JPS63235899A - 放射性クラツドを化学的に溶解するための汚染除去方法 - Google Patents
放射性クラツドを化学的に溶解するための汚染除去方法Info
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
LL1匹皿皿±1
本発明は放射性クラッドを化学的に溶解し放射性汚染物
質を金属材料表面から除去する汚染除去方法に関するも
ので、特にクロムを含有するクラッドの溶解に効果的な
汚染除去剤(除染剤)を用いる方法である。本発明では
、除染剤の酸化還元電位、すなわち除染剤成分であるヒ
リウムのCe3+とCC44の濃度比を電気化学的にv
制御することにより、Ce4+の析出を防止し、放射性
クラッドが付着している母材金属の腐食争を低減すると
共に、放04能の除去率(除染係数、OF)を大きく向
上させることを目的とするものである。
質を金属材料表面から除去する汚染除去方法に関するも
ので、特にクロムを含有するクラッドの溶解に効果的な
汚染除去剤(除染剤)を用いる方法である。本発明では
、除染剤の酸化還元電位、すなわち除染剤成分であるヒ
リウムのCe3+とCC44の濃度比を電気化学的にv
制御することにより、Ce4+の析出を防止し、放射性
クラッドが付着している母材金属の腐食争を低減すると
共に、放04能の除去率(除染係数、OF)を大きく向
上させることを目的とするものである。
原子炉1次冷却系内で腐食により生成した物質は原子炉
運転中に炉心の燃料集合体表面に何着し、また中性子に
より放射化される。これらの一部は懸濁粒子あるいはイ
オンとして燃料集合体表面から脱離し、炉心外1次冷却
系配管内等の表面酸化物上へ付着、析出あるいは取込ま
れて放射性クラッドを形成する。これが放射線源となり
、稼動中の原子炉にあっては定期検査や改修工事等の伯
楽時における作業し1の被曝線量の増大をまねいている
。また原子炉の解体(デコミッショニング)にあっては
、i)解体時の作業員の肢暉低減化、ii)解体汚染金
属廃棄物の減量化、が要求される。
運転中に炉心の燃料集合体表面に何着し、また中性子に
より放射化される。これらの一部は懸濁粒子あるいはイ
オンとして燃料集合体表面から脱離し、炉心外1次冷却
系配管内等の表面酸化物上へ付着、析出あるいは取込ま
れて放射性クラッドを形成する。これが放射線源となり
、稼動中の原子炉にあっては定期検査や改修工事等の伯
楽時における作業し1の被曝線量の増大をまねいている
。また原子炉の解体(デコミッショニング)にあっては
、i)解体時の作業員の肢暉低減化、ii)解体汚染金
属廃棄物の減量化、が要求される。
従って本発明は、これらの放射性クラッドを溶解除去す
ることにより、放Q4線被曝線吊の低減化をはかると共
に、解体汚染金属廃棄物の減量化をはかることに関する
ものである。
ることにより、放Q4線被曝線吊の低減化をはかると共
に、解体汚染金属廃棄物の減量化をはかることに関する
ものである。
え迷Jし1韮
原子炉1次冷却系で形成された放射性クラッドを化学薬
品により溶解除去する方法(化学除染法)は、稼動中の
原子炉1次系を対象に開発されたものが多く、原子炉解
体を目的とした除染法に比べて制約条件が多い。前者で
は構成材料に対し健全性の保てる範囲で可能な限り高い
OFを達成づること(通常Or;10前後)に重点を置
くのに対して、後右では高0F(一般にOF>20を目
標)を達成することに主眼があり、構成材料の健全性あ
るいは腐食はある程度許容される。
品により溶解除去する方法(化学除染法)は、稼動中の
原子炉1次系を対象に開発されたものが多く、原子炉解
体を目的とした除染法に比べて制約条件が多い。前者で
は構成材料に対し健全性の保てる範囲で可能な限り高い
OFを達成づること(通常Or;10前後)に重点を置
くのに対して、後右では高0F(一般にOF>20を目
標)を達成することに主眼があり、構成材料の健全性あ
るいは腐食はある程度許容される。
1次系構成材料表面のクラッド層は、一般に外層と呼ば
れる付着性酸化物と、内層と呼ばれる成長性酸化物の二
層から成っている。内層は母材の組成の影響を強く受け
、ステンレス鋼やインコネル上の主成分は、腐食により
鉄は炉水中に溶出し、難溶性のクロムが濃縮され鉄クロ
メイトやニッケルクロメイト等の酸化物(一般にはCr
Ni Fe x y 3−x□04で表わされる化合物でχ
+シく3)となり、クロムとニッケルで60〜80%を
占める。
れる付着性酸化物と、内層と呼ばれる成長性酸化物の二
層から成っている。内層は母材の組成の影響を強く受け
、ステンレス鋼やインコネル上の主成分は、腐食により
鉄は炉水中に溶出し、難溶性のクロムが濃縮され鉄クロ
メイトやニッケルクロメイト等の酸化物(一般にはCr
Ni Fe x y 3−x□04で表わされる化合物でχ
+シく3)となり、クロムとニッケルで60〜80%を
占める。
沸騰水型原子炉(BWR)の場合、量的には内層より外
層が多く、被曝線aを低減するには外層クラッドを溶解
除去すれば目的を達成できる。一方、加圧木型原子炉(
PWR)の場合、全体にクラッド層は薄いが、60CO
等の放射性物質の大部分は内層に取込まれて存在する。
層が多く、被曝線aを低減するには外層クラッドを溶解
除去すれば目的を達成できる。一方、加圧木型原子炉(
PWR)の場合、全体にクラッド層は薄いが、60CO
等の放射性物質の大部分は内層に取込まれて存在する。
従って高い0[を得るためには外層だけでなく、クロム
含有量の高い内層を除去する必要がある。さらに原子炉
解体を目的とした除染では高OFを達成するには、上記
の理由からBWR、P14Hにかかわらずクロム含イf
aの高い°内層まで溶解除去する必要がある。
含有量の高い内層を除去する必要がある。さらに原子炉
解体を目的とした除染では高OFを達成するには、上記
の理由からBWR、P14Hにかかわらずクロム含イf
aの高い°内層まで溶解除去する必要がある。
従来、BWRクラッドの化学的溶解はクラッドの主成分
である3価の鉄を2価に還元する溶解方法により行われ
ており、有機酸およびキレ−1−化剤を適当に組合せた
還元性の混合溶液が主に使用されている。一方、PWR
クラッドは上記の溶液で溶解除去することtよ困難であ
る。クロム含有層の高いクラッドに対する既存の化学的
溶解方法は、i)クロムのみを3価から6IllIik
:酸化して溶解(酸化前処理)、ii)残存している酸
化剤を分解する/=めの薬品添加あるいは中和処理、i
ii )クロム以外の未溶解クラッド(主として鉄)を
溶解1するための還元性溶液の添加、笠のいくつかの工
程に分けて溶Flvす゛る方法が・・一般に適用されて
いる。このような多段階処理を必要とするために除染工
程が複雑になるとともに、除染廃液量が増えるという欠
点を持っている。
である3価の鉄を2価に還元する溶解方法により行われ
ており、有機酸およびキレ−1−化剤を適当に組合せた
還元性の混合溶液が主に使用されている。一方、PWR
クラッドは上記の溶液で溶解除去することtよ困難であ
る。クロム含有層の高いクラッドに対する既存の化学的
溶解方法は、i)クロムのみを3価から6IllIik
:酸化して溶解(酸化前処理)、ii)残存している酸
化剤を分解する/=めの薬品添加あるいは中和処理、i
ii )クロム以外の未溶解クラッド(主として鉄)を
溶解1するための還元性溶液の添加、笠のいくつかの工
程に分けて溶Flvす゛る方法が・・一般に適用されて
いる。このような多段階処理を必要とするために除染工
程が複雑になるとともに、除染廃液量が増えるという欠
点を持っている。
本発明者らはこれらを一段処理で行う除染法としてrt
a M−セリウム系溶液を用いる汚染除去方法を発明し
て出願した。この除染法は従来の方法に比較して大きな
l)Fを得ることのできる画期的な方法であるが、少量
の除染剤溶液で大♀のクラッドを溶解除去しようどする
場合や原子炉1次冷却系のように本除染剤溶液と接する
構成材料の金属表面積が大きい場合、除染剤の成分であ
る4価のセリウム(Go ”) 11度が減少し、クロ
ムに対する酸化溶解能力が低下する。1なわら除染剤の
劣化が起こるために、Or= 50前後にとどまり、原
子炉解体除染で1]標どするOr> 100を達成する
ことは困難である、。
a M−セリウム系溶液を用いる汚染除去方法を発明し
て出願した。この除染法は従来の方法に比較して大きな
l)Fを得ることのできる画期的な方法であるが、少量
の除染剤溶液で大♀のクラッドを溶解除去しようどする
場合や原子炉1次冷却系のように本除染剤溶液と接する
構成材料の金属表面積が大きい場合、除染剤の成分であ
る4価のセリウム(Go ”) 11度が減少し、クロ
ムに対する酸化溶解能力が低下する。1なわら除染剤の
劣化が起こるために、Or= 50前後にとどまり、原
子炉解体除染で1]標どするOr> 100を達成する
ことは困難である、。
発明が解決しようとする問題点
上記の如く、従来行われているクロム含イ)吊の^い敢
用竹クラッドの溶解除去方法は、その処理工程が複雑で
あるとともに、除染廃液量が多量に発生するという問題
点がある。また、硫酸−セリウム系溶液を用いる方法に
あっては、放射性クラッドの溶解あるいは構成材料の腐
食に伴なってce”s度が減少し、クロムに対する酸化
溶解能力が低下し、高しIFを得るには多量のCC4+
を最初に硫酸溶液中に添加する必要がある。しかし、4
+ Ce 濃度を高くするどCe4+は不安定になり、クラ
ッド表面に析出しクラッドの溶解を妨害ザる。
用竹クラッドの溶解除去方法は、その処理工程が複雑で
あるとともに、除染廃液量が多量に発生するという問題
点がある。また、硫酸−セリウム系溶液を用いる方法に
あっては、放射性クラッドの溶解あるいは構成材料の腐
食に伴なってce”s度が減少し、クロムに対する酸化
溶解能力が低下し、高しIFを得るには多量のCC4+
を最初に硫酸溶液中に添加する必要がある。しかし、4
+ Ce 濃度を高くするどCe4+は不安定になり、クラ
ッド表面に析出しクラッドの溶解を妨害ザる。
C04+を安定に保つには硫酸濃度を高くしなければな
らず、クラッド溶解除去後の除染廃液1ii11!II
の0荷が増大し得策ではない。とくに汚染除去対象面積
の大きい原子炉1次冷却系に適用する場合、Ce4+の
使用品が増し、これを追加注入することは除染n1溶液
中の酸化還元電位の低下をきtこし、クロムの酸化溶解
能力の維持には効果的とはいえない。またCe4+fa
LJを最初に大ぎくすると金属の腐食速度が大きくなり
、さらに溶出金属イオン聞が増し、除染廃液処理の負荷
が増大TJ−る。
らず、クラッド溶解除去後の除染廃液1ii11!II
の0荷が増大し得策ではない。とくに汚染除去対象面積
の大きい原子炉1次冷却系に適用する場合、Ce4+の
使用品が増し、これを追加注入することは除染n1溶液
中の酸化還元電位の低下をきtこし、クロムの酸化溶解
能力の維持には効果的とはいえない。またCe4+fa
LJを最初に大ぎくすると金属の腐食速度が大きくなり
、さらに溶出金属イオン聞が増し、除染廃液処理の負荷
が増大TJ−る。
問題点を解決するための手段
本発明はクロムを一部金石づるクラッドに対し、硫酸−
セリウム系溶液(l?ツリウム硫酸セリウムとして溶解
している)を除染剤として使用り゛る際に、クラッドの
溶解および構成材料金属のi良によって消費されるce
”mを、電気化学的な方法によりCc からC04
“へ電解酸化し、除染剤の3+ 酸化能力を維持することにより、少(Piのセリウムn
1で大きなり「を得る方法である。本発明は最初から3
価と4価のセリウムを一定の比率で混合した溶液を除染
剤として使用し、ttt gtにCe3+をCO”k:
電解醇化(電解再生)するのではなく、仝セリウムイオ
ン(Ce +GO”) 131ffに対し、3令 CO”13度を制御りることに最大の特徴を右する。
セリウム系溶液(l?ツリウム硫酸セリウムとして溶解
している)を除染剤として使用り゛る際に、クラッドの
溶解および構成材料金属のi良によって消費されるce
”mを、電気化学的な方法によりCc からC04
“へ電解酸化し、除染剤の3+ 酸化能力を維持することにより、少(Piのセリウムn
1で大きなり「を得る方法である。本発明は最初から3
価と4価のセリウムを一定の比率で混合した溶液を除染
剤として使用し、ttt gtにCe3+をCO”k:
電解醇化(電解再生)するのではなく、仝セリウムイオ
ン(Ce +GO”) 131ffに対し、3令 CO”13度を制御りることに最大の特徴を右する。
除染剤溶液中のiEI II比(Ce4+/Ce3+)
を1以下の一定値にして、除染剤溶液の酸化還元電位(
E、V)を低く保つことによって004+の析O 出を防止するとともに、金属の腐食速度を低下さけ、し
かも高いOFを達成できる。
を1以下の一定値にして、除染剤溶液の酸化還元電位(
E、V)を低く保つことによって004+の析O 出を防止するとともに、金属の腐食速度を低下さけ、し
かも高いOFを達成できる。
作 用
硫酸溶液中のCC4+の安定性は硫酸濃度が0.25
M以上では比較的安定であるが90℃以上では一部析出
する。90℃、0.25 M硫酸中でCe4+F =5−Hの場合、4日間で析出したが、CCとC04+
を各々2,518混合した溶液では全く析出しないこと
が実験的に得られている。
M以上では比較的安定であるが90℃以上では一部析出
する。90℃、0.25 M硫酸中でCe4+F =5−Hの場合、4日間で析出したが、CCとC04+
を各々2,518混合した溶液では全く析出しないこと
が実験的に得られている。
硫i11溶液中のセリウムイオンの酸化還元電位は4+
3+ Ce /Ce =1の場合、E” cc= 1.
114V(VS NII[) rcc ”/Cc ””
0lflヲ2工タIW合(7)溶液の電位E。0はネル
ンストの式で表わされる:ここで25℃の場合2.30
3 RT/nF= 0.0!i0 V (n=1)であ
る。一方、Cr (V[)/Cr (I[[) =
1の標準酸化還元電位E’ 、1.10V(VSNI
lt)rある。
3+ Ce /Ce =1の場合、E” cc= 1.
114V(VS NII[) rcc ”/Cc ””
0lflヲ2工タIW合(7)溶液の電位E。0はネル
ンストの式で表わされる:ここで25℃の場合2.30
3 RT/nF= 0.0!i0 V (n=1)であ
る。一方、Cr (V[)/Cr (I[[) =
1の標準酸化還元電位E’ 、1.10V(VSNI
lt)rある。
Cr
従って本除染剤溶液でクロムを3価から6価に酸化する
には(1)式からCe /Cc 3’= 0.1でも
4+ ECn= 1.38Vであり、十分に酸化能力がある(
図1参照)。(1)式から明らかなように溶液の酸化還
元電位は、ce ”ace ”’の81度比のみによっ
て決まり、単純にce”1度が増せば高くなるというも
のでtまない。
には(1)式からCe /Cc 3’= 0.1でも
4+ ECn= 1.38Vであり、十分に酸化能力がある(
図1参照)。(1)式から明らかなように溶液の酸化還
元電位は、ce ”ace ”’の81度比のみによっ
て決まり、単純にce”1度が増せば高くなるというも
のでtまない。
上記の点に着目して除染剤溶液中のCe4+F度をCc
/Ce”<1の範囲で電解再生すること4+ により、金属の腐食速度を抑制できることを発見したく
図2参照) 。80℃でCc”=5n+Hのみのとさの
腐食速度Rm −1600mdd (y+g/c1m
2 − day)に3ト 4+ 対し、Cc +GO=15mHでCO” = 5 m
Hにした場合(Ga / CO”+・−0,33)に
した場合の4+ Rra = 1150+nddど人さり11(下りる。
/Ce”<1の範囲で電解再生すること4+ により、金属の腐食速度を抑制できることを発見したく
図2参照) 。80℃でCc”=5n+Hのみのとさの
腐食速度Rm −1600mdd (y+g/c1m
2 − day)に3ト 4+ 対し、Cc +GO=15mHでCO” = 5 m
Hにした場合(Ga / CO”+・−0,33)に
した場合の4+ Rra = 1150+nddど人さり11(下りる。
さらに、いずれの場合もRIIlはCo”fJ度の1次
に比例しで増加することが見出された。この結果から、
腐食速度を抑制するには、高D[を1!するのをぞこな
わない限りCo 濃度を高くし、c C4F s度を
低くするF ことが望ましいことは明らかである。
に比例しで増加することが見出された。この結果から、
腐食速度を抑制するには、高D[を1!するのをぞこな
わない限りCo 濃度を高くし、c C4F s度を
低くするF ことが望ましいことは明らかである。
除染対79面積が大きな場合、金属の腐食速度の低下は
i)電解再生電流の大幅低減
ii)除染廃液中の溶出金属イオンの低減という2つの
利点がある。ざらにCo”+fJ度を増すことによりi
)の電解再生においUS電流密瓜L(mA/cM2)ど
電流効率ηC(%)を大幅に高めることができく図3参
照)、これによって電解再生槽と電極面積5O(TrL
2)を小型化できる。
利点がある。ざらにCo”+fJ度を増すことによりi
)の電解再生においUS電流密瓜L(mA/cM2)ど
電流効率ηC(%)を大幅に高めることができく図3参
照)、これによって電解再生槽と電極面積5O(TrL
2)を小型化できる。
上記の腐食速度の低減によるメリットについてtp純に
試淳した結果を示づ。除染耐容v42rrL3、除染対
象表面積40TrL2で腐食速度が10001ddから
350mddに低減した場合、溶出金属イオン吊は24
時間で4.1に9 (2050ppm)から1.5に9
(7501111nl)へ減少する。CC4+!1度
を一定に保つのに必要な電解再生電流工(^)はη0=
60%で470八から110Aへ減少する。cc”1度
を高くしてηc−80%とするとそれぞれ355Aから
125八へ減少する。また電極面積は腐食速度1001
00Oの場合、L=5m^/α2とするとηe=60%
でSc =7.5 m2と人ぎくなるのに対し、350
n+ddに低下するとL=5n+^/c!R2、ηe
=80%でSc = 2.5m2 、ざらにL = 7
.5+aA/cm2にするとSe −1,7yyt2に
低下する。この4+ ようにCe =5n+Hであってもf)Cc ”/C
e3+)1とii) Ce /Cc ”< 1では大
きな差が生4+ することは明らかである。実験室規模ではどのような条
件であろうと問題とならないが、除染対象規模が大きな
場合にはii)の条件下で実施することが必須条件とな
る。
試淳した結果を示づ。除染耐容v42rrL3、除染対
象表面積40TrL2で腐食速度が10001ddから
350mddに低減した場合、溶出金属イオン吊は24
時間で4.1に9 (2050ppm)から1.5に9
(7501111nl)へ減少する。CC4+!1度
を一定に保つのに必要な電解再生電流工(^)はη0=
60%で470八から110Aへ減少する。cc”1度
を高くしてηc−80%とするとそれぞれ355Aから
125八へ減少する。また電極面積は腐食速度1001
00Oの場合、L=5m^/α2とするとηe=60%
でSc =7.5 m2と人ぎくなるのに対し、350
n+ddに低下するとL=5n+^/c!R2、ηe
=80%でSc = 2.5m2 、ざらにL = 7
.5+aA/cm2にするとSe −1,7yyt2に
低下する。この4+ ようにCe =5n+Hであってもf)Cc ”/C
e3+)1とii) Ce /Cc ”< 1では大
きな差が生4+ することは明らかである。実験室規模ではどのような条
件であろうと問題とならないが、除染対象規模が大きな
場合にはii)の条件下で実施することが必須条件とな
る。
クラッドを溶解除去するための除染剤の条件としては、
高OFであり、母材金属に対して低腐食性であるととも
に除染廃液処理が容易で廃液光生伍の少ないことが望ま
しい。
高OFであり、母材金属に対して低腐食性であるととも
に除染廃液処理が容易で廃液光生伍の少ないことが望ま
しい。
本除染剤は酸化性溶液であるために腐食速度を低減でさ
たとはいえ、一般的には大きく、溶出金属イオン吊も多
く発生する。従って除染対象面積が大きな場合には、直
接イオン交換樹脂で放射性物質を含めた溶出金属イオン
を捕集することは得策でない。また逆浸透膜装首を使用
するには硫酸溌磨が高すぎて溶液を希釈しないと使用で
きない。
たとはいえ、一般的には大きく、溶出金属イオン吊も多
く発生する。従って除染対象面積が大きな場合には、直
接イオン交換樹脂で放射性物質を含めた溶出金属イオン
を捕集することは得策でない。また逆浸透膜装首を使用
するには硫酸溌磨が高すぎて溶液を希釈しないと使用で
きない。
そこで海水の淡水化等で大規模に実施されているイオン
交換膜を用いた電気透析法を応用する方法を検討した。
交換膜を用いた電気透析法を応用する方法を検討した。
クラッドの溶解処理がほぼ終了した時点で、イオン交換
膜を保護するために除染廃液を先の電解再生槽を用いて
電解還元処理を行ない、残存しているCe4+をCe
”k:、 Cr (Vl)をCr (III)にし
た優、電気透析槽で主に硫酸の回収を計り、除染剤溶液
中の@MiI1度を溶出金属イオンが析出しない範囲、
例えば0.05H前後まで低減する。このときに金属イ
オンもかなり回収されるが、除去速度が硫酸より遅いた
めにかなり残存する。残存した金属イオンはカソードへ
の電着析出により回収を行ない、数+I)l)lまぐ低
下させることができる。
膜を保護するために除染廃液を先の電解再生槽を用いて
電解還元処理を行ない、残存しているCe4+をCe
”k:、 Cr (Vl)をCr (III)にし
た優、電気透析槽で主に硫酸の回収を計り、除染剤溶液
中の@MiI1度を溶出金属イオンが析出しない範囲、
例えば0.05H前後まで低減する。このときに金属イ
オンもかなり回収されるが、除去速度が硫酸より遅いた
めにかなり残存する。残存した金属イオンはカソードへ
の電着析出により回収を行ない、数+I)l)lまぐ低
下させることができる。
最終的に残った故OA+/!物質と金属イオンは陽イオ
ン交換樹脂で回収することにより、樹脂の使用部を大幅
に節減できる。この段階での除染廃液は希薄硫酸溶液で
あって、さらに電気透析により回収することも可能であ
るし、中和処理づることbできる。これら一連の処理を
実施することににす、放射性除染廃液は最初に使用した
除染剤溶液mの5分の1から10分の1程度までに低減
可能となった。
ン交換樹脂で回収することにより、樹脂の使用部を大幅
に節減できる。この段階での除染廃液は希薄硫酸溶液で
あって、さらに電気透析により回収することも可能であ
るし、中和処理づることbできる。これら一連の処理を
実施することににす、放射性除染廃液は最初に使用した
除染剤溶液mの5分の1から10分の1程度までに低減
可能となった。
友−i−月
以下に本発明の一実施例1〜4を例示り“るが、本発明
はこれらの実施例によって限定されるものではなく、本
発明の技術思想の範囲内で、これらを適宜変更および廐
正することも可能である。
はこれらの実施例によって限定されるものではなく、本
発明の技術思想の範囲内で、これらを適宜変更および廐
正することも可能である。
実施例 1
0、258硫酸溶液にwA酸第1セリウム(Ce
(So ) ・8H20)および硫酸第2 t I
Jウム(Cc (So ) −n+−12o)を
)a解しそれぞれC03+どCC4+の5mM溶液を調
合し、ボアンシ」スタン1〜を用いて(dMI?リウム
溶液の電位を25°CC測定した。図1は0.25N硫
酸水溶液とCc /Cc”+の関係をブI]ットした
ものであ4+ る。CC4+/C03°−1のときの標t%(R化jマ
元電位E’ cc−L445V (VS Nll04
.L文献1直トホホ一致した。また、図中のO印4.L
L’リウムの他にFQ ”+=47.7ppm 、
Cr (Vl) ==14.3ppm、N i ”
= 13.4ppm添加した場合で、溶液の電位はこれ
らの共存イオンによってはと/Vど影響を受けず、Cc
”/CQ ”(7)Fのみに支配されることが明らか
である。
(So ) ・8H20)および硫酸第2 t I
Jウム(Cc (So ) −n+−12o)を
)a解しそれぞれC03+どCC4+の5mM溶液を調
合し、ボアンシ」スタン1〜を用いて(dMI?リウム
溶液の電位を25°CC測定した。図1は0.25N硫
酸水溶液とCc /Cc”+の関係をブI]ットした
ものであ4+ る。CC4+/C03°−1のときの標t%(R化jマ
元電位E’ cc−L445V (VS Nll04
.L文献1直トホホ一致した。また、図中のO印4.L
L’リウムの他にFQ ”+=47.7ppm 、
Cr (Vl) ==14.3ppm、N i ”
= 13.4ppm添加した場合で、溶液の電位はこれ
らの共存イオンによってはと/Vど影響を受けず、Cc
”/CQ ”(7)Fのみに支配されることが明らか
である。
実施例 2
金属の腐食試験は1000mのガラス製セパラブルフラ
スコにセリウムイオンを含む0.25H(illi酸溶
液700 x!!を入れ、所定温度に昇温したのら、金
属試験片(表面積22.4ff2 )を溶液中に浸漬し
、撹拌下で行った。試験片の材質はステンレス鋼(SU
S304)で、表面はエメリー400番でωI磨し、洗
浄後使用した。腐食試験中はCc””の電解酸化を行い
、Ce”81度を1.1〜10mMの範囲で所定濃度に
保った。腐食速度(mdd)とCe4″m 1Mの関係
を図2に示す。溶液中のCe m度をCc ”/ (
Ce ””−)F Ce”)−八で表わすと、実線の場合はAた1、すなわ
ら初期の溶液中にはCC3“は含まれ又いない。一方、
点線の場合にはA<1(Cc3++CO”= 1511
18)で、最初からCe 3+&Cc ’+は一定の割
合で混在する。Cc ”m度が同じでも腐食速度はへ七
1よりA<1の方が大きく低下する。
スコにセリウムイオンを含む0.25H(illi酸溶
液700 x!!を入れ、所定温度に昇温したのら、金
属試験片(表面積22.4ff2 )を溶液中に浸漬し
、撹拌下で行った。試験片の材質はステンレス鋼(SU
S304)で、表面はエメリー400番でωI磨し、洗
浄後使用した。腐食試験中はCc””の電解酸化を行い
、Ce”81度を1.1〜10mMの範囲で所定濃度に
保った。腐食速度(mdd)とCe4″m 1Mの関係
を図2に示す。溶液中のCe m度をCc ”/ (
Ce ””−)F Ce”)−八で表わすと、実線の場合はAた1、すなわ
ら初期の溶液中にはCC3“は含まれ又いない。一方、
点線の場合にはA<1(Cc3++CO”= 1511
18)で、最初からCe 3+&Cc ’+は一定の割
合で混在する。Cc ”m度が同じでも腐食速度はへ七
1よりA<1の方が大きく低下する。
また両者とも腐食速度はc C4+濃度の1次に比例し
て増大することが見出された。
て増大することが見出された。
実施例 3
0、258硫酸溶液中で、C03+からCc’+への電
解酸化反応に、13ける電流効率ηC(%)と電流密度
L (mA/cjI2)の関係を、初期のCC3+11
1度を5 、10.2On+HX温度を室温(約25℃
)と60℃で試験した結果を図3に示す。この試験には
二重円筒型のガラス¥J電解ヒルを用いた。外商はパイ
レックス類で内径2G#IIIIφ、内筒は外径10履
φ(厚さ211m)、長さ10cmのセラミックス製電
解隔膜である。
解酸化反応に、13ける電流効率ηC(%)と電流密度
L (mA/cjI2)の関係を、初期のCC3+11
1度を5 、10.2On+HX温度を室温(約25℃
)と60℃で試験した結果を図3に示す。この試験には
二重円筒型のガラス¥J電解ヒルを用いた。外商はパイ
レックス類で内径2G#IIIIφ、内筒は外径10履
φ(厚さ211m)、長さ10cmのセラミックス製電
解隔膜である。
電極として、アノードは60メツシユのチタン網に白金
を被覆したもの< 5 I3x 20CrR>を電解隔
膜の外周にまきつけた状態、カソードは1虜φの白金線
で内筒の内側に入れた状態で用いた。電解時にはアノー
ド室、カソード室別々に溶液を循環し、アノード室の流
速は300cjR/minとした。図3より、ηeの増
加は1)Ce”+仕込11i3[の増加、ii)電流密
度の低下、iii )溶液温度の上界、により達成でき
る。しかし、現実的にはLの大きな状態でηOを大きく
することが望まれ、そのためにはある程度Ce3+1度
を高くするのが得策である。
を被覆したもの< 5 I3x 20CrR>を電解隔
膜の外周にまきつけた状態、カソードは1虜φの白金線
で内筒の内側に入れた状態で用いた。電解時にはアノー
ド室、カソード室別々に溶液を循環し、アノード室の流
速は300cjR/minとした。図3より、ηeの増
加は1)Ce”+仕込11i3[の増加、ii)電流密
度の低下、iii )溶液温度の上界、により達成でき
る。しかし、現実的にはLの大きな状態でηOを大きく
することが望まれ、そのためにはある程度Ce3+1度
を高くするのが得策である。
実施例 4
本実施例に使用した汚染試験片試料は原子炉(JPDR
)浄化系配管から採取したちのぐ、クラッド(4?J偵
は約0,5■/c12、クラッド組成は約クロム20%
、ニッケル28%、鉄50%である。1回の試験に使用
した試験片のクラッド付着表面積は約5cm2であり、
全体としては約17CIII2である1゜実施例2で使
用したヒバラブルフラスコ、1に所定13度の硫酸−ヒ
リウム系溶液100威を入れ、所定温度に背濡した侵、
上記試験ハを浸漬し、撹拌条f′[Yζで・除染試験を
行った。除染試験n5にはc、 3 +かF らCOへの電解再生を行いc (’、 44WA +α
を所定温度に保った。除染試験結果を表1に承り。81
1〜陽ご3はCe ”十Ce ”’== 15mMひ、
実施例2ど同様4+ Δく1(Δ=Cc /(Ce”++Ca”’))の条
件下で除染した場合であり、II&1.4〜陥6は△た
1の場合である。ルア〜N11.9は比較例どして電解
再A;を行わない場合を示す。″電解再生ににつて除染
剤溶液中のce44’a度を一定に保つことにより、D
「は50前後から500〜1000へと大幅に増加した
。
)浄化系配管から採取したちのぐ、クラッド(4?J偵
は約0,5■/c12、クラッド組成は約クロム20%
、ニッケル28%、鉄50%である。1回の試験に使用
した試験片のクラッド付着表面積は約5cm2であり、
全体としては約17CIII2である1゜実施例2で使
用したヒバラブルフラスコ、1に所定13度の硫酸−ヒ
リウム系溶液100威を入れ、所定温度に背濡した侵、
上記試験ハを浸漬し、撹拌条f′[Yζで・除染試験を
行った。除染試験n5にはc、 3 +かF らCOへの電解再生を行いc (’、 44WA +α
を所定温度に保った。除染試験結果を表1に承り。81
1〜陽ご3はCe ”十Ce ”’== 15mMひ、
実施例2ど同様4+ Δく1(Δ=Cc /(Ce”++Ca”’))の条
件下で除染した場合であり、II&1.4〜陥6は△た
1の場合である。ルア〜N11.9は比較例どして電解
再A;を行わない場合を示す。″電解再生ににつて除染
剤溶液中のce44’a度を一定に保つことにより、D
「は50前後から500〜1000へと大幅に増加した
。
ANlの場合、賜4ではce’″−1,3mM、48時
間CDI’= 1150であるのに、陽5ぐはCQ ”
= 5 +n14ど高くしたにもかかわらず叶−42
0とむしろ低1・している。これtよ実jMIA2で示
したようにc Cd FQ度が増加し、腐食111JI
が510+addからIG30md(lと大きくなった
ことと関係する。表面粗さシ1により両試験片の粗さを
測定した結果、腐食ωが増り゛と表面の粗さが増し、溶
出した60COイオンの再(=ICIJtが増し見掛上
〇「が低下したものである。Δく1の58合、歯4とは
ぼ同−Ce3+濃度の繊2では4815間″cD「−3
50とh+、 4よりDFが低い。この結果だけをみる
とl!11またはNa2より陽4の方が除染条件としで
優れているように乃えられるが、実施例3から明らかな
ように、No、 4の条件下で電解刊生できるのは実験
室規模の場合のみであり、大規模になった場合には電流
効率が著しく低下し、大電流を必要とし現実的ではない
。また表1の腐食速度のデータをみてもAた1よりΔく
1の方が腐食速度は小さく、実施例2のE−1ル試験片
の結果とよく対応していることが見出された。
間CDI’= 1150であるのに、陽5ぐはCQ ”
= 5 +n14ど高くしたにもかかわらず叶−42
0とむしろ低1・している。これtよ実jMIA2で示
したようにc Cd FQ度が増加し、腐食111JI
が510+addからIG30md(lと大きくなった
ことと関係する。表面粗さシ1により両試験片の粗さを
測定した結果、腐食ωが増り゛と表面の粗さが増し、溶
出した60COイオンの再(=ICIJtが増し見掛上
〇「が低下したものである。Δく1の58合、歯4とは
ぼ同−Ce3+濃度の繊2では4815間″cD「−3
50とh+、 4よりDFが低い。この結果だけをみる
とl!11またはNa2より陽4の方が除染条件としで
優れているように乃えられるが、実施例3から明らかな
ように、No、 4の条件下で電解刊生できるのは実験
室規模の場合のみであり、大規模になった場合には電流
効率が著しく低下し、大電流を必要とし現実的ではない
。また表1の腐食速度のデータをみてもAた1よりΔく
1の方が腐食速度は小さく、実施例2のE−1ル試験片
の結果とよく対応していることが見出された。
延」Lo」1里
本発明に、1)いては、放射t’lクラッドの溶解除去
に当って、硫酸−レリウム系溶液を使用することにより
、クロムを−・部含むクラッドの溶解を実″i1的に1
.1一段階で処理できるために、その溶解処理工程が複
雑にならず曲中である。
に当って、硫酸−レリウム系溶液を使用することにより
、クロムを−・部含むクラッドの溶解を実″i1的に1
.1一段階で処理できるために、その溶解処理工程が複
雑にならず曲中である。
また、クララ1:の溶yrf処理過佇におい【、最初3
+ 13日らレリウムの3面<ca )ど411’ffi
(Co ”)のイオンを混合した状態で使用すること
により、レリウムの析出が防1されるだけでなく、潤費
されたCC4+を電気化学的に効率よく再生することに
J、す、木処理王程中一定に保つことによって、腐食速
1すを抑制し、かつ除染効果を大きくできる。
+ 13日らレリウムの3面<ca )ど411’ffi
(Co ”)のイオンを混合した状態で使用すること
により、レリウムの析出が防1されるだけでなく、潤費
されたCC4+を電気化学的に効率よく再生することに
J、す、木処理王程中一定に保つことによって、腐食速
1すを抑制し、かつ除染効果を大きくできる。
第1図
硫酸−ヒリウム系溶液の電位とセリウム=度の関係を示
す図である。硫酸濃度0.25 ll1oρ/、Il、
Ce /Ce3+=1の場合で標準酸化還元電位と4訃 呼ばれる。 pl)Ill 、 Cr (Vl) =14.311
1’ll 、 N + 2+=13、4ppmが共存す
る場合 第2図 till酸−ピリ1クム系溶液中におけるステンレス鋼
(SII3304)の腐食速度(m(Id、 m9/(
3m2 − day)とCC4+5麿の関係を示す図で
ある。硫酸濃度0.251nll /41 、 −:電解再生によりc C44のみ存在する場合3+ :電解再生によりCc とCc41が共存づ3÷ る場合でCc +Cc”’=15mmofJ/、11
の場合 4+ 同−Co iQ度であってbcc”’がノL存する場
合の腐食速度の方が小さい。 第3図 3十 硫酸溶液中ぐCCからCO4°への電解酸化反応(F4
解再生)にJ3りる電流効率η0 (%)ど電流密度L
(+n^/口2)の関係を示1図である。硫M濶1ff
0.25 mo’J /、Q 。 初期のCc ”’illtf(mmo、Q /j )
: (0,・)5;(△、ム)10:(口、■)20、
−− : ’7i’+ G (約25℃ )
; 二 60°CηOはCC34仕込濃Lα
が増!Iと、また電流密度を小さくするど増加・jる1
゜
す図である。硫酸濃度0.25 ll1oρ/、Il、
Ce /Ce3+=1の場合で標準酸化還元電位と4訃 呼ばれる。 pl)Ill 、 Cr (Vl) =14.311
1’ll 、 N + 2+=13、4ppmが共存す
る場合 第2図 till酸−ピリ1クム系溶液中におけるステンレス鋼
(SII3304)の腐食速度(m(Id、 m9/(
3m2 − day)とCC4+5麿の関係を示す図で
ある。硫酸濃度0.251nll /41 、 −:電解再生によりc C44のみ存在する場合3+ :電解再生によりCc とCc41が共存づ3÷ る場合でCc +Cc”’=15mmofJ/、11
の場合 4+ 同−Co iQ度であってbcc”’がノL存する場
合の腐食速度の方が小さい。 第3図 3十 硫酸溶液中ぐCCからCO4°への電解酸化反応(F4
解再生)にJ3りる電流効率η0 (%)ど電流密度L
(+n^/口2)の関係を示1図である。硫M濶1ff
0.25 mo’J /、Q 。 初期のCc ”’illtf(mmo、Q /j )
: (0,・)5;(△、ム)10:(口、■)20、
−− : ’7i’+ G (約25℃ )
; 二 60°CηOはCC34仕込濃Lα
が増!Iと、また電流密度を小さくするど増加・jる1
゜
Claims (4)
- (1)原子炉1次冷却系の腐食により生成した付着物で
あるクロム、鉄、ニッケルおよび放射性核種を含む放射
性クラッドを硫酸−セリウム系溶液からなる汚染除去剤
を用いて溶解除去する方法であつて (a)汚染除去剤成分であるセリウムは最初に3価(C
e^3^+)と4価(Ce^4^+)のイオンの混合状
態の汚染除去剤とし、 (b)放射性クラッドの溶解に伴なうCe^4^+の消
費による濃度低下、すなわちCe^4^+→Ce^3^
+の還元反応による汚染除去剤の効能の低下を防ぐため
にCe^4^+濃度を電解酸化反応により再生維持し、 放射性クラッドの溶解処理のほぼ終了した時点で、この
溶液を電解還元反応によりクロムを6価から3価に、残
存Ce^4^+をCe^3^+価に処理することを特徴
とする放射性クラッドの化学的溶解による汚染除去方法
。 - (2)工程(a)、(b)においてCe^3^+とCe
^4^+混在させることによるCe^4^+の析出を抑
制する特許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (3)工程(b)においてCe^3^+→Ce^4^+
の電解酸化反応速度を制御しCe^3^+とCe^4^
+を混在させ、両者の濃度比Ce^4^+/Ce^3^
+価の値を1以下に、望ましくは0.1以下にして、1
次冷却系構成金属材料の腐食を抑制する特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の方法。 - (4)工程(b)において、Ce^3^+のCe^4^
+への電解酸化に関して電流密度の高い状態で電流効率
を高めるためにCe^3^+濃度を高くする特許請求の
範囲1項乃至第3項のいずれか1つに記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62069659A JPH0752235B2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 放射性クラツドを化学的に溶解するための汚染除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62069659A JPH0752235B2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 放射性クラツドを化学的に溶解するための汚染除去方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63235899A true JPS63235899A (ja) | 1988-09-30 |
JPH0752235B2 JPH0752235B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=13409181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62069659A Expired - Lifetime JPH0752235B2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 放射性クラツドを化学的に溶解するための汚染除去方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0752235B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013234894A (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 除染方法及び除染装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175598A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | 株式会社東芝 | 放射性廃液処理装置 |
JPS61176899A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | 株式会社東芝 | 放射性金属廃棄物の除染方法とその装置 |
-
1987
- 1987-03-24 JP JP62069659A patent/JPH0752235B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175598A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | 株式会社東芝 | 放射性廃液処理装置 |
JPS61176899A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | 株式会社東芝 | 放射性金属廃棄物の除染方法とその装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013234894A (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 除染方法及び除染装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0752235B2 (ja) | 1995-06-05 |
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