JP2006266967A - Processing method for waste ion exchange resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性Csを含む廃イオン交換樹脂の処理方法の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a method for treating a waste ion exchange resin containing radioactive Cs.
従来、原子力発電所など放射性施設から発生する放射性廃液は、通常、気化濃縮して固形分は固化処理などを行うが気化した水分は、凝縮液化した後、イオン交換処理により放射性物質濃度を低減し、各種処理水として再利用されているのが一般的である。そして、この廃水再利用に伴って発生する使用済みの放射性Csを含む廃イオン交換樹脂は、無機化して減重・減容する必要があった。 Conventionally, radioactive liquid waste generated from radioactive facilities such as nuclear power plants is usually vaporized and concentrated, and solids are solidified, etc., but the vaporized water is condensed and liquefied, and then the concentration of radioactive substances is reduced by ion exchange treatment. In general, it is reused as various treated water. And waste ion exchange resin containing the used radioactive Cs which generate | occur | produces with this waste water reuse needed to be mineralized and to reduce weight and volume.
この減重・減容方法として乾留、焼却などに加熱処理による分解法があるが、樹脂分解率、あるいは樹脂分解速度を上げると、燃焼発熱によって排ガス温度が上がり、放射性Csが気化してしまうため、除塵フィルタではCsを捕集できず、排ガス処理系統にまで飛散、汚染することになり、排ガス処理系統の保守ができなくなる。また、Csの揮発を防ぐために、排ガス冷却を行い過ぎると、タール分がフィルタに付着して、フィルタが詰まるという不都合があった。 As a method for weight reduction and volume reduction, there is a decomposition method by heat treatment such as dry distillation, incineration, etc. However, if the resin decomposition rate or the resin decomposition rate is increased, the exhaust gas temperature increases due to combustion heat generation, and radioactive Cs is vaporized. In the dust filter, Cs cannot be collected, and even the exhaust gas treatment system is scattered and contaminated, so that the exhaust gas treatment system cannot be maintained. In addition, when exhaust gas cooling is performed excessively in order to prevent Cs from volatilizing, there is an inconvenience that tar content adheres to the filter and the filter is clogged.
このような問題に対処するために次ぎに説明するような酸化分解方法が提案されている。(特許文献1を参照のこと)
すなわち、減圧ポンプを設けた酸化分解槽に廃イオン交換樹脂を装填し、1〜20トールの真空度に減圧したうえ、そこにイオン状態の活性化させた酸素ガスなどの酸化ガスを供給して、撹拌することによって200℃以下の低温で、廃イオン交換樹脂を酸化分解させる方法である。
In order to cope with such a problem, the following oxidative decomposition method has been proposed. (See Patent Document 1)
That is, waste ion exchange resin is loaded into an oxidative decomposition tank provided with a vacuum pump, and after reducing the pressure to 1 to 20 torr vacuum, an oxidizing gas such as oxygen gas activated in an ionic state is supplied thereto. The waste ion exchange resin is oxidatively decomposed at a low temperature of 200 ° C. or lower by stirring.
この方法によれば、処理温度が200℃以下の低温であるから、放射性Csなどの核種は気化しないので系外に放出されないという利点が得られるという。しかしながら、この方法では、酸化ガスを活性化するための高周波加熱機構を備えた特殊な酸化分解槽が必要であること、真空ポンプによって減圧下に運転しなければならないこと、などから専用設備を配置し、特別な酸化分解処理をする必要があり、設備費や運転コストが増大する他、酸化分解反応速度が大きくないので、処理時間に比較して減重・減容の効果が期待ほどでないという問題が残った。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、専用設備や特別な酸化分解処理は必要とせず、放射性Csの系外への飛散を確実に防止でき、かつ大きな減重・減容効果を得ることができる放射性Csを含む廃イオン交換樹脂の処理方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, does not require special equipment or special oxidative decomposition treatment, can reliably prevent radioactive Cs from being scattered outside the system, and greatly reduces the weight. Provided is a method for treating a waste ion exchange resin containing radioactive Cs capable of obtaining a volume reduction effect.
上記の問題は、放射性Csを含む廃イオン交換樹脂を熱処理して発生する排ガスを除塵するに際して、その排ガスを温度400℃〜600℃に冷却・制御することにより、当該除塵手段によって排ガス中の放射性Csを捕集することを特徴とする本発明の廃イオン交換樹脂の処理方法によって、解決することができる。 The above problem is that when the exhaust gas generated by heat treatment of the waste ion exchange resin containing radioactive Cs is removed, the exhaust gas is cooled and controlled to a temperature of 400 ° C. to 600 ° C., so that the dust removal means can remove the radioactive material in the exhaust gas. This can be solved by the method for treating a waste ion exchange resin of the present invention characterized by collecting Cs.
また、本発明は、前記放射性Csを含む廃イオン交換樹脂がスチレンジビニルベンゼン共重合体を基材とする場合や、前記熱処理が400℃〜1000℃の温度で行われる熱分解処理または焼却処理である形態、さらには前記除塵手段がセラミック製または金属製の耐熱フィルタを用いる除塵装置であるのが好ましい。 The present invention also relates to a case where the waste ion exchange resin containing radioactive Cs is based on a styrene divinylbenzene copolymer, or a thermal decomposition treatment or an incineration treatment in which the heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 1000 ° C. It is preferable that a certain form, and further, the dust removing means is a dust removing device using a heat-resistant filter made of ceramic or metal.
本発明の廃イオン交換樹脂の処理方法は、放射性Csを含む廃イオン交換樹脂を熱処理するに当たって、400℃〜1000℃の温度で行われる通常の熱分解処理または焼却処理が利用できるので、処理速度が大きく、また、特殊な設備を全く必要としない。また、後段の除塵手段としては、セラミック製または金属製の耐熱フィルタを用いる除塵装置が適当であるが、これもごく通常の装置であって差し支えない。 The waste ion exchange resin treatment method of the present invention can utilize a normal thermal decomposition treatment or incineration treatment performed at a temperature of 400 ° C. to 1000 ° C. when heat treating the waste ion exchange resin containing radioactive Cs. And no special equipment is required. Also, as the dust removing means at the subsequent stage, a dust removing device using a heat-resistant filter made of ceramic or metal is suitable, but this can also be an ordinary device.
次ぎに、本発明では、気化した放射性Csを含む排ガスを適宜手段によって、好ましくは400℃以上、600℃未満の温度に冷却制御して、タールの凝縮を防ぎながら放射性Csを凝縮させるという原理に基づき、前記除塵手段によって排ガス中の放射性Csを捕集するのであるから、熱分解タールによる耐熱フィルタの閉塞を防止しながら放射性Csの系外への放散を確実に防止できるのである。よって本発明は、従来の問題点を解消した廃イオン交換樹脂の処理方法として、技術的価値はきわめて大なるものがある。 Next, in the present invention, the exhaust gas containing the vaporized radioactive Cs is cooled by an appropriate means, preferably at a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 600 ° C., so that radioactive Cs is condensed while preventing tar condensation. Based on this, the radioactive Cs in the exhaust gas is collected by the dust removing means, so that it is possible to reliably prevent the radioactive Cs from being diffused outside the system while preventing the heat-resistant filter from being blocked by pyrolytic tar. Therefore, the present invention has a very great technical value as a treatment method of waste ion exchange resin which has solved the conventional problems.
次に、本発明の廃イオン交換樹脂の処理方法に係る実施形態について説明する。
本発明は、次ぎの(1)〜(3)の工程を必須とする。すなわち、(1)熱処理工程:放射性Csを含む廃イオン交換樹脂を熱処理する。(2)冷却工程:熱処理によって発生する排ガスを冷却して放射性Csを凝縮させる。(3)除塵工程:冷却した排ガスを除塵装置に通過させ、凝縮した放射性Cs捕集する。
Next, an embodiment according to the processing method of the waste ion exchange resin of the present invention will be described.
In the present invention, the following steps (1) to (3) are essential. That is, (1) Heat treatment step: A waste ion exchange resin containing radioactive Cs is heat treated. (2) Cooling step: The exhaust gas generated by the heat treatment is cooled to condense radioactive Cs. (3) Dust removal step: The cooled exhaust gas is passed through a dust removal device, and condensed radioactive Cs is collected.
(1)熱処理
本発明において、処理対象である放射性Csを含む廃イオン交換樹脂は、通常、スチレンジビニルベンゼン共重合体を基材とする樹脂構造体である。前述の通り、放射性施設から発生する放射性廃液などを濃縮処理した後で凝縮液化した水分をイオン交換処理により放射性物質濃度を低減するために使用された廃イオン交換樹脂であって、放射性核種である放射性Csを含む。
(1) Heat treatment In the present invention, the waste ion exchange resin containing radioactive Cs to be treated is usually a resin structure based on a styrenedivinylbenzene copolymer. As mentioned above, it is a waste ion exchange resin used to reduce the concentration of radioactive substances by ion exchange treatment of the condensed liquid after concentration treatment of radioactive waste liquid generated from radioactive facilities, and is a radionuclide Contains radioactive Cs.
この廃イオン交換樹脂の熱処理としては、比較的低温の熱分解処理(乾留処理)、あるいは比較的高温になりやすい焼却処理のいずれでもよく、その温度は通常に採用される400℃〜1000℃の範囲が適当である。400℃未満では、熱分解効率が低く、タールの発生も顕著なので好ましくない。 The heat treatment of the waste ion exchange resin may be either a relatively low-temperature pyrolysis process (dry distillation process) or an incineration process that tends to be relatively high, and the temperature is usually 400 ° C. to 1000 ° C. The range is appropriate. If it is less than 400 ° C., the thermal decomposition efficiency is low and tar generation is remarkable, which is not preferable.
そして、本発明では、廃イオン交換樹脂の減重・減容の観点からは600℃〜1000℃の燃焼領域の焼却処理がより好ましい。600℃以上では、熱分解速度が大きく、タールの発生もかなり少なくなるからであり、また1000℃以上は熱効率上不必要である。
なお、この目的に利用される装置としては、灰分と燃焼排ガスとに分解できる通常に用いられる固定床式燃焼炉および流動床式燃焼炉が適当であり、特別な構造を必要としない。
And in this invention, the incineration process of the combustion area | region of 600 to 1000 degreeC is more preferable from a viewpoint of weight reduction and volume reduction of a waste ion exchange resin. If the temperature is 600 ° C. or higher, the thermal decomposition rate is large and tar generation is considerably reduced.
As a device used for this purpose, a normally used fixed bed type combustion furnace and fluidized bed type combustion furnace capable of being decomposed into ash and combustion exhaust gas are suitable, and no special structure is required.
(2)冷却工程
前記熱処理によって発生した前記温度の熱処理排ガスを冷却して、熱処理で気化した放射性Csを凝縮させる工程であり、各種形式の冷却装置が利用可能である。例えば、高温排ガスの熱量を熱伝達壁を通じて放熱させる自然冷却、強制空冷、または強制水冷などの形式が採用できる。この場合、前記熱処理の加熱用空気を冷媒として熱交換する熱交換器とするのが熱効率の面から好ましい。また、冷却用空気を混合して強制冷却する冷却方法も好ましい。
(2) Cooling step This is a step of cooling the heat treatment exhaust gas at the temperature generated by the heat treatment to condense the radioactive Cs vaporized by the heat treatment, and various types of cooling devices can be used. For example, it is possible to adopt a form such as natural cooling, forced air cooling, or forced water cooling in which the heat quantity of the high temperature exhaust gas is dissipated through the heat transfer wall. In this case, it is preferable from the viewpoint of thermal efficiency that a heat exchanger that performs heat exchange using the heating air for the heat treatment as a refrigerant is used. A cooling method in which cooling air is mixed and forcedly cooled is also preferable.
その冷却工程によって、前記排ガスを400℃以上、600℃未満の温度に、より好ましくは500℃以上、600℃未満に冷却して、次ぎの除塵手段に供給するのがよい。
この下限温度は、排ガス中のタールをフィルタに付着させないための条件であり、また、上限温度は、放射性Csを気化させないでフィルタで捕集することができる条件である。
In the cooling step, the exhaust gas may be cooled to a temperature of 400 ° C. or higher and lower than 600 ° C., more preferably 500 ° C. or higher and lower than 600 ° C., and supplied to the next dust removing means.
This lower limit temperature is a condition for preventing tar in the exhaust gas from adhering to the filter, and the upper limit temperature is a condition for collecting the radioactive Cs without vaporizing the radioactive Cs.
(3)除塵工程
前記冷却手段によって凝縮した放射性Csを含む塵埃を排ガス中から除去する工程であり、除塵装置としては、セラミック製または金属製の耐熱フィルタを用いるのが、400℃以上の温度のガスを処理する点から好ましい。この耐熱フィルタのろ過粒子径は30μmとするのが好ましい。
(3) Dust removal step This is a step of removing dust containing radioactive Cs condensed by the cooling means from the exhaust gas. As the dust removal device, a ceramic or metal heat-resistant filter is used at a temperature of 400 ° C or higher. It is preferable from the point of processing gas. The heat-resistant filter preferably has a filtration particle size of 30 μm.
以上説明した本発明の各工程により、次ぎの利点が得られる。
(1)熱処理装置としては、通常の熱分解処理または焼却処理が利用できるので、処理速度が高く、また特殊な設備を全く必要としない。また、後段の冷却装置および除塵装置についても、通常の装置で対応可能であり、これもごく通常の装置であって差し支えない。
The following advantages can be obtained by the steps of the present invention described above.
(1) Since a normal thermal decomposition process or incineration process can be used as the heat treatment apparatus, the processing speed is high and no special equipment is required. Also, the cooling device and the dust removing device in the subsequent stage can be handled by a normal device, and this can be a very normal device.
(2)放射性Csを気化温度以下に冷却制御して捕集し、放射性Csの系外への放散を確実に防止でき、タールによるフィルタの目詰まりも発生しない。 (2) Radioactive Cs is cooled and collected below the vaporization temperature, and it is possible to reliably prevent the radioactive Cs from being diffused out of the system, and the filter is not clogged with tar.
Claims (5)
The waste ion exchange resin treatment method according to claim 1, wherein the means for cooling the exhaust gas is a heat exchanger that exchanges heat with heating air used for the heat treatment.
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