JPS61219900A - 放射性廃溶媒の処理法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 ［技術的背景と産業上の利用分野］ 原子力発電所等において発生する使用済核燃料には未使
用のウラン核燃料およびプルトニウム等の利用可能な元
素が含有されている。この様な未使用核燃料およびプル
トニウムを回収利用する為に使用済核燃料は再処理に付
される。この再処理工程において、使用済核燃料は、先
ず濃硝酸に溶解され、次にこの硝酸溶液が燐酸トリブチ
ル約３０体積％と常温において液状の脂肪族飽和炭化水
素的７０体積％からなる混合溶媒により抽出され、硝酸
溶液中に硝酸化合物として溶解していたウランおよびプ
ルトニウム（以下単に核燃料と総称する）が混合溶媒中
に移行する。核燃料を含有する混合溶媒は更に希硝酸に
より抽出され、混合溶媒中の核燃料が希硝酸中に移行し
、再生された混合溶媒は再び最初の抽出工程に再利用さ
れる。この混合溶媒は、再利用を繰り返す間に、放射性
元素および硝酸の影響を受け、燐酸トリブチルの相当部
分が、燐酸のジブチルエステル、モノブチルエステルお
よびこれらの誘導体を含む再生困難な他の燐酸化合物に
変質しく以下燐酸トリブチルおよびその変質の結果とし
て生じた燐酸化合物を単に燐酸化合物と総称する）、廃
棄処分を必要とする状態に至る。廃棄処分に当っては、
この混合溶媒に含有される放射性元素によって環境汚染
が発生しない様、この混合溶媒を処理して、混合溶媒中
に含有されていた放射性元素を可能な限り濃厚な状態で
含み且つ長期間の安全な貯蔵に耐える化学的に安定な固
形物に減容処理する必要がある。廃棄処分の為の廃混合
溶媒処理法としては、後記の如く数種の方法が周知とな
っているが、この発明は、この廃混合溶媒（以下単に廃
溶媒という）の処理法の改良に関する。

［従来の技術］ 従来技術の第１は焼却法である。この方法は最も簡単で
あるが、焼却に使用される炉の耐火煉瓦が高温の燐酸に
より腐食されて炉の寿命が非常に短いことと腐食された
多量の耐火煉瓦が放射性２次廃棄物となる点で実用的で
ない。従来技術の第２は、特公昭５３−２３９２０およ
び特公昭５３−３２０４０により周知となっている技術
であって、その要旨において、廃溶媒が、廃溶媒に含有
される燐酸基の約３倍量の燐酸基に相当する量の温度約
８５％の燐酸で抽出され、抽出用燐酸およびｗｉ酸化合
物の大部分を含む相と炭化水素を主成分とする相とが相
分離され、炭化水素を主成分とする相のみが回収再利用
され、燐酸化合物を含む相には、例えばポリ塩化ビニー
ルの如き高分子化合物が多量に添加されて、燐酸化合物
をポリ塩化ビニールに吸収させて廃棄処分用固形物が製
造される方法である。こ♀第２の従来法は、廃棄処分用
固形物の量が、後から添加された抽出用燐Ｍ！およびポ
リ塩化ビニールの量だけ増加していて、廃棄処分すべき
固形物の１が大に過ぎ、減容の程度が著しく不十分な欠
点を有する。従来技術の第３は、ＥＴＲ報告書３１２号
（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　ＣｏｍｐａｎｙＦｏｒ　Ｔｈｅ　
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｏｆ　Ｉｒ
ｒａｄｉａｔｅｄＦｕｅｌｓ　）により周知となってい
る方法であって、要旨において、廃溶媒に約８５％濃度
の燐酸を添加して、第２の従来技術の前半工程と同様な
抽出を行って、燐酸化合物を含む相と炭化水素を主成分
とする液相とを相分離し、炭化水素を主成分とする相の
みを回収再利用し、燐酸化合物を含む相は、回転薄膜蒸
発器により窒素ガス雰囲気中２００〜２２０℃の温度で
熱分解し、得られる燐酸を炭酸カルシウム等により中和
して廃棄処分用固形物とする方法である。この第３の従
来技術は、上記第２の従来技術に比し、ポリ塩化ビニー
ルの添加が省略された為の減量とカルシウムが添加され
た為の増量との差に相当する量だけ、廃棄処分用固形物
の量が減少しているが、約８５％の燐酸として廃溶媒の
抽出に使用された燐酸の量およびこの燐酸を中和するに
必要なカルシウムの量の合計量だけ、廃棄処分に付さる
べき固形物の量が、廃溶媒中に最初から含まれていた燐
酸とこの燐酸を中和する為に必要なカルシウム分の合計
量より増加していて、不十分な減容程度となっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 一方、本発明の発明者の一部は、先に特願昭５９−１４
２８３３により放射性有機廃棄物の回分式処理法を提案
した。この提案は、その要旨において、放射性有機廃棄
物を空気、水、酸化触媒、中和剤の存在下高温高圧にお
いて湿式酸化して減容する方法であって、その際の酸化
触媒としては、放射性有機廃棄物中に含有される無機化
合物が利用される。従って前記従来技術における廃溶媒
の処理工程において、燐酸化合物を含む相と炭化水素を
主成分とする相への相分離工程が、燐酸の如き無機成分
を含まない抽出溶媒の使用で実施出来れば、分離された
燐酸化合物を含む相を湿式酸化法で処理することにより
、最も高い減容程度が容易に得られることになる。この
発明は、この様な意味における廃溶媒の相分離に効果的
であって且つ無機成分を含まない抽出溶媒の発見に基い
ている。

「発明の構成」 ［問題点を解決する為の手段および作用］この発明方法
においては、１記の意味における相分離の際に添加され
る抽出溶媒として、従来法の８５％濃度の燐酸の代りに
、炭素原子数１〜３を有する脂肪族モノアルコール類、
炭素原子数２〜３を有する脂肪族モノカルボン酸類、炭
素原子数３〜４を有するアルキレングリコール類、炭素
原子数３〜５を有するアルキレングリコールモノアルキ
ルエーテル類、アニリン、ピリジン、キノリンおよび水
よりなる群から選択される少なくとも一種からなる溶媒
が、添加されるべき抽出溶媒として使用される。本発明
おいて使用されるこれらの抽出溶媒は、酸化反応の際に
、環境中に安全に放出可能な二酸化炭素、水、窒素等に
転化可能な元素のみからなり、酸化反応の後に灰分とし
て残る様な無機成分を含有していない。従って本発明方
法による相分離法から得られる燐酸化合物を含む相を酸
化処理すれば、酸化処理の残漬として残るものは廃溶媒
に最初から含有されていた燐酸分のみである。周知の通
り、燐酸は非常に腐蝕性に富む酸である故、酸化処理の
際あるいは酸化処理の後に例えば炭酸カルシウムの如き
中和剤を添加し、得られる固形燐酸カルシウムを廃棄処
分用固形物とするのが良いことは従来技術と同様であり
、特に説明を要しない。又相分離後の炭化水素を主成分
とする相が回収再利用される点においても従来技術と同
様でおる。

この発明方法に使用する抽出溶媒には、化合物の種類に
より異なる適当な含有炭素原子数がある。

炭素原子数が過剰に多いアルキル基を有する化合物は好
ましくない。その理由は、この様な過剰に炭素原子数の
多い化合物を抽出溶媒として使用した場合には、実施例
に示す如く、抽出溶媒が廃溶媒に溶解して相分離が起ら
ないからである。又抽出溶媒として使用される化合物の
種類により異なるが、抽出溶媒として水酸基の含有数が
余り多い化合物の単独使用も好ましくない場合がある。

その理由は、水酸基数の余り多い化合物の単独使用がブ
チル基を有する燐酸化合物を充分に溶解しない為、相分
離が起っても燐酸化合物の炭化水素からの分離が不十分
な為である。又抽出溶媒の添加により相分離が起る際、
多くの場合には二相分離となるが希に三相分離となるこ
ともある。三相分離となる場合におっても、燐酸化合物
と炭化水素との分離は、実用に供する為に充分な程度が
得られる。

廃溶媒に抽出溶媒を添加して相分離を生起させる際の温
度は、常温から１００℃の間が好ましく、通常１００’
Ｃ以上への加熱あるいは常温以下への冷却の必要がない
。抽出の際の圧力は、廃溶媒と、抽出溶媒の蒸気圧の合
計の圧力で良い。又廃溶媒の抽出に際し使用される抽出
溶媒の量は、抽出溶媒の種類および組み合せの選択によ
り大幅に異なるが、通常廃溶媒の単位体積に対し抽出溶
媒を体積で０．５〜３．０倍好ましくは１．０〜２．０
倍添加するのが良い。抽出溶媒の添加に当っては、撹拌
を行って充分廃溶媒と抽出溶媒とを混合接触させ、抽出
終了後に静置することにより相分離が生起し、燐酸化合
物を含む相と炭化水素を主成分とする相が容易に分離さ
れる。相分離の際には、通常炭化水素を主成分とする相
が最上層となる。

上記の如きこの発明の廃溶媒の処理法によりｊｑられる
燐酸化合物含有相は、そのままあるいは水またはアルカ
リ水溶液で処理の後、前記の如き焼却法あるいは湿式酸
化法等の各種の酸化法により、この相に含有される有機
成分を酸化して二酸化炭素、水、窒素等とし、廃溶媒の
体積および重量を著しく減少させることが出来る。酸化
法としては、前記の湿式酸化法が好ましいが、酸化法の
いずれを使用する場合にあっても、酸化カルシウム、炭
酸カルシウムの如き中和剤をあらかじめ混入して実施す
るのが良い。又酸化に当って、マイクロ波の如き電磁波
により、酸化すべき相あるいは中和剤とこの相との混合
物を加熱して熱分解し、熱分解生成物を酸化する方法も
好ましい方法である。

［実施例］ 燐酸トリブチル３０体積％とドブカンフ０体積％からな
る廃溶媒２５′！Ｉｆに第１表に示した組成および量の
抽出溶媒を添加し、充分撹拌後に静置して相分離の試験
を実施した。試験はいずれも常温において実施され、第
１表に試験結果を示した。

第１表において、「最上層体積厭」の欄に数字の記載さ
れている個所は、最上層となっている炭化水素の相に燐
酸化合物を含有しないかあるいは若干を含有し、抽出に
よる燐酸化合物と炭化水素との分離効果が認られたもの
である。

第　　　１　　　表 添加した抽出溶媒　　　　　　　分離　　最上層相数　
　体積Ｖ ７５％燐酸２５ｘｌ　　　　　　　　　　　３　　　１
２．２メタノール２５ｙ１　　　　　　　　　２　　　
１５．０メタノール２５　ｘｌと水３ｘｌ　　　　　　
２　　　１８．２エタノール２５　ｘｌ　　　　　　　
　　　相分離せずエタノール２５ｘｌと水３１　　　　
２　　　１６．０イソプロパツール２５　ｘｌ　　　　
　　　相分離せずイソプロパツール２５１１１と水１０
戴　　２　　　２１．０イソブタノール２５　ｘｉ　　
　　　　　　相分離せずイソブタノール２５　ｘｌと水
１０ｘｌ　　　　２抽出効果無第　　１　　表（続） エチレングリコール２５　ｘｌ　　　　　　２抽出効果
無エチレングリコール２５ｘｆｌと水３厭　２抽出効果
無１．３−ブタンジオール２５ｘｌ　　　　　　２　　
　１８．６１．３−ブタンジオール２５　ｘｌと水厭　
　２　　　１９．８グリセリン２５　ｘｉ　　　　　　
　　　　２抽出効果無グリセリン２５　ｘｌと水３１１
２抽出効果無グリセリン２５　ｘｌと水１０ｉｆ　　　
　　　２抽出効果無ペンタ工リスリトール２０％水溶液
　２抽出効果無２−メトキシエタノール２５ｘｌ　　　
　　２　　　１５．３２−メトキシエタノール２５１１
と 水３ｘ１　　　　２　　１８．６ 酢酸２５ｘｌ　　　　　　　　　　　　　２　　　１５
．５酢酸２５１１ｉと水３ｘｌ　　　　　　　　　２　
　　１８．５酢酸エチル２５１！　　　　　　　　　　
相分離せず酢酸エチル２５１！と水１０ｘｌ　　　　　
　２抽出効果無酢酸ｎ−ブチル２５ν！　　　　　　　
　相分離せず酢酸ｎ−ブチル２５７１１と水１０７Ｉｉ
２抽出効果無メチルエチルケトン２５１１　　　　　　
相分離せずメチルエチルケトン２５厭と水１０ｘ１　２
抽出効果無第　　１　　表（続） メチルイソブチルケトン２５猷と 水１０７Ｉ！２抽出効果無 トリエチルアミン２５１Ｊ１　　　　　　　相分離せず
トリエチルアミン２５　ｘｆｌと水１０１Ｊ１２抽出効
果無モノエタノールアミン２５１１１２抽出効果無モノ
エタノールアミン２５　ｘｉと 水３藪　　　２抽出効果無 ジェタノールアミン２５厭　　　　　２抽出効果無ジエ
タノールアミン２５１Ｊ１と水１０′ＪＪ１２抽出効果
無アニリン２５ｘｌ　　　　　　　　　　　２　　　１
５．５アニリン２５ｘｌと水３ｘｌ　　　　　　　３　
　　１６．０、ピリジン２５厭　　　　　　　　　　相
分離せずピリジン２５　ｘｆｌと水１０ｙｌ　　　　　
　　２　　　２０．６０−トルイジン２５７！Ｖ１　　
　　　　　　　相分離せずｏ−トルイジン２５π１と水
１０７ｊ１２抽出効果無キノリン２５厭　　　　　　　
　　　２４．５キノリン２５１Ｊ１と水３ｘｌ　　　　
　　　２　　　　１９．５シクロヘキサン２５カ　　　
　　　　　相分離せずシクロヘキサン２５ｘ１と水１０
ｘｌ　　　　２抽出効果無「発明の効果」 既に記載した如く、この発明方法による溶媒抽出法によ
り得られる燐酸化合物含有相を酸化処理することにより
、最終処分に付される放射性固形物の量が従来法に比し
約１／３に減少する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燐酸ブチルおよび常温において液状の脂肪族飽和
   炭化水素を主成分として含有する放射性廃溶媒の処理法
   において、炭素原子数１〜３を有する脂肪族モノアルコ
   ール類、炭素原子数２〜３を有する脂肪族モノカルボン
   酸類、炭素原子数３〜４を有するアルキレングリコール
   類、炭素原子数３〜５を有するアルキレングリコールモ
   ノアルキルエーテル類、アニリン、ピリジン、キノリン
   および水よりなる群から選択される少なくとも一種から
   なる抽出溶媒が該放射性廃溶媒に添加され、該放射性廃
   溶媒が主として該抽出溶媒と該燐酸ブチルの大部分から
   なる相と主として該脂肪族飽和炭化水素からなる相の少
   なくとも二層に相分離されることを特徴とする放射性廃
   溶媒の処理法。
2. （２）分離された相のうち主として該抽出溶媒と該燐酸
   ブチルからなる相が、水、空気および酸化触媒の存在下
   に高温高圧において実施される湿式酸化法により処理さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の放射性廃溶媒の処理法
   。