JP2018173391A - 除染処理水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管や機器の閉塞を抑制可能な除染処理水の処理方法を提供する。【解決手段】除染処理水処理方法は、金属酸化物が付着した除染対象物を、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを含む処理水に浸漬させて、前記金属酸化物を構成する金属元素を前記処理水中に溶出させる酸化工程と、前記酸化工程後の前記処理水にｐＨ調整剤を添加して、前記処理水のｐＨを７以上１３以下に調整するｐＨ調整工程と、前記ｐＨ調整工程後の前記処理水に第１還元剤を添加して、前記処理水に含まれる前記過マンガン酸イオンを還元させる第１還元工程と、を備える。【選択図】 図２

Description

本開示は、除染処理水処理方法に関する。

原子力プラント等において、プラント機器を構成する部材に放射性物質が付着した場合、部材から放射性物質を除去するために化学除染が行われることがある。
例えば、特許文献１には、放射性物質を含む酸化被膜が付着した除染対象物から、酸化剤等を用いて放射性物質を溶出させて除去するための方法が開示されている。この方法では、酸化剤として過マンガン酸を添加した処理水に除染対象物を浸漬させて、酸化被膜に含まれる成分とともに放射性物質を溶出させた後、該処理水をイオン交換樹脂に接触させて、処理水に含まれる放射性物質をイオン交換樹脂に吸着させて除去する。
また、特許文献１には、処理水から酸化剤を除去するため、上述のように放射性物質を溶出させた後の処理水に還元剤を添加して、酸化剤と還元剤との反応により沈殿物を生成させた後、処理水から該沈殿物を除去することが開示されている。

特開２０１４−９２４４２号公報

ところで、プラント等の化学除染に用いる処理水に酸化剤が含まれていると、例えば処理水に浸漬されるプラント機器が酸化剤によって腐食される等、プラント機器に影響を及ぼす可能性がある。このようなプラント機器への影響を抑制するため、純水を注入する必要がある。純水を注入するため、酸化剤を含む余剰水が発生する。
処理水中の酸化剤は、例えば特許文献１に記載されるように、酸化剤を含む処理水に還元剤を添加して沈殿物を生成させることにより、沈殿物として除去することができる。しかしながら、酸化剤と還元剤との反応により生成する沈殿物は流動性が低い場合があり、この場合、沈殿物によってプラントを構成する配管や機器が閉塞する可能性がある。
この点、特許文献１には、処理水から酸化剤を除去する際に生成される沈殿物による機器の閉塞を抑制するための方策について具体的に開示されていない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、配管や機器の閉塞を抑制可能な除染処理水の処理方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る除染処理水処理方法は、
金属酸化物が付着した除染対象物を、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを含む処理水に浸漬させて、前記金属酸化物を構成する金属元素を前記処理水中に溶出させる酸化工程と、
前記処理水にｐＨ調整剤を添加して、前記処理水のｐＨを７以上１３以下に調整するｐＨ調整工程と、
前記ｐＨ調整工程後の前記処理水に第１還元剤を添加して、前記処理水に含まれる前記過マンガン酸イオンを還元させる第１還元工程と、
を備える。

本発明者らの鋭意検討の結果、過マンガン酸イオンを含む処理水が酸性である場合、該処理水に還元剤を添加すると、処理水に含まれる過マンガン酸イオンと還元剤との反応により生成する沈殿物の流動性は比較的低く、一方、過マンガン酸イオンを含む処理水のｐＨが比較的大きい場合、同様に生成する沈殿物の流動性は比較的大きいことが明らかとなった。
この点、上記（１）の方法によれば、過マンガン酸イオンにより除染対象物から金属元素を溶出させた後、過マンガン酸イオンを含む処理水のｐＨを７以上１３以下に調整してから、処理水中の過マンガン酸イオンを還元させるので、過マンガン酸イオンと還元剤との反応により流動性の比較的高い沈殿物が生成しやすくなる。よって、過マンガン酸イオンと還元剤との反応で生じる沈殿物に起因する配管や機器の閉塞（例えば、後述する濃縮工程で使用するエバポレータの閉塞等）を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法は、前記第１還元工程後の前記処理水を加熱する加熱工程をさらに備える。

上記（２）の方法によれば、第１還元工程後の処理水を加熱することにより、過マンガン酸イオンと還元剤との反応で生じる沈殿物の流動性をより高めることができる。よって、沈殿物に起因する配管や機器の閉塞を効果的に抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法は、前記第１還元工程後の前記処理水を濃縮する濃縮工程をさらに備える。

上記（３）の方法によれば、第１還元工程後の処理水を濃縮して、処理水中の沈殿物の濃度が高くなる場合であっても、沈殿物の流動性を比較的高く維持することができ、沈殿物に起因する配管や機器の閉塞を抑制することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の方法において、前記濃縮工程は、前記加熱工程を含む。

上記（４）の方法によれば、処理水を濃縮する濃縮工程として加熱工程を行うので、処理水の処理効率を向上させることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの方法において、前記ｐＨ調整工程では、前記処理水のｐＨを１０以上１２以下に調整する。

上記（５）の方法によれば、過マンガン酸イオンを含む処理水のｐＨをｐＨ調整工程で１０以上１２以下に調整してから、処理水中の過マンガン酸イオンを還元させるので、過マンガン酸イオンと還元剤との反応により流動性の比較的高い沈殿物がより生成しやすくなる。よって、過マンガン酸イオンと還元剤との反応で生じる沈殿物に起因する配管や機器の閉塞を効果的に抑制することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの方法において、前記酸化剤は、過マンガン酸カリウムを含む。

上記（６）の方法によれば、酸化剤として過マンガン酸カリウムが添加された処理水に除染対象物を浸漬させることで、除染対象物に付着した金属酸化物を構成する金属元素（例えばクロム）を処理水中に効果的に溶出させることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の方法において、前記ｐＨ調整剤は、少なくとも１種のアルカリ金属水酸化物を含む。

上記（７）の方法によれば、ｐＨ調整剤として強塩基性化合物であるアルカリ金属水酸化物を用いるので、ｐＨ調整前の処理水のｐＨが比較的低い場合であっても、該処理水のｐＨを７以上１３以下に調整しやすい。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの方法において、前記第１還元剤は、亜硫酸水素塩、亜硫酸塩又はヒドラジンの少なくとも一種を含む。

上記（８）の方法によれば、第１還元剤として亜硫酸水素ナトリウム又はヒドラジンの少なくとも一方を用いるので、処理水のｐＨが７以上１３以下である条件下において、処理水中の過マンガン酸イオンを適切に還元することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの方法において、
前記第１還元工程では、前記酸化剤に対して、１．１モル当量以上１．３モル当量以下の前記第１還元剤を前記処理水に添加する。

上記（９）の方法によれば、酸化剤に対して１．１モル当量以上の第１還元剤を処理水に添加するので、処理水に溶存している酸素によって第１還元剤の一部が消費されてしまう場合であっても、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを適切に還元することができる。また、上記（９）の方法によれば、酸化剤に対して１．３モル当量以下の第１還元剤を処理水に添加するので、第１還元剤の使用量増加によるコスト増大を抑制することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの方法は、
前記ｐＨ調整工程後の前記処理水に第２還元剤を添加して、前記処理水中に溶存している前記金属元素を還元する第２還元工程をさらに備える。

上記（１０）の方法によれば、ｐＨ調整工程後の処理水に第２還元剤を添加して、処理水中に溶存している金属元素を還元して、別の形態に変換させることができる。例えば、処理水に溶存している六価クロムを第２還元剤によって三価クロムに還元することにより、処理水をより扱いやすくすることができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記第２還元工程では、前記酸化剤に対して、１．０モル当量以上２．０モル当量以下の第２還元剤を前記処理水に添加する。

上記（１１）の方法によれば、酸化剤に対して１．０モル当量以上の第２還元剤を処理水に添加するので、処理水に溶存している金属元素を適切に還元することができる。また、上記（１１）の方法によれば、酸化剤に対して２．０モル当量以下の第２還元剤を処理水に添加するので、第２還元剤の使用量増加によるコスト増大を抑制することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、配管や機器の閉塞を抑制可能な除染処理水の処理方法が提供される。

一実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。 一実施形態に係る処理水処理方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

幾つかの実施形態に係る処理水処理方法は、原子力プラントにおいて放射性物質が付着したプラント機器構成部材を化学除染するための処理水を処理する方法である。まず、幾つかの実施形態に係る処理水処理方法が適用される原子力プラントについて説明する。

図１は、一実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。図１に示すように、原子力プラント１は、核分裂反応で発生する熱エネルギーにより蒸気を生成するための原子炉２と、原子炉２で生成された蒸気により駆動される蒸気タービン４と、蒸気タービン４の回転軸の回転により駆動される発電機６を備える。なお、図１に示す原子炉２は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）である。他の実施形態では、原子炉２は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）であってもよく、あるいは、加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉を含む軽水炉とは異なり、減速材又は冷却材として軽水以外の物質を用いるタイプの原子炉であってもよい。

原子炉２は、一次冷却水（一次冷却材）が流れる一次冷却ループ１０と、一次冷却ループ１０に設けられる原子炉容器（圧力容器）１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ（冷却材ポンプ）１８と、を含む。一次冷却材ポンプ１８は、一次冷却ループ１０において一次冷却水を循環させるように構成される。また、加圧器１４は、一次冷却ループ１０において、一次冷却水が沸騰しないように、一次冷却水を加圧するように構成される。なお、原子炉２を構成する原子炉容器１１、加圧器１４、蒸気発生器１６及び一次冷却材ポンプ１８は、原子炉格納容器１９に格納される。
原子炉容器１１にはペレット状の核燃料（例えばウラン燃料やＭＯＸ燃料等）を含む燃料棒１２が収容されており、この燃料の核分裂反応で発生する熱エネルギーにより、原子炉容器１１の中の一次冷却水が加熱される。原子炉容器１１には、原子炉出力を制御するために、核燃料を含む炉心で生成される中性子数を吸収して調整するための制御棒１３が設けられている。原子炉容器１１内で加熱された一次冷却水は蒸気発生器１６に送られ、熱交換により二次冷却ループ２０を流れる二次冷却水（二次冷却材）を加熱して蒸気を発生させる。

蒸気発生器１６において生成された蒸気は、高圧タービン２１及び低圧タービン２２を含む蒸気タービン４に送られて、蒸気タービン４を回転駆動させる。また、蒸気タービン４は回転軸を介して発電機６と連結されており、発電機６は該回転軸の回転により駆動されて、電気エネルギーを生成する。なお、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には湿分分離加熱器２３が設けられており、高圧タービン２１で仕事をした後の蒸気を再度加熱してから低圧タービン２２に送るようになっている。

二次冷却ループ２０には、復水器２４及び図示しない加熱器が設けられており、低圧タービン２２で仕事をした後の蒸気が復水器２４及び加熱器を通る過程で凝縮されるとともに加熱され、蒸気発生器１６に戻るようになっている。二次冷却ループ２０には、復水ポンプ２５等のポンプが設けられており、これらのポンプにより二次冷却ループ２０において二次冷却水が循環するようになっている。また、復水器２４には、低圧タービン２２からの蒸気を熱交換により冷却するための冷却水（例えば海水）がポンプ１５を介して供給されるようになっている。

幾つかの実施形態に係る処理水処理方法は、上述の構成を有する原子力プラント１において、一次冷却材が流れる一次冷却系の化学除染を行うための除染処理水に適用される。
一次冷却系において一次冷却材に接する機器、即ち、一次冷却ループ１０上に設けられた原子炉容器１１、加圧器１４、蒸気発生器１６又は一次冷却材ポンプ１８等の機器を構成する部材の表面には、金属の腐食等の要因により、放射線物質を含む酸化被膜（例えば、クロム、鉄、ニッケル等の金属酸化物）が付着することがある。幾つかの実施形態に係る処理方法は、上述の部材（除染対象物）の化学除染を行う際に用いる余剰水（処理水）の処理に適用することができる。

次に、幾つかの実施形態に係る処理水処理方法について、上述の原子力プラント１に適用した場合を例として説明する。
図２は、一実施形態に係る処理水処理方法のフローチャートである。図２のフローチャートに示すように、一実施形態に係る処理水処理方法は、酸化工程Ｓ２と、ｐＨ調整工程Ｓ４と、第１還元工程Ｓ６と、第２還元工程Ｓ８と、加熱工程Ｓ１０と、濃縮工程Ｓ１２と、を備える。
なお、幾つかの実施形態では、第２還元工程Ｓ８、加熱工程Ｓ１０及び濃縮工程Ｓ１２は必ずしも行わなくてもよく、これらの工程を必要に応じて実施するようにしてもよい。

（酸化工程）
まず、酸化工程Ｓ２では、金属酸化物が付着した除染対象物を、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを含む処理水に浸漬させて、金属酸化物を構成する金属元素を前記処理水中に溶出させる。
例えば、酸化剤が添加された処理水を一次冷却ループ１０に導入して、放射線物質を含む酸化被膜（金属酸化物）が付着した除染対象物（例えば原子炉容器１１、加圧器１４、蒸気発生器１６又は一次冷却材ポンプ１８等）を該処理水に浸漬させてもよい。

酸化工程Ｓ２で用いられる処理水は、酸化剤の水溶液であってもよい。

酸化工程Ｓ２で用いられる酸化剤は、過マンガン酸イオン（ＭｎＯ_４ ⁻）を含むものである。過マンガン酸イオンとともに酸化剤を構成する陽イオンは、例えば、水素イオン（Ｈ^＋）であってもよく、カリウム等のアルカリ金属イオンであってもよい。酸化剤は、例えば、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸塩、又は過マンガン酸であってもよい。過マンガン酸イオンを含む処理水を用いることで、除染対象物に付着した金属酸化物（例えば、クロム、鉄、ニッケル等の酸化物）を効果的に溶出させることができる。
例えば、酸化工程Ｓ２では、酸化被膜（金属酸化物）に含まれる難水溶性の酸化クロム（ＩＩＩ）を処理水中の過マンガン酸イオンで酸化して、水溶性の六価クロム（ＨＣｒＯ_４ ⁻又はＣｒＯ_４ ^２−等）として、酸化被膜に付着した放射性物質とともに溶出させることができる。

なお、酸化工程Ｓ２において、酸化剤（過マンガン酸イオン）を含む処理水を循環させるため、一次冷却材ポンプ１８を用いることがある。この場合、冷却材に含まれる酸化剤等の薬剤と一次冷却材ポンプ１８とが接触しないように、一次冷却材ポンプ１８に水（純水等）を供給しながら一次冷却材ポンプ１８を作動させてもよい。

以降に説明する工程（ｐＨ調整工程Ｓ４以降の工程）は、酸化工程Ｓ２を実行した後、一次冷却ループ１０で除染対象物を浸漬した状態の処理水に対して実施してもよく、あるいは、酸化工程Ｓ２を実行した後、一次冷却ループ１０から排出された処理水（例えば、タンク等に貯留された状態の処理水）に対して実施してもよい。

（ｐＨ調整工程）
ｐＨ調整工程Ｓ４では、酸化工程Ｓ２を実行した後の処理水にｐＨ調整剤を添加して、処理水のｐＨを７以上１３以下に調整する。幾つかの実施形態では、ｐＨ調整工程Ｓ４では、酸化工程Ｓ２後の処理水にｐＨ調整剤を添加して、処理水のｐＨを１０以上１２以下に調整してもよい。

ｐＨ調整工程Ｓ４で用いられるｐＨ調整剤は、少なくとも１種のアルカリ金属水酸化物を含んでいてもよい。アルカリ金属酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム又は水酸化カリウムであってもよい。ｐＨ調整剤として強塩基性化合物であるアルカリ金属水酸化物を用いることにより、ｐＨ調整前の処理水のｐＨが比較的低い場合であっても、処理水のｐＨを７以上１３以下又は１０以上１２以下に調整しやすい。

（第１還元工程）
第１還元工程Ｓ６では、ｐＨ調整工程Ｓ４を実行した後の処理水に第１還元剤を添加して、処理水に含まれる過マンガン酸イオンを還元させる。

除染対象物に付着した金属酸化物を酸化する酸化工程Ｓ２では、処理水に含まれる過マンガン酸イオン（酸化剤）の全量は使いきらず、酸化工程Ｓ２後にも余剰の過マンガン酸イオンが処理水中に残存している場合がある。この場合、酸化工程Ｓ２及びｐＨ調整工程Ｓ４を実行した後の処理水には、過マンガン酸イオンが含まれる。このように、処理水に過マンガン酸イオンが残留していると、処理水と接触する機器の構成材料を酸化してしまう等、これらの機器に影響を及ぼす場合がある。そこで、第１還元工程Ｓ６で処理水中の過マンガン酸イオンを還元することにより、処理水の酸化力を低減させて、処理水と接触する機器への影響を抑制することができる。

ここで、本発明者らの知見によれば、酸化工程Ｓ２を実行した後の処理水が酸性である場合、ｐＨ調整工程Ｓ４を行なわずに該処理水に還元剤を添加すると、処理水に含まれる過マンガン酸イオンと還元剤との反応により、例えば二酸化マンガン等の流動性の低い沈殿物が生成される。なお、過マンガン酸イオンを還元することにより二酸化マンガンが生成される半反応式は、下記式（Ａ）により表される。
ＭｎＯ_４ ⁻＋４Ｈ^＋＋３ｅ⁻→ＭｎＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ …（Ａ）
一方、酸化工程Ｓ２を実行した後の処理水のｐＨを比較的大きな値となるように（例えばアルカリ性に）調整してから該処理水に還元剤を添加すると、処理水に含まれる過マンガン酸イオンと還元剤との反応により、例えば、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）_２）、酸化マンガン（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｍｎ_２Ｏ_３）又は酸化マンガン（ＩＩＩ）（Ｍｎ_２Ｏ_３）等の、比較的流動性の高い沈殿物が生成される。なお、過マンガン酸イオンを還元することにより水酸化マンガンが生成される半反応式は、下記式（Ｂ）により表される。
ＭｎＯ_４ ⁻＋６Ｈ^＋＋５ｅ⁻→Ｍｎ（ＯＨ）_２＋４Ｈ_２Ｏ …（Ｂ）

よって、上述の実施形態のように、ｐＨ調整工程Ｓ４にて処理水のｐＨを７以上１３以下又は１０以上１２以下に調整してから、第１還元工程Ｓ６にて処理水中の過マンガン酸イオンを還元させることで、過マンガン酸イオンと還元剤との反応により流動性の比較的高い沈殿物が生成しやすくなる。よって、過マンガン酸イオンと還元剤との反応で生じる沈殿物に起因する配管や機器の閉塞（例えば、後述する濃縮工程Ｓ１２で使用するエバポレータの閉塞等）を抑制することができる。

第１還元工程Ｓ６で用いられる第１還元剤は、例えば、亜硫酸水素塩（例えば亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）等）、亜硫酸塩（例えば亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）等）、又は、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）の少なくとも一種を含んでいてもよい。
この場合、処理水のｐＨが７以上１３以下又は１０以上１２以下である条件下において、処理水中の過マンガン酸イオンを適切に還元することができる。
なお、亜硫酸塩（亜硫酸イオン）を還元剤として用いる場合の半反応式は、下記式（Ｃ）で表される。
ＳＯ_３ ^２−＋Ｈ_２Ｏ→ＳＯ_４ ^２−＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ …（Ｃ）

第１還元工程Ｓ６での第１還元剤の添加量は、酸化工程Ｓ２で用いられた酸化剤に対して、１．１モル当量以上１．３モル当量以下であってもよい。
酸化剤に対して１．１モル当量以上の第１還元剤を処理水に添加することにより、処理水に溶存している酸素によって第１還元剤の一部が消費されてしまう場合であっても、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを適切に還元することができる。また、酸化剤に対して１．３モル当量以下の第１還元剤を処理水に添加することにより、第１還元剤の使用量増加によるコスト増大を抑制することができる。

（第２還元工程）
幾つかの実施形態では、ｐＨ調整工程Ｓ４を実行した後、処理水に第２還元剤を添加して、処理水中に溶存している金属元素を還元させる第２還元工程Ｓ８を行ってもよい。

ｐＨ調整工程Ｓ４後の処理水に第２還元剤を添加することにより、処理水中に溶存している金属元素を還元して、別の形態に変換させることができる。例えば、処理水に溶存している六価クロムを第２還元剤によって三価クロムに還元することにより、処理水をより扱いやすくすることができる。なお、処理水中の六価クロムを還元することにより三価クロムが生成される半反応式の一例は、下記式（Ｄ）で表される。
ＨＣｒＯ_４ ⁻＋３ｅ⁻＋４Ｈ^＋→Ｃｒ（ＯＨ）_３＋Ｈ_２Ｏ …（Ｄ）

なお、第２還元工程Ｓ８は、第１還元工程Ｓ６と同時に行ってもよい。
また、第２還元工程Ｓ８で用いる第２還元剤は、第１還元工程Ｓ６で用いる第１還元剤と同一種類の還元剤であってもよい。

第２還元工程Ｓ８での第２還元剤の添加量は、酸化工程Ｓ２で用いられた酸化剤に対して、１．０モル当量以上２．０モル当量以下であってもよい。
酸化剤に対して１．０モル当量以上の第２還元剤を処理水に添加することにより、処理水に溶存している金属元素を適切に還元することができる。また、酸化剤に対して２．０モル当量以下の第２還元剤を処理水に添加することにより、第２還元剤の使用量増加によるコスト増大を抑制することができる。

（加熱工程）
幾つかの実施形態では、第１還元工程Ｓ６を実行した後、処理水を加熱する加熱工程Ｓ１０を行ってもよい。
第１還元工程Ｓ６後の処理水を加熱することにより、過マンガン酸イオンと還元剤との反応で生じる沈殿物の流動性をより高めることができる。よって、沈殿物に起因する配管や機器の閉塞を効果的に抑制することができる。

なお、第２還元工程Ｓ８を行う場合、加熱工程Ｓ１０は第２還元工程Ｓ８を実行した後、又は、第２還元工程Ｓ８と同時に行ってもよい。

（濃縮工程）
幾つかの実施形態では、第１還元工程Ｓ６を実行した後、処理水を濃縮する濃縮工程Ｓ１２を行ってもよい。
第１還元工程Ｓ６後の処理水を濃縮すると処理水中の沈殿物の濃度が高くなるが、この場合であっても、上述の酸化工程Ｓ２、ｐＨ調整工程Ｓ４及び第１還元工程Ｓ６を施すことにより、第１還元工程Ｓ６で生成される沈殿物の流動性を比較的高く維持することができる。よって、沈殿物に起因する配管や機器の閉塞を抑制することができる。

濃縮工程Ｓ１２は、上述の加熱工程Ｓ１０と同時に行ってもよい。あるいは、濃縮工程Ｓ１２は加熱工程Ｓ１０を含んでいてもよい（すなわち、濃縮工程Ｓ１２の一部として加熱工程Ｓ１０を行ってもよい）。例えば、第１還元工程Ｓ６を行った後の処理水を加熱することにより濃縮させてもよい（加熱工程Ｓ１０及び濃縮工程Ｓ１２）。
このように、濃縮工程Ｓ１２と加熱工程Ｓ１０を同時に行うことにより、あるいは、濃縮工程Ｓ１２の一部として加熱工程Ｓ１０を行うことにより、処理水の処理効率を向上させることができる。

濃縮工程Ｓ１２では、エバポレータを用いて第１還元工程Ｓ６後の処理水を濃縮してもよい。この際、エバポレータを用いて、第１還元工程Ｓ６後の処理水を加熱しながら（加熱工程Ｓ１０）、該処理水を濃縮してもよい（濃縮工程Ｓ１２）。
このように、エバポレータを用いて濃縮工程Ｓ１２（及び加熱工程Ｓ１０）を行う場合であっても、上述の酸化工程Ｓ２、ｐＨ調整工程Ｓ４及び第１還元工程Ｓ６が施すことにより、第１還元工程Ｓ６で生成される沈殿物の流動性を比較的高く維持することができる。よって、沈殿物に起因するエバポレータの閉塞を抑制することができる。

なお、酸化工程Ｓ２〜第１還元工程Ｓ６（及び、任意に行われる第２還元工程Ｓ８〜濃縮工程Ｓ１２）を施された処理水をフィルタ等に通水させることにより、該処理水に含まれる沈殿物を捕集してもよい。
また、酸化工程Ｓ２〜第１還元工程Ｓ６（及び、任意に行われる第２還元工程Ｓ８〜濃縮工程Ｓ１２）を施された処理水をイオン交換樹脂に接触させることにより、処理水に含まれる放射性物質をイオン交換樹脂に吸着させて、処理水から放射性物質を除去してもよい。

次に、幾つかの実施形態に係る処理水処理方法による効果を、試験例により説明する。
（試験例１）
原子力プラント１の一次冷却ループ１０内の水を模擬した２０Ｌの純水に、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ_２Ｏ_３）３０ｍｇを混合するとともに、酸化剤として過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）４．０ｇを溶解させて（酸化工程Ｓ２）試験用処理水１を得た。
次いで、試験用処理水１にｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）１．０ｇを添加して撹拌した（ｐＨ調整工程Ｓ４）。この試験用処理水１のｐＨを計測したところ、ｐＨ１１〜１２であった。
次いで、試験用処理水１に還元剤として亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）３９５ｍｇ／Ｌ（酸化剤であるＫＭｎＯ_４に対して１．２モル当量）を添加して撹拌したところ（第１還元工程Ｓ６）、沈殿物が生成した。この沈殿物を含む試験用処理水１を容器ごと傾斜させたところ、初期位置から少なくとも７０°程度傾斜させた位置で、沈殿物が容器の形状に合わせて容器内の下方に集まるように変形する（すなわち、重力によって変形する）ことが視覚的に確認された。
次いで、沈殿物を含む試験用処理水１を１００℃で試験用処理水１の体積が１／１００〜１／３６０となるまで濃縮した（加熱工程Ｓ１０及び濃縮工程Ｓ１２）。この沈殿物を含む試験用処理水１を容器ごと傾けたところ、初期位置から少なくとも２０°程度傾斜させた位置で、沈殿物が容器の形状に合わせて容器内の下方に集まるように変形する（すなわち、重力によって変形する）ことが視覚的に確認された。

（試験例２）
試験例２は、用いた酸化剤の種類及びｐＨ調整工程Ｓ４を行わなかった点で、試験例１と異なる。
すなわち、試験例２では、原子力プラント１の一次冷却ループ１０内の水を模擬した純水２０Ｌに、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ_２Ｏ_３）３０ｍｇを混合するとともに、酸化剤として過マンガン酸（ＨＭｎＯ_４）溶液を添加し、１５０ｍｇ／Ｌとした試験用処理水２を得た。この試験用処理水２のｐＨを計測したところ、ｐＨ２〜３であった。
次いで、試験用処理水１に還元剤として亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）３９５ｍｇ／Ｌ（酸化剤であるＨＭｎＯ_４に対して１．２モル当量）を添加して撹拌したところ、沈殿物が生成した。この沈殿物を含む試験用処理水２を容器ごと傾斜させたところ、初期位置から７０°程度傾斜させても、沈殿物は変形しない（すなわち、重力によって変形しない）ことが視覚的に確認された。
次いで、沈殿物を含む試験用処理水２を１００℃で試験用処理水２の体積が１／１００〜１／３６０となるまで濃縮した。この沈殿物を含む試験用処理水２を容器ごと傾けたところ、初期位置から７０°程度傾斜させても、沈殿物は変形しない（すなわち、重力によって変形しない）ことが視覚的に確認された。

試験用処理水に還元剤を添加させることにより生成した沈殿物について、試験例１では容器を７０°程度傾斜させた位置で沈殿物が変形したのに対し、試験例２では容器を７０°傾斜させても沈殿物が変形しなかった。即ち、還元剤添加後、かつ加熱及び濃縮前における沈殿物の流動性は、試験例２に比べて試験例１の方が高い。
これは、試験例２では、還元剤添加前にｐＨ２〜３であったのに対し、試験例２では、還元剤添加前に、ｐＨ調整剤にてｐＨ１１程度に調整してから還元剤を添加したため、試験例１において酸化剤（過マンガン酸イオン）と還元剤との反応で生成した沈殿物の流動性が比較的高くなったためであると考えられる。

また、加熱及び濃縮後の沈殿物については、試験例１では容器を７０°程度傾斜させた位置で沈殿物が変形した。すなわち、試験例１において、試験用処理水を加熱及び濃縮後の沈殿物の流動性は、加熱及び濃縮前に比べて流動性が高い。これにより、沈殿物生成後の処理水を加熱及び濃縮することにより、沈殿物の流動性をより高くできることが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ 原子力プラント
２ 原子炉
４ 蒸気タービン
６ 発電機
１０ 一次冷却ループ
１１ 原子炉容器
１２ 燃料棒
１３ 制御棒
１４ 加圧器
１５ ポンプ
１６ 蒸気発生器
１８ 一次冷却材ポンプ
１９ 原子炉格納容器
２０ 二次冷却ループ
２１ 高圧タービン
２２ 低圧タービン
２３ 湿分分離加熱器
２４ 復水器
２５ 復水ポンプ

Claims (11)

1. 金属酸化物が付着した除染対象物を、酸化剤由来の過マンガン酸イオンを含む処理水に浸漬させて、前記金属酸化物を構成する金属元素を前記処理水中に溶出させる酸化工程と、
   前記酸化工程後の前記処理水にｐＨ調整剤を添加して、前記処理水のｐＨを７以上１３以下に調整するｐＨ調整工程と、
   前記ｐＨ調整工程後の前記処理水に第１還元剤を添加して、前記処理水に含まれる前記過マンガン酸イオンを還元させる第１還元工程と、
   を備えることを特徴とする除染処理水処理方法。
2. 前記第１還元工程後の前記処理水を加熱する加熱工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の除染処理水処理方法。
3. 前記第１還元工程後の前記処理水を濃縮する濃縮工程をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の除染処理水処理方法。
4. 前記濃縮工程は、前記加熱工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の除染処理水処理方法。
5. 前記ｐＨ調整工程では、前記処理水のｐＨを１０以上１２以下に調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
6. 前記酸化剤は、過マンガン酸カリウムを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
7. 前記ｐＨ調整剤は、少なくとも１種のアルカリ金属水酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
8. 前記第１還元剤は、亜硫酸水素塩、亜硫酸塩又はヒドラジンの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
9. 前記第１還元工程では、前記酸化剤に対して、１．１モル当量以上１．３モル当量以下の前記第１還元剤を前記処理水に添加することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
10. 前記ｐＨ調整工程後の前記処理水に第２還元剤を添加して、前記処理水中に溶存している前記金属元素を還元する第２還元工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の除染処理水処理方法。
11. 前記第２還元工程では、前記酸化剤に対して、１．０モル当量以上２．０モル当量以下の第２還元剤を前記処理水に添加することを特徴とする請求項１０に記載の除染処理水処理方法。

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