特許 6366316 廃液処理システム及び廃液処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6366316

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】廃液処理システム及び廃液処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/06 20060101AFI20180723BHJP

   G21F 9/16 20060101ALI20180723BHJP

   G21C 19/46 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/06 581E

   G21F9/16 541B

   G21C19/46 Z

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-62380(P2014-62380)

(22)【出願日】2014年3月25日

(65)【公開番号】特開2015-184197(P2015-184197A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2017年3月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】林原 浩文

(72)【発明者】

【氏名】中村 真司

(72)【発明者】

【氏名】中野 貴司

(72)【発明者】

【氏名】西川 秀紹

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０９４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９８１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１５００８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６８７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９８７１４５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／０６

Ｇ２１Ｆ ９／１０

Ｇ２１Ｆ ９／１６

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｇ２１Ｃ １９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ジブチルリン酸を含有するアルカリ廃液を処理する廃液処理システムであって、
アルカリ廃液が供給される混合槽と、
前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給する処理液供給部と、
前記処理液供給部から前記混合槽への処理液の供給を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記処理液供給部から前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給し、前記アルカリ廃液に含まれるジブチルリン酸を沈殿させることを特徴とする廃液処理システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記処理液供給部から前記混合槽に酸性溶液を供給し、前記混合槽の液体のｐＨを４以下とすることを特徴とする請求項１に記載の廃液処理システム。

【請求項3】

前記処理液供給部は、モリブデン塩としてモリブデン酸塩の水溶液を供給するモリブデン酸塩水溶液タンクと、ジルコニウム塩として硝酸ジルコニウム水溶液を供給する硝酸ジルコニウム塩水溶液タンクとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の廃液処理システム。

【請求項4】

前記処理液供給部は、酸性溶液として硝酸を供給する硝酸タンクを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の廃液処理システム。

【請求項5】

前記処理液供給部は、モリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液として、放射性物質の再処理施設から排出される高レベル廃液を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の廃液処理システム。

【請求項6】

前記混合槽にアルカリ性溶液を供給するアルカリ溶液タンクと、
前記混合槽から排出されるジブチルリン酸廃液タンクと、を有し、
前記制御装置は、前記混合槽に沈殿したジブチルリン酸が残留している場合、前記アルカリ溶液タンクから前記混合槽にアルカリ性溶液を供給し、前記アルカリ性溶液に前記沈殿したジブチルリン酸を溶解させ、前記ジブチルリン酸が溶解したアルカリ性溶液を前記ジブチルリン酸廃液タンクに排出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の廃液処理システム。

【請求項7】

前記混合槽から排出される廃液をガラス固化するガラス溶融炉をさらに有し、
前記制御装置は、前記混合槽でジブチルリン酸を沈殿させた前記アルカリ廃液の上澄み液を前記ガラス溶融炉に供給し、ガラス固化させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の廃液処理システム。

【請求項8】

前記アルカリ廃液は、使用済核燃料の再処理時に排出される液体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の廃液処理システム。

【請求項9】

ジブチルリン酸を含有するアルカリ廃液を処理する廃液処理方法であって、
アルカリ廃液を混合槽に供給するステップと、
アルカリ廃液が供給された前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給し、前記アルカリ廃液に含まれるジブチルリン酸を沈殿させるステップと、
前記混合槽でジブチルリン酸を沈殿させた前記アルカリ廃液の上澄み液をガラス溶融炉に供給し、ガラス固化させるステップと、を有することを特徴とする廃液処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ジブチルリン酸を含むアルカリ性の廃液を処理する廃液処理システム及び廃液処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子力発電で発電に使用された使用済みの核燃料は、再処理を行うことで再利用することができる。軽水炉（ＬＷＲ：Light Water Reactor）で使用された使用済核燃料（以下、ＬＷＲ使用済核燃料という）を再処理する場合は、ＬＷＲ用の再処理施設で行われる。一方で、高速増殖炉（ＦＢＲ：Fast Breeder Reactor）で使用された使用済核燃料（以下、ＦＢＲ使用済核燃料という）を再処理する場合は、ＦＢＲ用の再処理施設で行われる。

【0003】

このような再処理施設では、使用済燃料再処理の際に溶媒抽出プロセスを行うものがある。この使用済燃料再処理の際の溶媒抽出プロセス等で使用される溶媒としては、トリブチルリン酸（ＴＢＰ：Ｔｒｉｂｕｔｙｌ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）が用いられている。この溶媒を用いて、放射性物質、例えばウラン（Ｕ）や、プルトニウム（Ｐｕ）などを抽出した後のアルカリ廃液（アルカリ濃縮廃液）は、高レベル廃棄ガラス固化処理工程で、貯蔵タンクに一時的に貯蔵される。

【0004】

また、トリブチルリン酸を用いて処理を行う場合、劣化生成物としてジブチルリン酸が生成されてしまう。特許文献１には、ジブチルリン酸がクラッドを生成することを抑制するために溶媒洗浄時のｐＨを８以上とすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平５−１５７８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、再処理等で排出されるアルカリ廃液は、上述したようにガラス固化等を行い、廃棄物として処理する。このとき、アルカリ廃液にジブチルリン酸が混入しているとガラス固化工程に影響を与え、廃棄物の処理に影響が生じる場合があり、廃液処理の効率が低下してしまう。

【0007】

そこで、本発明は、ジブチルリン酸を含有するアルカリ廃液をより適切に効率よく処理することができる廃液処理システム及び廃液処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、ジブチルリン酸を含有するアルカリ廃液を処理する廃液処理システムであって、アルカリ廃液が供給される混合槽と、前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給する処理液供給部と、前記処理液供給部から前記混合槽への処理液の供給を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記処理液供給部から前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給し、前記アルカリ廃液に含まれるジブチルリン酸を沈殿させることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、モリブデン塩、ジルコニウム塩を供給し、酸性溶液で混合槽内の溶液を酸性とすることで、廃液からジブチルリン酸を選択的に析出させることができ、ジブチルリン酸を除去した廃液を次の工程に供給することができる。これにより、アルカリ廃液をより適切に効率よく処理することができる。

【0010】

また、前記制御装置は、前記処理液供給部から前記混合槽に酸性溶液を供給し、前記混合槽の液体のｐＨを４以下とすることが好ましい。

【0011】

また、前記処理液供給部は、モリブデン塩としてモリブデン酸塩の水溶液を供給するモリブデン酸塩水溶液タンクと、ジルコニウム塩として硝酸ジルコニウム水溶液を供給する硝酸ジルコニウム塩水溶液タンクとを有することが好ましい。

【0012】

また、前記処理液供給部は、酸性溶液として硝酸を供給する硝酸タンクを有することが好ましい。

【0013】

また、前記処理液供給部は、モリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液として、放射性物質の再処理施設から排出される高レベル廃液を供給することが好ましい。

【0014】

また、前記混合槽にアルカリ性溶液を供給するアルカリ溶液タンクと、前記混合槽から排出されるジブチルリン酸廃液タンクと、を有し、前記制御装置は、前記混合槽に沈殿したジブチルリン酸が残留している場合、前記アルカリ溶液タンクから前記混合槽にアルカリ性溶液を供給し、前記アルカリ性溶液に前記沈殿したジブチルリン酸を溶解させ、前記ジブチルリン酸が溶解したアルカリ性溶液を前記ジブチルリン酸廃液タンクに排出することが好ましい。

【0015】

また、前記混合槽から排出される廃液をガラス固化するガラス溶融炉をさらに有し、前記制御装置は、前記混合槽でジブチルリン酸を沈殿させた前記アルカリ廃液の上澄み液を前記ガラス溶融炉に供給し、ガラス固化させることが好ましい。

【0016】

また、前記アルカリ廃液は、使用済核燃料の再処理時に排出される液体であることが好ましい。

【0017】

本発明は、ジブチルリン酸を含有するアルカリ廃液を処理する廃液処理方法であって、アルカリ廃液を混合槽に供給するステップと、アルカリ廃液が供給された前記混合槽にモリブデン塩、ジルコニウム塩及び酸性溶液を供給し、前記アルカリ廃液に含まれるジブチルリン酸を沈殿させるステップと、前記混合槽でジブチルリン酸を沈殿させた前記アルカリ廃液の上澄み液を前記ガラス溶融炉に供給し、ガラス固化させるステップと、を有することを特徴とする。

【0018】

この構成によれば、モリブデン塩、ジルコニウム塩を供給し、酸性溶液で混合槽内の溶液を酸性とすることで、廃液からジブチルリン酸を選択的に析出させることができ、ジブチルリン酸を除去した廃液を次の工程に供給することができる。これにより、アルカリ廃液をより適切に効率よく処理することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、廃液からジブチルリン酸を選択的に析出させることができ、ジブチルリン酸を除去した廃液を次の工程に供給することができる。これにより、アルカリ廃液をより適切に効率よく処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施例１に係る使用済核燃料の再処理施設の概略構成図である。

【図2】図２は、使用済核燃料の再処理方法に関するフローチャートである。

【図3】図３は、廃液処理システムの概略構成を示す模式図である。

【図4】図４は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、廃液処理システムの概略構成を示す模式図である。

【図7】図７は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付した図面を参照して、本発明について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0022】

まず、図１及び図２を用いて、本実施例の廃液処理システムで処理する対象の一つとなる廃液が発生する使用済核燃料の再処理施設及び再処理方法について説明する。なお、本実施例の廃液処理システムは、ジブチルリン酸が混入しているアルカリ廃液を好適に処理できるものであり、廃液を生成する施設、装置は、再処理施設に限定されない。つまり、廃液処理システムは、再処理施設で生じる廃液以外の廃液も処理することができる。

【0023】

本実施例に係る使用済核燃料の再処理施設は、複数種の異なる使用済核燃料に含まれるウラン（Ｕ）およびプルトニウム（Ｐｕ）等の核燃料物質を抽出して再処理することにより、新たな核燃料としてのＵ製品やＵ／Ｐｕ製品を生成するものである。

【0024】

図１は、実施例１に係る使用済核燃料の再処理施設の概略構成図である。再処理施設１は、複数種の異なる使用済核燃料を再処理可能な単一の施設となっている。複数種の異なる使用済核燃料としては、ウラン燃料を沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）で使用したＢＷＲ使用済核燃料、ウラン燃料を加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）で使用したＰＷＲ使用済核燃料、ＭＯＸ燃料を沸騰水型原子炉で使用したＢ−ＭＯＸ使用済核燃料、ＭＯＸ燃料を加圧水型原子炉で使用したＰ−ＭＯＸ使用済核燃料、ウラン燃料またはＭＯＸ燃料を高速増殖炉で使用したＦＢＲ使用済核燃料等がある。

【0025】

複数種の使用済核燃料は、使用済核燃料に含まれる核燃料物質の核分裂性の放射性同位体のフィッサイル率や、核燃料物質の富化度が異なっている。ここで、核燃料物質としては、ウランおよびプルトニウム等であり、核分裂性の放射性同位体としては、ウラン２３３、ウラン２３５、プルトニウム２３９、プルトニウム２４１およびアメリシウム２４１等である。以下の説明では、核燃料物質として、プルトニウムに適用した場合について説明する。

【0026】

使用済核燃料は、使用済核燃料中のプルトニウムのフィッサイル率（Ｐｕフィッサイル率）や、核燃料中のプルトニウムの富化度（Ｐｕ富化度）が異なっている。Ｐｕフィッサイル率とは、プルトニウムの全量に対する核分裂性の放射性同位体の割合を表す指標である。プルトニウムの核分裂性の放射性同位体としては、プルトニウム２３９（^２３９Ｐｕ）およびプルトニウム２４１（^２４１Ｐｕ）である。このため、Ｐｕフィッサイル率は、「（^２３９Ｐ＋^２４１Ｐｕ）／Ｐｕ」で求められる。また、Ｐｕ富化度とは、ウランおよびプルトニウムの全量に対するプルトニウムの含有量の割合を表す指標である。このため、Ｐｕ富化度は、「Ｐｕ／（Ｕ＋Ｐｕ）」で求められる。なお、Ｐｕフィッサイル率とＰｕ富化度とを掛け合わせた指標がＰｕフィッサイル富化度であり、Ｐｕフィッサイル富化度は、「（^２３９Ｐ＋^２４１Ｐｕ）／（Ｕ＋Ｐｕ）」で求められる。

【0027】

ここで、再処理によって生成される新たな核燃料を用いて製造される装荷用燃料（例えば、ＭＯＸ燃料）は、原子力発電施設側からの要求によって、ＭＯＸ燃料のＰｕフィッサイル率を、目標Ｐｕフィッサイル率とする必要があり、また、ＭＯＸ燃料のＰｕ富化度を、目標Ｐｕ富化度とする必要がある。換言すれば、ＭＯＸ燃料のＰｕフィッサイル富化度を、目標Ｐｕフィッサイル富化度とする必要がある。

【0028】

一方で、複数種の使用済核燃料は、Ｐｕフィッサイル率が異なっており、特に、Ｂ−ＭＯＸ使用済核燃料は、Ｐｕフィッサイル率の最も低い使用済核燃料となっている。このため、例えば、Ｂ−ＭＯＸ使用済核燃料を再処理して得られる新たな核燃料を用いて製造されるＭＯＸ燃料は、目標Ｐｕフィッサイル率とすると、Ｐｕ富化度が上限富化度を超え、再処理することが困難である。このため、実施例１の再処理施設１は、以下のような構成となっている。以下、図１を参照して、上記した複数種の使用済核燃料を再処理する再処理施設１について説明する。

【0029】

図１に示すように、再処理施設１は、機械的処理装置（例えば、せん断装置）５と、溶解装置６と、清澄装置７と、計量装置８と、分離装置９と、精製装置１０と、富化度調整装置１１と、脱硝装置１２と、燃料製造装置１３と、を備えている。

【0030】

機械的処理装置５に供給される使用済核燃料は、その成分が予め推定されている。推定される使用済核燃料の成分は、使用前の成分および使用中における燃焼度等のデータに基づいて算出可能となっている。

【0031】

機械的処理装置５は、使用済みの燃料集合体に内包する使用済核燃料を、機械的処理によって暴露させている。このとき、機械的処理装置５により使用済核燃料を機械的処理すると廃ガスが発生するため、機械的処理装置５は、発生した廃ガスを図示しない廃ガス処理装置へ向けて送り出している。そして、機械的処理装置５は、機械的処理後の使用済核燃料を溶解装置６へ向けて供給する。

【0032】

溶解装置６は、硝酸を貯留した溶解槽に、機械的処理後の使用済核燃料を投入することで、使用済核燃料を溶解させる。硝酸に溶解した使用済核燃料は燃料溶解液となり、溶解装置６は、燃料溶解液を清澄装置７へ供給する。

【0033】

清澄装置７は、例えば、遠心分離機で構成されている。清澄装置７は、硝酸に溶解しない燃料溶解液に含まれる不溶解残渣を取り除き、不溶解残渣を除去した燃料溶解液を計量装置８へ供給する。取り除かれた不溶解残渣は、図示しない廃棄物貯蔵槽へ供給される。

【0034】

計量装置８は、燃料溶解液中の成分を計量するために燃料溶解液を受け入れている。燃料溶解液中の成分としては、例えば、硝酸濃度、ウランの量、ウラン中における同位体の割合、プルトニウムの量、プルトニウム中における同位体の割合等がある。そして、燃料溶解液中の成分から、実測値となるＵ富化度、Ｕフィッサイル率、Ｕフィッサイル富化度、Ｐｕ富化度、Ｐｕフィッサイル率、Ｐｕフィッサイル富化度等の指標を導出する。計量装置８は、計量後の燃料溶解液を分離装置９へ供給する。

【0035】

分離装置９は、燃料溶解液から、溶液として、ウラン溶液およびウラン／プルトニウム溶液を分離している。具体的に、分離装置９は、燃料溶解液に抽出溶媒を投入して、ウランおよびプルトニウムを含む抽出溶媒であるウラン／プルトニウム装荷溶媒を生成する。続いて、分離装置９は、ウラン／プルトニウム装荷溶媒にＰｕ逆抽出溶媒を投入して、ウランおよびプルトニウムを含む溶液であるウラン／プルトニウム溶液（以下、Ｕ／Ｐｕ溶液という）を抽出する。この後、分離装置９は、プルトニウム抽出後のウラン／プルトニウム装荷溶媒であるウラン装荷溶媒にＵ逆抽出溶媒を投入して、ウランを含む溶液であるウラン溶液（以下、Ｕ溶液という）を抽出する。

【0036】

精製装置１０は、Ｕ溶液およびＵ／Ｐｕ溶液を、硝酸ウラン溶液（以下、硝酸Ｕ溶液という）および硝酸ウラン／プルトニウム溶液（以下、硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液という）に精製する。精製装置１０は、精製した硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を、富化度調整装置１１へ向けて供給する。

【0037】

富化度調整装置１１は、精製した硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を加熱して濃縮した後の溶液を混合してＰｕ富化度を調整する。具体的に、富化度調整装置１１は、濃縮後の硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液に、硝酸Ｕ溶液を混合させて、硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液のＰｕ富化度を調整する。富化度調整装置１１は、硝酸Ｕ溶液および富化度調整後の硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を脱硝装置１２へ向けて供給する。

【0038】

脱硝装置１２は、硝酸Ｕ溶液および富化度調整後の硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を脱硝して、ウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物とする。そして、得られたウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物は、燃料製造装置１３へ送られる。

【0039】

燃料製造装置１３は、ウラン酸化物（Ｕ製品）およびウラン／プルトニウム酸化物（Ｕ／Ｐｕ製品）を貯蔵すると共に、貯蔵したウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物を適宜混合して、装荷用燃料を製造している。

【0040】

続いて、図２を参照して、上記のように構成された使用済核燃料の再処理施設において行われる使用済核燃料の再処理方法に関する一連のフローについて説明する。図２は、使用済核燃料の再処理方法に関するフローチャートである。

【0041】

予め成分が推定された使用済核燃料を内包する燃料集合体が、機械的処理装置５に供給されると、機械的処理装置５は、供給された燃料集合体に内包する使用済核燃料を、機械的処理によって暴露させる機械的処理工程Ｓ１を実行し、機械的処理後の使用済核燃料を溶解装置６へ向けて供給する。使用済核燃料が溶解装置６に供給されると、溶解装置６は、硝酸を用いて、供給された使用済核燃料を溶解する溶解工程Ｓ２を実行し、溶解後の使用済核燃料を燃料溶解液として清澄装置７へ向けて供給する。燃料溶解液が清澄装置７へ供給されると、清澄装置７は、燃料溶解液中に含まれる不溶解残渣を取り除く清澄工程Ｓ３を実行し、清澄後の燃料溶解液を計量装置８へ供給する。

【0042】

燃料溶解液が計量装置８へ供給されると、計量装置８は、燃料溶解液を計量槽に流入させ、計量槽に溜まった燃料溶解液の成分が計量される計量工程Ｓ４を実行する。これにより、計量前に推定された燃料溶解液の成分は、計量後の燃料溶解液の成分との誤差が修正される。計量後の燃料溶解液は、バッファ槽に供給される。この後、再処理する使用済核燃料の種類分だけ、Ｓ１からＳ４まで工程を繰り返し行う。これにより、複数のバッファ槽には、異なる種類の燃料溶解液が溜められる。

【0043】

異なる種類の燃料溶解液が溜められたら、混合工程Ｓ５を実行し、異なる種類の燃料溶解液を混合し、分離装置９へ送る。燃料溶解液が分離装置９へ供給されると、分離装置９は、燃料溶解液中のウランおよびプルトニウムを、Ｕ／Ｐｕ溶液およびＵ溶液として抽出する分離工程Ｓ６を実行する。Ｕ／Ｐｕ溶液およびＵ溶液を抽出すると、分離装置９は、Ｕ／Ｐｕ溶液およびＵ溶液を精製装置１０へ向けて供給する。

【0044】

Ｕ／Ｐｕ溶液およびＵ溶液が精製装置１０へ供給されると、精製装置１０は、Ｕ溶液およびＵ／Ｐｕ溶液を、硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液に精製する精製工程Ｓ７を実行する。この後、精製装置１０は、精製した硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を富化度調整装置１１へ向けて供給する。硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液が富化度調整装置１１へ供給されると、富化度調整装置１１は、硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を加熱して濃縮した後の溶液を混合してＰｕ富化度を調整する富化度調整工程Ｓ８を実行する。この後、富化度調整装置１１は、硝酸Ｕ溶液および富化度調整後の硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を脱硝装置１２へ向けて供給する。

【0045】

硝酸Ｕ溶液および富化度調整後の硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液が脱硝装置１２へ供給されると、脱硝装置１２は、硝酸Ｕ溶液および硝酸Ｕ／Ｐｕ溶液を脱硝して、ウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物を生成する脱硝工程Ｓ９を実行する。この後、脱硝装置１２は、ウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物を燃料製造装置１３へ向けて供給する。ウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物が燃料製造装置１３へ供給されると、燃料製造装置１３は、ウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物を貯蔵容器に一旦貯蔵し、貯蔵したウラン酸化物およびウラン／プルトニウム酸化物を適宜混合した後、装荷用燃料を製造する燃料製造工程Ｓ１０を実行する。

【0046】

次に、図１に示すような再処理施設１での処理時に発生する、例えば清澄装置７での処理時に生じる廃液を処理する廃液処理システムについて説明する。図３は、廃液処理システムの概略構成を示す模式図である。

【0047】

図３に示す廃液処理システム１００は、廃液槽１０２と、混合槽１０４と、硝酸タンク１０６と、モリブデン酸塩水溶液タンク１０８と、硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９と、バッファ槽１１０と、ガラス溶融炉１１２と、ガラス貯蔵部１１４と、析出物除去装置１１６と、析出物貯蔵部１１７と、ＤＢＰ（ジブチルリン酸）廃液タンク１１８と、アルカリ溶液タンク１１９と、制御装置１２０と、を有する。

【0048】

また、廃液処理システム１００は、廃液や処理液が流れる各部が配管で接続されている。廃液槽１０２と混合槽１０４とを接続する廃液供給ラインＬ１と、混合槽１０４と硝酸タンク１０６とを接続する硝酸供給ラインＬ２と、混合槽１０４とモリブデン酸塩水溶液タンク１０８とを接続するモリブデン供給ラインＬ３と、混合槽１０４と硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９とを接続するジルコニウム供給ラインＬ４と、混合槽１０４とバッファ槽１１０とを接続する処理後廃液供給ラインＬ５と、バッファ槽１１０とガラス溶融炉１１２とを接続する処理後廃液供給ラインＬ６と、混合槽１０４とＤＢＰ廃液タンク１１８とを接続するＤＢＰ廃液供給ラインＬ７と、アルカリ溶液タンク１１９と混合槽１０４とを接続するアルカリ供給ラインＬ８と、を有する。また、廃液処理システム１００は、バッファ層１１０に処理後廃液供給ラインＬ５ａ、Ｌ５ｂが接続されている。処理後廃液供給ラインＬ５ａ、Ｌ５ｂは、上流側に処理後廃液供給ラインＬ５の上流側と同様の構造が配置されている。

【0049】

廃液処理システム１００は、廃液や処理液が流れる各部を接続する配管に配管を流れる廃液や処理液の流量を制御する制御弁１３２、１３４、１３６、１３７、１３８、１３９、１５０が設けられている。制御弁１３２は、硝酸供給ラインＬ２に設置されている。制御弁１３４は、モリブデン供給ラインＬ３に設置されている。制御弁１３６は、ジルコニウム供給ラインＬ４に設置されている。制御弁１３７は、処理後廃液供給ラインＬ５に設置されている。制御弁１３８は、処理後廃液供給ラインＬ６に設置されている。制御弁１３９は、ＤＢＰ廃液供給ラインＬ７に設置されている。制御弁１５０は、アルカリ供給ラインＬ８に設置されている。

【0050】

廃液槽１０２は、処理対象のアルカリ廃液を貯留する。廃液層１０２は、廃液供給ラインＬ１を介してアルカリ廃液を混合槽１０４に供給する。混合槽１０４は、供給された液体を混合する。混合槽１０４は、廃液槽１０２から供給されたアルカリ廃液に硝酸タンク１０６、モリブデン酸塩水溶液タンク１０８、硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９から供給される処理液とを混合する。また、混合槽１０４は、所定の場合アルカリ溶液タンク１１９からアルカリ溶液が供給される。硝酸タンク１０６は、硝酸の水溶液を貯留する。硝酸タンク１０６は、硝酸供給ラインＬ２を介して混合槽１０４に硝酸の水溶液を供給する。モリブデン酸塩水溶液タンク１０８は、モリブデン酸塩水溶液を貯留する。モリブデン酸塩水溶液タンク１０８は、モリブデン供給ラインＬ３を介してモリブデン酸塩水溶液を混合槽１０４に供給する。硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９は、硝酸ジルコニウム塩水溶液を貯留する。硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９は、ジルコニウム供給ラインＬ４を介して、混合槽１０４に硝酸ジルコニウム塩水溶液を供給する。

【0051】

バッファ槽１１０は、混合槽１０４から処理後廃液供給ラインＬ５を介して供給される廃液、具体的には、混合槽１０４で処理が行われた廃液を一時的に貯留する。バッファ槽１１０は、処理後廃液供給ラインＬ５ａ、Ｌ５ｂを介した経路からも廃液が供給される。バッファ槽１１０は、貯留した廃液を処理後廃液供給ラインＬ６を介して、ガラス溶融炉１１２に供給する。

【0052】

ガラス溶融炉１１２は、バッファ槽１１０から処理後廃液供給ラインＬ６を介して供給される廃液にガラス粉末を混合し、加熱することで廃液中の不純物を固化する。ガラス貯蔵部１１４は、ガラス溶融炉１１２で溶融されたガラスが供給される。ガラス貯蔵部１１４は、供給されたガラスを貯蔵する。

【0053】

析出物除去装置１１６は、混合槽１０４に沈殿した析出物や、壁面に付着した析出物を機械的な機構で除去する装置である。析出物除去装置１１６は、析出物を搬送する機構も有することが好ましい。析出物貯蔵部１１７は、析出物除去装置１１６で除去した析出物を貯蔵する。ＤＢＰ廃液タンク１１８は、ＤＢＰ廃液供給ラインＬ７を介して混合槽１０４から供給されるジブチルリン酸を含有する水溶液を貯留する。アルカリ溶液タンク１１９は、アルカリ溶液を貯留している。アルカリ溶液としては、ＮａＯＨ水溶液や、Ｎａ２ＣＯ３水溶液を用いることができる。アルカリ溶液タンク１１９は、アルカリ供給ラインＬ８を介して混合槽１０４にアルカリ溶液を供給する。

【0054】

制御装置１２０は、演算処理を行い、廃液処理システム１００の各部、例えば、制御弁１３２、１３４、１３６、１３７、１３８、１３９、１５０の開閉、開度を制御する。また制御装置１２０は、各ラインにポンプ等が設置されている場合、ポンプによる液体の供給も制御する。制御装置１２０は、各種パラメータの計測結果に基づいて処理を実行する。

【0055】

廃液処理システム１００は、制御装置１２０での制御に用いる各種パラメータを計測機器として、ｐＨ計測部１４０と、モリブデン濃度計測部１４２と、ジルコニウム濃度計測部１４４と、液位計測部１４６と、析出状態計測部１４８と、を有する。ｐＨ計測部１４０は、混合槽１０４に貯留されている溶液のｐＨを検出する。モリブデン濃度計測部１４２は、混合槽１０４に貯留されている溶液のモリブデンの濃度を計測する。ジルコニウム濃度計測部１４４は、混合槽１０４に貯留されている溶液のジルコニウムの濃度を計測する。液位計測部１４６は、混合槽１０４に貯留されている溶液の液面の高さを計測する。析出状態計測部１４８は、混合槽１０４内の析出物の状態（沈殿の状態）を計測する。ｐＨ計測部１４０と、モリブデン濃度計測部１４２と、ジルコニウム濃度計測部１４４と、液位計測部１４６とは、それぞれの計測対象を計測する種々の装置を用いることができる。析出状態計測部１４８は、溶液中の沈殿物の量を計測する装置や、混合槽１０４内の画像を取得し、析出状態を計測する装置等を用いることができる。

【0056】

次に、図４を用いて廃液処理システム１００で実行される処理動作について説明する。図４は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、制御装置１２０が各部の動作を制御することで実行することができる。処理動作は、作業員が行ってもよい。以下、制御装置１２０で実行する処理として説明する。

【0057】

制御装置１２０は、アルカリ廃液を廃液層１０２から混合槽１０４に供給する（ステップＳ１２）。制御装置１２０は、アルカリ廃液を混合槽１０４に供給したら、モリブデン酸塩水溶液と、硝酸ジルコニウム塩水溶液と、硝酸水溶液を混合槽１０４に投入する（ステップＳ１４）。制御装置１２０は、制御弁１３４の開閉及び開度を制御して、モリブデン酸塩水溶液タンク１０８から混合槽１０４に供給するモリブデン酸塩水溶液の量を制御する。制御装置１２０は、制御弁１３６の開閉及び開度を制御して、硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９から混合槽１０４に供給する硝酸ジルコニウム塩水溶液の量を制御する。制御装置１２０は、制御弁１３２の開閉及び開度を制御して、硝酸タンク１０６から混合槽１０４に供給する硝酸水溶液の量を制御する。

【0058】

次に、制御装置１２０は、混合槽１０４内の液体のｐＨが４以下であるか、つまりｐＨ≦４．０であるかを判定する（ステップＳ１６）。制御装置１２０は、ｐＨ計測部１４０の計測結果に基づいて、混合槽１０４内の液体のｐＨが４以下であるかを判定する。制御装置１２０は、ｐＨが４以下ではない（ステップＳ１６でＮｏ）と判定したら、硝酸タンク１０６から混合槽１０４に硝酸水溶液を投入し（ステップＳ１８）、ステップＳ１６に戻る。

【0059】

制御装置１２０は、ｐＨが４以下である（ステップＳ１６でＹｅｓ）と判定した場合、モリブデン濃度が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ２０）。制御装置１２０は、モリブデン濃度計測部１４２の計測結果に基づいて、混合槽１０４内の液体のモリブデン濃度が閾値以上であるかを判定する。制御装置１２０は、モリブデン濃度が閾値以上ではない（ステップＳ２０でＮｏ）と判定したら、モリブデン酸塩水溶液タンク１０８から混合槽１０４にモリブデン酸塩水溶液を投入し（ステップＳ２２）、ステップＳ１６に戻る。

【0060】

制御装置１２０は、モリブデン濃度が閾値以上である（ステップＳ２０でＹｅｓ）と判定した場合、ジルコニウム濃度が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ２４）。制御装置１２０は、ジルコニウム濃度計測部１４４の計測結果に基づいて、混合槽１０４内の液体のジルコニウム濃度が閾値以上であるかを判定する。制御装置１２０は、ジルコニウム濃度が閾値以上ではない（ステップＳ２４でＮｏ）と判定したら、硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９から混合槽１０４に硝酸ジルコニウム塩水溶液を投入し（ステップＳ２６）、ステップＳ１６に戻る。

【0061】

制御装置１２０は、ジルコニウム濃度が閾値以上である（ステップＳ２４でＹｅｓ）と判定した場合、沈殿が完了したかを判定する（ステップＳ２８）。制御装置１２０は、析出状態計測器１４８で計測した結果に基づいて、混合槽１０４内の析出物が沈殿しているかを検出する。制御装置１２０は、沈殿が完了していない（ステップＳ２８でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ２８に戻る。つまり、制御装置１２０は、沈殿が完了するまでステップＳ２８の判定を繰り返す。制御装置１２０は、沈殿が完了した（ステップＳ２８でＹｅｓ）と判定した場合、混合槽１０４からバッファ槽１１０に溶液を排出する（ステップＳ３０）。処理後廃液供給ラインＬ５を介して混合槽１０４からバッファ槽１１０に溶液を供給することで、沈殿物を除去した（低減した）混合槽１０４内の上澄み液をバッファ槽１１０に供給する。

【0062】

廃液処理システム１００は、図４に示す処理でバッファ槽１１０に析出物（沈殿物）を取り除いた上澄み液の溶液を排出した後、バッファ槽１１０に貯留した溶液をガラス溶融炉１１２に供給する。ガラス溶融炉１１２は、バッファ槽１１０から供給された溶液とガラス粉末とを混合して加熱し、溶融させる。これにより、廃液をガラス固化体とした生成物を生成する。廃液のガラス固化体は、ガラス貯蔵部１１４に排出される。

【0063】

廃液処理システム１００は、アルカリ廃液が供給された混合槽１０４に溶解したモリブデンとジルコニウムを供給し、さらに混合槽１０４の溶液を酸性、具体的にはｐＨ４以下にすることで、溶液中に含まれるジブチルリン酸を選択的に析出することができる。なお、ジブチルリン酸は、モリブデンとジルコニウムとで錯体を形成して析出されているものと考えられる。

【0064】

廃液処理システム１００は、混合槽１０４に供給したアルカリ廃液のジブチルリン酸を析出させて沈殿させ、析出物を除去した溶液をバッファ槽１１０に供給することで、ガラス溶融炉１１２に供給する廃液を、ジブチルリン酸を低減または除去した溶液とすることができる。これにより、廃液（溶液）を安定してガラス固化させることができる。またガラス溶融炉１１２の劣化等を抑制することができる。

【0065】

ここで、モリブデン濃度の閾値は、モリブデン酸の濃度を０．００１ｍｏｌ／ｌ以上とすることが好ましい。溶液中のモリブデン酸濃度を０．００１ｍｏｌ／ｌ以上とすることで、ジブチルリン酸を好適に析出させることができる。また、ジルコニウム濃度の閾値は、０．００１ｍｏｌ／ｌ以上とすることが好ましい。溶液中のジルコニウム濃度を０．００１ｍｏｌ／ｌ以上とすることで、ジブチルリン酸を好適に析出させることができる。

【0066】

また、混合槽１０４の溶液のｐＨは、４．０以下とすることが好ましいが、３．０以下とすることがより好ましい。これにより、ジブチルリン酸の析出速度をより早くすることができ、処理を高速化することができる。

【0067】

次に、図５を用いて、混合槽１０４に析出された析出物、ジブチルリン酸を含有する物質の処理動作について説明する。図５は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、制御装置１２０が各部の動作を制御することで実行することができる。処理動作は、作業員が行ってもよい。以下、制御装置１２０で実行する処理として説明する。

【0068】

制御装置１２０は、析出物の量を検出する（ステップＳ４０）。析出物の量は、実行した処理や、析出状態計測部１４８の計測結果から検出する。制御装置１２０は、析出物の量に基づいて、機械的除去を実行するかを判定する（ステップＳ４２）。制御装置１２０は、例えば析出物の量が閾値以上の場合機械的除去を実行すると判定する。制御装置１２０は、機械的除去を実行する（ステップＳ４２でＹｅｓ）と判定した場合、混合槽１０４の析出物を析出物除去装置１１６で除去し（ステップＳ４４）、本処理を終了する。

【0069】

制御装置１２０は、機械的除去を実行しない（ステップＳ４２でＮｏ）と判定した場合、溶解除去を実行するかを判定する（ステップＳ４６）。制御装置１２０は、例えば析出物の量が閾値以上の場合、混合槽１０４に付着している析出物が閾値以上の場合、溶解除去を実行すると判定する。制御装置１２０は、溶解除去を実行しない（ステップＳ４６でＮｏ）と判定した場合、本処理を終了する。

【0070】

制御装置１２０は、溶解除去を実行する（ステップＳ４６でＹｅｓ）と判定した場合、アルカリ溶液タンク１１９から混合槽１０４にアルカリ溶液を投入する（ステップＳ４８）。制御装置１２０は、アルカリ溶液を投入したら混合槽１０４内の溶液のｐＨが５以上（ｐＨ≧５．０）であるかを判定する（ステップＳ５０）。制御装置１２０は、ｐＨが５以上ではない（ステップＳ５０でＮｏ）、ｐＨが５未満であると判定した場合、ステップＳ４８に戻り、アルカリ溶液を投入する。

【0071】

制御装置１２０は、ｐＨが５以上である（ステップＳ５０でＹｅｓ）と判定した場合、混合槽１０４の溶液をＤＢＰ廃液タンク１１８に排出し（ステップＳ５２）、本処理を終了する。

【0072】

廃液処理システム１００は、混合槽１０４の析出物を除去することで、混合槽１０４内の溶液を好適に除去することができる。また、廃液処理システム１００は、析出物除去装置１１６で機械的に除去することで、少ない容積で混合槽１０４内のジブチルリン酸の残留物を取り除くことができる。また、廃液処理システム１００は、混合槽１０４内のｐＨを高くすることで、具体的には５以上とすることで、ジブチルリン酸の残留物を溶解させることができる。これにより、液体プロセスで混合槽１０４内のジブチルリン酸の残留物を除去することができる。

【0073】

廃液処理システム１００は、ｐＨ計測部１４０と、モリブデン濃度計測部１４２と、ジルコニウム濃度計測部１４４と、液位計測部１４６と、析出状態計測部１４８で混合槽１０４内の状態を検出し、その結果に基づいて制御したがこれに限定されない。廃液処理システム１００は、あらかじめ設定した条件と、混合槽１０４への廃液、処理液の供給結果、供給してからの時間、供給量に基づいて、混合槽１０４内の状態を検出し、制御を実行してもよい。

【0074】

本実施例では、モリブデン酸塩水溶液を供給し、硝酸ジルコニウム塩水溶液を供給したが、それぞれ溶解したモリブデン、ジルコニウムを供給できればよく、溶液はこれに限定されない。また、本実施例では、混合槽１０４内の溶液を酸性にするための溶液として硝酸の水溶液を用いることで、他の系統への影響を少なくすることができる。なお、混合槽１０４内の溶液を酸性にできればよく、酸として硝酸以外を用いてもよい。

【0075】

図６は、廃液処理システムの概略構成を示す模式図である。図６に示す廃液処理システム１００ａは、混合槽１０４に供給する処理液が異なる以外は、廃液処理システム１００と同様の構成である。以下、廃液処理システム１００と同様の構造については、同様の符号を付して説明を省略し、廃液処理システム１００ａに特有の点を説明する。

【0076】

廃液処理システム１００ａは、硝酸タンク１０６、モリブデン酸塩水溶液タンク１０８及び硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９に換えて、高レベル廃液タンク２０６を有する。また、廃液処理システム１００ａは、混合槽１０４と硝酸タンク１０６とを接続する硝酸供給ラインＬ２と、混合槽１０４とモリブデン酸塩水溶液タンク１０８とを接続するモリブデン供給ラインＬ３と、混合槽１０４と硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク１０９とを接続するジルコニウム供給ラインＬ４と、に換えて、混合槽１０４と高レベル廃液タンク２０６とを接続する高レベル廃液供給ラインＬ１２を有する。高レベル廃液供給ラインＬ１２には、制御弁２３２が設置されている。

【0077】

高レベル廃液タンク２０６は、再処理施設１から排出され、モリブデン塩とジルコニウム塩を含有し、酸性の溶液である高レベル廃液を貯留している。廃液処理システム１００ａは、高レベル廃液供給ラインＬ１２を介して、高レベル廃液タンク２０６から混合槽１０４に高レベル廃液を供給する。

【0078】

次に、図７を用いて廃液処理システム１００ａで実行される処理動作について説明する。図７は、廃液処理システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、制御装置１２０が各部の動作を制御することで実行することができる。処理動作は、作業員が行ってもよい。以下、制御装置１２０で実行する処理として説明する。

【0079】

制御装置１２０は、アルカリ廃液を廃液層１０２から混合槽１０４に供給する（ステップＳ６０）。制御装置１２０は、アルカリ廃液を混合槽１０４に供給したら、高レベル廃液を混合槽１０４に投入する（ステップＳ６２）。制御装置１２０は、制御弁２３２の開閉及び開度を制御して、高レベル廃液タンク２０６から混合槽１０４に供給する高レベル廃液の量を制御する。供給する高レベル廃液の量は、例えば、廃液層１０２から供給されるアルカリ廃液の１／１００以上とする。

【0080】

次に、制御装置１２０は、混合槽１０４内の液体のｐＨが４以下であるか、つまりｐＨ≦４．０であるかを判定する（ステップＳ６４）。制御装置１２０は、ｐＨが４以下ではない（ステップＳ６４でＮｏ）と判定したら、ステップＳ６２に戻る。

【0081】

制御装置１２０は、ｐＨが４以下である（ステップＳ６４でＹｅｓ）と判定した場合、モリブデン濃度が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ６６）。制御装置１２０は、モリブデン濃度が閾値以上ではない（ステップＳ６６でＮｏ）と判定したら、ステップＳ６２に戻る。

【0082】

制御装置１２０は、モリブデン濃度が閾値以上である（ステップＳ６６でＹｅｓ）と判定した場合、ジルコニウム濃度が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ６８）。制御装置１２０は、ジルコニウム濃度が閾値以上ではない（ステップＳ６８でＮｏ）と判定したら、ステップＳ６２に戻る。

【0083】

制御装置１２０は、ジルコニウム濃度が閾値以上である（ステップＳ６８でＹｅｓ）と判定した場合、沈殿が完了したかを判定する（ステップＳ７０）。制御装置１２０は、沈殿が完了していない（ステップＳ７０でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ７０に戻る。制御装置１２０は、沈殿が完了した（ステップＳ７０でＹｅｓ）と判定した場合、混合槽１０４からバッファ槽１１０に溶液を排出する（ステップＳ７２）。

【0084】

このように、廃液処理システム１００ａは、高レベル廃液を供給することでモリブデン、ジルコニウムを供給し溶液を酸性することでも、ジブチルリン酸の析出に必要な環境とすることができ、混合槽１０４でジブチルリン酸を析出させることができる。これにより、溶液からジブチルリン酸を好適に除去することができる。

【符号の説明】

【0085】

１ 再処理施設
５ 機械的処理装置
６ 溶解装置
７ 清澄装置
８ 計量装置
９ 分離装置
１０ 精製装置
１１ 富化度調整装置
１２ 脱硝装置
１３ 燃料製造装置
１００、１００ａ 廃液処理システム
１０２ 廃液槽
１０４ 混合槽
１０６ 硝酸タンク
１０８ モリブデン酸塩水溶液タンク
１０９ 硝酸ジルコニウム塩水溶液タンク
１１０ バッファ槽
１１２ ガラス溶融炉
１１４ ガラス貯蔵部
１１６ 析出物除去装置
１１７ 析出物貯蔵部
１１８ ＤＢＰ廃液タンク
１１９ アルカリ溶液タンク
１２０ 制御装置
１３２、１３４、１３６、１３７、１３８、１３９、１５０、２３２ 制御弁
１４０ ｐＨ計測部
１４２ モリブデン濃度計測部
１４４ ジルコニウム濃度計測部
１４６ 液位計測部
１４８ 析出状態計測部
２０６ 高レベル廃液タンク
Ｌ１ 廃液供給ライン
Ｌ２ 硝酸供給ライン
Ｌ３ モリブデン供給ライン
Ｌ４ ジルコニウム供給ライン
Ｌ５、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ、Ｌ６ 処理後廃液供給ライン
Ｌ７ ＤＢＰ廃液供給ライン
Ｌ８ アルカリ供給ライン
Ｌ１２ 高レベル廃液供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】