特許 7169915 余剰水の処理方法

(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】

(24)【登録日】2022-11-02

(45)【発行日】2022-11-11

(54)【発明の名称】余剰水の処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/06 20060101AFI20221104BHJP

   C02F 1/04 20060101ALI20221104BHJP

   C02F 1/70 20060101ALI20221104BHJP

   C02F 1/58 20060101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

G21F9/06 G

G21F9/06 551Z

C02F1/04 E

C02F1/70 A

C02F1/58 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019048664

(22)【出願日】2019-03-15

(65)【公開番号】P2020148728

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-11-25

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】中野 貴司

(72)【発明者】

【氏名】浅井 由季

(72)【発明者】

【氏名】永田 亮

(72)【発明者】

【氏名】野田 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】吉永 智美

(72)【発明者】

【氏名】鬼塚 博徳

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０９１２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７３３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９２４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３００９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８０５０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００－９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理方法であって、
前記余剰水が貯留されたタンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを３．０以上７．０以下に調整するｐＨ調整工程と、
前記ｐＨ調整工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、
前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程を含み、
前記ｐＨ調整工程は、前記過マンガン酸イオン分解工程後に実施される余剰水の処理方法。

【請求項2】

前記過マンガン酸イオン分解工程では、前記余剰水中の前記過マンガン酸イオンの残留量に対して、０．５当量以上２．０当量以下の前記亜硫酸水素ナトリウムが添加される請求項１に記載の余剰水の処理方法。

【請求項3】

前記過マンガン酸イオン分解工程では、前記余剰水中の前記過マンガン酸イオンの残留量に対して、１．０当量以上１．５当量以下の前記亜硫酸水素ナトリウムが添加される請求項１に記載の余剰水の処理方法。

【請求項4】

前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが５．０以上７．０以下に調整される請求項１から請求項３の何れか一項に記載の余剰水の処理方法。

【請求項5】

前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが５．０以上６．０以下に調整される請求項４に記載の余剰水の処理方法。

【請求項6】

前記ｐＨ調整工程では、前記ｐＨ調整剤としてホウ酸が添加される請求項１から請求項５の何れか一項に記載の余剰水の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、余剰水の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力プラントでは、運用中のメンテナンス作業や、廃炉時の解体作業に際して、機器や配管等に付着した放射性核種を除去する除染作業が行われる。特に、原子力プラントの系統を構成する配管部材（主としてステンレス鋼及びインコネルを含む）は、運用中に高温高圧の環境下に曝されることから、表面に酸化被膜が形成され、被膜中に放射性核種が取り込まれる。この酸化被膜を除去し、部材を除染する方法として、化学除染と呼ばれる方法が知られている。

【0003】

化学除染方法では、まず、部材を過マンガン酸等の酸化剤が添加された水溶液中に接触させて、部材の表面に付着した酸化被膜に含まれるクロム系酸化物中のクロムを酸化溶出させる。次に、シュウ酸等の有機酸を水溶液に添加して、酸化被膜の主要成分である鉄系酸化物中の鉄やニッケルを溶出させる。このとき、コバルト等の放射性核種も同時に溶出される。そして、化学除染方法では、放射性核種が溶出された水溶液をイオン交換樹脂に接触させて、酸化皮膜とともに放射性物質を除去している。

【0004】

このような化学除染方法として、例えば、特許文献１には、過マンガン酸を沈殿させる還元剤を処理水に添加することで、過マンガン酸を沈殿物として除去する除染廃液処理方法が記載されている。この除染廃液処理方法では、処理水中のマンガンを減少させることで、イオン交換樹脂の使用量を低減させている。

【0005】

また、化学除染方法によって原子力プラント内を除染する系統除染では、化学溶液である処理水が、一次冷却水のように原子力プラント内を循環される。処理水を循環させるために、一次冷却水を圧送するために設けられた一次冷却材ポンプが使用される。この際、処理水中に含まれる様々な微粒子が一次冷却材ポンプのシール部分に流入すると、一次冷却材ポンプの破損の原因となる。そのため、純水を一次冷却材ポンプに供給することで、一次冷却材ポンプを保護しながら、系統除染は行われる。純水を供給することで、系統内を流れる処理水の流量が増加してしまい、不要な余剰水が発生する。

【0006】

このような余剰水は、処理水と同様に、過マンガン酸イオンが含まれているために別途処理する必要がある。具体的な処理方法として、余剰水は、原子力プラント内から回収されてタンク内に溜められる。その後、亜硫酸水素ナトリウムが添加されることで、余剰水中の過マンガン酸イオンが分解除去されている。過マンガン酸イオンが除去された余剰水は、最終的にエバポレータによって濃縮された後に廃棄される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－９２４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、このような余剰水は、処理水にシュウ酸を添加した後にも生じる。そのため、余剰水中にシュウ酸が含まれている場合がある。余剰水は、濃縮された後にアスファルト固化されて廃棄されるが、シュウ酸が含有されているとアスファルト固化時に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、余剰水中に含まれるシュウ酸を高い精度で除去することが望まれている。

【0009】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、余剰水中に含まれるシュウ酸を高い精度で除去することが可能な余剰水の処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る余剰水の処理方法は、原子力プラントの系統の化学除染時に、前記系統中の機器に純水を供給することにより生じるシュウ酸を含む余剰水の処理方法であって、前記余剰水が貯留されたタンクにｐＨ調整剤を添加し、前記余剰水のｐＨを３．０以上７．０以下に調整するｐＨ調整工程と、前記ｐＨ調整工程後に、前記余剰水を濃縮する濃縮工程と、を含み、前記余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加して前記余剰水中の過マンガン酸イオンを分解する過マンガン酸イオン分解工程を含み、前記ｐＨ調整工程は、前記過マンガン酸イオン分解工程後に実施される。

【0011】

このような構成によれば、余剰水のｐＨが７．０以下とされていることで、濃縮工程で二酸化マンガンによってシュウ酸が分解される際の反応速度を向上させることができる。その結果、余剰水中に残留するシュウ酸を高い精度で除去することができる。さらに、余剰水のｐＨが３．０以上とされていることで、余剰水を処理するために使用されている設備の腐食量を抑えることができる。
また、余剰水中に含まれるシュウ酸の量が多い場合に、ｐＨ調整工程でｐＨが調整された後の余剰水に影響を及ぼさないタイミングで、余剰水中のシュウ酸の多くを除去できる。

【0012】

また、本発明の第二態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが５．０以上７．０以下に調整されてもよい。

【0013】

このような構成とすることで、余剰水は弱酸性に近づく。そのため、余剰水を処理するために使用されている設備の腐食量は抑えられる。

【0014】

また、本発明の第三態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記ｐＨ調整工程では、前記余剰水のｐＨが５．０以上６．０以下に調整されてもよい。

【0015】

このような構成とすることで、余剰水のｐＨが６．０以下とされていることで、余剰水が弱酸性となり、シュウ酸を分解させる際の反応速度をより向上させることができる。

【0016】

また、本発明の第四態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様から第三態様のいずれか一つにおいて、前記ｐＨ調整工程では、前記ｐＨ調整剤としてホウ酸が添加されてもよい。

【0017】

このような構成とすることで、ホウ酸自体が緩衝作用を持つために、余剰水が濃縮されてもｐＨが低下しにくくなる。その結果、濃縮工程で、予定していたｐＨのまま余剰水を濃縮できる。

【0020】

また、本発明の他の態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記過マンガン酸イオン分解工程では、前記余剰水中の前記過マンガン酸イオンの残留量に対して、０．５当量以上２．０当量以下の前記亜硫酸水素ナトリウムが添加されてもよい。

【0021】

また、本発明の他の態様に係る余剰水の処理方法では、第一態様において、前記過マンガン酸イオン分解工程では、前記余剰水中の前記過マンガン酸イオンの残留量に対して、１．０当量以上１．５当量以下の前記亜硫酸水素ナトリウムが添加されてもよい。

【0022】

このような構成とすることで、濃縮工程でシュウ酸を分解するために適量の二酸化マンガンを確保することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、余剰水中に含まれるシュウ酸を速やかに除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】化学除染方法の対象となる除染対象物の例を示す図である。

【図2】化学除染方法のフロー図である。

【図3】実施形態における余剰水の処理方法のフロー図である。

【図4】実施形態における余剰水の処理システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明に係る実施形態について図１から図４を参照して説明する。
まず、余剰水が生じる化学除染方法Ｓ１の対象となる除染対象物Ｚについて説明する。化学除染の対象となる除染対象物Ｚは、原子力プラントの系統を構成する配管、容器、各種機器等の部品であって、炉水が接触する部品である。

【0027】

ここで、原子力プラントとしては、例えば、図１に示すように、加圧水型原子炉５０を備える原子力発電プラントＰがある。この原子力発電プラントＰは、燃料棒５１等が収納される加圧水型原子炉５０と、加圧水型原子炉５０内の一次冷却水（軽水）の沸騰を抑えるために一次冷却水を加圧する加圧器５２と、一次冷却水の熱により二次冷却水を蒸気にする蒸気発生器５３と、蒸気発生器５３からの一次冷却水を加圧水型原子炉５０に戻す一次冷却材ポンプ５４と、蒸気発生器５３で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン５６と、蒸気タービン５６の駆動で発電する発電機５７と、蒸気タービン５６からの蒸気を水に戻す復水器５８と、復水器５８からの水を蒸気発生器５３に戻す給水ポンプ５９と、を備えている。

【0028】

この加圧水型原子炉５０と蒸気発生器５３とは一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂで接続されている。蒸気発生器５３と蒸気タービン５６とは蒸気配管５５ｃで接続されている。復水器５８と蒸気タービン５６とは給水配管５５ｄで接続されている。

【0029】

このように構成された原子力発電プラントＰにおいて、炉水、即ち一次冷却水に接する部材である一次冷却系部材が除染対象物Ｚである。除染対象物Ｚとしては、加圧水型原子炉５０、加圧器５２、蒸気発生器５３、一次冷却材ポンプ５４、これらを接続する一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂ、この一次冷却水配管５５ａ及び５５ｂ等に設けられている各種弁等がある。これら除染対象物Ｚは、鉄を主成分としてクロムやニッケルを含むステンレス鋼やニッケル基合金であるインコネル等で形成されている。

【0030】

この除染対象物Ｚを構成する金属元素は、わずかに炉水に溶出して、一部が加圧水型原子炉５０内の燃料棒５１表面に付着する。燃料棒５１の表面に付着した金属元素は、燃料から中性子線が照射させることにより、原子核反応を起こして、クロム、鉄、ニッケル、コバルト等の放射性核種となる。これら放射性核種は、大部分が酸化物の形態で燃料棒５１の表面に付着したままであるが、その一部が炉水中に溶出されたり、不溶性固体として放出されたりする。炉水中に溶出又は放出された放射性核種は、除染対象物Ｚの炉水接触面に付着する。このため、除染対象物Ｚの近傍で作業する作業員は、部品に形成された酸化皮膜中の放射性核種からの放射線に晒されることになる。

【0031】

化学除染方法Ｓ１は、上記で説明した原子力発電プラントＰを廃止する際等に行われる系統除染に関するものである。化学除染方法Ｓ１では、除染対象物Ｚである配管等の内部で化学溶液である処理水を循環させる。これにより、除染対象物Ｚの内表面に付着している放射性核種を含んだ酸化被膜を除去して廃棄している。化学除染方法Ｓ１は、図２に示すように、酸化工程Ｓ２と、還元工程Ｓ３と、除染工程Ｓ４と、分解工程Ｓ５と、浄化工程Ｓ６とを含んでいる。

【0032】

酸化工程Ｓ２は、除染対象物Ｚの内部に酸化剤を添加した処理水を供給し循環させる。具体的には、酸化剤として過マンガン酸を添加する。酸化工程Ｓ２では、除染対象物Ｚの内部に過マンガン酸を添加した処理水を循環させることで、ステンレス鋼やニッケル基合金を含む除染対象物Ｚに付着した酸化被膜中のクロムがＣｒ_６ ^＋として酸化溶出する。その結果、酸化工程Ｓ２では、この放射性核種であるクロムを含有する処理水である一次処理水が生成される。

【0033】

還元工程Ｓ３は、酸化工程Ｓ２後に実施される。還元工程Ｓ３では、一次処理水に、還元剤として、微量のシュウ酸が添加される。還元工程Ｓ３では、過マンガン酸を添加したことで、一次処理水に含まれている過マンガン酸イオンや、沈殿している二酸化マンガンがシュウ酸によって分解される。つまり、還元工程Ｓ３では、一次処理水に含まれた過マンガン酸イオンや、沈殿している二酸化マンガンが分解可能な量のシュウ酸が添加される。また、微量のシュウ酸が添加されることで、除染対象物Ｚからニッケルが一次処理水中に溶出される。

【0034】

除染工程Ｓ４は、還元工程Ｓ３後に実施される。除染工程Ｓ４では、一次処理水に有機酸として、還元工程Ｓ３よりも多量のシュウ酸が添加される。また、本実施形態の除染工程Ｓ４では、イオン交換樹脂等の吸着材へ多量のシュウ酸が添加された一次処理水である二次処理水を通水させることで、溶出した金属が除去される。具体的には、二次処理水は循環され、除染対象物Ｚの内部に何度も供給される。二次処理水が除染対象物Ｚの内部に供給されることで、除染対象物Ｚから鉄、ニッケル、及びコバルトが処理水中に溶出される。さらに、除染対象物Ｚから二次処理水中に溶出されたらクロム、鉄、ニッケル、及びコバルトが吸着材を用いて除去される。

【0035】

分解工程Ｓ５は、除染工程Ｓ４後に実施される。分解工程Ｓ５では、二次処理水中のシュウ酸が分解される。分解工程Ｓ５では、例えば、二次処理水に紫外線を照射することで、二次処理水中のシュウ酸が水と二酸化炭素に分解される。なお、分解工程Ｓ５では、シュウ酸が他の方法で分解されてもよい。これにより、二次処理水からシュウ酸が分解除去された三次処理水が生成される。

【0036】

浄化工程Ｓ６は、分解工程Ｓ５後に実施される。本実施形態の浄化工程Ｓ６では、除染工程Ｓ４で除去しきれなかったクロム、鉄、ニッケル、及びコバルトが除去される。具体的には、浄化工程Ｓ６では、例えば、イオン交換樹脂等の吸着材を用いて、処理水中に含まれるクロム、鉄、ニッケル、及びコバルト等の放射性核種や、これら放射性核種で汚染された残留成分（シュウ酸等のイオン）を除去することで除染が行われる。その後、除染対象物Ｚの線量を測定し、十分に線量が低下している場合には、化学除染方法Ｓ１が終了される。また、除染対象物Ｚの線量が未だ高い場合には、必要に応じて酸化工程Ｓ２から浄化工程Ｓ６が繰り返し実施される。除染された処理水は、次サイクル以降で再び利用することができる。

【0037】

ここで、原子力プラントの系統の化学除染時に、系統中の機器に純水を供給することにより生じる余剰水の処理方法Ｓ１００について説明する。上述した化学除染方法Ｓ１では、一次冷却材ポンプ５４を保護するために、一次冷却材ポンプ５４に純水が供給されながら、酸化工程Ｓ２、還元工程Ｓ３、及び除染工程Ｓ４が実施される。酸化工程Ｓ２、還元工程Ｓ３、及び除染工程Ｓ４では、純水が供給されることで、除染対象物Ｚ内を循環する処理水の量が増加する。そのため、処理水の一部（供給された純水の量と同量の処理水）が、余剰水として、除染対象物Ｚ内部から回収されてタンク（不図示）に溜められる。本実施形態の余剰水の処理方法Ｓ１００では、還元工程Ｓ３及び除染工程Ｓ４で回収された余剰水であって、シュウ酸（Ｈ_２Ｃ_２Ｏ_４）が含有された余剰水に対して各種処理が行われる。

【0038】

なお、本実施形態で処理される余剰水としては、シュウ酸が含まれていない酸化工程Ｓ２で回収された余剰水を還元工程Ｓ３及び除染工程Ｓ４で回収された余剰水と混合させたものも含まれる。なお、酸化工程Ｓ２で生じる余剰水には、シュウ酸ではなく、過マンガン酸（ＨＭｎＯ_４）や二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）が含まれている。

【0039】

具体的には、図３に示すように、余剰水の処理方法Ｓ１００は、余剰水取得工程Ｓ２００と、シュウ酸分解工程Ｓ３００と、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００と、ｐＨ調整工程Ｓ５００と、濃縮工程Ｓ６００と、廃棄工程Ｓ７００とを含んでいる。

【0040】

また、余剰水の処理方法Ｓ１００は、図４に示すような余剰水の処理システム１００によって実施される。余剰水の処理システム１００は、ホールドアップタンク（タンク）１１１と、薬剤供給部１４５と、ウェストホールドアップタンク１５０と、廃液エバポレータ１６０とを備えている。

【0041】

図３及び図４に示すように、余剰水取得工程Ｓ２００では、還元工程Ｓ３及び除染工程Ｓ４で回収された余剰水がホールドアップタンク１１１に取水される。なお、余剰水取得工程Ｓ２００では、還元工程Ｓ３及び除染工程Ｓ４で回収された余剰水とともに、酸化工程Ｓ２で回収された余剰水もホールドアップタンク１１１に取水されてもよい。したがって、ホールドアップタンク１１１にはシュウ酸が含まれた余剰水が貯留される。

【0042】

シュウ酸分解工程Ｓ３００は、余剰水取得工程Ｓ２００後に実施される。シュウ酸分解工程Ｓ３００では、ホールドアップタンク１１１内の余剰水に対して、薬剤供給部１４５によって酸化剤として過マンガン酸カリウムが添加される。

【0043】

薬剤供給部１４５は、途中に弁が設けられた薬注ライン１４１を介してホールドアップタンク１１１に接続されている。薬剤供給部１４５では、余剰水に供給する各種薬剤が準備され、必要な量をホールドアップタンク１１１に供給している。シュウ酸分解工程Ｓ３００では、薬剤供給部１４５には、過マンガン酸カリウムが準備されている。薬剤供給部１４５は、薬注ライン１４１を介してホールドアップタンク１１１に過マンガン酸カリウムを供給する。これにより、余剰水中に含まれるシュウ酸の一部が分解される。したがって、シュウ酸分解工程Ｓ３００では、ホールドアップタンク１１１及び薬剤供給部１４５が、シュウ酸の一部を分解するシュウ酸分解部となる。薬剤供給部１４５は、ホールドアップタンク１１１に過マンガン酸カリウムを供給した後に、フラッシングされる。

【0044】

過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００は、シュウ酸分解工程Ｓ３００後に実施される。過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００では、ホールドアップタンク１１１内の余剰水に対して、薬剤供給部１４５によって亜硫酸水素ナトリウムが添加される。即ち、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００では、薬剤供給部１４５には、亜硫酸水素ナトリウムが準備されている。薬剤供給部１４５は、薬注ライン１４１を介してホールドアップタンク１１１に亜硫酸水素ナトリウムを供給する。これにより、シュウ酸が分解された後の余剰水中に含まれる過マンガン酸イオンの一部が分解される。したがって、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００では、ホールドアップタンク１１１及び薬剤供給部１４５が、過マンガン酸カリウムが添加された後の余剰水中の過マンガン酸イオンの一部を分解する過マンガン酸イオン分解部となる。薬剤供給部１４５は、ホールドアップタンク１１１に亜硫酸水素ナトリウムを供給した後に、フラッシングされる。

【0045】

また、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００では、余剰水中に残留する過マンガン酸イオンの残留量に基づいて決定された量の亜硫酸水素ナトリウムが余剰水に添加される。具体的には、余剰水中の過マンガン酸イオンの残留量に対して、０．５当量以上２．０当量以下の量の亜硫酸水素ナトリウムが余剰水に添加される。ここで、当量では、イオン当量であって、五価の過マンガン酸イオンに対して二価の亜硫酸イオンを反応させるために必要な亜硫酸水素名ナトリウムの量である。したがって、過マンガン酸イオンの２．５倍の量の亜硫酸イオンを添加させることが可能な亜硫酸水素ナトリウムの添加量が１．０当量となる。なお、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００では、余剰水中の過マンガン酸イオンの残留量に対して、１．０当量以上１．５当量以下の量の亜硫酸水素ナトリウムが余剰水に添加されることが好ましい。

【0046】

ｐＨ調整工程Ｓ５００は、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００後であって濃縮工程Ｓ６００前に実施される。ｐＨ調整工程Ｓ５００では、既に過マンガン酸イオンの一部が分解されている余剰水が貯留されたホールドアップタンク１１１にｐＨ調整剤としてホウ酸が添加される。ｐＨ調整工程Ｓ５００では、薬剤供給部１４５によってホウ酸が添加される。したがって、ｐＨ調整工程Ｓ５００では、ホールドアップタンク１１１及び薬剤供給部１４５が、余剰水のｐＨを調整するｐＨ調整部となる。ｐＨ調整工程Ｓ５００では、薬剤供給部１４５には、ホウ酸が準備されている。薬剤供給部１４５は、薬注ライン１４１を介してホールドアップタンク１１１にホウ酸を供給する。薬剤供給部１４５は、ホールドアップタンク１１１にホウ酸を供給した後に、フラッシングされる。

【0047】

ｐＨ調整工程Ｓ５００では、濃縮工程Ｓ６００での濃縮時の余剰水のｐＨが３．０以上７．０以下となるまでホウ酸が添加される。この際、余剰水のｐＨは、５．０以上７．０以下に調整されることが好ましく、５．０以上６．０以下に調整されることがより好ましい。また、ｐＨ調整工程Ｓ５００では、余剰水のｐＨを一定時間経過ごとに測定して確認しながら、ホウ酸が添加される。その際、廃液エバポレータ１６０内での余剰水のｐＨが３．０以上７．０以下となるようにｐＨが調整される。つまり、ｐＨ調整工程Ｓ５００は、濃縮工程Ｓ６００の直前に行われ、ｐＨ調整工程Ｓ５００後には、別の工程が実施されずに濃縮工程Ｓ６００が実施されることが好ましい。

【0048】

濃縮工程Ｓ６００は、ｐＨ調整工程Ｓ５００後に実施される。濃縮工程Ｓ６００では、ｐＨ調整工程Ｓ５００でｐＨが調整されたホールドアップタンク１１１内の余剰水が処理される。具体的には、ホールドアップタンク１１１内の余剰水は、ウェストホールドアップタンク１５０を介して廃液エバポレータ１６０に送られる。

【0049】

ウェストホールドアップタンク１５０は、途中にポンプ及び弁の設けられた移送ライン１５１を介してホールドアップタンク１１１に接続されている。廃液エバポレータ１６０は、途中にポンプの設けられた廃液ライン１６１を介してウェストホールドアップタンク１５０に接続されている。

【0050】

濃縮工程Ｓ６００では、廃液エバポレータ１６０に送られた余剰水は、エバポレータによって加熱されることで蒸発させられて、数十倍～数百倍に濃縮される。したがって、濃縮工程Ｓ６００では、廃液エバポレータ１６０が、余剰水を濃縮する濃縮部となる。余剰水が濃縮される過程で、余剰水中に残留する過マンガン酸イオンの分解生成物として二酸化マンガンが生じる。その結果、廃液エバポレータ１６０内では、余剰水が加熱されていることも影響し、下記のような反応が生じる。
ＭｎＯ_２＋Ｈ_２Ｃ_２Ｏ_４ → Ｍｎ（ＯＨ）_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ＣＯ_２
つまり、二酸化マンガンによってシュウ酸が分解される。したがって、余剰水中に残留するシュウ酸のほとんどが濃縮工程Ｓ６００で分解される。これにより、余剰水は、残留物が濃縮された濃縮水と、残留物がほとんど含まれていない蒸留水とに分離される。

【0051】

廃棄工程Ｓ７００では、濃縮工程Ｓ６００で生じた濃縮水がアスファルト固化され、廃棄される。

【0052】

上記のような余剰水の処理方法Ｓ１００及び余剰水の処理システム１００によれば、ｐＨ調整工程Ｓ５００によって、濃縮工程Ｓ６００で濃縮される余剰水のｐＨが調整される。その結果、廃液エバポレータ１６０内での余剰水のｐＨは３．０以上７．０以下となっている。余剰水のｐＨが７．０以下とされていることで、廃液エバポレータ１６０内で二酸化マンガンによってシュウ酸が分解される際の反応速度を向上させることができる。その結果、余剰水中に残留するシュウ酸のほとんどを高い精度で除去することができる。特に、余剰水のｐＨが６．０以下とされていることで、余剰水が中性ではなく確実に弱酸性となり、シュウ酸を分解させる際の反応速度をより向上させることができる。

【0053】

さらに、余剰水のｐＨが３．０以上とされていることで、廃液ライン１６１や廃液エバポレータ１６０等の余剰水の処理システム１００に使用されている設備の腐食量を抑えることができる。特に、余剰水のｐＨが５．０以上とされていることで、腐食量は大きく抑えられる。また、余剰水のｐＨが５．０以上とされていることで、余剰水は弱酸性となる。そのため、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００で添加された亜硫酸水素ナトリウムが濃縮工程Ｓ６００においても余剰水中に残留していた場合であっても、亜硫酸ガスが発生してしまうことを抑えることができる。したがって、不具合を生じさせることなく、余剰水中に含まれるシュウ酸を高い精度で除去することができる。

【0054】

また、ｐＨ調整工程Ｓ５００では、ホウ酸を添加することで余剰水のｐＨが調整されている。ホウ酸は弱酸であり、濃縮水がアスファルト固化される際にボロンが多く（例えば、２００００ｐｐｍ以上）含まれていても悪影響を及ぼすことはない。また、余剰水のｐＨを調整する際に用いられるｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムや硫酸が使用されることがある。しかしながら、水酸化ナトリウムや硫酸では、少量を添加しただけでも余剰水のｐＨは大きく変化してしまう。そのため、ｐＨの調整が難しい。さらに、水酸化ナトリウムや硫酸を添加することで余剰水のｐＨを調整した場合には、余剰水が濃縮されることで、ｐＨが低下しやすくなる。一方で、ホウ酸を添加した場合には、ホウ酸自体が緩衝作用を持つために、余剰水が濃縮されてもｐＨが低下しにくくなる。その結果、濃縮工程Ｓ６００で、予定していたｐＨのまま余剰水を濃縮できる。したがって、余剰水中に残留するシュウ酸を効率よく除去することができる。

【0055】

また、ｐＨ調整工程Ｓ５００の前にシュウ酸分解工程Ｓ３００が実施される。つまり、余剰水中に酸化剤として過マンガン酸カリウムが添加される。その結果、濃縮工程Ｓ６００の前に余剰水中のシュウ酸を分解できる。したがって、余剰水中に含まれるシュウ酸の量が多い場合に、ｐＨ調整工程Ｓ５００でｐＨが調整された後の余剰水に影響を及ぼさないタイミングで、余剰水中のシュウ酸の多くを除去できる。

【0056】

また、シュウ酸分解工程Ｓ３００後であってｐＨ調整工程Ｓ５００前に過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００が実施される。つまり、余剰水に亜硫酸水素ナトリウムが添加される。その結果、シュウ酸分解工程Ｓ３００によって余剰水中に含まれる過マンガン酸イオンの量が多い場合に、事前に余剰水中の過マンガン酸イオンの量を低減できる。これにより、廃液エバポレータ１６０において、余剰水の濃縮でのＭｎＯ_４ ^－による悪影響を抑えられる。

【0057】

また、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を２．０当量以下とすることで、余剰水中に過剰な亜硫酸水素ナトリウムが添加されてしまうことを抑えることができる。過剰な亜硫酸水素ナトリウムが添加されてしまうと、余剰水の還元が進み、過マンガン酸イオンの多くが水酸化マンガンまで還元されてしまう可能性が高まる。その結果、濃縮工程Ｓ６００において、シュウ酸を分解するために必要な二酸化マンガンを確保できない可能性がある。さらに、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムが多いことで、亜硫酸ガスが発生する可能性も高まってしまう。そのため、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を２．０当量以下、好ましくは１．５当量以下とすることで、このような不具合を効果的に抑えることができる。

【0058】

また、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を０．５当量以上とすることで、余剰水中の過マンガン酸イオンを適度に分解することができる。余剰水に亜硫酸水素ナトリウムを添加した場合、余剰水中の溶存酸素や、大気中の酸素と反応されてしまうことで、亜硫酸水素ナトリウムの一部が分解されてしまう。したがって、亜硫酸水素ナトリウムの添加量を０．５当量以下とすると、過マンガン酸イオンが想定以上に残留してしまう可能性がある。そのため、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を０．５当量以上、好ましくは１．０当量以上とすることで、過マンガン酸イオンを適切に処理できる。

【0059】

したがって、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を０．５当量以上２．０当量以下とすることで、濃縮工程Ｓ６００でシュウ酸を分解するために適量の二酸化マンガンを確保することができる。特に、余剰水に添加する亜硫酸水素ナトリウムの添加量を１．０当量以上１．５当量以下とすることで、濃縮工程Ｓ６００でシュウ酸を分解するために適量の二酸化マンガンを高い精度で確保することができる。

【0060】

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0061】

なお、余剰水の処理方法Ｓ１００において、還元工程Ｓ３で生じた余剰水と、除染工程Ｓ４で生じた余剰水とは、本実施形態のようにまとめて濃縮されて処理されることに限定されるものではない。つまり、還元工程Ｓ３で生じた余剰水と、除染工程Ｓ４で生じた余剰水とは、別々に濃縮されて廃棄されてもよい。

【0062】

また、余剰水が貯留されるタンクとして、ホールドアップタンク１１１を用いたが、タンクは一つに限定されるものではなく複数設けられていてもよい。

【0063】

また、各種薬剤を供給するためにホールドアップタンク１１１に対して薬剤供給部１４５を設け、供給する薬剤を変更する後にフラッシングして使用したがこのような構成に限定されるものではない。タンクに対して、供給する薬剤ごとに別の薬剤供給部１４５を設けてもよい。

【0064】

また、余剰水中のシュウ酸の残留量が少ない場合には、シュウ酸分解工程Ｓ３００は実施されてなくてもよい。加えて、シュウ酸分解工程Ｓ３００が実施されない場合のように、余剰水中の過マンガン酸イオンの量が少ない場合には、過マンガン酸イオン分解工程Ｓ４００も実施されてなくてもよい。

【符号の説明】

【0065】

Ｚ 除染対象物
Ｐ 原子力発電プラント
５１ 燃料棒
５０ 加圧水型原子炉
５２ 加圧器
５３ 蒸気発生器
５４ 一次冷却材ポンプ
５６ 蒸気タービン
５７ 発電機
５８ 復水器
５９ 給水ポンプ
５５ａ 一次冷却水配管
５５ｂ 一次冷却水配管
５５ｃ 蒸気配管
５５ｄ 給水配管
Ｓ１ 化学除染方法
Ｓ２ 酸化工程
Ｓ３ 還元工程
Ｓ４ 除染工程
Ｓ５ 分解工程
Ｓ６ 浄化工程
Ｓ１００ 余剰水の処理方法
Ｓ２００ 余剰水取得工程
Ｓ３００ シュウ酸分解工程
Ｓ４００ 過マンガン酸イオン分解工程
Ｓ５００ ｐＨ調整工程
Ｓ６００ 濃縮工程
Ｓ７００ 廃棄工程
１００ 余剰水の処理システム
１１１ ホールドアップタンク
１４５ 薬剤供給部
１４１ 薬注ライン
１５０ ウェストホールドアップタンク
１５１ 移送ライン
１６０ 廃液エバポレータ
１６１ 廃液ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】