolution and removal agent into an acidic aqueous solution, the nanobubbles are positively charged, and it becomes possible to efficiently dissolve and remove the
酸性水溶液としては、ジルコニウム１３を溶解除去できるものであれば特に制限はなく、従来公知の各種酸性水溶液を用いることが可能である。酸性水溶液としては、例えば、硫酸、硝酸、及び塩酸などの酸の水溶液が挙げられる。これらの酸は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの酸の中でも、硝酸が好ましい。
The acidic aqueous solution is not particularly limited as long as the
ナノバブルの発生方法としては、特に制限はなく、例えば、加圧溶解方式、二相流旋回放式及び散基式などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a generation | occurrence | production method of a nano bubble, For example, a pressure dissolution system, a two-phase flow rotation release system, a scatter group system, etc. are mentioned.
ナノバブルの気泡径としては、モリブデン１２を溶解除去できる範囲であれば特に制限はない。ナノバブルの気泡径としては、モリブデン１２を効率良く溶解する観点から、１μｍ未満が好ましく、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲が更に好ましい。
The bubble diameter of the nano bubble is not particularly limited as long as the
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と共通する構成要素については説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the following, differences from the first embodiment and the second embodiment described above will be mainly described, and redundant description will be avoided. The description of the components common to the first embodiment and the second embodiment described above will be omitted.
本発明の第３の実施の形態に係る放射性物質の除去方法は、放射性物質を含有するモリブデン酸ジルコニウムに、モリブデン酸ジルコニウムを溶解させる溶解除去剤としてのカチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤を含有する酸性水溶液又はアニオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種を含有するアルカリ性水溶液を接触させてモリブデン酸ジルコニウムと共に放射性物質を溶解除去するものである。 A radioactive substance removal method according to a third embodiment of the present invention comprises cationic surfactant and amphoteric surfactant as a dissolution removing agent for dissolving zirconium molybdate in zirconium molybdate containing radioactive substance. Aqueous solution containing at least one surfactant selected from the group consisting of at least one surfactant or alkaline aqueous solution containing at least one surfactant selected from the group consisting of an anionic surfactant and an amphoteric surfactant in contact with molybdic acid It dissolves and removes radioactive substances with zirconium.
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る放射性物質の除去方法の概念図である。図１２Ａに示すように、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法においては、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤を含有する酸性水溶液をモリブデン酸ジルコニウム１に接触させるので、酸性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウム１のジルコニウム１３が溶解してモリブデン酸ジルコニウム１が脆化する。残存したモリブデン酸ジルコニウム１のモリブデン１２は、負（−）に帯電するので、酸性溶液中で正（＋）に帯電したカチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤１７との静電的な相互作用によって脆化したモリブデン酸ジルコニウム１から剥離して溶解する。この結果、モリブデン酸ジルコニウム１と共に、モリブデン酸ジルコニウム１に巻き込まれた放射性物質１４を効率良く溶解除去することが可能となる。アルカリ性水溶液としては、上述した第１の実施の形態と同様のものを用いることができる。
12A and 12B are conceptual diagrams of the radioactive substance removal method according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12A, in the method for removing a radioactive substance according to the present embodiment, an acidic aqueous solution containing at least one surfactant selected from the group consisting of a cationic surfactant and an amphoteric surfactant. Is brought into contact with the zirconium molybdate 1 so that the
また、図１２Ｂに示すように、本実施の形態に係る放射性物質の除去方法においては、アニオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤を含有する酸性水溶液をモリブデン酸ジルコニウム１に接触させるので、酸性水溶液によってモリブデン酸ジルコニウム１のモリブデン１２が溶解してモリブデン酸ジルコニウム１が脆化する。残存したモリブデン酸ジルコニウム１のジルコニウム１３は、正（＋）に帯電するので、アルカリ性溶液中で負（−）に帯電したアニオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択された少なくとも１種の界面活性剤１８との静電的な相互作用によって脆化したモリブデン酸ジルコニウム１から剥離して溶解する。この結果、モリブデン酸ジルコニウム１と共に、モリブデン酸ジルコニウム１に巻き込まれた放射性物質１４を効率良く溶解除去することが可能となる。酸性水溶液としては、上述した第２の実施の形態と同様のものを用いることができる。
Further, as shown in FIG. 12B, in the method for removing a radioactive substance according to the present embodiment, at least one surfactant selected from the group consisting of an anionic surfactant and an amphoteric surfactant is contained. Since the acidic aqueous solution is brought into contact with the zirconium molybdate 1, the
カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩及び下記一般式（１）で表される第４級アンモニウム塩などが挙げられる。
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ４は、ステアリル基、パルミチル基、メチル基、又はブチル基などのアルキル基を表す。Ｘは、塩素又は臭素などのハロゲンを表す。）
Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts and quaternary ammonium salts represented by the following general formula (1).
(In formula (1), R 1 to R 4 each represent an alkyl group such as stearyl group, palmityl group, methyl group or butyl group. X represents a halogen such as chlorine or bromine.)
上記式（１）におけるＲ１〜Ｒ４としては、廃液処理の観点から、炭素数が１以上２５以下のアルキル基が好ましく、炭素数が１以上１０以下のアルキル基がより好ましく、炭素数が１以上５以下のアルキル基が更に好ましい。 As R 1 to R 4 in the above formula (1), from the viewpoint of waste liquid treatment, an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, and the carbon number is An alkyl group of 1 or more and 5 or less is more preferable.
アニオン性界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アシル化アミノ酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、Ｎ−アシル−Ｎ−メチルタウリン塩、α−オレフィンスルホン酸塩、高級脂肪酸エステルスルホン酸塩、アルキルエーテル酢酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、脂肪酸石ケン、アルキルリン酸エステル塩、Ｎ−ラウロイルグルタミン酸塩、Ｎ−パルミトイルグルタミン酸塩、Ｎ−ラウロイル−Ｎ−エチルグリシン塩、Ｎ−ラウロイルサルコシン塩、及びＮ−ミリストイル−β−アラニン塩などが挙げられる。 As an anionic surfactant, alkyl sulfonates, alkyl sulfates, acylated amino acid salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, alkyl benzene sulfonates, N-acyl-N-methyl taurine salts, α-olefin sulfonic acid Salts, higher fatty acid ester sulfonates, alkyl ether acetates, polyoxyethylene alkyl ether acetates, fatty acid soaps, alkyl phosphates, N-lauroyl glutamate, N-palmitoyl glutamate, N-lauroyl-N- Ethyl glycine salt, N-lauroyl sarcosine salt, N-myristoyl-β-alanine salt and the like can be mentioned.
両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン系活性剤、アルキルアミドプロピルベタインなどのアミドベタイン系活性剤、スルホベタイン系活性剤、ヒドロキシスルホベタイン系活性剤、アミドスルホベタイン系活性剤、ホスホベタイン系活性剤、イミダゾリニウムベタイン系活性剤、アミノプロピオン酸系活性剤、及びアミノ酸系活性剤などが挙げられる。 As amphoteric surfactants, alkylbetaine-based activators such as alkyl dimethylamino acetic acid betaine, amidobetaine-based activators such as alkylamidopropyl betaine, sulfobetaine-based activators, hydroxysulfobetaine-based activator, amidosulfobetaine-based activity Agents, phosphobetaine activators, imidazolinium betaine activators, aminopropionic acid activators, amino acid activators and the like.
界面活性剤の濃度としては、例えば、溶解除去剤に対して、０．１質量％以上が好ましい。 As a density | concentration of surfactant, 0.1 mass% or more is preferable with respect to the dissolution removal agent, for example.
酸性水溶液のｐＨとしては、７未満が好ましく、４以下がより好ましい。 The pH of the acidic aqueous solution is preferably less than 7, and more preferably 4 or less.
アルカリ性水溶液のｐＨとしては、７超えが好ましく、１０以上がより好ましい。 The pH of the alkaline aqueous solution is preferably 7 or more, more preferably 10 or more.
１ モリブデン酸ジルコニウム
１１ 溶解槽
１２ モリブデン
１３ ジルコニウム
１４ 放射性物質
１５ キレート剤
１６ ナノバブル
１７，１８ 界面活性剤
1
Claims (5)
前記溶解除去剤が、エチレンジアミンテトラアセテート又はシュウ酸のキレート剤を含有するアルカリ性水溶液であることを特徴とする放射性物質の除去方法。 When a dissolution removing agent for dissolving zirconium molybdate is brought into contact with zirconium molybdate containing a radioactive substance to dissolve and remove the radioactive substance together with the zirconium molybdate ,
The method for removing radioactive substances, wherein the solution removing agent is an alkaline aqueous solution containing a chelating agent of ethylenediamine tetraacetate or oxalic acid .
前記溶解除去剤が、ナノバブルを含有する酸性水溶液であることを特徴とする放射性物質の除去方法。 When a dissolution removing agent for dissolving zirconium molybdate is brought into contact with zirconium molybdate containing a radioactive substance to dissolve and remove the radioactive substance together with the zirconium molybdate,
The dissolving and removing agent, a method for removing the radioactive material, characterized in that the acidic aqueous solution containing nanobubbles.
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