JPS60260899A - リン酸系除染電解液の電着再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は％原子力発電所等において放射能汚染さｔ′Ｌ
ｆｃ機器、部品類の電解除染に使用したリン酸系高濃度
酸除染電解液の隔膜電解による電着再生力法に関する。

放射能汚染された機器、部品類を電解研磨によＴ）除染
する電解除染工程で電解液として５％硫酸等の強酸希薄
水溶液を用いると、研磨速度が大きく、また隔膜電解に
よる除染電解液の電着再生処理がＳ′易茫できるので、
この電解液は放射能汚染さｔ′した廃棄物の除染用電解
液としては最適であるが、除ｇ！！後の金属表面が粗（
、放射性物質紀よって再汚染さ九やすくなるので再使用
を目的としｆｃ容器の内面あるいは部品類の除染用電解
液として使用する場合には問題がある。再使用全目的と
した対象物の電解除染に用いる電解液として一般の電解
研Ｎｋ使わ九る高濃度酸電解液のうちリン酸系の高濃度
酸電解液を用いると、除染後の金属表面が光沢化され放
射性物質による再汚染が最も少なくなる。しかし、この
電解液を隔膜電解により電着再生することは、電解液の
酸濃度が高いため、これまで困難とされ、電解除染工程
で電解液中の溶存金属イオン濃度あるいは放射線量が一
定値に達した時点でこの電解液をプラスチック固化ある
いはセメント固化処理して廃棄している。しかし、この
ような処理力法は放射性二次廃棄物を増加させる点で問
題がある。

本願出願人は、このような高濃度酸除染電解液の隔膜電
解による電着再生力法について研究開発をすすめ、特願
昭５８−１９８１１４および特願昭５９−５７４６６を
用願した。

前者の方法は、隔膜！仕切った電着再生槽の陰極室に電
解除染工程で使用した電解液を収容し、陽極室に少量の
電解液を加えて導電性をよくした水を収容して回分処理
により除染電解液の電着再生力法を行なうものであるが
、陰極室の捕集電極で液中の金員イオンを電着捕集する
ためには陰極室液の水素イオン濃度をＰＨ２程度にまで
低下させなけ九はならないので、電着捕集が開始される
までに長い時間がかかり、１Ｌこの間に隔膜を通して陰
極室から一極室への金属イオンのリークが生じるので、
陽極室液を電解液として再利用する場合の除染能力に悪
影響を与える。

後者の方法は、回分処理による前記の問題を解決する之
め、電着再生槽の陰極室には水、陽＆室には金属イオン
を含まない電解液をあらかじめ収容しておき、陰極室液
の水素イオン濃度をＰＨ２前後に保つよう電解除染工程
の電解液をＰＨコントロールしながら陰極室に注入し、
その注入口と同量の陽極室液を引抜いて電解除染工程に
戻すようにして連続処理により除染電解液の電着再生力
法を行ない、通電当初から金属イオンの電着捕集ができ
るＪうにしたものであるが、酸濃度の高い除染電解液を
陰極室に直接注入するためその注入ＩＩを多くして電着
再生の処理能力を増すには設備が過大となる問題がある
。

本発明は、除染後の再汚染防止効果の高いリン酸系高濃
度酸除染電解液の電着再生力法につ時 き、前記先願の方法に改良を加えて電着再生い間の短縮
あるいは処理能力を向上・きせる、ことを目的とし、電
解除染工程で使用したん濃度のリン酸系除染電解液を電
Ｍ再生相へ送る前シこ、除染電解液中のリン酸を溶媒で
抽出してその抽出分離液（リン酸の減った電解液）を電
着再生槽の陰極室に送り、リン酸抽出後の溶媒から水で
リン酸を逆抽出してその逆抽出液（金属イオンを＃よと
んど含まないリン酸水溶ｔＬ）をＮＭ再生槽の膓械案に
送り、陰極室で液中の金属イオンを電着捕集するととも
に陽極室で液中のリン酸を初期の電解液濃度にまで濃縮
し除染電解液として再使用するものである。

リン酸水溶液からリン酸を液−液抽出する溶媒としては
、インプロピ′ルエーテル、エチレンメツメチルエーテ
ル、ノルマルグチルアルコール、イソアミルアルコール
、メチルイソグチルケトン、メチルアセテート等、多く
の溶媒があるが、これらの有機溶媒は除染電解液の熱に
よって蒸発し引火性があるので、いずれも電着再生工程
で使用するリン抽出剤としては適当でない。各種リン抽
出剤について探索した結果。

水（不溶で不燃性のリン酸トリグチル（ＴＢＰ　）が除
染電解液の電着再生工程で用いるリン抽出剤として最も
有効である仁とがわかった〇リン酸トリグチルは金属抽
出剤として知られており、硝酸中のクランの抽出等に使
われていルカ、除染電解液中の鉄、ニッケル、クローム
、コバルト等の金属イオンはほとんど抽出せずリン酸を
よく抽出し、水による逆抽出でリン酸および金網イオン
はほぼ完全に逆抽出される。そして沸点が高く蒸発減量
がないので補充なしで繰返し使用することができる。

以下、溶媒によるリン酸の抽出、逆抽出金利用した除染
電解液の電着再生方法の実施例について、図面に基づい
て詳細に説明する。

系 電解除染工程ではリン酸。の高濃度酸を電解液。

とじて使用し、電解除染槽（１）の電解液中に、表面が
放射能汚染された被除染物（２）を設置してこｆ′Ｌ’
ｔｉｉ器（図示せず）の陽極に接続し、電解液中の陰極
（３）との開に直流型ｔＭを流して被除染物（２）の表
面を電解性Ｍによシ除染する。

第１図に示す実施例の電着再生工程では、被除染物（２
）の表面から溶出した放射性金槁イオンを含む除染電解
液をポンプ（４）により電解除染槽（１）から引抜き、
この除染電解液を溶媒によるリン酸抽出と水によるリン
酸逆抽出によって、リン酸の減つ７’（電解液と金属イ
オンをほとんど含まないリン酸水溶液に分離した後、こ
れらの液をそれぞれ電着再生槽（５）の陰極室（６）と
８＃ｉ室（７）（送り％隔膜（８）を介して陰極室（６
）内の捕集電極（９）とＮｍ室（７ン内の不溶性電極ａ
Ｑとの間に直流電流を流して回分処理によジ電着再生＃
　（５）で除染電解液の電着再生処理を行ない、初期の
電解液濃度にまでリン酸が＃ｋＩざｔ′した陽極室（７
ンの液をポンプ（ロ）で電解除染槽（１ンへ返送する。

前記のリン酸の抽８：Ｉおよび逆抽出は、下半部分に溶
媒＜８）を貯積した抽出分ａ４Ｗ（１）で行なう。

その操作については第２図（イ）〜（→を併用して説明
する。

電解除染槽（１）からは、陽極室（７）の容１と等しい
爾の除染電解液Ｑをポンプ（４）で抽出分離槽（ロ）紀
供給し、攬”袢機Ｑ◆を起動して液を攪拌混合し。

電解液（至）中のリン酸を溶媒（Ｓ）で抽出する。攪拌
機０を停止後、下層に分離された抽出分離液曽を排出弁
αＱから陰極室（６）に排出する。抽出分離液Ｑｌの排
出は策気伝導度計（Ｉηで監視しながら行ない、溶媒（
Ｓ）を陰極室（６）に排出しないようにする。排出され
た抽出分離液四は陰極室（６）の容量よりｆｌが少ない
ので給水弁（７）を開いて陰極室（６）の上限レベルま
で水を補給する。

次紀貯水ＷＩ四の給水弁ＧＱｔ−鮨いて抽出分離槽＠に
遊動田用水縛を供給し、攪拌ａα◆を起動して液ｔ−攬
＃ｙ混合し、溶媒（８ン中のリン酸を遊動ｄする。撹拌
僚ｌＪ少停止後、下層に分離された逆抽出液に）を排出
弁に）を開いて８棟室（７）の上限レベルまで注入する
。遊動用液四の９は除染電解液噌よジも′劉が多くなっ
ているので、その大部分は抽出分＃ＷＩ四に伐る。

この状態で捕集電極（９）と不溶性電極ＧＯとの間に直
流通電すると、＃！ｋｋ室（６）では液中の陽イオンで
ある水素イオンが捕集電極（９）面で多ｌの水素ガスと
なって放出されて液の水素イオン１ｌＦＸが低下し、そ
れにともなって陰イオンであるリン酸イオンが隔膜（８
）を通って陽極室（７）に移動する。陰極室（７）では
不溶性電橋αＱ面での酸素ガス発生によって増加した水
素イオンが陰＆室（６）から移動して米尼リン酸イオン
と結びついて液中のリン酸が次第に濃縮される。通電継
続により陰極室（６）で液の、水素イオン濃度がＰＨ２
前後にまで低下すると、捕集電極（９）而では水素ガス
の発生’ｌが減少し、液中の食間イオンの電着が開始さ
れる。

この通電過＆において、電着再生槽（５ンでは水の電気
分解および蒸発によって水分が放出され陰極室（６）陰
極室（７）と本水分減量によって液面が低下するので、
陰極室（６）では給水弁に）から補給水を自＃Ｕ（給し
て液面調整し、陽極室（７ンでは抽出分離槽＠に残った
逆抽出液（２）を排出弁磐から自動供給して液面調整す
る。

抽出分離槽（２）からの逆抽出液■のほぼ完全排出が電
気伝樽度計ＩＪ７）によって検知されると、液面調節機
能を解除して排出弁＠全閉鎖し、そのまま通電１に継続
して陰極室（６）の液中に金属イオンもリン酸イオンも
ｔｌとんと存在しなくなった時点で通電を停止フる。電
解除染槽（１）がら送られた電解液時は、この時点で最
終的にほぼ同容量の高濃度リン酸として再生さｔ″Ｌ７
＋：ことｌｌ：なるので、必要に応じて給水弁（ハ）か
ら水を加えてリン酸の濃度を初期の電解液濃度に調整し
、ボング想でｖａ極室（７ン液の全書を電解除染槽（１
ンへ返送して除染電解液の電Ｎ再生処理が終了する。

次回の逆抽出操作にそなえて貯水槽９１には給水弁（ホ
）から水を補給するが、この電着再生工程ではｉｌ＆極
室（６）で清水に近い水が生成されるので、電着再生終
了後に陰極室（６）の液をポンプに）で貯水槽−に送っ
て逆抽出用水の一部として循環使用する。

仁の方法では、陰極室（６）へ供給される抽出分離浪曲
はリン酸の減った電解液であり、また給水弁（ト）から
の補給水で希釈さｔ′Ｌ１陰極室（６）では水素イオン
濃度が低下した状態で通電が開始されるので、陰極室（
６）に高濃度の除染電解液をそのまま収容して電着再生
を行なう前記先願の方法と比較すると、電着開始までの
時間が著るしく短縮さｙする。

第５図の実施例においては、リン酸の抽出、逆抽出の工
程および電着再生の工程を連続化したもので、第１図と
共通の項目については共通の符号を使用し、説明の重複
を省略する。

リン酸抽出および逆抽出の工程では、描出槽曽、抽出液
分離槽（６１）および逆抽出槽（３２）、逆抽出液分離
槽（６６）を別個に設置して液が順次オーバーフローし
て流れるようにして、溶媒（８）を逆抽出液分Ｎ１．槽
（６６）からボン７”　（３４）で抽出槽に）に常時循
環させ、抽出槽曽と逆抽出！　（３２）ではそれぞれ攪
拌機（３５，Ｘ５６）　により液を常時攪拌する。

電解除ＩＪ！Ｍ　（１）からの除染電解液はポンプ（４
）で抽出槽に）へ連続送給して溶媒（８）によるリン酸
の抽出を連続して行ない、抽出液分離槽（６１〕で分離
され下層に溜った抽田分離液曹を供給弁（６７）から、
陰極室（６）の液が常にＰＨ２前後に維持されるようＰ
Ｈコントロールしながら陰極室（６）に供給する。抽出
分離槽（５１）の溶媒（Ｓ）　Ｆｉ逆逆出出槽６２）に
移行して、給水弁に）から供給される水によってリン酸
が逆抽出され、逆抽出液分離槽（５）で下層に分離され
た逆抽出浪曲を供給弁（６８）で液面コントロールしな
がら陽極室（７）ζ供給する。

逆抽出槽（６２）には、逆抽出液分ｊｌ　［（３５）で
の液面制御により、抽出分離液（４）および逆抽出液に
）の排出量に応じた情の逆抽出用水が貯水４１ｋ（６）
から給水弁（ホ）を通じて自動供給される。

陰極室（６）では、ポンプ（６９）に、に９液が常時循
環攪拌され１．抽用分ｌＷ、ｇ（７）の自動注入で液が
常時ＰＨ２前後に維持されるため、抽出分離液に）中の
金楓イオンは遅滞なく捕集ｗ１極（９）で電着捕集され
る。電気分解および蒸発による水の減ｉｉＩに対しては
給水弁（４ｏ）から水を補給してレベル調整を行なうが
、水の′Ｉ１．１分より抽出分離液に）の注入量が多い
場合ｋＦｉ陰極室（６）の液面が次第に上昇するので、
液面が上限に達した時点でＰＨＲ嶺節をＭ除して抽出分
離液ａＱの注入を停止して通電を継続し、陰極室（６ン
の液中に命綱イオンもリン酸イオンもほとんど存在しな
くなった状態で循環ラインの弁〔４１〕を切換えて陰極
室（６）液の一部を貯水槽−へ送り％陰極室（６）の液
面を低下させる。

陽極室（７）でＶｉ、水の減量分だけ逆抽出液＠全自動
供給し、液中のリン酸濃度を電気伝１度肝（１ηで監視
しながらボング四の送液量を調節してＰｊＡ様室（７）
の液を再生ずみ電解液として電解除染槽（υに返送し、
それに等しい１の電解液を電解除染槽（１）からポンプ
（４）で抽出槽に）へ送るようにして、連続的に電着再
生処理を行なう。

この方法によると、第１図の実施例と同様に。

陰極室（６）へ注入される抽出分離液（７）がリン酸の
減った電解液であるから、電解除染槽（１）から送られ
る電解液を直接陰極室（６）へ注入して電着再生を行な
う前記先願の方法と比較すると、電着再生の処理能力を
向上させることができる。

これらの＊施例では、電解除染槽（１）がら送られる除
染電解液中のリン酸が抽出逆抽出にまり。

前もって８極室（７）側に移行するので、電着再生の過
程で陰極室（６）から陽極室（７）へ隔膜（８）ｔ−通
してリン酸を移行させるための電気エネルギーが節約さ
れる。しかし、リン酸抽出逆抽出の効果を高めるために
多量の逆抽出用水を使用すると、それだけ１ＩＪｉｌ極
室（７）で処理すべき逆抽出液勾の１が増加し、電着再
生の速度が電気分解および蒸発による１ｉＳｌ！室（７
）での水のＩＦ５．ｉＩ速度で制限されるようになる。

ｔｔｉ極室（７）でのリン酸濃＃に蒸発濃縮を併用する
とこの問題は解消さｎるが、陽極室（７）での液の加熱
は隔膜（８）の機能を低下させ。

陽極室（７）から陰極室（６ンへの水素イオンのリーク
が生じるようになるので１．を宛濃ｋｉを併用する場合
には、陽極室（７）へ注入する逆抽出液＠を前もって濃
縮するか、あるいは陽極室（７）の液を蒸発装置に送っ
て液を濃縮し、冷却された濃縮液を陽極室（７）に受入
れるようにしなければならない。

第４図ｉｉ、遊動用液に）中のリン酸濃縮に蒸発濃＃を
併用した一例であり１分離槽１１ａ（３５）から受＄１
　（５０）に排出した逆抽出液＠を蒸気圧縮式濃縮装置
（５１）に送ってリン酸の濃Ｍを行なう。濃縮器（５２
）内面グラスライニングした容器ま几はパイプを使用し
、圧縮機（５３）で蒸気を吸引して器内を減圧すると同
時に吸引した蒸気を圧縮してジャケント（５４）または
外面グラスライニングした伝熱管等で圧縮熱を器内の液
に伝達して低い温度で逆抽出液に）の蒸発濃縮を行なう
ので、蒸発濃縮のための消費エネルギーが少なく、熱源
も冷却水も不要である。器内の濃縮液はボンデ（５５）
で吸引してｌ１ＩＮ極室（７ンへ送り、＃！縮水は貯水
槽四へ送って逆抽出用水として循環使用する。

このよう（逆抽出液匈のリン酸ｌＩＩＩＭに蒸発濃Ｎｉ
を併用すると、電着再生の過程では水の電気分解のため
の余分の電力消費が減り、十分な逆抽出用水を使用して
より完全な抽出と逆抽出ができるので、電着再生の速度
あるいは処理量をさらに向上させる。ことができる。

本発明の方法におけるリン酸の抽出と逆抽出の効果を確
認するため、電解液として７５９６リン酸でＢＵ８５ｒ
３４板を電解除染した使用ずみ電解液、綻媒としてリン
酸トリグチル（ＴＢＰ　）　ｔ″使用て、次の抽出、逆
抽出試験を行なった。

上記電解液ｉＱ　ＣＣにＴＢＰ　４０　ｃｃを加えて電
解液中のリン酸全抽出し、リン酸を抽出したＴＢＰに水
５Ｑ　Ｃｏを加えてリン酸を逆抽出し、リン酸逆抽出に
より再生されたＴＢＰに再び上記電解液ｉＱ　ＣＣを加
える抽出、逆抽出の操作ｔ−繰返すと１０’ｃｃの電解
液はリン酸が抽出されて７　ＣＣに減資し、リン酸を抽
出し几ＴＢＰ　４３ＣＣに水５ＱＣＣを加えてリン酸を
逆抽出すると再生ＴＢＰは初期の４（：）　ＱＣに戻り
、りん酸を含んだ逆抽出液５６ＣＣが得られるようにな
る。

使用しｆｃ電解液（Ａ）　１０　ｃｃ　、および第２回
目と第５回目の抽出、逆抽出操作で得られた抽出分離液
（Ｂ）　７　ＣＯ、逆抽出液（Ｃン５５　ｃｃ、再生Ｔ
ｎｐ　（ヰ４Ｑ　ＣＣ中にそれぞれ含まれる成分は次表
の通りである。

この表から明らかなように１７５％リン酸の除染電解液
全４倍の再生’Ｉ’ＢＰでリン酸抽出し。

リン酸抽出後のＴＢＰ　ｔ−はぼ同車 の水で逆抽出すると、１１解液中のリン酸の１７２以上
が逆抽出液に移行し、ＴＢＰＦｉはぼ完全に再生される
。

このようにして得た抽出分離液と遊動ｔｉｊ液をそれぞ
れ電着再生槽の陰極室と田ｍ室に送って電着再生処理全
行なうと、Ｊｉ’ｉＪ記先願の方法と比較して２倍以上
の処理能力が得られる。

以上に述べたように％本発明の方法１１：よると、電着
再生処理に供する電解液中のリン酸を仙用、逆抽出操作
により削もって電着再生槽の陰極室側に移行させるので
、電着再生時間の短縮あるいは電着再生処理劃の増大を
はかることができ、電解液およびｆｓ媒を再生して繰返
し使用できるので、再汚染防止効果の高いリン酸系の高
濃度酸電解液を使用する電解除染工程における洗液処理
の問題が解消され、放射性二次抛棄物量の大幅な低減７
計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１夷片例の電着再生過程の７０−シー
ト、第２図０）は抽出分１Ｉｌｌ槽での第１段階、第２
図（ロ）はその第２段階、第２図ＣＨＩその第６段階、
第２図に）はその第４段階、第６図は本発明の他の実施
例の電着再生過程の７０−シ一ト、第４図は蒸発濃縮を
併用する場合のその部分の７０−シートである。 （１）・・電解除染槽、（２）・・被除染物、（３）・
・陰極、（４）・・ポンプ、（５）・・′ＩＩｔ看再生
摺、（６）・・陰極室、（７）・・陽極室、（８）・・
隔膜、（９）・・捕集電極、叫・・不溶性電極、Ｑ〃・
・ポンプ、（２）・・抽出分離槽、（至）・・除染電解
液、σ１・・ＰＩＬ件機、四・・抽出分離液、（ト）・
・Ｕ［出弁、Ｑの・・電気電々度肝Ｓ（ト）・・給水弁
、　０１・・貯水槽、（ホ）・・給水弁、φυ・・逆抽
出用水、嚇・・逆抽出液、■・・排出弁、（ハ）・・給
水弁、に）・・給水弁、に）・・ポンプ、に）・・抽出
槽ｓ　Ｃ，５１）・・抽水液分Ｍ［、（５，２）　−”
遊動水槽、（３５）　−・逆描出液分離槽、（３４）・
・ポンプ％　（５５）　−−攪拌機、＜５６）・・撓袢
磯、Ｃ５７）・・供給弁、（犯）・・供給弁、＜５９）
・轡ポンプ、Ｃ４０）−参給水弁、（４１）・・弁、（
５１Ｊ）・・受槽、（５１）・・蒸発濃縮装置、（５２
）・・濃縮器、（５６）・・圧ｍ機、（５４）　＠・ジ
ャケット、Ｃ５５）　＠・ポンプ、（Ｓン・・＠媒。 特許出頗人代理人氏名 弁理士　角　１）嘉　宏 算３図 ２５ ｆｉｊ４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）放射能汚染物の電解除染に使用したリン酸系の高
   濃度酸除染電解液全隔膜電解によって電着再生する方法
   において、電着再生処理に供する除染電解液から溶媒で
   リン酸を描出してその描出分離液を隔膜で仕切った電着
   再生槽の陰極冨に送り、リン酸を描出した溶媒から水で
   リン酸を逆抽出してその逆抽出液を隔膜で仕切った電着
   再生槽の陽極室に送り、陰極室の捕集電極と四８に室の
   不溶性電極との間に直流通電して陰極室で液中の金属イ
   オンを電着捕集するとともに、陽極室で初期の電解液濃
   度にまでリン酸を濃縮し除染電解液として再使用するこ
   とを特徴とするリン酸系除染電解液のｆｌｉ着再主再生
   方 法２）リン酸抽出用溶媒としてリン酸トリグチルを使用
   する特許請求の範囲第１項記戦の方法。 （ａ）電着再生終了後の陰極室液を逆抽出用水として循
   環使用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 （４）逆抽出液のリン酸濃縮に蒸発濃縮全併用する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。