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JP2007187464A - Method for treating uranium waste - Google Patents

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JP2007187464A JP2006003635A JP2006003635A JP2007187464A JP 2007187464 A JP2007187464 A JP 2007187464A JP 2006003635 A JP2006003635 A JP 2006003635A JP 2006003635 A JP2006003635 A JP 2006003635A JP 2007187464 A JP2007187464 A JP 2007187464A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the generation of secondary waste and decrease the cost of its treatment, in the treatment of uranium waste. <P>SOLUTION: The treatment method for separating and recovering uranium from decontamination waste liquid, generated by decontaminating a waste to which uranium has adhered with acid and a solution obtained, by dissolving uranium waste containing fluoride with acid includes a masking agent addition process 1 for adding a masking agent to prevent impurities from mixing into the deposit to be purified; a main uranium removal process 2 for separating the uranium in the solution after the process 1 through precipitation and the like; a residual uranium removal process 3 for removing the uranium remaining in the solution, after the process 2 by ion exchange resin and an adsorbent; and a neutralization process 4 for giving a neutralization treatment to the solution, after the process 3 and a masking agent separation process 5 for separating the masking agent from the neutralized salt generated in the process 4. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウラン等の放射性物質で汚染されたウラン廃棄物の処理方法に関する。   The present invention relates to a method for treating uranium waste contaminated with radioactive substances such as uranium.

従来、ウランまたはウラン化合物が付着した金属廃棄物の除染方法について、硫酸で除染する方法(特許文献1参照)、有機酸で除染する方法(特許文献2参照)、シュウ酸で除染する方法(特許文献3参照)が提案されている。   Conventionally, regarding decontamination methods of metal waste to which uranium or uranium compounds are attached, a method of decontamination with sulfuric acid (see Patent Document 1), a method of decontamination with an organic acid (see Patent Document 2), and decontamination with oxalic acid A method (see Patent Document 3) has been proposed.

しかしながら、特許文献1〜3で示される方法では、ウランが付着した金属廃棄物の除染により発生する二次廃棄物について、有用な処理方法が提案されていない。   However, in the methods shown in Patent Documents 1 to 3, no useful treatment method has been proposed for secondary waste generated by decontamination of metal waste to which uranium adheres.

例えば特許文献1では、二次廃棄物について言及されていないが、硫酸を処理する場合に通常であれば中和処理が必要となるため、ウランを含む大量の中和塩が二次廃棄物として発生することが想定される。   For example, Patent Document 1 does not mention secondary waste, but since neutralization is usually required when treating sulfuric acid, a large amount of neutralized salt containing uranium is used as secondary waste. It is assumed that it will occur.

また、特許文献2では、放射性金属廃棄物の除染に有機酸を用いて、除染廃液中に溶出した金属分をイオン交換樹脂で回収するが、回収後のイオン交換樹脂を硫酸で再生するため硫酸を処理する必要があり、中和処理により中和塩が二次廃棄物として発生することが想定される。   Further, in Patent Document 2, an organic acid is used for decontamination of radioactive metal waste, and the metal component eluted in the decontamination waste liquid is recovered with an ion exchange resin. The recovered ion exchange resin is regenerated with sulfuric acid. Therefore, it is necessary to treat sulfuric acid, and it is assumed that neutralized salts are generated as secondary waste by the neutralization treatment.

さらに、特許文献3では、過酸化水素とシュウ酸を混合した除染液を用いるものであり、蒸留により水分を分離して二次廃棄物となるシュウ酸ウラニルおよびシュウ酸が回収され、これらが二次廃棄物となることが想定される。   Furthermore, Patent Document 3 uses a decontamination liquid in which hydrogen peroxide and oxalic acid are mixed. Uranyl oxalate and oxalic acid, which are separated into water by distillation to recover secondary waste, are recovered. Secondary waste is expected.

放射性廃液からウランを分離する技術も提案されており、特許文献4に、酸性廃液に硝酸を添加し、トリブチル燐酸(TBP)を用いた溶媒抽出法によりウランを分離する方法が記載されている。   A technique for separating uranium from radioactive liquid waste has also been proposed, and Patent Document 4 describes a method of adding uranium to acidic liquid waste and separating uranium by a solvent extraction method using tributyl phosphoric acid (TBP).

硝酸系での溶媒抽出法では、ウランの分離性能は優れるものの廃液処理に困難が伴う。硝酸系窒素は水質汚濁法による排水基準値が厳しく、また、中和処理等を行っても硝酸塩を多量に貯蔵することが消防法上不可能である。そのため、廃液から非常に高い回収率で硝酸を回収するためには大規模な硝酸回収装置が必要となり、処理装置のコストが高くなってしまう。   In the nitric acid-based solvent extraction method, the separation performance of uranium is excellent, but the waste liquid treatment is difficult. Nitrate-based nitrogen has strict effluent standard values by the water pollution method, and even if neutralization is performed, it is impossible to store a large amount of nitrate under the Fire Service Law. For this reason, in order to recover nitric acid from the waste liquid at a very high recovery rate, a large-scale nitric acid recovery device is required, which increases the cost of the processing apparatus.

また、廃溶媒として発生するリン酸トリブチルは沸点が289℃と高く蒸発回収が困難であり廃棄するためには分解処理が必要となる。分解処理によりリン酸カルシウム等の分解生成物が発生するため、これらが多量の二次廃棄物となる。   In addition, tributyl phosphate generated as a waste solvent has a boiling point as high as 289 ° C. and is difficult to recover by evaporation, and a decomposition treatment is required for disposal. Since decomposition products such as calcium phosphate are generated by the decomposition treatment, these become a large amount of secondary waste.

そして、ウラン除去法としてウラン沈殿とキレート樹脂による除去とを併用する手法が用いられている。このウラン沈殿を実施する際にはマスク剤を添加するが、このマスク剤が最終的には多量の二次廃棄物となる。   As a method for removing uranium, a method using both uranium precipitation and removal with a chelate resin is used. When carrying out this uranium precipitation, a masking agent is added, but this masking agent eventually becomes a large amount of secondary waste.

さらに、キレート樹脂は溶離・再生が難しく、廃樹脂量低減のために樹脂を繰り返し再利用しようとすると、ウランを含んだ多量の再生廃液が発生し、返ってウラン廃棄物量が増大してしまう。従って、樹脂の繰り返し利用が行えず廃樹脂が大量に発生する上に、塩酸系による処理を行うため最終廃水は中和処理が必要となり中和塩が多量に発生する。
特開2000−199800号公報 特開平9−113690号公報 特開平10−132999号公報 特開平5−80195号公報
Furthermore, the chelating resin is difficult to elute and regenerate, and if the resin is repeatedly reused to reduce the amount of waste resin, a large amount of reclaimed waste liquid containing uranium is generated, which in turn increases the amount of uranium waste. Accordingly, the resin cannot be repeatedly used, and a large amount of waste resin is generated. In addition, since treatment with a hydrochloric acid system is performed, the final wastewater needs to be neutralized and a large amount of neutralized salt is generated.
JP 2000-199800 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-113690 JP-A-10-132999 Japanese Patent Laid-Open No. 5-80195

公知技術によるウラン廃棄物の処理方法では、中和塩、廃イオン交換樹脂、廃溶媒などの二次廃棄物が多量に発生し、これら二次廃棄物の処理コストが高くなるという課題があった。   In the uranium waste processing method by a known technique, there is a problem that a large amount of secondary waste such as neutralized salt, waste ion exchange resin, and waste solvent is generated, and the processing cost of these secondary wastes is increased. .

本発明は、上記課題を鑑みなされたもので、ウラン廃棄物を処理する際に、二次廃棄物の発生を低減するとともに、二次廃棄物の処理コストを低減することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and when processing uranium waste, it aims at reducing the processing cost of secondary waste while reducing generation | occurrence | production of secondary waste.

上記課題を解決するために、本発明に係るウラン廃棄物処理方法は、請求項1に記載したように、ウランが付着した廃棄物を酸で除染した除染廃液や、フッ化物を含有するウラン廃棄物を酸で溶解した溶液から、ウランを分離回収する処理方法において、前記溶液に、生成される沈殿物に不純物が混入するのを防止するためのマスク剤を添加するマスク剤添加工程と、このマスク剤添加工程後の溶液中のウランを沈殿処理により分離する主ウラン除去工程と、この主ウラン除去工程後の溶液に残留したウランをイオン交換樹脂や吸着剤により除去する残留ウラン除去工程と、この残留ウラン除去工程後の溶液を中和処理する中和工程と、前記マスク剤を前記中和工程で生成する中和塩から分離するマスク剤分離工程とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the uranium waste treatment method according to the present invention includes a decontamination waste liquid obtained by decontaminating waste with uranium attached thereto with an acid, as described in claim 1, and a fluoride. In a treatment method for separating and recovering uranium from a solution obtained by dissolving uranium waste with an acid, a mask agent addition step for adding a mask agent for preventing impurities from being mixed into the generated precipitate in the solution; and , A main uranium removal step for separating uranium in the solution after the mask agent addition step by precipitation, and a residual uranium removal step for removing uranium remaining in the solution after the main uranium removal step with an ion exchange resin or an adsorbent And a neutralization step for neutralizing the solution after the residual uranium removal step, and a mask agent separation step for separating the mask agent from the neutralized salt produced in the neutralization step. That.

本発明に係るウラン廃棄物の処理方法によると、ウラン廃棄物を処理する際に、二次廃棄物の発生が低減するとともに、二次廃棄物の処理コストを低減することが可能となる。   According to the method for processing uranium waste according to the present invention, when processing uranium waste, the generation of secondary waste is reduced and the processing cost of secondary waste can be reduced.

本発明に係るウラン廃棄物の処理方法の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。   An embodiment of a method for treating uranium waste according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係るウラン廃棄物の処理方法の手順を示すフローチャートである。   FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for treating uranium waste according to the present invention.

本手順は、ウランを含む放射性物質で汚染された廃棄物を酸で除染した際の除染廃液や、フッ化物を含有するウラン廃棄物を酸で溶解した溶液にマスク剤を添加するマスク剤添加工程1と、このマスク剤添加工程1で得た溶液からウラン沈殿物を生成しこの沈殿物を分離除去する主ウラン除去工程2と、主ウラン除去工程2でのウラン沈殿物除去後の溶液に残留するウランをイオン交換樹脂や吸着剤により除去する残留ウラン除去工程3と、残留ウラン除去工程3での残留ウラン除去後の溶液を中和処理する中和工程4と、中和工程4で生成した中和塩からマスク剤を分離して回収するマスク剤分離工程5とを具備する。   This procedure is a masking agent that adds a masking agent to a decontamination waste liquid when decontaminating waste contaminated with radioactive materials containing uranium with an acid or a solution of fluoride-containing uranium waste dissolved in an acid. An addition step 1, a main uranium removal step 2 for separating and removing the uranium precipitate from the solution obtained in the masking agent addition step 1, and a solution after removing the uranium precipitate in the main uranium removal step 2 In the residual uranium removal process 3 for removing uranium remaining in the substrate by an ion exchange resin or an adsorbent, the neutralization process 4 for neutralizing the solution after the residual uranium removal in the residual uranium removal process 3, and the neutralization process 4 A mask agent separation step 5 for separating and recovering the mask agent from the produced neutralized salt.

さらに、必要に応じて、残留ウラン除去工程3で使用するウラン吸着後のイオン交換樹脂や吸着剤からウランを溶離し、樹脂や吸着剤を再生するウラン溶離・樹脂再生工程6と、ウラン溶離・樹脂再生工程6でのウラン溶離後のウラン溶離溶液からウランを安定な形に固定化するウラン固定化工程7と、中和工程4後に残留フッ素の除去など溶液を排水可能とするための最終廃液処理工程8とが付加される。   Further, if necessary, uranium is eluted from the ion exchange resin or adsorbent after uranium adsorption used in the residual uranium removal step 3 to regenerate the resin or adsorbent, uranium elution / resin regeneration step 6, and uranium elution / Uranium immobilization step 7 for immobilizing uranium in a stable form from the uranium elution solution after elution of uranium in the resin regeneration step 6, and a final waste solution for enabling drainage of the solution such as removal of residual fluorine after the neutralization step 4 Processing step 8 is added.

マスク剤添加工程1において使用する、ウランにより汚染された廃棄物の除染液やフッ化物含有ウラン廃棄物の溶解液として、ギ酸やシュウ酸等の有機酸を、単独もしくは混合して用いる。   An organic acid such as formic acid or oxalic acid is used alone or in combination as a decontamination solution for waste contaminated with uranium or a solution for fluorinated uranium waste used in the masking agent addition step 1.

この除染廃液やフッ化物溶解液には、ウラン、金属成分、フッ素などが含まれている。この溶液から、主ウラン除去工程2においてpHを制御しHを添加することで過酸化ウランとしてウランを沈殿させ、分離する。 This decontamination waste liquid or fluoride solution contains uranium, metal components, fluorine, and the like. From this solution, uranium is precipitated and separated as uranium peroxide by adding H 2 O 2 while controlling the pH in the main uranium removal step 2.

この時、ウラン沈殿に溶液中の他の不純物が共沈するのを防止するマスク剤が作用することで、回収されるウラン沈殿は純度が高くなりウラン廃棄物量の減量効果が大きくなる。   At this time, a masking agent that prevents co-precipitation of other impurities in the solution acts on the uranium precipitate, so that the recovered uranium precipitate has a high purity and an effect of reducing the amount of uranium waste.

主ウラン除去工程2でのウラン沈殿除去後の溶液中に残留してしまったウランは、残留ウラン除去工程3において、イオン交換樹脂や吸着剤等により吸着除去される。   The uranium remaining in the solution after the uranium precipitation removal in the main uranium removal step 2 is adsorbed and removed by an ion exchange resin, an adsorbent or the like in the residual uranium removal step 3.

図2に、過酸化ウラン沈殿生成による溶液中ウラン濃度を示す。図2によると、ウラン沈殿を行い溶液中のウラン濃度が約1/20に低減されており、これにより、残留ウラン除去工程3で使用するイオン交換樹脂の量を約1/20に低減させることができる。   FIG. 2 shows the uranium concentration in the solution due to uranium peroxide precipitation. According to FIG. 2, uranium precipitation is performed and the uranium concentration in the solution is reduced to about 1/20, thereby reducing the amount of ion exchange resin used in the residual uranium removal step 3 to about 1/20. Can do.

すなわち、ウラン沈殿(主ウラン除去工程2)を行った後にイオン交換樹脂でのウラン吸着(残留ウラン除去工程3)を行うことにより、ウラン沈殿を行わなかった場合に比べてイオン交換樹脂の使用量を大幅に低減させることができる。   That is, by using uranium adsorption (residual uranium removal step 3) with ion exchange resin after performing uranium precipitation (main uranium removal step 2), the amount of ion exchange resin used compared to when uranium precipitation is not performed. Can be greatly reduced.

そして、ウランを吸着したイオン交換樹脂は、溶離・再生し、再利用することで更に樹脂使用量を低減することができる。   And the ion exchange resin which adsorb | sucked uranium can further reduce resin usage-amount by carrying out elution, reproduction | regeneration, and reuse.

中和工程4において、溶液中のフッ素、金属成分、マスク剤成分を水酸化物として沈殿させ分離・除去する。この際に、溶液にカルシウム成分を添加することにより、カルシウムとフッ素とで難溶性のフッ化カルシウムを生成させ、フッ素を溶液から除去することができる。   In the neutralization step 4, fluorine, metal components, and mask agent components in the solution are precipitated as hydroxides and separated and removed. At this time, by adding a calcium component to the solution, it is possible to produce calcium fluoride that is hardly soluble with calcium and fluorine, and to remove fluorine from the solution.

なお、マスク剤分離工程5において、中和工程4で発生した中和塩からマスク剤成分を分離、回収して再利用することにより、中和工程4で発生する中和塩の発生量を大幅に低減できる。   In the mask agent separation step 5, the amount of the neutralized salt generated in the neutralization step 4 is greatly increased by separating, collecting and reusing the mask agent component from the neutralized salt generated in the neutralization step 4. Can be reduced.

ここで、廃棄物の除染液やフッ化物含有ウラン廃棄物の溶解液として有機酸を用いると、残留した有機酸は過酸化水素やオゾン等の酸化剤により分解できるため、中和処理が不要となる。この有機酸を用いる方法によると、無機酸を除染や廃棄物溶解液に用いる場合と比較して、廃液処理による中和塩の発生量を大幅に低減できる。   Here, if organic acid is used as waste decontamination solution or fluoride-containing uranium waste solution, residual organic acid can be decomposed by oxidizing agents such as hydrogen peroxide and ozone, so neutralization treatment is unnecessary It becomes. According to this method using an organic acid, the amount of neutralized salt generated by waste liquid treatment can be greatly reduced as compared with the case where an inorganic acid is used for decontamination or waste solution.

有機酸イオンは、溶液中のウラニルイオンに配位し陰イオン錯体を生成するため、残留ウラン除去工程3において、陰イオン交換樹脂を用いてウランを吸着・除去することが可能である。   Since the organic acid ions are coordinated to uranyl ions in the solution to form an anion complex, in the residual uranium removal step 3, it is possible to adsorb and remove uranium using an anion exchange resin.

従って、ウランを他の金属陽イオンと分離することが可能である。また、陰イオン交換樹脂に吸着したウランは水で溶離できるため、溶離廃液は僅かに含まれる有機酸成分を分解すれば中和処理が不要となり、中和塩が発生しない。   Therefore, it is possible to separate uranium from other metal cations. In addition, since uranium adsorbed on the anion exchange resin can be eluted with water, the elution waste liquid does not require neutralization if the organic acid component contained in a small amount is decomposed, and no neutralized salt is generated.

図3に、ギ酸系で陰イオン交換樹脂に吸着させたウランの、純水通水時の、通水量と溶離液中ウラン濃度との関係、及び通水料と溶離率との関係を示す。図3によると、純水通水により陰イオン交換樹脂からウランが溶離していることがわかる。   FIG. 3 shows the relationship between the water flow rate and the concentration of uranium in the eluent and the relationship between the water charge and the elution rate when uranium adsorbed on the anion exchange resin in the formic acid system is passed through pure water. FIG. 3 shows that uranium is eluted from the anion exchange resin by passing pure water.

純水通水でウランが溶離することから、陰イオン交換樹脂の溶離再生液の中和処理が不要となりウランを含む中和塩が発生しなくなる上に、陰イオン交換樹脂の繰り返し利用も可能である。   Since uranium elutes by passing pure water, neutralization of the anion exchange resin elution regeneration solution is not necessary, and no neutralized salt containing uranium is generated. In addition, the anion exchange resin can be used repeatedly. is there.

図4に、陰イオン交換樹脂の繰り返し利用の際の、繰り返し数とウラン吸着量との関係を示す。図4によると、20回程度の繰り返し利用ではウラン吸着量への影響は見られず、それ以上の回数繰り返すことも可能だと考えられる。   FIG. 4 shows the relationship between the number of repetitions and the amount of uranium adsorbed when the anion exchange resin is repeatedly used. According to FIG. 4, it is considered that the repeated use of about 20 times shows no effect on the uranium adsorption amount and can be repeated more times.

有機酸系の除染廃液や廃棄物溶解液から、主ウラン除去工程2において溶液中のウランを粗取りした上で残留ウラン除去工程3において陰イオン交換樹脂を用いること、及び、陰イオン交換樹脂を繰り返し再利用することにより、残留ウラン除去に必要な廃イオン交換樹脂量は大幅に低減される。   Using an anion exchange resin in the residual uranium removal step 3 after roughing the uranium in the solution in the main uranium removal step 2 from the organic acid-based decontamination waste liquid or waste solution, and the anion exchange resin By repeatedly reusing the above, the amount of waste ion exchange resin required for removing residual uranium is greatly reduced.

有機酸が分解可能であること、及び、陰イオン交換樹脂の溶離再生が純水で行えることから、最終廃液及び陰イオン交換樹脂の溶離廃液中の中和塩発生量は大幅に低減する。その上、マスク剤を分離して再利用することによりマスク剤の薬品コストも低減することができる。   Since the organic acid can be decomposed and the elution regeneration of the anion exchange resin can be performed with pure water, the amount of neutralized salt generated in the final waste liquid and the elution waste liquid of the anion exchange resin is greatly reduced. In addition, the chemical cost of the masking agent can be reduced by separating and reusing the masking agent.

図5に、マスク剤を用いた場合と用いていない場合とにおける廃イオン交換樹脂及び中和塩の処分費用を示す。処分費用の算出においては、フッ化物系ウラン廃棄物としてCaFを処理した場合を想定するとともに、主ウラン除去工程2において溶液中のウラン濃度は1/20に低減され、イオン交換樹脂は20回繰り返し再利用した後、焼却により1/20に減容し処分すると仮定した。また、マスク剤は80%が再利用されると仮定した。ウラン廃棄物となるイオン交換樹脂の処分単価は、非ウラン廃棄物である中和塩の処分単価の100倍であると仮定した。 FIG. 5 shows the disposal costs of the waste ion exchange resin and the neutralized salt when the mask agent is used and when it is not used. In the calculation of the disposal cost, it is assumed that CaF 2 is treated as fluoride-based uranium waste, and in the main uranium removal step 2, the uranium concentration in the solution is reduced to 1/20, and the ion exchange resin is 20 times. It was assumed that after repeated reuse, the volume was reduced to 1/20 by incineration. Also, it was assumed that 80% of the masking agent was reused. It was assumed that the disposal unit price of the ion exchange resin to be uranium waste is 100 times the disposal unit price of the neutralized salt that is non-uranium waste.

図5の(1)のケースは、ウラン沈殿を行わず(従ってマスク剤を添加せず)溶液中のウランを全て陰イオン交換樹脂で除去した場合、(2)のケースはマスク剤を添加しウラン沈殿処理を行った後、溶液中に残留したウランを陰イオン交換樹脂で除去した場合(本発明の場合)である。   In the case of (1) in FIG. 5, when uranium precipitation is not performed (and therefore no masking agent is added) and all uranium in the solution is removed with an anion exchange resin, the case of (2) adds a masking agent. This is a case where uranium remaining in the solution is removed with an anion exchange resin after the uranium precipitation treatment (in the case of the present invention).

図5に示すように、本発明に係るウラン廃棄物の処理方法((2)のケース)によると、(1)と比較して樹脂の処分費用は約1/20に、中和塩の処分費用は約1/2となり、合計では処分費用が1/10に大きく低減することが可能となった。   As shown in FIG. 5, according to the method for treating uranium waste according to the present invention (case (2)), the disposal cost of resin is about 1/20 compared to (1), and the disposal of neutralized salt. The cost was about ½, and the total disposal cost could be greatly reduced to 1/10.

次に、本発明に係るウラン廃棄物の処理方法の実施例1について、図6及び図7に基づいて説明する。   Next, a first embodiment of the method for treating uranium waste according to the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例1では、主ウラン除去工程2において、ウラン沈殿物中に溶液中のフッ素が混入するのを防止するために添加するマスク剤として、Zr、Th、Ti、Sc、Al、B、Be、Feのいずれかの元素(以下、マスク剤元素と言う)の単体あるいは化合物を、単独あるいは混合して用いる。   In Example 1, in the main uranium removal step 2, as a masking agent added to prevent the fluorine in the solution from being mixed into the uranium precipitate, Zr, Th, Ti, Sc, Al, B, Be, A single element or compound of any element of Fe (hereinafter referred to as a mask agent element) is used alone or in combination.

主ウラン除去工程2において、過酸化ウラン沈殿を生成する場合について考える。過酸化水素の添加により溶液中のウランは酸化数の高い6価で存在すると考えられる。マスク剤元素のフッ化物の安定度は、6価ウランのフッ化物より大きい。そのため溶液中にマスク剤元素が存在すると、フッ素はこれら元素と安定なフッ化物を生成し溶液中に留まるため、ウラン沈殿へのフッ素混入が抑制される。   Consider the case of generating uranium peroxide precipitate in the main uranium removal step 2. It is considered that uranium in the solution exists in a hexavalent state having a high oxidation number by the addition of hydrogen peroxide. The stability of the fluoride of the mask agent element is greater than that of hexavalent uranium fluoride. Therefore, when a mask agent element is present in the solution, fluorine generates a stable fluoride with these elements and remains in the solution, so that mixing of fluorine into the uranium precipitate is suppressed.

図6に、マスク剤(アルミニウム)を添加した場合と添加しない場合とにおけるフッ素の沈殿率を示す。マスク剤を添加しない場合、過酸化ウラン沈殿を生成させる操作を行うと同時に溶液中のフッ素の90%以上が沈殿し、ウラン沈殿中に多量のフッ素が混入する。一方、マスク剤としてアルミニウムを添加した場合、フッ素の沈殿率は0.1%であり大幅にフッ素沈殿率が低減し、ウラン沈殿への共沈が抑制されている。   FIG. 6 shows the precipitation rate of fluorine when the mask agent (aluminum) is added and when it is not added. When the masking agent is not added, 90% or more of the fluorine in the solution is precipitated simultaneously with the operation for generating the uranium peroxide precipitate, and a large amount of fluorine is mixed in the uranium precipitate. On the other hand, when aluminum is added as a masking agent, the fluorine precipitation rate is 0.1%, the fluorine precipitation rate is greatly reduced, and coprecipitation into uranium precipitation is suppressed.

図7に、マスク剤を添加した場合と添加しなかった場合とにおけるウラン廃棄物重量比を示す。フッ化カルシウムを主成分としウランを10%含んだ廃棄物を処理した場合、マスク剤が添加されていればウラン沈殿中のウラン濃度はウラン/過酸化ウラン(U/UO)の分子量比から約80%となる。 FIG. 7 shows the weight ratio of uranium waste when the masking agent is added and when it is not added. When a waste containing calcium fluoride as the main component and containing 10% of uranium is treated, the concentration of uranium in the uranium precipitate is calculated from the molecular weight ratio of uranium / uranium peroxide (U / UO 4 ) if a masking agent is added. About 80%.

従って、廃棄物中のウランのほぼ全てがウラン沈殿に移行した場合、初期廃棄物重量の約13%の重量中にウランは回収される。マスク剤を添加しない場合は廃棄物中のフッ素の90%以上がウラン沈殿に混入するため、ウラン沈澱はフッ素を含有して初期廃棄物の約70%の重量となる。   Thus, when almost all of the uranium in the waste has migrated to uranium precipitation, uranium is recovered in about 13% of the initial waste weight. When no masking agent is added, 90% or more of the fluorine in the waste is mixed in the uranium precipitate, so the uranium precipitate contains fluorine and weighs about 70% of the initial waste.

すなわち、放射性廃棄物の重量は、マスク剤を添加しない場合、初期廃棄物重量の7割にしか減少しないが、マスク剤を添加した場合は約1割に大きく低減する。そのため、溶液にマスク剤元素を添加することにより、放射性廃棄物の処分費用を大幅に低減することが可能となった。   That is, the weight of the radioactive waste is reduced to only 70% of the initial waste weight when the mask agent is not added, but is greatly reduced to about 10% when the mask agent is added. Therefore, the disposal cost of radioactive waste can be significantly reduced by adding a mask agent element to the solution.

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例2について、図8に基づいて説明する。   Next, a second embodiment of the uranium waste processing method of the present invention will be described with reference to FIG.

実施例2では、マスク剤として、実施例1で示したマスク剤元素の単体を酸に溶解して得られた溶液を用いている。   In Example 2, as a masking agent, a solution obtained by dissolving the simple substance of the masking agent element shown in Example 1 in an acid is used.

マスク剤元素として挙げた金属等の単体を酸に浸漬すると、それらの元素は酸溶液中に溶解する。除染あるいは廃棄物の溶解に用いる酸と同一の酸を用いて単体を溶解すれば、マスク剤として添加する際の液性調整がより容易となる。   When a simple substance such as a metal as a mask agent element is immersed in an acid, those elements are dissolved in the acid solution. If the simple substance is dissolved using the same acid as that used for decontamination or waste dissolution, liquidity adjustment when added as a masking agent becomes easier.

図8に、マスク剤元素の一つであるアルミニウムの金属をギ酸やシュウ酸に溶解した場合の溶解濃度と溶解速度との関係を示す。マスク剤となる元素は、溶液中に溶解しなければその効果が現れないが、図8に示すように、アルミニウムは、ギ酸やシュウ酸の有機酸によってアルミニウムは溶解し、マスク剤として使用可能な形態となる。   FIG. 8 shows the relationship between the dissolution concentration and the dissolution rate when aluminum metal, which is one of the mask agent elements, is dissolved in formic acid or oxalic acid. The effect of an element that becomes a mask agent does not appear unless it is dissolved in a solution. However, as shown in FIG. 8, aluminum is dissolved by formic acid or an organic acid of oxalic acid, and can be used as a mask agent. It becomes a form.

50℃程度以上に有機酸溶液を加温すると溶解反応が促進され、例えば、フォイル状の金属アルミニウムを50℃の2Nギ酸に浸漬すると1時間程度で%オーダーの高濃度アルミニウム溶液が得られる。   When the organic acid solution is heated to about 50 ° C. or more, the dissolution reaction is promoted. For example, when foil-like metallic aluminum is immersed in 2N formic acid at 50 ° C., a high-concentration aluminum solution on the order of% is obtained in about 1 hour.

実施例2によると、酸溶液にマスク剤元素の単体を浸漬するだけの簡易な装置構成及び方法で、マスク剤として機能する溶液を調製することが可能となった。   According to Example 2, it was possible to prepare a solution that functions as a masking agent with a simple apparatus configuration and method in which a simple substance of the masking agent element was immersed in an acid solution.

また、マスク剤元素の単体を酸に溶解すると、マスク剤元素の塩化物などの無機塩類を溶解して用いる場合と比較して、溶液中に含まれる塩分量が少なくなる。これにより、最終排出する中和塩量が低減し、中和塩の処理費用を低減させることができる。   Moreover, when the mask agent element alone is dissolved in an acid, the amount of salt contained in the solution is reduced as compared with the case where inorganic salts such as chloride of the mask agent element are dissolved. Thereby, the amount of neutral salt to be finally discharged can be reduced, and the processing cost of the neutralized salt can be reduced.

また、排水を環境放出する場合には、環境への負荷も低減される。   Moreover, when discharging wastewater to the environment, the load on the environment is also reduced.

その上、除染液、廃棄物溶解液、マスク剤元素溶解液に全て有機酸を用いると、さらに中和塩分量の低減効果が大きくなる。また、高濃度のマスク剤溶液を用いると、マスク剤添加液量が少量ですむためプロセス全体の装置規模が縮小でき、装置コストを低減可能となる。   In addition, if organic acids are all used for the decontamination solution, waste solution, and mask agent element solution, the effect of reducing the amount of neutralized salt is further increased. In addition, when a high-concentration masking agent solution is used, the amount of the masking agent addition solution is small, so that the apparatus scale of the entire process can be reduced and the apparatus cost can be reduced.

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例3について説明する。   Next, a third embodiment of the method for treating uranium waste according to the present invention will be described.

実施例3では、マスク剤として、実施例1で示したマスク剤元素の単体を酸溶液中で電解溶解して得られる溶液を用いる。   In Example 3, as a masking agent, a solution obtained by electrolytic dissolution of the masking agent element shown in Example 1 in an acid solution is used.

マスク剤元素の金属などの単体を陽極とし、酸溶液を電解液として電解することにより陽極成分が電解液中に溶解する。除染や廃棄物の溶解に用いる酸と同一の酸を用いて電解を行えば、マスク剤として添加する際の液性調整がより容易となる。   The anode component is dissolved in the electrolytic solution by electrolyzing a simple substance such as a metal of the mask agent element as an anode and an acid solution as an electrolytic solution. If electrolysis is performed using the same acid as that used for decontamination and waste dissolution, liquidity adjustment when added as a masking agent becomes easier.

マスク剤として用いられる元素は、溶液中に溶解しなければその効果が現れない。実施例3では、マスク剤元素の金属などの単体を電解溶解することにより、マスク剤として機能する溶液を調製することが可能である。   An element used as a masking agent does not show its effect unless it is dissolved in a solution. In Example 3, it is possible to prepare a solution that functions as a mask agent by electrolytically dissolving a simple substance such as a metal of the mask agent element.

マスク剤元素の単体を電解溶解して用いると、マスク剤元素の塩化物など無機塩類を溶解して用いる場合と比較して、溶液中に含まれる塩分量が少なくなる。このため、最終排出する中和塩量が低減し、中和塩の処理費用を低減させることが可能となる。   When the mask agent element alone is used after being electrolytically dissolved, the amount of salt contained in the solution is reduced as compared with the case where inorganic salts such as chloride of the mask agent element are used. For this reason, it becomes possible to reduce the amount of neutralized salt to be finally discharged, and to reduce the processing cost of the neutralized salt.

また、排水を環境放出する場合には、環境への負荷を低減することができる。除染液、廃棄物溶解液、マスク剤元素電解溶解液に全て有機酸を用いると、さらに中和塩分量の低減効果が向上する。また、電解法は単純浸漬溶解の場合より溶解速度を高めることができるため、マスク剤調製のための時間を短縮することも可能となる。   Moreover, when discharging wastewater to the environment, the load on the environment can be reduced. If organic acids are all used for the decontamination solution, the waste solution, and the masking element electrolysis solution, the effect of reducing the neutralized salt content is further improved. In addition, since the electrolytic method can increase the dissolution rate as compared with the case of simple immersion dissolution, it is possible to shorten the time for preparing the masking agent.

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例4について、図9及び図10説明する。   Next, Embodiment 4 of the uranium waste processing method of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例4では、マスク剤として、実施例1で示したマスク剤元素の水酸化物を酸に溶解して得られる溶液を用いる。   In Example 4, a solution obtained by dissolving the hydroxide of the mask agent element shown in Example 1 in an acid is used as the mask agent.

マスク剤元素の水酸化物を酸に浸漬すると、このマスク剤元素は酸溶液中に溶解することにより溶液中でマスク剤として機能する状態となる。除染あるいは廃棄物の溶解に用いる酸と同一の酸を用いて水酸化物を溶解すれば、添加時の液性調整がより容易となる。   When the hydroxide of the masking agent element is immersed in an acid, the masking agent element dissolves in the acid solution, so that it functions as a masking agent in the solution. If the hydroxide is dissolved using the same acid as that used for decontamination or dissolution of waste, liquidity adjustment at the time of addition becomes easier.

図9に、マスク剤元素の一つであるアルミニウムの水酸化物を、室温で40時間ギ酸溶液に浸漬した溶液中の、ギ酸濃度とアルミニウム濃度との関係を示す。図9によると、10M(モル濃度)近傍まではギ酸濃度が高い程溶解するアルミニウム濃度が高いが、ギ酸濃度が20Mになると返ってアルミニウム濃度が下がる傾向を示す。ギ酸濃度5〜15Mでアルミニウムの溶解性が高く、5M以下及び15M以上では低くなることがわかった。   FIG. 9 shows the relationship between the formic acid concentration and the aluminum concentration in a solution obtained by immersing an aluminum hydroxide, which is one of the mask agent elements, in a formic acid solution at room temperature for 40 hours. According to FIG. 9, the aluminum concentration dissolved becomes higher as the formic acid concentration is higher up to the vicinity of 10M (molar concentration). However, when the formic acid concentration becomes 20M, the aluminum concentration tends to decrease. It was found that the solubility of aluminum is high at a formic acid concentration of 5 to 15M, and it is low at 5M or less and 15M or more.

図10に、10Mギ酸に水酸化アルミニウムを2時間浸漬した溶液中の温度とアルミニウム濃度との関係を示す。図10によると、溶解アルミニウム濃度は50℃以上で急激に高くなる傾向を示した。   FIG. 10 shows the relationship between the temperature and the aluminum concentration in a solution obtained by immersing aluminum hydroxide in 10 M formic acid for 2 hours. According to FIG. 10, the dissolved aluminum concentration tended to increase rapidly at 50 ° C. or higher.

従って、水酸化アルミニウムをギ酸で溶解する場合は、ギ酸濃度5〜15Mの範囲、温度条件50℃以上の条件で溶解を行うと、より短時間でアルミニウム濃度の高いマスク剤溶液を得ることが可能である。   Therefore, when aluminum hydroxide is dissolved in formic acid, it is possible to obtain a masking agent solution having a high aluminum concentration in a shorter time if dissolution is performed in a formic acid concentration range of 5 to 15 M and a temperature condition of 50 ° C. or higher. It is.

マスク剤として用いられる元素は、溶液中に溶解しなければその効果が現れない。実施例4では、この元素の水酸化物を溶解することにより、マスク剤として機能する溶液を調製することが可能である。   An element used as a masking agent does not show its effect unless it is dissolved in a solution. In Example 4, it is possible to prepare a solution that functions as a masking agent by dissolving the hydroxide of this element.

実施例4によると、マスク剤元素の塩化物その他の塩類を溶解して用いる場合と比較して、溶液中に含まれる塩分量が少なくなる。これにより、最終排出する中和塩量が低減し、中和塩の処理費用を低減することができる。   According to Example 4, the amount of salt contained in the solution is reduced as compared with the case where the mask agent element chloride and other salts are dissolved and used. Thereby, the amount of neutral salt discharged | emitted finally decreases, and the processing cost of neutral salt can be reduced.

また、排水を環境放出する場合には、環境への負荷が低減される。   Moreover, when discharging wastewater to the environment, the burden on the environment is reduced.

その上、除染液、廃棄物溶解液、マスク剤元素水酸化物の溶解液に全て有機酸を用いることにより、さらに中和塩分量を低減することができる。   In addition, the neutralized salt content can be further reduced by using an organic acid for the decontamination solution, the waste solution, and the mask agent element hydroxide solution.

加えて、酸濃度条件、温度条件を最適化することにより、高濃度のマスク剤液を短時間で得ることが可能となる。例えば、水酸化アルミニウムをギ酸で溶解する場合は、ギ酸濃度5〜15Mの範囲、温度条件50℃以上の条件で溶解を行うと、アルミニウム濃度の高いマスク剤溶液を得ることが可能である。   In addition, by optimizing the acid concentration condition and the temperature condition, it is possible to obtain a high concentration mask solution in a short time. For example, when aluminum hydroxide is dissolved in formic acid, it is possible to obtain a masking agent solution having a high aluminum concentration by dissolving it in a formic acid concentration range of 5 to 15 M and a temperature condition of 50 ° C. or higher.

そして、高濃度のマスク剤溶液を用いるとマスク剤添加液量が少量ですむためプロセス全体の装置規模が縮小でき、装置コストを低減可能である。   When a high-concentration masking agent solution is used, the amount of the masking agent addition solution is small, so that the apparatus scale of the entire process can be reduced and the apparatus cost can be reduced.

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例5について説明する。   Next, a fifth embodiment of the method for treating uranium waste according to the present invention will be described.

実施例5では、マスク剤として、実施例1に示したマスク剤元素の有機酸塩を用いる。この有機酸塩は、マスク剤元素の硫酸塩とバリウムの有機酸塩とを反応させて生成される。   In Example 5, the organic acid salt of the mask agent element shown in Example 1 is used as the mask agent. This organic acid salt is produced by reacting a mask agent element sulfate with a barium organic acid salt.

マスク剤元素の有機酸塩を除染廃液または廃棄物溶解液に添加し、溶解した元素はマスク剤として作用する。マスク剤元素の対イオンである有機酸イオンは、後段で過酸化水素やオゾンなどの酸化剤により二酸化炭素と水に分解可能であるため、二次廃棄物源にはならない。   The organic acid salt of the mask agent element is added to the decontamination waste liquid or waste solution, and the dissolved element acts as a mask agent. The organic acid ion, which is a counter ion of the mask agent element, can be decomposed into carbon dioxide and water by an oxidizing agent such as hydrogen peroxide or ozone at a later stage, and therefore does not become a secondary waste source.

また、この元素の有機酸塩は市販されていないものもあるため、それらについては生成する必要がある。マスク剤の有機酸塩は、マスク剤元素の硫酸塩に、バリウムの有機酸塩を反応させて生成する。例えば、ギ酸アルミニウムを生成する場合は、水中で下記(1)式の様に硫酸アルミニウムとギ酸バリウムを反応させる。   In addition, some organic acid salts of this element are not commercially available, so they need to be produced. The organic acid salt of the masking agent is produced by reacting the organic acid salt of barium with the sulfate of the masking agent element. For example, when producing aluminum formate, aluminum sulfate and barium formate are reacted in water as in the following formula (1).

[化1]
Al(SO)3+3Ba(HCOO)→2Al(HCOO)+3BaSO
……(1)
[Chemical 1]
Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba (HCOO) 2 → 2Al (HCOO) 3 + 3BaSO 4
...... (1)

ギ酸アルミニウム以外の反応生成物である硫酸バリウムは溶解度が極めて小さいため、生成するとすぐに沈殿し溶液中から除去される。硫酸アルミニウム溶液に、ギ酸バリウム飽和溶液を少量づつ滴下し、上澄み液に硫酸バリウムの白濁を生じなくなったら終点と判断できる。硫酸バリウムをろ過除去したろ液をそのままマスク剤として使用することができる。   Since barium sulfate, which is a reaction product other than aluminum formate, has very low solubility, it precipitates as soon as it is formed and is removed from the solution. A saturated barium formate solution is added dropwise to the aluminum sulfate solution little by little, and the end point can be determined when the supernatant liquid no longer becomes cloudy. The filtrate obtained by filtering off barium sulfate can be used as it is as a mask agent.

マスク剤として有機酸塩を用いることにより、マスク剤元素の対イオンである有機酸イオンが分解するため、無機酸塩を用いる場合と比較して廃液中の塩分量が低減し、中和塩の処理費用を低減することができる。   By using an organic acid salt as a masking agent, the organic acid ion, which is the counter ion of the masking agent element, is decomposed, so the amount of salt in the waste liquid is reduced compared to the case of using an inorganic acid salt, Processing costs can be reduced.

また、排水を環境放出する場合には環境への負荷が低減される。併せて、除染や廃棄物溶解液に有機酸を用いると、更に中和塩分量の低減効果が大きい。   Moreover, when discharging wastewater to the environment, the load on the environment is reduced. In addition, when organic acids are used for decontamination and waste solution, the effect of reducing the neutralized salt content is even greater.

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例6について、図11及び図12に基づいて説明する。   Next, a sixth embodiment of the method for treating uranium waste according to the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例6では、マスク剤としてアルミニウム化合物を用いるとともに、マスク剤分離工程5において、中和工程4で生成する中和塩を酸溶液あるいはアルカリ溶液でアルミニウム成分を溶解・分離し、再利用する。   In Example 6, while using an aluminum compound as a masking agent, in the masking agent separation step 5, the neutralized salt produced in the neutralization step 4 is dissolved and separated with an acid solution or an alkaline solution and reused.

マスク剤元素としてアルミニウムを用いた場合、中和工程4でマスク剤元素は水酸化アルミニウムとしてフッ化カルシウムと共に沈殿する。ここで、図11に、アルミニウムの各pHにおける溶解濃度を示している。アルミニウムは両性元素であり、図11に示すように、酸にもアルカリにも溶解する。   When aluminum is used as the mask agent element, the mask agent element is precipitated together with calcium fluoride as aluminum hydroxide in the neutralization step 4. Here, FIG. 11 shows the dissolution concentration of aluminum at each pH. Aluminum is an amphoteric element and dissolves in both acid and alkali as shown in FIG.

一方、フッ化カルシウムはアルミニウムと比較して溶解し難い塩である。従って、アルミニウムは溶解するがフッ化カルシウムが溶解し難いpH条件の溶液に浸漬することで、アルミニウムのみを溶解しアルミニウムのみを回収することができる。   On the other hand, calcium fluoride is a salt that is less soluble than aluminum. Therefore, by dipping in a solution having a pH condition in which aluminum is dissolved but calcium fluoride is difficult to dissolve, only aluminum can be dissolved and only aluminum can be recovered.

しかし、フッ化カルシウムも強い酸性条件下では溶解が進むため、酸性条件で溶解する場合はpH条件を最適化する必要がある。   However, since calcium fluoride dissolves under strong acidic conditions, it is necessary to optimize pH conditions when dissolving under acidic conditions.

図12に、フッ化カルシウムと塩化アルミニウムを酸性溶液に添加した場合の各pHに対するカルシウム沈殿率及びアルミニウム溶解率を示す。カルシウム及びアルミニウムの添加濃度は0.5Mである。   FIG. 12 shows the calcium precipitation rate and aluminum dissolution rate for each pH when calcium fluoride and aluminum chloride are added to the acidic solution. The added concentration of calcium and aluminum is 0.5M.

図12によると、カルシウムは、溶液pHが4以下の領域で沈殿率が低下し、溶解し易くなる。アルミニウムはpH4以上では溶解率が極端に低下し沈殿する。フッ化カルシウムが溶解し難く、アルミニウムが溶解し易い最適pH点は図の曲線の交点であるpH3.5付近となる。   According to FIG. 12, calcium has a low precipitation rate in the region where the solution pH is 4 or less, and is easily dissolved. Aluminum has a very low dissolution rate and precipitates at pH 4 and above. The optimum pH point at which calcium fluoride is difficult to dissolve and aluminum is easily dissolved is around pH 3.5, which is the intersection of the curves in the figure.

アルミニウムの総濃度によりこの交点のpHは変動するため、その変動幅を考慮してpH3〜4前後がアルミニウムの分離に適正なpH範囲であると考えられる。図12における最適pHの3.5付近では、アルミニウムは80%以上が溶解しており、このアルミニウムをマスク剤として80%以上を回収・再利用することができる。   Since the pH of this intersection varies depending on the total concentration of aluminum, it is considered that pH around 3 to 4 is an appropriate pH range for separation of aluminum in consideration of the variation range. In the vicinity of the optimum pH of 3.5 in FIG. 12, 80% or more of aluminum is dissolved, and 80% or more can be recovered and reused using this aluminum as a mask agent.

この時、アルミニウムを溶解するための酸性溶液として、除染液や廃棄物溶解液と同一の酸溶液を用いると、残留したフッ化カルシウムをろ過除去したろ液をそのままマスク剤として添加することが可能であり、作業が容易となる。   At this time, if the same acid solution as the decontamination solution or the waste solution is used as the acid solution for dissolving aluminum, the filtrate obtained by filtering off the remaining calcium fluoride may be added as it is as a mask agent. It is possible and work becomes easy.

アルカリ側では、フッ化カルシウムの溶解度は極めて低いため、アルミニウムが溶解するpH条件のみを考慮すればよい。マスク剤として用いるのに適正と考えられる0.5M以上のアルミニウム濃度ではpH11以上で溶解するため、アルカリ側ではpH11〜14が適切な条件である。   On the alkali side, the solubility of calcium fluoride is very low, so only the pH conditions under which aluminum dissolves need be considered. Since an aluminum concentration of 0.5 M or higher, which is considered appropriate for use as a masking agent, dissolves at pH 11 or higher, pH 11 to 14 is an appropriate condition on the alkali side.

ただし、アルカリでアルミニウムを溶解した場合は、残留したフッ化カルシウムをろ過したろ液をそのままマスク剤として使用することはできない。よって、アルカリでアルミニウムを溶解する場合には、ろ液のpHを酸性側に再調整しマスク剤溶液とするか、ろ液を中和しアルミニウムを再び水酸化物として沈殿させて回収しマスク剤として使用する必要がある。   However, when aluminum is dissolved with an alkali, the filtrate obtained by filtering the remaining calcium fluoride cannot be used as it is as a mask agent. Therefore, when aluminum is dissolved with an alkali, the pH of the filtrate is readjusted to the acid side to obtain a mask agent solution, or the filtrate is neutralized and aluminum is precipitated again as a hydroxide and recovered. Need to be used as.

実施例6によると、中和工程4から生じた中和塩から、マスク剤成分のみを溶解・回収し、再利用することが可能となり、マスク剤起源の二次廃棄物量を低減することができる。   According to Example 6, it becomes possible to dissolve and recover only the mask agent component from the neutralized salt generated in the neutralization step 4 and reuse it, and to reduce the amount of secondary waste originating from the mask agent. .

酸性側条件でのアルミニウム分離では、80%以上のマスク剤が再利用可能であり、マスク剤起源の二次廃棄物を、再利用をしない場合の1/5以下に低減することが可能である。   In aluminum separation under acidic conditions, more than 80% of the masking agent can be reused, and the secondary waste originating from the masking agent can be reduced to 1/5 or less of the case without reuse. .

次に、本発明のウラン廃棄物の処理方法の実施例7について、図13に基づいて説明する。   Next, a seventh embodiment of the uranium waste processing method of the present invention will be described with reference to FIG.

実施例7では、中和工程4において、カルシウムの有機酸塩を添加することにより溶液中に含まれるフッ素をフッ化カルシウムとして沈殿させる。   In Example 7, in the neutralization step 4, fluorine contained in the solution is precipitated as calcium fluoride by adding an organic acid salt of calcium.

中和工程4では、プロセス溶液中に含まれるフッ素を、カルシウムの添加と中和により難溶性のフッ化カルシウムとして沈殿除去する。カルシウム添加剤として、有機酸カルシウムを用いると、カルシウムの対イオンである有機酸イオンは、その後に過酸化水素などの酸化剤により二酸化炭素と水に分解することができ、二次廃棄物源にはならない。   In the neutralization step 4, the fluorine contained in the process solution is precipitated and removed as hardly soluble calcium fluoride by addition and neutralization of calcium. When organic acid calcium is used as a calcium additive, the organic acid ion, which is a counter ion of calcium, can be subsequently decomposed into carbon dioxide and water by an oxidizing agent such as hydrogen peroxide. Must not.

図13に、フッ素を含んだ溶液にカルシウムの有機酸塩であるギ酸カルシウムを添加し中和を行った場合の溶液中フッ素濃度を示す。ギ酸カルシウムの添加と中和によりフッ素は99%以上が沈殿しており、実施例7のフッ素除去方法が有効であることが確認された。   FIG. 13 shows the fluorine concentration in the solution when calcium formate, which is an organic acid salt of calcium, is added to the fluorine-containing solution for neutralization. 99% or more of the fluorine was precipitated by the addition and neutralization of calcium formate, and it was confirmed that the fluorine removal method of Example 7 was effective.

実施例7によると、カルシウムの対イオンである有機酸イオンが分解可能なため、無機酸塩を用いる場合と比較して廃液中の塩分量が低減でき、塩の処理費用を低減することが可能となる。   According to Example 7, since the organic acid ion which is a counter ion of calcium can be decomposed, the amount of salt in the waste liquid can be reduced compared to the case of using an inorganic acid salt, and the salt processing cost can be reduced. It becomes.

また、排水を環境放出する場合にも、環境への負荷を低減することが可能となる。   Moreover, when discharging wastewater to the environment, it is possible to reduce the load on the environment.

その上、中和剤と併せて除染液や廃棄物溶解液に有機酸を用いると、さらに塩分量の低減効果が大きい。   In addition, when an organic acid is used in the decontamination solution or waste solution together with the neutralizing agent, the effect of reducing the salt content is even greater.

本発明に係るウラン廃棄物の処理方法の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the processing method of the uranium waste which concerns on this invention. 過酸化ウラン沈殿生成による溶液中ウラン濃度を示す図。The figure which shows the uranium density | concentration in the solution by uranium peroxide precipitation production | generation. ギ酸系で陰イオン交換樹脂に吸着させたウランの、純水通水時の、通水量と溶離液中ウラン濃度との関係、及び通水料と溶離率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amount of water flow and the concentration of uranium in the eluent, and the relationship between the water flow rate and the elution rate when pure water is passed through uranium adsorbed on an anion exchange resin in a formic acid system. 陰イオン交換樹脂の繰り返し利用の際の、繰り返し数とウラン吸着量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the number of repetitions and the amount of uranium adsorption | suction at the time of the repeated utilization of an anion exchange resin. マスク剤を用いた場合と用いていない場合とにおける廃イオン交換樹脂及び中和塩の処分費用を示す図。The figure which shows the disposal expense of the waste ion exchange resin and the neutralization salt in the case where the mask agent is used and the case where it is not used. マスク剤(アルミニウム)の添加した場合と添加しない場合とにおけるフッ素沈殿率を示す図。The figure which shows the fluorine precipitation rate in the case where a mask agent (aluminum) is added, and the case where it does not add. マスク剤を添加した場合と添加しなかった場合とにおけるウラン廃棄物重量比を示す図。The figure which shows the uranium waste weight ratio with the case where a mask agent is added and the case where it does not add. マスク剤元素の一つであるアルミニウムの金属をギ酸やシュウ酸に溶解した場合の溶解濃度と溶解速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the melt | dissolution density | concentration at the time of melt | dissolving the metal of the aluminum which is one of the mask agent elements in formic acid or oxalic acid. マスク剤元素の一つであるアルミニウムの水酸化物を、室温で40時間ギ酸溶液に浸漬した溶液中の、ギ酸濃度とアルミニウム濃度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the formic acid density | concentration and the aluminum density | concentration in the solution which immersed the hydroxide of aluminum which is one of the mask agent elements in the formic acid solution at room temperature for 40 hours. 10Mギ酸に水酸化アルミニウムを2時間浸漬した溶液中の温度とアルミニウム濃度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the temperature in the solution which immersed aluminum hydroxide in 10M formic acid for 2 hours, and aluminum concentration. アルミニウムの各pHにおける溶解濃度を示す図。The figure which shows the melt | dissolution density | concentration in each pH of aluminum. フッ化カルシウムと塩化アルミニウムを酸性溶液に添加した場合の各pHに対するカルシウム沈殿率及びアルミニウム溶解率を示す図。The figure which shows the calcium precipitation rate and aluminum dissolution rate with respect to each pH at the time of adding calcium fluoride and aluminum chloride to an acidic solution. フッ素を含んだ溶液にカルシウムの有機酸塩であるギ酸カルシウムを添加し中和を行った場合の溶液中フッ素濃度を示す図。The figure which shows the fluorine density | concentration in a solution at the time of adding and neutralizing calcium formate which is an organic acid salt of calcium to the solution containing fluorine.

符号の説明Explanation of symbols

1 マスク剤添加工程
2 主ウラン除去工程
3 残留ウラン除去工程
4 中和工程
5 マスク剤分離工程
6 ウラン溶離・樹脂再生工程
7 ウラン固定化工程
8 最終廃液処理工程
1 Mask agent addition process 2 Main uranium removal process 3 Residual uranium removal process 4 Neutralization process 5 Mask agent separation process 6 Uranium elution / resin regeneration process 7 Uranium immobilization process 8 Final waste liquid treatment process

Claims (15)

ウランが付着した廃棄物を酸で除染した除染廃液や、フッ化物を含有するウラン廃棄物を酸で溶解した溶液から、ウランを分離回収する処理方法において、
前記溶液に、生成される沈殿物に不純物が混入するのを防止するためのマスク剤を添加するマスク剤添加工程と、
このマスク剤添加工程後の溶液中のウランを沈殿処理により分離する主ウラン除去工程と、
この主ウラン除去工程後の溶液に残留したウランをイオン交換樹脂や吸着剤により除去する残留ウラン除去工程と、
この残留ウラン除去工程後の溶液を中和処理する中和工程と、
前記マスク剤を前記中和工程で生成する中和塩から分離するマスク剤分離工程と
を具備するウラン廃棄物の処理方法。
In a treatment method for separating and recovering uranium from a decontamination waste liquid obtained by decontaminating waste containing uranium with an acid or a solution obtained by dissolving a uranium waste containing fluoride with an acid,
A mask agent addition step of adding a mask agent for preventing impurities from being mixed into the generated precipitate in the solution;
A main uranium removal step of separating uranium in the solution after the mask agent addition step by precipitation;
A residual uranium removal step of removing uranium remaining in the solution after the main uranium removal step by an ion exchange resin or an adsorbent;
A neutralization step of neutralizing the solution after the residual uranium removal step,
A uranium waste treatment method comprising: a mask agent separation step of separating the mask agent from a neutralized salt produced in the neutralization step.
前記ウランが付着した廃棄物を除染する酸や、ウラン廃棄物を溶解する酸として、有機酸を単独あるいは混合して用いることを特徴とする請求項1記載のウラン廃棄物の処理方法。 2. The method for treating uranium waste according to claim 1, wherein an organic acid is used alone or in combination as an acid for decontaminating the waste to which the uranium adheres or an acid for dissolving the uranium waste. 前記マスク剤が、マスク剤元素となるZr、Th、Ti、Sc、Al、B、Be、Feのいずれかの元素の単体あるいは化合物を、単独あるいは混合して用いることを特徴とする請求項1記載のウラン廃棄物の処理方法。 2. The mask agent according to claim 1, wherein a single element or a compound of any one of Zr, Th, Ti, Sc, Al, B, Be, and Fe serving as a mask agent element is used alone or in combination. The processing method of uranium waste as described. 前記マスク剤として、前記マスク剤元素の単体を酸に溶解して得られる溶液を、単独あるいは混合して用いることを特徴とする請求項3記載のウラン廃棄物の処理方法。 4. The method for treating uranium waste according to claim 3, wherein a solution obtained by dissolving a simple substance of the mask agent element in an acid is used alone or in combination as the mask agent. 前記マスク剤として、前記マスク剤元素の単体を酸溶液中で電解溶解し得られる溶液を、単独あるいは混合して用いることを特徴とする請求項3記載のウラン廃棄物の処理方法。 4. The method for treating uranium waste according to claim 3, wherein a solution obtained by electrolytic dissolution of a simple substance of the mask agent element in an acid solution is used alone or as a mixture. 前記マスク剤として、前記マスク剤元素の水酸化物を酸により溶解し得られる溶液を、単独あるいは混合して用いることを特徴とする請求項3記載のウラン廃棄物の処理方法。 4. The method for treating uranium waste according to claim 3, wherein a solution obtained by dissolving the hydroxide of the mask agent element with an acid is used alone or in combination as the mask agent. 前記マスク剤元素の溶解に、ウラン廃棄物の除染や溶解に用いる酸と同一の酸を用いることを特徴とする請求項4〜6のいずれか記載のウラン廃棄物の処理方法。 The method for treating uranium waste according to any one of claims 4 to 6, wherein the same acid as that used for decontamination and dissolution of uranium waste is used for dissolving the mask agent element. 前記マスク剤元素の水酸化物が水酸化アルミニウムであり、この水酸化アルミニウムを50℃以上に加温した5〜15モル濃度のギ酸により溶解し得られる溶液を用いることを特徴とする請求項6記載のウラン廃棄物の処理方法。 The hydroxide of the mask agent element is aluminum hydroxide, and a solution obtained by dissolving the aluminum hydroxide with 5 to 15 molar formic acid heated to 50 ° C or higher is used. The processing method of the uranium waste described. 前記マスク剤として、前記マスク剤元素の有機酸塩を用いることを特徴とする請求項3記載のウラン廃棄物の処理方法。 4. The method for treating uranium waste according to claim 3, wherein an organic acid salt of the mask agent element is used as the mask agent. 前記マスク剤元素の有機酸塩は、マスク剤元素の硫酸塩とバリウムの有機酸塩とを反応させることにより生成されることを特徴とする請求項9記載のウラン廃棄物の処理方法。 10. The method for treating uranium waste according to claim 9, wherein the organic acid salt of the mask agent element is generated by reacting a sulfate of the mask agent element and an organic acid salt of barium. 前記マスク剤がアルミニウム化合物であり、前記マスク剤分離工程において、中和工程で生成する中和塩を酸溶液あるいはアルカリ溶液でアルミニウム成分を溶解して分離し、再利用することを特徴とする請求項1記載のウラン廃棄物の処理方法。 The masking agent is an aluminum compound, and in the masking agent separation step, the neutralized salt produced in the neutralization step is separated by dissolving the aluminum component with an acid solution or an alkali solution and reused. Item 3. A method for treating uranium waste according to item 1. 前記アルミニウム化合物のアルミニウム成分を溶解する酸溶液はpH3〜4の酸溶液であることを特徴とする請求項11記載のウラン廃棄物の処理方法。 12. The method for treating uranium waste according to claim 11, wherein the acid solution for dissolving the aluminum component of the aluminum compound is a pH 3-4 acid solution. 前記アルミニウム化合物のアルミニウム成分を溶解するアルカリ溶液はpH11〜14のアルカリ溶液であることを特徴とする請求項11記載のウラン廃棄物の処理方法。 12. The method for treating uranium waste according to claim 11, wherein the alkaline solution for dissolving the aluminum component of the aluminum compound is an alkaline solution having a pH of 11 to 14. 前記アルミニウム化合物のアルミニウム成分を溶解する酸溶液は、ウラン廃棄物の除染や溶解に用いる酸と同一の酸であることを特徴とする請求項11記載のウラン廃棄物の処理方法。 12. The method for treating uranium waste according to claim 11, wherein the acid solution for dissolving the aluminum component of the aluminum compound is the same acid as that used for decontamination and dissolution of uranium waste. 前記中和工程において、前記残留ウラン除去工程後の溶液にカルシウムの有機酸塩を添加することにより、溶液中に含まれるフッ素をフッ化カルシウムとして沈殿させることを特徴とする請求項1記載のウラン廃棄物の処理方法。 2. The uranium according to claim 1, wherein in the neutralization step, fluorine contained in the solution is precipitated as calcium fluoride by adding an organic acid salt of calcium to the solution after the residual uranium removal step. Waste disposal method.
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