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JPH0149000B2 - - Google Patents
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JPH0149000B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0149000B2
JPH0149000B2 JP7466283A JP7466283A JPH0149000B2 JP H0149000 B2 JPH0149000 B2 JP H0149000B2 JP 7466283 A JP7466283 A JP 7466283A JP 7466283 A JP7466283 A JP 7466283A JP H0149000 B2 JPH0149000 B2 JP H0149000B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silica gel
exhaust gas
gas
adsorbent layer
adsorption
Prior art date
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Expired
Application number
JP7466283A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59198394A (en
Inventor
Takaaki Tamura
Wataru Ito
Shigekazu Sato
Naoki Negishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAIHATSU KENKYUSHO IND RES
Original Assignee
KAIHATSU KENKYUSHO IND RES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPH0149000B2 publication Critical patent/JPH0149000B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、原子力発電所の原子炉で使用済と
なつた核燃料を再処理する際に発生する放射生物
質を含んだ排ガスを安全に処理する方法に関する
ものである。 使用済の核燃料を再処理するために、燃料棒を
せん断してこれを硝酸に溶解させる湿式法が採ら
れているが、この溶解工程で、硝酸の蒸気ととも
に、放射性ヨウ素をふくむヨウ素、トリチウム水
をふくむ水、NOx、Kr、Xeなどを含む排ガスが
発生する。このうち硝酸ミスト、水分(トリチウ
ム水を含む)の大部分はミストキヤツチヤおよび
シリカゲル脱湿塔によつて捕捉されるが、その排
ガス中にはなお、NOx約1vol.%(NO2はその90
%程度)、I2 20〜200ppm、CO2 300ppm程度、
H2Oトレース(シリカゲル脱湿塔の運転条件に
もよるが、露点−10〜−15℃程度)、微量のKr
Xeなどの放射性ガス(残部は空気)が含まれて
いる。 I2を除去する一つの方法として、Agを担持さ
せたゼオライトを使用し、I2をヨウ化銀として回
収する方法が知られているが、効率が悪く、理論
量の5〜10倍ものAgが必要であるという欠点が
ある。また「モレキユラシーブ13X」、「ゼオラム
F9」、「モレキユラシーブ5A」、「ゼオラミA−5」
などの商品名で市販されているX型又はA型ゼオ
ライトは、AgなしでもI2を吸着する能力がある
という報告もなされている。しかしながら、これ
らの主結晶格子中のSi:Alの比がほぼ等しいゼ
オライトのほとんどは耐久性がなく、酸が存在す
ると容易に結晶構造自体が崩壊して吸着作用がな
くなり吸着剤として使用できなくなるという共通
の欠点を有している。前記のシリカゲル脱湿塔か
ら出た排ガスはNOxやI2を含有しているととも
に、シリカゲル脱湿塔で脱湿したといつても、前
述のように露点−10〜−15℃程度の水分を含有し
ているので、この排ガスがゼオライトを充填した
吸着塔に入ると、ゼオライト中で酸を生成し、吸
着剤としてのゼオライトの崩壊を招き、実際の吸
着操作に重大な支障をきたす。 この発明は、上記のような従来法の欠点を除去
するためになされたもので、シリカゲルが水分と
ともにNO2を吸着する能力を有すること(NO2
は大部分HNO3として存在する、および特定の合
成ゼオライトが良好なI2吸着性と耐酸性を有して
いることを見出し、シリカゲルで排ガス中の水分
およびNO2を除去する工程と、特定の合成ゼオ
ライトでI2を除去する工程と、残存するNOxを天
然凝灰色で除去する工程とを組合せることによ
り、被処理排ガスが多量の水分を含有していても
効果的にI2およびNOxを吸着除去できるようにし
た処理方法を提供することを目的としている。 シリカゲルは一般に水に対してのみ吸着性を示
すものと考えられているが、本発明者は、水分の
存在下で、ガス中のとくにNO2に対して強い吸
着性を示すことを見出した。すなわち再処理排ガ
スからミストを除去し、ついでシリカゲルに接触
させた場合には、このガス中に含まれている水分
とともに、NO2の相当部分を吸着除去すること
が可能であり、これは従来は知られていなかつた
ことである。 またこの発明でI2除去のために使用される合成
ゼオライトは、フージアサイト(Faujasite)系
合成ゼオライトを通常の方法で水素化したもの
で、他のゼオライトやモレキユラーシーブと比較
して、Na2O含有量が約3%(通常のものは約7
〜8%)と少なく、またSiO2/Al2O3比が約1.3
(通常のものは1.5〜5.0)と小さい。この明細書
において用語「水素化」は、下記の式に示すよう
に、対象とするフージアサイト系合成ゼオライト
のNa成分を水素イオンで置換することを意味す
る。 Ze−Na++H+→Ze−H++Na+ この水素化反応は、対象とするゼオライトに直
接HClを作用させることによつて行なわせること
が、フージアサイト系合成ゼオライトは酸には弱
いので、その水素化にあたつては、NH4Clなど
でイオン交換したのち、加熱してNH3をとばし
て水素化することが望ましい。この反応は次のと
おりである。 Ze−Na++NH4 +Cl→Ze−NH4 ++Na+Cl Ze−NH4 +加熱 ――→ ZeH++NH3↑ さらにNOxを除去するための天然凝灰岩とし
ては、たとえば東北地方、中国地方、九州地方な
どで天然に産出するモルデナイト系およびクリノ
ブチロライト系天然凝灰岩を適当な粒度(たとえ
ば8〜30メツシユ)に破砕したのち活性化したも
のが有利に使用できる。この活性化は、一般に知
られているように、天然凝灰岩粒子をN2のよう
な不活性ガス中で加熱することによつて行われ
る。 シリカゲルからなる第1の吸着剤層に供給され
る被処理ガスは、せん断燃料棒を溶解槽内で溶解
させる際に発生した排ガスであり、この排ガスに
とくに脱湿などの前処理を施しておく必要はな
い。この排ガスは、単にミストを除去する程度で
十分であり、ついでシリカゲルからなる第1の吸
着剤層に送られる。この第1の吸着剤層では、流
入ガスの水分の除去とともに、主としてNO2
吸着除去が行われる(NO2のほとんどはHNO3
形で存在する)。第11吸着剤層を出たガスは、水
分がほぼ完全に除かれており、つぎに上記の合成
ゼオライトからなる第2の吸着剤層を通過し、こ
こでガス中の主としてI2が吸着され、さらに天然
凝灰岩からなる第3の吸着剤層を通過することに
よつて残りのNOxが吸着除去される。この第3
の吸着剤層では、ガス中のNO2はそのまま吸着
されるが、NOは吸着されたのちにNO2に酸化さ
れた形態で保持される。この酸化性能は、モルデ
ナイト系またはククリノブチロライト系天然凝灰
岩吸着剤に、銅、クロム、鉄、コバルト、ニツケ
ル等の金属を活性センターとして担持させておく
ことによつてさらに向上する。 なお、H2OとNO2を吸着除去する第1吸着工
程のシリカゲル塔は、2塔ないしそれ以上の塔を
用いて、いわゆる追込み方式で行うと水分をより
完全に除去することができ、別個の1塔を脱着、
再生とする連続方式にするのが望ましい。第2吸
着工程、第3吸着工程も同様に連続方式にするこ
とができる。 実施例 直径17.5mm、長さ250mmのカラム内に、その上
端から下端にかけて順次に第1〜第3の吸着剤層
をグラスウールを介して形成した吸着塔を用意し
た。第1の吸着剤層は25gのシリカゲル(ユニオ
ンカーバイト社製、商品名「Purasiv−N301」)
からなり、第2の吸着剤層は、NH4Cl法により
水素化されたフージアサイト系合成ゼオライト10
gからなる。また第3の吸着剤層は、モルデナイ
ト系天然凝灰岩(板戸産)を破砕したのち550℃
で焼成することによつて活性化したものからな
る。この吸着塔内に、頂部から底部に向けて被処
理ガス1800を線速約7cm/secで30時間かけて
流した。被処理ガスは、キヤリアガスとしての空
気(水分0.78%)にI2 80ppm、NO2 0.84容量%、
NO0.10容量%を添加して調整されたものである。
各吸着剤層から流出した処理ガスの組成(容量
比)を第1表に示す。
The present invention relates to a method for safely processing exhaust gas containing radioactive materials generated when spent nuclear fuel is reprocessed in a nuclear power plant reactor. In order to reprocess spent nuclear fuel, a wet method is used in which fuel rods are sheared and dissolved in nitric acid.In this dissolution process, along with nitric acid vapor, iodine containing radioactive iodine and tritium water are released. Exhaust gas containing water, NO x , K r , X e , etc. is generated. Of this, most of the nitric acid mist and moisture (including tritiated water) are captured by the mist catcher and silica gel dehumidification tower, but the exhaust gas still contains approximately 1 vol.% of NO x (NO 2 is 90
%), I 2 20-200ppm, CO 2 300ppm,
H 2 O trace (depending on the operating conditions of the silica gel dehumidification tower, dew point around -10 to -15°C), trace amounts of K r ,
Contains radioactive gases such as X e (the remainder is air). One known method for removing I 2 is to use Ag-supported zeolite and recover I 2 as silver iodide, but it is inefficient and produces 5 to 10 times the theoretical amount of Ag. The disadvantage is that it requires In addition, “Molecular Sieve 13X” and “Zeolam
F9”, “Molecular Sieve 5A”, “Zeolami A-5”
It has also been reported that type X or type A zeolites, which are commercially available under trade names such as zeolites, have the ability to adsorb I 2 even without Ag. However, most of these zeolites with a nearly equal ratio of Si:Al in the main crystal lattice are not durable, and in the presence of acid, the crystal structure itself easily collapses and the adsorption effect is lost, making it impossible to use it as an adsorbent. They have common drawbacks. The exhaust gas emitted from the silica gel dehumidification tower mentioned above contains NO x and I 2 , and even if it is dehumidified in the silica gel dehumidification tower, it will contain moisture with a dew point of about -10 to -15°C as mentioned above. When this exhaust gas enters an adsorption tower filled with zeolite, it generates acid in the zeolite, leading to the disintegration of the zeolite as an adsorbent, which seriously impedes the actual adsorption operation. This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional method as described above. Silica gel has the ability to adsorb NO 2 as well as water (NO 2
found that most of HNO3 exists as HNO3 , and certain synthetic zeolites have good I2 adsorption and acid resistance, and the process of removing moisture and NO2 in flue gas with silica gel and certain By combining the process of removing I 2 with synthetic zeolite and the process of removing remaining NO x with natural coagulated gray, I 2 and NO The purpose of this invention is to provide a treatment method that allows x to be adsorbed and removed. Although silica gel is generally thought to exhibit adsorption properties only for water, the present inventors have discovered that in the presence of moisture, silica gel exhibits strong adsorption properties for gases, particularly NO 2 . In other words, when the mist is removed from reprocessed exhaust gas and then brought into contact with silica gel, it is possible to adsorb and remove a considerable portion of NO 2 along with the moisture contained in this gas, which was previously impossible. This was something that was not known. Furthermore, the synthetic zeolite used for I 2 removal in this invention is a Faujasite-based synthetic zeolite hydrogenated using a conventional method, and compared to other zeolites and molecular sieves, it has Na 2 O content is about 3% (regular one is about 7%)
~8%), and the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is approximately 1.3.
(Regular ones are 1.5 to 5.0) and small. In this specification, the term "hydrogenation" means replacing the Na component of the target fusiasite-based synthetic zeolite with hydrogen ions, as shown in the formula below. Ze−Na + +H + →Ze−H + +Na + This hydrogenation reaction can be carried out by directly applying HCl to the target zeolite. For hydrogenation, it is desirable to perform ion exchange with NH 4 Cl or the like, then heat to drive off NH 3 . The reaction is as follows. Ze−Na + +NH 4 + Cl→Ze−NH 4 + +Na + Cl Ze−NH 4 + Heating――→ ZeH + +NH 3 ↑ Furthermore, natural tuff for removing NO x is found in the Tohoku region and Chugoku region, for example. Mordenite and clinobutyrolite natural tuff naturally occurring in the Kyushu region and the like can be crushed to a suitable particle size (for example, 8 to 30 mesh) and then activated. This activation is carried out, as is generally known, by heating the natural tuff particles in an inert gas such as N2 . The gas to be treated that is supplied to the first adsorbent layer made of silica gel is the exhaust gas generated when the sheared fuel rods are melted in the melting tank, and this exhaust gas is subjected to pretreatment such as dehumidification. There's no need. This exhaust gas is sufficient to simply remove the mist and is then sent to the first adsorbent layer of silica gel. This first adsorbent layer mainly adsorbs and removes NO 2 as well as removes moisture from the inflow gas (most of the NO 2 is present in the form of HNO 3 ). The gas leaving the 11th adsorbent layer has almost completely removed moisture, and then passes through the second adsorbent layer made of the above-mentioned synthetic zeolite, where mainly I 2 in the gas is adsorbed. The remaining NO x is adsorbed and removed by passing through a third adsorbent layer made of natural tuff. This third
In the adsorbent layer, NO 2 in the gas is adsorbed as is, but after being adsorbed, NO is retained in the form of oxidized NO 2 . This oxidation performance can be further improved by supporting a metal such as copper, chromium, iron, cobalt, or nickel as an active center on a mordenite-based or cucrinobutyrolite-based natural tuff adsorbent. In addition, the silica gel column in the first adsorption step, which adsorbs and removes H 2 O and NO 2 , can be used in a so-called push-up method using two or more columns to remove moisture more completely. Detach one tower of
It is desirable to use a continuous method for regeneration. The second adsorption step and the third adsorption step can also be performed in a continuous manner. Example An adsorption tower was prepared in which first to third adsorbent layers were sequentially formed through glass wool from the upper end to the lower end in a column having a diameter of 17.5 mm and a length of 250 mm. The first adsorbent layer is 25g of silica gel (manufactured by Union Carbide, trade name "Purasiv-N301")
The second adsorbent layer is made of fusiasite-based synthetic zeolite 10 hydrogenated by the NH 4 Cl method.
Consists of g. In addition, the third adsorbent layer is made by crushing mordenite-based natural tuff (from Itado) and then heating it to 550°C.
The material is activated by firing. A gas to be treated (1800 ml) was flowed into this adsorption tower from the top to the bottom at a linear velocity of about 7 cm/sec over a period of 30 hours. The gas to be treated is air (moisture 0.78%) as a carrier gas, I2 80ppm, NO2 0.84% by volume,
It was adjusted by adding 0.10% by volume of NO.
Table 1 shows the composition (volume ratio) of the processing gas flowing out from each adsorbent layer.

【表】 以上のようにこの発明方法によれば、シリカゲ
ル水素化処理されたフージアサイト系合成ゼオラ
イト、および天然凝灰岩の3種の吸着剤による3
つの基本的な吸着工程を組合せたので、被処理排
ガスがどれほどの水分を含んでいたとしても、水
分の影響を受けることなく、I2およびNOxを効果
的に吸着除去、回収することが可能となる。この
ため前処理工程が簡素化でき、吸着工程の管理も
容易になるなどの効果が得られる。
[Table] As described above, according to the method of this invention, three types of adsorbents are used: silica gel hydrogenated fusiasite-based synthetic zeolite and natural tuff.
By combining two basic adsorption processes, I 2 and NO x can be effectively adsorbed and removed and recovered without being affected by moisture, no matter how much water the exhaust gas contains. becomes. Therefore, the pretreatment process can be simplified, and the adsorption process can be easily managed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 使用済核燃料を再処理のために硝酸に溶解さ
せる際に発生するI2およびNOxを含む排ガスを処
理する方法において、シリカゲルからなる第1の
吸着剤層で上記排ガス中の主として水分とNO2
を吸着除去する第1吸着工程と、フージアサイト
系合成ゼオライトを水素化した吸着剤からなる第
2の吸着剤層で、上記第1の吸着剤層を通過した
ガス中の主としてI2を吸着除去する第2吸着工程
と、モルデナイト系または(および)クリノブチ
ロライト系天然凝灰岩からなる第3の吸着剤層
で、上記第2の吸着剤層を通過したガス中に残存
するNOxを吸着酸化除去する第3吸着工程とを
備えたことを特徴とする核燃料再処理排ガスの処
理方法。
1 In a method for treating exhaust gas containing I 2 and NO 2
The first adsorption step adsorbs and removes I2, and the second adsorbent layer is made of an adsorbent made by hydrogenating fusiasite-based synthetic zeolite, which mainly adsorbs I2 in the gas that has passed through the first adsorbent layer. A second adsorption step for removing NO A method for treating nuclear fuel reprocessing exhaust gas, comprising a third adsorption step for oxidation removal.
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