JPH11202093A

JPH11202093A - 黒鉛固体廃棄物の処理方法、放射性化物質回収方法並びに黒鉛固体廃棄物の処理装置

Info

Publication number: JPH11202093A
Application number: JP421798A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Mikura; 通孝三倉; Masaaki Kaneko; 昌章金子; Masami Toda; 正見遠田; Kazuji Natsui; 和司夏井; Masaru Komatsubara; 勝小松原; Atsushi Nakajima; 淳中嶋
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】粉砕作業のような前処理が不要で、黒鉛中に
含まれている放射性同位元素の拡散を防いだ黒鉛固体廃
棄物の処理方法、処理装置および放射性物質回収方法を
提供すること。【解決手段】黒鉛固体廃棄物を陽極として、硫酸溶液
などの酸性電解液中で、電解酸化処理を行なう。電解中
に発生した炭酸ガスは、アルカリ性スクラバーに吸収さ
せ、水素ガスは、加熱条件下で白金触媒などと接触酸化
させて、水として回収する。さらに、電解液中に遷移金
属若しくは希土類の硫酸塩溶液及びリン酸溶液を添加し
た後、ｐＨ調整を行ない難溶性の塩を共沈除去すると共
に、ゼオライトを電解液中に投入し、電解処理により生
じたイオン性元素をイオン交換により除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、黒鉛固体廃棄物の
処理方法、放射性物質回収方法並びに黒鉛固体廃棄物の
処理装置に係わり、特に、天然ウラン・ガス冷却型原子
炉で使用された黒鉛固体廃棄物の処理方法、放射性物質
回収方法並びに黒鉛固体廃棄物の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ウラン・ガス冷却炉では、中性子の
減速材として黒鉛が使用されている。このため、原子炉
解体時には非常に大量の黒鉛固体廃棄物が発生する。こ
の黒鉛固体廃棄物は、原子炉の運転中に中性子が照射さ
れ、黒鉛中の炭素が放射化されて、¹⁴Ｃや³Ｈ、²³⁹Ｐ
ｕなどの放射性同位体が生成していると考えられる。

【０００３】従来、このような黒鉛固体廃棄物の減容処
理方法として焼却処理方法が行なわれているが、使用さ
れている黒鉛固体が緻密なため焼却が困難である。この
ため、黒鉛材料の表面積を大きくしているが、この方法
では粉砕作業等の前処理工程が必要であった。また、燃
焼を連続的に行うため、酸素を大量に連続的に吹き込ん
だり、焼却温度を高温に維持するなどの燃焼方式の工夫
が必要であるなどの問題があった。

【０００４】さらに、上述した通り、減速材として使用
された黒鉛には、放射性同位元素（放射性物質）が多量
に含まれており、焼却の前処理として実施する粉砕工程
において、放射性物質を含む微粉末が大気中に拡散する
可能性がある等の問題があった。また、焼却により高温
にさらされるため、揮発性を有する元素（Ｔｃ，Ｃｓ，
Ｒｕ，Ｉ等）が黒鉛中に含まれている場合には、これ
らの放射性同位体を含んだガスが排気系に移行し、大気
中に放出される結果、環境中の放射能汚染を生じる可能
性があるなどの問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来の
問題を解消すべくなされたもので、粉砕作業のような前
処理工程が不要で、黒鉛中に含まれている放射性同位元
素の拡散を防いだ黒鉛固体廃棄物の処理方法、放射性物
質回収方法並びに黒鉛固体廃棄物の処理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の黒鉛固体廃棄物
の処理方法は、黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化
処理することを特徴としている（請求項１）。

【０００７】この処理方法によれば、黒鉛の粉砕などの
前処理を行うことなく、固体の状態で酸化電解処理を施
すことができる。また、電解処理によるため連続処理を
行うことができ、多量の黒鉛固体廃棄物を簡単に処理で
きる。

【０００８】また、電解処理によるため、黒鉛中の炭素
は二酸化炭素として、その他の遷移元素等はイオン化さ
れて電解液中に溶出され、あるいは金属単体として陰極
表面に電着される。従って、その後の回収も簡単に行え
る。特に、黒鉛は二酸化炭素として回収されるため、後
述するように簡単な方法により環境中の放射能汚染を防
ぐことができる。

【０００９】本発明の処理方法の対象となる黒鉛固体廃
棄物としては、表面に核燃料物質が付着した黒鉛固体廃
棄物（請求項２）を用いることができる。この場合に
は、黒鉛固体廃棄物の表面に付着した核燃料物質も電解
酸化を受け、電解液中に放出される。こうして、核燃料
物質の回収も黒鉛固体廃棄物の処理と同時に、しかも容
易に行える。

【００１０】さらに、本発明の処理方法の対象となる黒
鉛固体廃棄物としては、放射化生成物を含有する黒鉛固
体廃棄物を用いることもできる（請求項３）。この場合
には、黒鉛固体廃棄物中に含有される放射化生成物も電
解酸化を受けて電解液中に放出される。このように、放
射化生成物の回収も黒鉛固体廃棄物の処理と同時に、し
かも容易に行える。

【００１１】この処理方法に用いる電解液としては、酸
性溶液が適している。電解液に酸性溶液を用いることに
より、陰極における還元反応と陽極における酸化反応が
促進される。また、陽極において発生した二酸化炭素は
炭酸ガスとなって気散されやすくなる。

【００１２】酸性溶液としては、硫酸、硝酸、塩酸、リ
ン酸、シュウ酸のいずれかの酸をｐＨ２以下に調整した
溶液が適しており、特に、これらの酸の使用により陽極
における酸化反応が促進される。

【００１３】さらに、黒鉛固体廃棄物の電解酸化処理後
の電解液中に、遷移金属若しくは希土類の硫酸塩溶液及
びリン酸溶液を添加し、しかる後、ｐＨ調整を行なって
難溶性の塩を共沈させることにより、電解酸化により黒
鉛固体廃棄物から溶出された遷移金属や核燃料物質等を
不溶性の金属塩として析出除去することができる。この
方法により、電着されずに電解液中に存在する放射性物
質を濾過等の簡単な操作によって容易に回収することが
できる。

【００１４】また、黒鉛固体廃棄物の電解処理後の電解
液のｐＨを調整した後、ゼオライトを用いて電解液中に
含まれるイオン性物質を除去することも可能である（請
求項５）。この処理方法によれば、電解酸化により黒鉛
固体廃棄物から溶出された遷移金属等のイオン性物質
が、ゼオライトの骨格をなす金属イオン（Ｎａイオンや
Ｃａイオン、Ａｌイオンなど）とイオン交換されてゼオ
ライトに吸着除去される。したがって、その後、ゼオラ
イトを濾過回収することにより、黒鉛固体廃棄物中の放
射性物質を容易に回収することができる。

【００１５】この方法に使用されるゼオライトとして
は、チャバサイト、天然ゼオライト、Ａ型ゼオライト、
クリノプチルライト等が例示される。これらは、いずれ
か１種若しくは２種以上の混合物で用いられ、電解液中
に存在するイオン化された放射性物質を効率的に回収す
る。

【００１６】本発明の処理方法では、電解中、黒鉛の酸
化により二酸化炭素ガスが発生するが、発生した炭酸ガ
スはアルカリ性スクラバーにより回収することが好まし
い（請求項６）。

【００１７】これによって、電解酸化中に発生した¹⁴Ｃ
を含む炭酸ガスはスクラバーに回収され環境中の放射能
汚染を防ぐことができる。

【００１８】また、この電解処理方法では、水の分解に
より³Ｈを含む水素ガスが発生するが、この水素ガスは
加熱条件下触媒と接触させることにより水として回収す
ることができ（請求項７）、これによって環境中の放射
能汚染を防げぐことができる。炭酸ガスの除去と水素
の除去の両方を行うことが望ましい。

【００１９】なお、一般に黒鉛固体廃棄物とともに表面
が放射性物質で汚染された金属廃棄物も発生するが、こ
の金属廃棄物も電解槽の電解液中に浸漬させて非接触の
状態で誘電作用により電解研磨して表面の汚染部分を溶
解除去するようにしてもよい。この方法によれば、黒
鉛固体廃棄物の電解酸化と平行して金属廃棄物の表面に
付着された放射性物質が電解液中に溶出除去される。

【００２０】このような処理のために、本発明において
は次のような処理装置が使用される。すなわち、本発
明の黒鉛固体廃棄物の処理装置は、電解液を貯留する電
解槽と、電解処理中に前記黒鉛固体廃棄物の少なくとも
一部を電解液中に浸漬させた状態に維持する保持機構
と、電解液中に浸漬される陰極部と、前記黒鉛固体廃棄
物と電気的に接続される陽極部とを具備することを特徴
としている（請求項１０）。この処理装置によれば、
従来処理が困難であった黒鉛固体廃棄物を簡単に、処理
廃棄できる。特に電解酸化により処理されるため、前処
理等の工程が不要になる。また、粉砕等による放射性物
質の揮散を防ぐことができる。

【００２１】この処理装置の保持機構は、次のような作
用をする。

【００２２】電解液中に浸漬された黒鉛固体廃棄物は、
酸化反応により二酸化炭素に酸化される。このとき、黒
鉛固体廃棄物の一部が、電解液に浸漬された状態に維持
されるので、電解槽を大きくすることなく、大きな黒鉛
固体廃棄物を処理できる。また均一に酸化反応が行なわ
れる点でも好都合である。

【００２３】この保持機構として、例えば、黒鉛固体廃
棄物を保持するカゴ状のセルと、このセルを前記電解槽
の上下方向に移動させるための駆動部を備えたものとす
ることができる。カゴ状のセル内に黒鉛固体廃棄物を投
入することにより、黒鉛固体廃棄物の一部だけを電解液
に浸漬させる状態を保つことができ連続的な処理を行う
ことができる。

【００２４】この処理装置には、電解槽を気密に保つ蓋
部と、前記電解槽内に発生した炭酸ガスを回収する炭酸
ガス回収機構（請求項１１）や電解槽内に発生した水素
ガスを回収する水素ガス回収機構（請求項１２）を設け
ることもできる。

【００２５】これらは、いずれか一方を供えるようにし
ても両方備えるようにしてもよい。電解槽内で発生する
炭酸ガス中には、放射性同位元素¹⁴Ｃが含まれ、電解槽
中で発生する水素ガス中には放射性同位元素である³Ｈ
が含まれるが、これらの回収機構を設けることにより、
発生した炭酸ガスや水素ガスが電解槽内から外部に漏れ
ることがなくなり環境中の放射能汚染を防ぐことができ
る。

【００２６】炭酸ガス回収機構としては、水酸化ナトリ
ムや水酸化カリウムなどのアルカリ性溶液を使用したス
クラバーを用いることができ、水素ガス回収機構として
は、白金やパラジウムなどの触媒を用いて加熱条件下で
酸素と反応させ水として回収する酸化装置を使用するこ
とができる。

【００２７】さらに、処理装置には、金属廃棄物を収容
した絶縁性支持容器を、前記電解槽内の黒鉛固体廃棄物
と陰極部の間又は陽極部と陰極部の間に配置して、黒鉛
固体廃棄物の酸化処理と同時に金属廃棄物を処理可能と
することもできる。

【００２８】上記絶縁性支持容器は、電解槽内の電解液
中に金属廃棄物を浸漬するためのもので、上部に開口部
を有するものが適している。

【００２９】この支持容器を使用する場合は、陰極部は
電解槽の底部と支持容器間に配置され、陽極部は金属廃
棄物の上部に配置される。

【００３０】このようにすることにより、金属廃棄物の
表面に、非接触電解による表面研磨を施すことができ
る。従って、黒鉛固体廃棄物のみならず、放射能汚染さ
れた金属廃棄物も同時に処理できる。また、従来の非接
触型分解装置を利用することができ、新たなコスト負担
を少なくすることができる。

【００３１】なお、陰極部と陽極部（黒鉛固体廃棄物）
を絶縁性遮蔽壁を介して対向させ、陽極部の外側に支持
容器に入れた金属廃棄物を配置して、黒鉛固体廃棄物の
酸化と金属廃棄物の電解研磨を同時に行わせるようにし
てもよい（請求項１４）。

【００３２】この場合も、黒鉛固体廃棄物のみならず、
放射能汚染された金属廃棄物も同時に処理できる上に、
より均一な電解処理を施すことが可能になり、金属廃棄
物の表面に付着した放射性物質を残らず処理できる。

【００３３】本発明の放射性物質回収方法は、黒鉛固体
廃棄物から放射性物質を回収するための放射性物質回収
方法であって、黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化
処理する第１の工程と、前記電解処理された電解液に、
遷移金属若しくは希土類の硫酸塩溶液及びリン酸溶液を
添加した後、ｐＨ調整を行なって難溶性の塩を共沈させ
る第２の工程とを有することを特徴としている（請求項
８）。

【００３４】この方法によれば、黒鉛固体廃棄物中の放
射性物質は、電解液中に難溶性の塩として析出され、こ
の析出された難溶性の塩を濾過等により容易に回収する
ことができる。また、黒鉛固体廃棄物も同時に処理でき
るので、より好都合である。また、黒鉛固体廃棄物中の
放射性物質は、黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化
処理する第１の工程と、前記電解処理された電解液をｐ
Ｈ調整した後、電解液中に含まれるイオン性元素を、ゼ
オライトによってイオン交換処理する第２の工程を有す
る方法によっても回収することができる（請求項９）。

【００３５】この方法によれば、黒鉛固体廃棄物中の放
射性物質は、電解液中に一旦イオン化された状態で溶出
され、その後ゼオライト中のイオンとイオン交換され
る。

【００３６】したがって、このゼオライトを濾過等によ
り回収することにより、黒鉛固体廃棄物中の放射性物質
を容易に回収できる。また、この方法の場合も黒鉛固体
廃棄物も同時に処理できるので好都合である。

【００３７】黒鉛固体廃棄物の処理方法において説明し
たゼオライトは、この回収方法においても使用可能であ
り、黒鉛固体廃棄物中の放射性物質、例えば各燃料物質
や放射性遷移金属等を効率的に回収することができる。

【００３８】これらの回収方法においても、電解液とし
て酸性溶液を用いることにより、陽極付近に生じた二酸
化炭素を炭酸ガスとして揮散させて酸化反応を促進させ
ることができる。

【００３９】酸性溶液とするための酸としては、前述し
た無機酸や有機酸が使用されｐＨは２以下に調整され
る。酸性とすることにより、陽極における酸化反応がよ
り一層促進され効果的に放射性物質を回収することがで
きる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて、各図を参照しながら説明する。

【００４１】図１は、本発明に係る黒鉛固体廃棄物の処
理方法の一実施の形態を示す概略説明図である。この処
理方法においては、まず、黒鉛固体廃棄物に電解酸化処
理が施される。

【００４２】図２は、本発明の一実施の形態に係る黒鉛
固体廃棄物の処理装置Ａの概略構成図である。なお、電
解酸化処理とは、通常の電解による酸化反応を意味する
ものであり、分解対象の黒鉛固体廃棄物は陽極に電気的
に接続され陽極部を構成する。なお、本発明の対象とす
る放射性物質には、酸化ウラン等の核燃料物質や当該酸
化ウランに中性子が照射されて生成されたプルトニウム
等の核燃料物質、あるいは酸化ウラン等の核燃料物質の
崩壊や中性子の照射により生成された放射化物質、例え
ば、ＢａやＲａなどのアルカリ土類金属、ＣｓやＲｂな
どのアルカリ金属などが含まれる。

【００４３】この処理装置Ａは、電解処理を行なう電解
処理部１０と炭酸ガス回収部２０及び水素ガス回収部３
０を備えている。電解処理部１０は、本発明に係る黒鉛
固体廃棄物の処理装置の基本構造をなすものであって、
電解液１８を貯留する電解槽１１と、電解液１８中に浸
漬される陰極部１２と、電解液１８中に浸漬される黒鉛
固体廃棄物１６と電気的に接続される陽極部１４とを具
備している。また、当該処理装置Ａは、電解槽１１に当
該電解槽１１を密閉する蓋部１７を備えており、蓋部１
７には電解酸化処理によって発生したガスを排出するた
めの排ガスライン１９が備えられている。さらに、当該
排ガスライン１９には、炭酸ガス回収部２０及び水素ガ
ス回収部３０が設けられている。

【００４４】電解槽１１としては、通常の電解槽１１と
して用いられるものであれば特に限定されるものではな
く、例えば、フッ素樹脂を始めとする各種プラスチック
やステンレススチール、ガラスなどを用いることができ
るが、次に述べるように、電解液１８として酸性溶液を
用いる観点から、耐食性のある材質のものが、電解液１
８に応じて適宜選択される。また、放射性ガス、例えば
14Ｃを含む炭酸ガスや3 Ｈを含む水素ガスが発生するた
め、電解槽１１を容易に密閉できる構造のものが好まし
い。

【００４５】電解液１８としては、酸性、アルカリ性の
いずれの液性の電解液を使用することができるが、発生
した炭酸ガスを気体として回収したり、酸化処理を促進
するためには、酸性溶液を用いるのが望ましい。当該酸
性溶液として、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、シュウ酸な
どの水溶液が挙げられる。特に、発生した二酸化炭素を
炭酸ガスとして効率的に発生させるために、これらの酸
によりｐＨ２以下にした電解液を用いるのがよい。電解
酸化をした場合には、陽極電極界面における抵抗分極が
大きくなり、次第に電解効率が低下する。そこで、この
ようにｐＨを２以下に下げることにより、黒鉛固体廃棄
物１６の表面に発生した炭酸ガスを効果的に揮散させる
ことにより、電解酸化を促進することができる。

【００４６】陰極部１２は、その一部が電解液１８中に
浸漬される電極１３から構成され、直流電源の陰極に接
続される。当該電極１３には、白金単独やパラジウムあ
るいはチタンなどの金属に白金コーティングをしたもの
が用いられる。

【００４７】陽極部１４は、その一部が黒鉛固体廃棄物
１６に電気的に接続される電極１５と、黒鉛固体廃棄物
１６とから構成され、直流電源の陽極に接続される。当
該電極１５には、陰極部１２と同様に白金単独やパラジ
ウムあるいはチタンなどの金属に白金コーティングをし
たものが用いられる。

【００４８】また、電解電圧としては、用いる電解液１
８や電解質の濃度、用いる電極等により適宜選択すれば
よく、電解電圧（槽電圧）として定電圧、概ね数Ｖ程度
の直流電圧が印加される。

【００４９】このとき、図３（ｂ）に示すように、電解
液１８中に黒鉛固体廃棄物１６全体を浸漬させる場合
と、図３（ａ）に示すように、電解液１８中に黒鉛固体
廃棄物１６の一部を浸漬させる場合とが考えられる。小
量もしくは小型の黒鉛固体廃棄物１６であれば、その全
体を電解液１８中に浸漬させることもできるが、原子炉
に使用された黒鉛は非常に大型であり、電解液１８中に
全体を浸漬させる場合には、電解槽１１が大型化せざる
を得ない。従って、本発明にあっては、図３（ａ）に示
すように黒鉛固体廃棄物１６の一部を浸漬させるように
するのが好ましい。黒鉛固体廃棄物１６を酸化処理す
れば、陽極部１４において二酸化炭素が発生し、黒鉛固
体廃棄物１６に含まれていた金属が電着し、場合によっ
ては、陰極部１２において水素ガスが発生する。黒鉛固
体廃棄物１６中には、多くの放射化生成物である14Ｃや
3 Ｈなどが多量に含まれている。このため、環境中への
排出を防ぐため、発生する二酸化炭素や水素を回収する
必要がある。

【００５０】炭酸ガス回収部２０は、黒鉛固体廃棄物１
６の電解酸化により発生した炭酸ガスを回収するための
機構であって、炭酸ガスを回収できる手段であれば特に
限定されるものではない。例えば、水酸化ナトリウム水
溶液や水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性溶液を用
いたアルカリ性スクラバーを用いることができる。これ
により、炭素ガスを効率よく回収することができる。

【００５１】また、水素ガス回収部３０は、黒鉛固体廃
棄物１６の電解酸化により発生した水素ガスを回収する
ための機構であって、水素ガスを回収できる手段であれ
ば特に限定されるものではない。例えば、酸素を供給し
ながら加熱下において触媒と接触させることにより、水
として回収することができる。当該触媒としては、例え
ば、白金やパラジウム、白金−パラジウム等を用いるこ
とができる。

【００５２】このように、図１に示す処理方法において
は、発生した二酸化炭素及び水素ガスを回収して、環境
中の放射能汚染を防ぐこととしている。

【００５３】また、黒鉛固体廃棄物１６中には、未燃焼
の核燃料物質や放射化生成物が多量に含まれている。従
って、当該黒鉛固体廃棄物１６を酸化処理した場合に
は、電解液１８中にこれらの物質がイオン化された状態
で存在することになる。このため、当該イオン化された
放射性物質を回収する必要がある。

【００５４】このために、電解処理後、電解液１８中に
遷移金属若しくは希土類の硫酸塩溶液及びリン酸溶液を
添加した後、ｐＨをアルカリ性に調整して放射性物質を
共沈させる。添加する遷移金属若しくは希土類としても
特に限定されるものではないが、例えば、ＣｏやＲｕな
どの遷移金属、ＲａやＳｒなどの希土類を挙げることが
でき、これらの１種若しくは２種以上を用いることがで
きる。また、添加するときの最適濃度は、実験的に容易
に求められる。目標とするｐＨはアルカリ性にすること
が好ましいが、具体的には実験的に定められ、共沈させ
る目的元素に応じて適宜選択される。

【００５５】また、電解処理後の電解液１８中に、ゼオ
ライトを投入し、ゼオライト中の金属イオンとイオン交
換することにより、放射性物質を吸着することもでき
る。当該ゼオライトとして、例えばチャバサイト、天然
ゼオライト、Ａ型ゼオライト、クリノプチルライトを挙
げることができ、これらの１種若しくは２種以上を用い
ることができるが、イオン交換能に優れたゼオライトを
用いるのが望ましい。

【００５６】このように、図１に示す処理方法において
は、電解により放出された核燃料物質（あるいは放射化
物質）は共沈により分離回収され、また、ゼオライトと
のイオン交換により放射性核種（放射化物質あるいは核
燃料物質）が回収される。

【００５７】図４は、本発明の別な実施の形態に係る黒
鉛固体廃棄物の処理装置Ｂを示す概略構成図であって、
請求項１８及び１９に対応するものである。当該処理装
置Ｂには、電解処理中に前記黒鉛固体廃棄物１６の一部
を電解液１８中に浸漬させた状態に維持する保持機構４
０を備えている。

【００５８】当該保持機構４０は、黒鉛固体廃棄物１６
を保持するカゴ状のセル４１と、当該セル４１を前記電
解槽１１の上下方向に移動させるための駆動部４２とを
備えている。セル４１としては、例えば、電解槽１１と
同じように、フッ素樹脂を始めとする各種プラスチック
やステンレススチール、ガラスなどを用いることができ
るが、上述したように電解液１８として酸性溶液を用い
る観点から、耐食性のある材質のものが、電解液１８に
応じて適宜選択される。

【００５９】また駆動部４２は、例えばコンピュータ制
御などにより、一定の速度で自動的にセル４１を下降さ
せることができる。従って、本処理装置Ｂにあっては、
常にセル４１内に納められた黒鉛固体廃棄物１６の一部
を、図３（ａ）に示すように電解液１８中に浸漬させた
状態に維持することができる。

【００６０】従って、黒鉛固体廃棄物１６を連続的に酸
化処理することができ、大きな黒鉛固体廃棄物１６を比
較的小さな電解槽１１において処理することができる。

【００６１】図５は、本発明のさらに別な実施の形態に
係る黒鉛固体廃棄物の処理装置Ｃを示す概略構成図であ
る。当該処理装置Ｃは、電解液１８を貯留する電解槽１
１と、電解液１８中に浸漬される陰極部１２と、電解液
１８中に浸漬される黒鉛固体廃棄物１６と電気的に接続
される陽極部１４とを具備している。電解槽１１内に
は、さらに金属廃棄物５０を電解液１８中に浸漬するた
めの上部に開口部を有する絶縁性支持容器５１が、電解
槽１１の底面との間に陰極部１２を配置可能に備えられ
ている。

【００６２】また、電解槽１１の底部と絶縁性支持容器
５１との間に陰極部１２が配置され、絶縁性支持容器５
１に配置された金属廃棄物５０の上部に陽極部１４が、
非接触の状態で配置されている。当該絶縁性支持容器５
１は、例えば、ポリ塩化ビニルやポリプロピレン、ポリ
テトラフロロエチレンなどの合成樹脂から作製される。
この処理装置Ｃにあっては、陽極部１４と対向する金
属廃棄物５０の表面が電解研磨を受けることになり、金
属廃棄物５０表面に付着した放射性物質が電解液中に溶
出される。このように、処理装置Ｃを用いることによ
り、表面が放射性物質で汚染された金属廃棄物５０を同
時に処理できる。また、例えば、特開平３−２４９６０
０号に開示されたような従来の非接触型の電解除染装置
をそのまま転用できるので、コストを掛けずに黒鉛固体
廃棄物１６を処理できる。もちろん、電解槽１１を密閉
する蓋部１７を設け、炭酸ガス回収部２０及び水素ガス
回収部３０を設けることもできる。

【００６３】図６は、本発明のさらに別な実施の形態に
係る黒鉛固体廃棄物の処理装置Ｄを示す概略構成図であ
る。当該処理装置Ｄは、電解液１８を貯留する電解槽１
１と、電解液１８中に浸漬される陰極部１２１２と、電
解液１８中に浸漬される黒鉛固体廃棄物１６と電気的に
接続される陽極部１４とを具備している。電解槽１１内
には、上部に開口部を有する絶縁性遮蔽容器５２が備え
られると共に、当該絶縁性遮蔽容器５２内には、底面に
板状の金属部５３を有し、上部に開口部を有する金属廃
棄物５０を電解液中に浸漬するための絶縁性支持容器５
１が備えられている。このとき、絶縁性支持容器５１の
側面は、電解液１８の対流が起きやすいように、網状に
しておくのが好ましい。これらの絶縁性支持容器５１や
絶縁性遮蔽容器５２は、例えば、ポリ塩化ビニルやポリ
プロピレン、ポリテトラフロロエチレンなどの合成樹脂
から作製される。また、板状の金属部５３としては、分
極が生じやすい金属が用いられる。

【００６４】また、電解槽１１の底部と絶縁性遮蔽容器
５２との間に陰極部１２が配置され、絶縁性遮蔽容器５
２と絶縁性支持容器５１との間に陽極部１４が配置され
ている。この処理装置Ｄにあっても、金属部５３が分
極され、金属廃棄物５０の両面が電解研磨を受けること
になり、金属廃棄物５０の表面に付着した放射性物質が
電解液中に溶出される。このように、当該処理装置Ｄを
用いることにより、表面が放射性物質で汚染された金属
廃棄物５０を同時に、しかも金属廃棄物５０表面を均一
に処理できる。従って、金属廃棄物５０の表面に放射性
物質が残留することなく、処理できる。また、例えば、
特開平８−６８８９４号に開示されたような非接触型の
電解除染装置をそのまま転用できるので、コストを掛け
ずに黒鉛固体廃棄物１６を処理できる。もちろん、電解
槽１１を密閉する蓋部１７を設け、炭酸ガス回収部２０
及び水素ガス回収部３０を設けることができるのはいう
までもない。

【００６５】

【実施例】（実施例１）図４に示す処理装置Ｂを用い
て、黒鉛固体廃棄物を電解酸化させた。電解液には、１
０重量％の硫酸溶液を用い、陰極部及び陽極部には白金
処理が施されたチタン電極をそれぞれ用いた。陽極部の
黒鉛固体廃棄物の一部を電解液に浸漬させた状態で、電
源より２Ｖの直流電圧を２時間印加して、酸化処理を行
った。また、二酸化炭素回収手段として、１０Ｎ水酸化
ナトリウム水溶液２５０ｍｌを入れた洗気ビンをアルカ
リ性スクラバーとして用い、さらに水素ガス回収手段と
して、２００℃に加熱した白金触媒を充填した燃焼管を
用いた。

【００６６】電解時の電流値は、ほぼ一定の値を示し、
連続的に電解が行われていることが確認できた。また、
陽極部からはガスが発生しており、このガスを分析した
ところ二酸化炭素であることが確認できた。また、陰極
部の電極には、黒鉛固体廃棄物に含まれるＴｃ、Ｒｕな
どの電気的に活性な元素が電着していることが確認で
き、黒鉛固体廃棄物は良好に分解された。

【００６７】（実施例２）図４に示す処理装置Ｂを用い
て、黒鉛固体廃棄物を電解酸化させた。黒鉛固体廃棄物
は、その全体を電解液に浸漬させた状態（図２（ｂ）参
照）にした以外は、実施例１と同様の条件で行った。実
施例１と同様に、陽極部からは二酸化炭素が発生し、陰
極部の電極には電着が確認された。

【００６８】（実施例３）次に、水素ガスが発生した場
合を想定し、電解槽内に水素が含まれたキャリアガスを
導入しながら、実施した。図４に示す処理装置Ｂを用
い、キャリアガス（４Ｖ／Ｖ％水素−９６Ｖ／Ｖ％空
気）を導入した以外は、実施例１と同様の条件で行っ
た。燃焼管を通過したキャリアガスを分析したところ、
９９．９％以上の水素を回収できた。

【００６９】（実施例４）実施例４として、電解後の回
収試験を行った。回収試験については電解後の電解液を
模擬した状態で行なった。電解後の電解液として、Ａ
ｍ、Ｓｂ、Ｃｓを添加した１０重量％硫酸溶液を５０ｍ
１作製し、希土類としてランタン１０００ｐｐｍ（硝酸
ランタン水溶液）、リン酸溶液２０００ｐｐｍとなるよ
うな濃度で添加した。その後、水酸化ナトリウム溶液を
添加して、ｐＨを１０に調整したところ、ＡｍとＳｂに
ついて、除染係数で１００以上の除去率が得られた。

【００７０】さらに、この溶液に５ｇのチャバサイトを
添加して４８時間放置した後、固液分離を行った。溶液
中のＣｓ濃度を測定したところ、分配係数１００ｍｌ/
ｇの効率でＣｓが除去されていた。

【００７１】（実施例５）図５に示す非接触電解の除染
装置と併用した黒鉛固体廃棄物の処理装置Ｃを用い、中
央には放射性物質で汚染された金属廃棄物の模擬体とし
て平板状の炭素鋼を配置した。その他は、実施例１と同
様の条件で行なった。黒鉛固体廃棄物からは、常に二酸
化炭素が発生しており、中央に配置した炭素鋼の両面は
それぞれ２〜３μｍ研磨されていた。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、粉砕などの前処理工程
を経ることなく、直ちに黒鉛固体廃棄物を処理すること
ができる。また、前処理工程により黒鉛が発火するとい
う問題も生じることもなく、しかも、放射性物質の揮
散、拡散を防ぐことが簡単に行なうことができる。

【００７３】特に、表面に核燃料物質が付着している場
合や放射化生成物を含む場合などには特に有効である。

【００７４】また、本発明にあっては、黒鉛固体廃棄物
を発火などの問題を起こさず、すべて二酸化炭素に酸化
し付着していることか予想される核燃料物質や放射化生
成物を回収することが可能であり、また、大気中への放
射能汚染がほとんどなく、簡単な方法で黒鉛固体廃棄物
を処理でき、さらに、非接触型の電解除染装置と併用す
ることが可能となり、装置コストの低減も図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である黒鉛固体廃棄物の
処理方法を示す処理フロー図。

【図２】本発明の一実施の形態である黒鉛固体廃棄物の
処理装置を示す概略構成図。

【図３】黒鉛固体廃棄物の位置関係を示す図。

【図４】本発明の別な実施の形態である黒鉛固体廃棄物
の処理装置を示す概略構成図。

【図５】本発明のさらに別な実施の形態である黒鉛固体
廃棄物の処理装置を示す概略構成図。

【図６】本発明のさらに別な実施の形態である黒鉛固体
廃棄物の処理装置を示す概略構成図。

【符号の説明】１１……電解槽、１２……陰極部、１３……陰極部の電
極、１４……陽極部、１５……陽極部の電極、１６……
黒鉛固体廃棄物、１７……蓋部、１８……電解液１９…
…排ガスライン、２０……炭酸ガス回収部、３０……水
素ガス回収部、４０……保持機構、４１……黒鉛固体廃
棄物を投入するセル、４２……駆動部、５０……金属廃
棄物、５１……絶縁性支持容器、５２……絶縁性遮蔽容
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠田正見神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者夏井和司神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者小松原勝神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者中嶋淳神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化
処理することを特徴とする黒鉛固体廃棄物の処理方法。
【請求項２】表面に核燃料物質が付着した黒鉛固体廃
棄物を陽極として用いることを特徴とする請求項１記載
の黒鉛固体廃棄物の処理方法。
【請求項３】放射化生成物を含有する黒鉛固体廃棄物
を陽極として用いることを特徴とする請求項１記載の黒
鉛固体廃棄物の処理方法。
【請求項４】電解酸化処理後の電解液中に、遷移金属
若しくは希土類の硫酸塩溶液並びにリン酸溶液を添加し
た後、ｐＨ調整を行ない難溶性の塩を共沈除去すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の黒鉛
固体廃棄物の処理方法。
【請求項５】電解酸化処理後の電解液をｐＨ調整した
後、ゼオライトにより電解液中に含まれるイオン性元素
を吸着除去することを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１項記載の黒鉛固体廃棄物の処理方法。
【請求項６】電解酸化処理により発生した炭酸ガス
を、アルカリ性スクラバーにより回収することを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか１項記載の黒鉛固体廃棄
物の処理方法。
【請求項７】電解酸化処理により発生した水素ガス
を、加熱条件下触媒と接触させて水として回収すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の黒鉛
固体廃棄物の処理方法。
【請求項８】黒鉛固体廃棄物から放射性物質を回収す
るための放射性物質回収方法であって、黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化処理する第１の
工程と、前記電解酸化処理された電解液に、遷移金属若しくは希
土類の硫酸塩溶液並びにリン酸溶液を添加した後、ｐＨ
調整を行なって難溶性の塩を共沈させる第２の工程とを
有することを特徴とする放射性物質回収方法。
【請求項９】黒鉛固体廃棄物から放射性物質を回収す
るための放射性物質回収方法であって、黒鉛固体廃棄物を陽極として、電解酸化処理する第１の
工程と、前記電解酸化処理された電解液をｐＨ調整した後、電解
液中に含まれるイオン性元素を、ゼオライトによってイ
オン交換処理する第２の工程とを有することを特徴とす
る放射性物質回収方法。
【請求項１０】電解液を貯留する電解槽と、電解処理
中に前記黒鉛固体廃棄物の少なくとも一部を電解液中に
浸漬させた状態に維持する保持機構と、電解液中に浸漬
される陰極部と、前記黒鉛固体廃棄物と電気的に接続さ
れる陽極部とを具備することを特徴とする黒鉛固体廃棄
物の処理装置。
【請求項１１】前記電解槽を気密に保つ蓋部と、前記
電解槽内に発生した炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収機
構とを備えたことを特徴とする請求項１０記載の黒鉛固
体廃棄物の処理装置。
【請求項１２】前記電解槽を気密に保つ蓋部と、前記
電解槽内に発生した水素ガスを回収する水素ガス回収機
構とを備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載
の黒鉛固体廃棄物の処理装置。
【請求項１３】金属廃棄物を収容した絶縁性支持容器
を、前記電解槽内の陽極部と陰極部の間の電解液中に配
置したことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか
１項記載の黒鉛固体廃棄物の処理装置。
【請求項１４】陽極部と陰極部を絶縁性遮蔽壁を介し
て電解槽内に対向配置させ、陽極部の外側の電解液中に
支持容器に入れた金属廃棄物を配置したことを特徴とす
る請求項１０乃至１２のいずれか１項記載の黒鉛固体廃
棄物の処理装置。