(2) Characterization and adsorption properties of selective adsorbents for high decontamination of cesium

Abstract

2) 日本原子力研究開発機構 〒319 1195 茨城県那珂郡東海村白方白根 2 4 (受理日2011 年 12 月 10 日) 要 旨 東日本大震災により発生した福島第一原子力発電所事故においては，海水等冷却材の原子炉注入により，原子炉お よびタービン建屋内の地下の溜まり水や，敷地内のトレンチなどに放射性物質を多く含んだ数万トン規模の高レベル 汚染水が発生し，作業障害や環境汚染を起こしており，今後 20 万トン以上になると予想されている。2011 年 12 月 の時点で，循環注水冷却システムにより冷温停止が達成されているが，固体廃棄物（ゼオライト，不溶性フェロシア ン化物スラッジ，結晶性シリコチタネート（CST） ）の処理および処分は未定である。特に，汚染水中のセシウムの 高除染用吸着剤として使用されている不溶性フェロシアン化物および結晶性シリコチタネート（CST）の処理処 分に関しては，過去にもほとんど実績がないことから，今後の重要な課題となっている。本稿では，循環注水冷却シ ステムの構成と進捗状況，およびセシウムの高除染用吸着剤としての不溶性フェロシアン化物および CST の物性お よび Cs に対する選択的な吸着特性について紹介し，これら固体廃棄物の処理処分および今後の課題について述べ る。 キーワード放射能高汚染水，循環注水冷却システム，セシウム，不溶性フェロシアン化物，結晶性シリコチタネー ト，固体廃棄物，処理処分 . はじめに 東日本大震災により発生した福島第一原子力発電所事故 においては，海水等冷却材の原子炉注入により，原子炉お よびタービン建屋内の地下の溜まり水や，敷地内のトレン チなどに放射性物質を多く含んだ数万トン規模の高レベル 汚染水が発生し，作業障害や環境汚染を起こしており，今 後 20 万トン以上になると予想されている 1 4) 。2011 年 12 月の時点で，循環注水冷却システム（Fig. 1）により冷温 停止が達成されているが，固体廃棄物（ゼオライト，不溶 性フェロシアン化物スラッジ，結晶性シリコチタネート （CST） ）の処理および処分は未定である。現行の循環注 水冷却システムは，大きく 4 プロセスから成り立ってお り 5) ，油分分離装置，ゼオライトを主体としたセシウム吸 着装置，高除染装置，淡水化システム（逆浸透膜（RO） ， 蒸発濃縮）で構成されている。不溶性フェロシアン化物を 用いる高除染装置 5) を Fig. 2 に示す。除染装置は，加圧 浮上分離装置（油分等除去） ，凝集沈殿装置 2 段（マルチ フロー，アクチフロー） ，ディスクフィルター（懸濁物質 等の流出防止）から構成されており，除染状況，装置状況 により個別機器のバイパス運転が可能である。流入量がな くなると自動的に待機し，ある程度流入すると処理が開始 される。凝集沈殿法による除去であり，吸着剤溶液で Cs などの RI を吸着し，凝集剤により沈降させる。沈降した 廃スラッジと処理後の上澄み液に分離され，上澄み液のみ を流す（Fig. 3） 。廃スラッジは，プロセス主建屋内の放 射性廃棄物（ペレット）貯槽（1 m 厚のコンクリート製） に一時的に保管される（約 580 m 3 ，10/25 時点） 。今後 は，建設中のスラッジ貯蔵施設のセル室（1 m 厚のコンク リート製）に設置の鉄製タンク（25 mm 厚）に移送し保 管される予定である（貯蔵容量 630 m 3 ） （Fig. 3） 。 汚染水処理量は～71 m 3 /h（1,692 m 3 /d）までの実績が あり，約 14 万 m 3 を処理して淡水化している（10/25 時 点） 。除染係数（DF）は 10 6 に達しており，RO 膜装置で の塩素濃度は 6,000 ppm から 20 ppm まで低下できる（8/ 9 時点） 。現在は，放射性廃棄物の発生を抑えるため，第 二セシウム吸着装置を主体に運転し，凝集沈殿装置はバッ クアップとして当面運用される。 ここでは，Cs の高除染用吸着剤として用いられている 無機イオン交換体として，不溶性フェロシアン化物および 結晶性シリコチタネートの物性および Cs に対する選択的 な吸着特性について紹介し，固体廃棄物の処理処分およ び今後の課題について述べる。