超臨界流体を用いた放射性廃棄物処理に関する研究

超临界流体处理放射性废物的研究

基本信息

批准号：
14658148
负责人：
冨安博
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超臨界流体、特に超臨界水を用いて、原子力発電所等で発生する低レベル放射性廃棄物の処理を行い、劇的な減容化を達成することを目的とする。放射性廃棄物の多くはプラスチックや天然ゴムを原料とする難燃性物質で、それらは積層シート、難燃シート、難燃テープ、陰イオン交換樹脂、ゴム手袋であり、放射性元素を含んでいることが、通常の燃焼処理を極めて困難にさせている。原子力発電所では、これら低レベル放射性廃棄物が年々蓄積され、早急な対策が急務となっている。本研究の最大の成果は、超臨界水において、酸化ルテニウム(IV)を触媒として、上記難燃性物質を、ポリ塩化ビニルを除いて、ほぼ完全に分解し、ガス化したことである。すべての試料について、固体残渣は全く観測されなかった。ゴム手袋のみ処理後に油分残渣が見られたが、他は100%ガス化することに成功した。発生する気体は、二酸化炭素、メタン、水素が主成分で、一酸化炭素等の有害な気体はほとんど検出されなかった。また、放射性同位元素(放射性鉄、コバルト、セシウムおよびヨウ素)を用いた実験では、気体中からは全く放射能は検出されなかった。即ち、発生する気体を燃料として使用すれば、難燃性物質を限りなくゼロまで減容化することができることを意味する。放射性鉄とコバルトは酸化物の固体として回収することができた。その際、担体として非放射性の鉄酸化物を用いると、ほぼ100%の回収が達成できた。本処理法の最大の特徴は、触媒以外の添加物を一切使用しないことである。つまり、触媒としての酸化ルテニウムを回収して再利用する限り、二次廃棄物の発生は有り得ないということである。超臨界水中において酸素を酸化剤とする既存の超臨界水酸化法と同じ条件で比較すると、本方法は分解率で圧倒的に優位にあることが明らかであった。ポリ塩化ビニルの処理に関しては、酸化ルテニウム触媒法および超臨界水酸化法のいずれも対応できなかった。塩素系有機物は分解により塩化水素を発生するからである。ポリ塩化ビニルの処理では、超臨界水において硝酸ナトリウムを酸化剤とする新たな方法を開発した。この方法は広く、PCB等他の塩素系有機物の処理に利用できることが明らかになった。

这项研究旨在通过使用超临界液体，尤其是超临界水来治疗核电站等产生的低水平放射性废物。大多数放射性废物是由塑料和天然橡胶制成的阻燃物质，这些是层状的含火焰物质，而这些是板状的，这些放射性废物，这些是板状的，是板状的，火焰床单，阻燃纸，弗洛德斯·帕特斯，annion exchance s，rubber glber gl，放射性元件包含放射性元件的事实使正常燃烧治疗极为困难。在核电站，这些低水平的放射性废物逐年积累，迅速的措施变得紧迫。这项研究的最大结果是，在超临界水中，上述阻燃材料几乎被完全分解和气体，除了氧化丁酸（IV）作为催化剂，除了聚氯乙烯外，氯化物除外。所有样品均未观察到固体残留物。仅处理了橡胶手套后，发现了油残留物，但其余的是100％的成功气体。产生的气体主要由二氧化碳，甲烷和氢组成，几乎没有检测到诸如一氧化碳之类的有害气体。此外，在使用放射性同位素（放射性铁，钴，剖宫产和碘）的实验中，气体中未检测到放射性。也就是说，如果将产生的气体用作燃料，则可以将火焰吸引物质的量减少到尽可能少。可以将放射性铁和钴作为固体氧化物回收。在这种情况下，使用非放射性氧化铁作为载体允许恢复几乎100％。这种处理的最大特征是，除催化剂以外，没有其他添加剂。换句话说，只要回收氧化丁酸作为催化剂并重复使用，就无法产生次要废物。当比较超临界水中现有的超临界羟基化方法时，很明显，该方法在分解速率上具有压倒性的优势。关于聚氯乙烯的治疗，氧化芳族催化剂方法和超临界羟基化方法均不能容纳。这是因为基于氯的有机物通过分解产生氯化氢。在处理聚氯乙烯的处理中，使用硝酸钠作为超临界水中的氧化剂开发了一种新方法。该方法已被广泛使用，已被证明可用于治疗其他基于氯的有机物（例如PCB）。