JP2000310697A - 固体廃棄物処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理速度が速く、コストが安く、かつ安全で確
実に処理できる処理装置を得る。 【解決手段】内部を排気するための排気管７Ａと、内部
に酸素または酸素を含むガスを導入するガス導入口５Ａ
を備え、被処理用のイオン交換樹脂１２を内包する処理
容器１０の内部に高周波誘導コイル８Ａを配設し、処理
容器１０の内部を酸素含有雰囲気とし、高周波電流を高
周波誘導コイル８Ａに供給して電磁界作用によって放電
を発生させ、プラズマ１１により生じた活性酸素をイオ
ン交換樹脂１２に作用させて減容処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体廃棄物、特に
イオン交換樹脂、活性炭等の放射性の雑固体廃棄物の処
理装置に係わり、特に酸素含有雰囲気中の放電により生
じる活性酸素および高温酸素を利用して灰化減容処理を
行う装置およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、特願平９−３７４７８号に出願
されている高周波誘導コイルを利用した従来の固体廃棄
物処理装置の構成を模式的に示す断面図である。本減容
処理装置は、固体廃棄物のイオン交換樹脂３を置載した
処理皿４を内臓する処理容器２、処理容器２と連通して
配されたドーム形状の放電容器１、放電容器１の外側に
巻装された高周波誘導コイル８、処理容器２と放電容器
１の内部を排気する減圧ポンプ６を組み込んだ排気管
７、および処理容器２と放電容器１の内部に酸素または
酸素を含む複数のガスを導入するためのガス導入口５を
備えて構成されている。

【０００３】本処理装置による減容処理方法において
は、まず、処理容器２と放電容器１の内部を、排気管７
を介して排気し、ガス導入口５より所定のガスを導入す
ることによって酸素含有雰囲気とし、次いで、高周波誘
導コイル８に高周波電流を流す。高周波誘導コイル８の
電磁界作用による放電によって生成された活性種および
高温ガスは、放電容器１の一端から処理容器２へと流出
し、処理皿４に置載された被処理イオン交換樹脂３に接
触して反応し、これを直接酸化する。被処理イオン交換
樹脂３は、最終的に、吸着していた金属イオンと灰分だ
けを残して減容される。この方式の減容処理方法は、す
すの発生や処理炉材の損傷等が極めて少ないので、装置
の頻繁なメンテナンスが不要であり、かつ排出ガスが少
なく、放射性核種の飛散が少ないという特徴をもつる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく従来の装
置は優れた特徴を備えており、特に原子力設備からの固
体廃棄物のイオン交換樹脂等の減容処理に有効である。
しかしながら、これらの装置においても、なお以下のご
とき問題点が残っている。すなわち、高周波誘導コイル
８によって放電容器１の内部に放電を生じさせるために
は、高周波誘導コイル８と放電領域との間に介在する隔
壁を誘電体材料により形成する必要がある。固体廃棄物
の大面積減容処理を行うためには隔壁も大面積とする必
要があり、同時に十分な強度を備えるように、隔壁の厚
さもより厚いものとして形成する必要がある。したがっ
て、大面積減容処理を行う際には、装置の製造コストが
高くなるという難点があった。

【０００５】さらに、大面積減容処理を行う際には、上
記のごとく隔壁を厚くすることが必要となるので、高周
波誘導コイル８と放電容器１あるいは処理容器２との間
が隔たり、高周波誘導コイル８によって放電容器１の内
部あるいは処理容器２の内部に形成される電磁場が急激
に減退する。このため電力利用効率が大幅に低下して減
容処理能力が低下するという問題点があった。

【０００６】また、放電によって生成される活性種の量
はプラズマ密度および供給ガス中の酸素供給量に比例す
る。一方、大面積減容処理を行おうとすると隔壁が厚く
なり、上記のごとく高周波誘導コイル８と放電領域との
間が離れ、放電領域に加わる実効的なパワ−が低下す
る。このため、プラズマ密度が低い値に制限され、得ら
れる活性酸素量が少なく、減容処理速度が低くなるとい
う欠点があった。

【０００７】なお、従来の構成において、高周波誘導コ
イルに入力する高周波電力を高めることによって高密度
のプラズマを得ることも可能であるが、この方策を採る
と、高周波電流を発生させる電源の大出力化が必要であ
り、処理コストが高くなることとなる。

【０００８】さらに従来の装置では、高周波誘導コイル
の巻線方向に沿って発生している誘導電界の電界ベクト
ルの強さ（電界強度の絶対値）が、中心および最外周領
域では弱く、プラズマ密度に疎密が生じている。そのた
め活性種や電子の分布が不均一となり、酸素ガスが効率
的に使用できないので、所定の処理を行うためには大量
のガスを必要とし、処理コストが高くなるという難点も
ある。

【０００９】また、従来の装置では、処理容器２に導入
された酸素は拡散によって放電容器１の内部に達するよ
う構成されており、放電領域内に酸素を積極的にとり込
むよう構成されていないため、酸素の活性酸素への置換
効率が悪く、酸素ガスが効率的に使用できないという問
題点もある。

【００１０】また、生成された活性酸素は、拡散により
放電領域から処理皿上の被処理固体廃棄物の表面へと達
するよう構成されているので活性酸素の輸送効率が低
く、所定量の活性酸素を被処理固体廃棄物の表面へ到達
させるためには酸素の供給量を増大させる必要があり、
これによって、酸素供給装置の容量増大および排気装置
の容量増大が必要となり、装置の全体の製造コストが高
くなるという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上記のごとき従来技術の
問題点を解消し、処理速度が速く、処理効率が高く、コ
ストが低く、かつ、安全で確実な固体廃棄物処理装置な
らびに処理方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、被処理固体廃棄物を内包する
処理容器、処理容器を減圧状態にする減圧手段、処理容
器の内部に酸素または酸素を含む複数のガスを導入する
ためのガス導入手段、ならびに高周波誘導コイルを備
え、高周波誘導コイルの電磁界作用によって放電を発生
させ、放電により生じる活性酸素を作用させて固体廃棄
物を灰化減容する固体廃棄物処理装置において、 （１）高周波誘導コイルを処理容器内に配置することと
する。

【００１３】（２）上記の（１）において、高周波誘導
コイルの形状を、例えば円筒形状あるいは略円錐形状の
筒型巻線形状、または、例えば円形形状あるいは略多角
形形状の平面渦巻型形状とすることとする。 （３）さらに、上記の（１）、（２）において、高周波
誘導コイルを自己インダクタンスおよび巻線抵抗が同一
の少なくとも３個以上の部分コイルより形成し、かつ、
各部分コイル間の相互インダクタンスが同一となるよう
に各部分コイルを対称配置し、各コイルに個別に高周波
電源を接続することとする。

【００１４】（４）また、上記の（１）〜（３）のいず
れかにおいて、高周波誘導コイルを、処理容器の軸方向
に移動可能に配設することとする。 （５）あるいは、上記の（１）〜（３）のいずれかにお
いて、複数の高周波誘導コイルを、処理容器の軸方向に
間隔を設けて配し、かつ、これらの高周波誘導コイルに
対して、高周波電源を選択的に接続可能に配設すること
とする。 （６）さらに、上記の（１）〜（５）のいずれかにおい
て、処理容器内部にガスを導入するためのガス導入手段
のガス導入口を、処理容器の天井部と高周波誘導コイル
の間に配置することとする。

【００１５】（７）また、上記の（１）〜（６）のいず
れかにおいて、処理容器内部にガスを導入するためのガ
ス導入手段の供給ノズルを、処理容器の被処理固体廃棄
物に対向する天井部の中央部に向けて周囲の複数個所か
らガスを吐出するよう配置し、かつ、処理容器の天井部
の中央部を、被処理固体廃棄物の方向へ突出した形状に
形成することとする。

【００１６】（８）また、上記の（１）〜（７）のいず
れかにおいて、処理容器に内包された被処理固体廃棄物
を置載する処理皿を回転可能に配設することとする。 （９）また、上記の（１）〜（８）のいずれかにおい
て、処理容器に内包された被処理固体廃棄物を置載する
処理皿を軸方向に移動自在に配設することとする。

【００１７】（10）また、上記の（１）〜（９）のいず
れかにおいて、被処理固体廃棄物を内包し、減圧手段な
らびにガス導入手段を備えた空間と、高周波誘導コイル
を備えた空間とを隔絶する誘電体材料よりなる隔壁を処
理容器の内部に配することとする。 （11）また、上記の（１）〜（９）のいずれかにおい
て、高周波誘導コイルの電磁界作用によって生じた電子
の高周波誘導コイルへの到達を防止する磁力線の発生手
段を備えることとする。

【００１８】また、被処理固体廃棄物を内包する処理容
器の内部に酸素または酸素を含む複数のガスを導入して
酸素含有雰囲気とし、高周波誘導コイルの電磁界作用に
よって放電を発生させ、放電により生じる活性酸素を作
用させて固体廃棄物を灰化減容する固体廃棄物の処理方
法において、 （12）被処理固体廃棄物の近傍に位置する高周波誘導コ
イルにより減容処理する第１の減容処理工程と、被処理
固体廃棄物より離れて位置する高周波誘導コイルにより
減容処理する第２の減容処理工程とを行って固体廃棄物
を減容処理することとする。

【００１９】上記（１）のごとくとすれば、誘電体材料
よりなる壁面を設ける必要がないため、機械的強度に優
れ、熱応力に強い処理容器を安価に構成することがで
き、安全で信頼性の高い装置が得られる。また、誘電体
材料を用いる必要がないので処理容器の大型化が容易で
あり、大面積の減容処理が可能となるので、処理能力の
高い装置を得ることができる。また、処理容器の内部に
高い電界強度を形成することができるので、高密度プラ
ズマによる減容処理が可能となり、処理速度の高い装置
を得ることができる。

【００２０】また、上記（２）のごとく高周波誘導コイ
ルの形状を、例えば円筒形状あるいは略円錐形状の筒型
巻線形状に形成すれば、高密度で均一性に優れた誘導電
界が得られ、処理容器内に高密度で均一なプラズマを形
成することが可能となる。これにより、高い減容速度
で、均一に減容処理することが可能となる。また、例え
ば円形形状あるいは略多角形形状の平面渦巻型形状とす
れば、広い面積に均一性のよい誘導電界が得られ、処理
容器内に面積が広く均一性のよいプラズマを形成するこ
とが可能となる。これにより、広い範囲で均一に減容処
理することが可能となる。

【００２１】また、上記（３）のごとくとすれば、単一
の高周波誘導コイルの場合に比べて、生じる誘導電界の
不均一性を低減できるので、プラズマ内のイオン種や電
子の密度分布をより均一にすることが可能となり、大面
積で、かつ高い減容速度で処理することが可能となる。

【００２２】また、高周波誘導コイルの近傍では高密度
プラズマが得られ、高周波誘導コイルから離れた位置で
はプラズマ密度が低下するので、上記（４）のごとくと
すれば、高周波誘導コイルを処理容器の軸方向に移動す
ることによって、高密度プラズマによる処理と中・低密
度プラズマによる処理を同一容器内で連続して施すこと
が可能となる。

【００２３】同様に、上記（５）のごとくとすれば、作
動させる高周波誘導コイルを複数の高周波誘導コイルか
ら選択することによって、高密度プラズマによる処理と
中・低密度プラズマによる処理を同一容器内で連続して
施すことが可能となる。

【００２４】また、上記（６）のごとくとすれば、酸素
ガスを放電領域内に積極的にとり込む経路を形成するこ
とが可能となり、酸素の活性化領域でのガスの置換効率
を向上させることができる。

【００２５】また、上記（７）のごとくとすれば、酸素
の活性化領域から被処理固体廃棄物の方向へと向かう活
性酸素の流れを形成することが可能となり、活性酸素の
輸送効率を向上させることができる。

【００２６】また、上記（８）のごとくとすれば、高周
波誘導コイルで得られる誘導電界に疎密分布があって
も、容器を回転させることで均一に減容処理することが
できる。したがって、大面積での処理が可能となり、処
理能力の高い装置を得ることができる。

【００２７】また、上記（９）のごとくとすれば、さら
に、同一の処理容器内で高密度プラズマ処理と中・低密
度プラズマ処理とを連続して施すことを可能となり、処
理能力の高い装置を形成することができる。

【００２８】また、上記（10）のごとくとすれば、高周
波誘導コイルは活性酸素の存在する空間から隔離されて
空間に位置するので、高周波誘導コイルの活性酸素によ
る損傷が防止されることとなり、安全で信頼性の高い処
理が可能となる。また、処理容器の壁面には高い機械的
強度が要求されるのに対し、この隔壁に要求される機械
的強度は低いので、誘電体材料よりなる薄板で構成すれ
ばよく、高周波誘導コイルから放射された電磁波の処理
容器内におけるパワ−の低下は少ないので、処理速度の
低下を招かずに、大面積で処理することが可能となり、
処理能力が高く、安全で信頼性の高い装置が得られるこ
ととなる。

【００２９】また、（11）のごとくとすれば、高周波誘
導コイル表面を誘電体で覆わなくとも、高周波誘導コイ
ルとプラズマとの静電的結合によるプラズマ電位の異常
上昇が防止され、安定した放電を得ることができるの
で、プラズマ密度の増大が可能になるとともに、プラズ
マ電位の異常上昇による高周波誘導コイルの構成部材の
スパッタが防止される。したがって、処理能力が高く、
かつ高周波誘導コイルが長期間安定して運転できる長寿
命の装置を得ることができる。

【００３０】また、上記（12）のごとき方法で減容処理
を行うこととすれば、同一の処理容器内で高密度プラズ
マ処理と中・低密度プラズマ処理とが行われることとな
り、処理能力の高い、効果的な減容処理ができることと
なる。

【００３１】

【発明の実施の形態】＜実施例１＞図１は、本発明の固
体廃棄物処理装置の実施例１の基本構成を示す模式図
で、（ａ）は装置全体の縦断面図、（ｂ）は本装置に組
み込まれている高周波誘導コイルの平面図である。

【００３２】図１（ａ）に見られるように、本実施例に
おいては、固体廃棄物のイオン交換樹脂１２を置載した
処理皿４Ａを内包する減圧可能な処理容器１０の内部の
上部に、処理皿４Ａと対向して高周波誘導コイル８Ａが
配されている。この高周波誘導コイル８Ａは処理容器１
０の壁面を介して高周波発生器９と接続されており、高
周波発生器９から高周波電力が供給される。処理容器１
０には、内部を排気するための図示されない減圧手段に
接続された複数の排気管７Ａが処理皿４Ａの裏面側に位
置する高さに設けられている。また、処理容器１０の内
部に酸素または酸素を含む処理ガスを導入するための複
数のガス導入口５Ａが、処理皿４Ａと高周波誘導コイル
８Ａの間に位置する高さに設けられている。したがっ
て、複数のガス導入口５Ａから均等に導入された処理ガ
スは、処理容器１０の内部を通り複数の排気管７Ａから
均等に排気される。イオン交換樹脂１２を置載した処理
皿４Ａは、移動機構１４と回転機構１５とに連結された
移動ステ−ジ１３の上に載置されており、処理容器１０
の軸方向、すなわち上下方向に移動可能に、また水平面
で回転可能に組み込まれている。この移動機構１４と回
転機構１５とによって処理皿４Ａが所定の位置に設定さ
れ、図示しない供給手段による被処理用のイオン交換樹
脂の処理皿４Ａへの移送操作、あるいは図示しない排出
手段による処理されたイオン交換樹脂の処理皿４Ａから
の回収操作が行われ、また、置載したイオン交換樹脂１
２の処理に最適な位置への設定が行われる。また、移動
ステ−ジ１３の処理皿４Ａの下部には、イオン交換樹脂
１２を加熱するための加熱手段として図示しない抵抗加
熱ヒ−タが組み込まれている。

【００３３】本構成の固体廃棄物処理装置を用いての減
容処理においては、まず、減圧手段に接続された排気管
７Ａにより減圧し、ガス導入口５Ａより酸素または酸素
を含む処理ガスを導入して処理容器１０の内部を酸素含
有雰囲気とした後、高周波発生器９から高周波誘導コイ
ル８Ａへと高周波電力を供給して、処理容器１０の内部
にプラズマ１１を発生させる。このプラズマ１１によっ
て生成された酸素ガスの活性種（活性酸素やイオン）お
よび高温ガスは、プラズマ１１の一端から流出し、その
先に置かれた処理皿４Ａに置載された被処理固体廃棄物
のイオン交換樹脂１２に接触して反応し、これを直接酸
化させる。これにより、イオン交換樹脂１２は、最終的
に吸着していた金属イオンを含めた灰分だけを残して減
容処理される。

【００３４】本構成では、上記のように、処理皿４Ａが
移動機構１４と回転機構１５とを備えた移動ステ−ジ１
３によって、処理効率の高い位置へと設定され、回転に
より均一に減容処理されるので効率よく処理される。ま
た、移動ステ−ジ１３の処理皿４Ａの下部に加熱手段と
して図示しない抵抗加熱ヒ−タが組み込まれているの
で、イオン交換樹脂１２を加熱して処理できるので処理
効率をさらに高めることができる。また、特に、本装置
では処理容器１０の内部に高周波誘導コイル８Ａが設置
されているので、処理容器１０内に高電磁界が得られ、
高密度プラズマによる効率のよい減容処理ができる。し
たがって、本構成の装置では極めて高い処理能力が得ら
れる。さらにまた、高周波誘導コイル８Ａを処理容器１
０の内部に配した構成では、処理容器１０を全て金属材
料により形成できるので、大型で処理面積の広い装置が
構成できることとなり、かつ、安全で信頼性の高い装置
が得られる。

【００３５】なお、図１（ｂ）に示したごとく、高周波
誘導コイル８Ａは、円形の平面渦巻型形状に形成されて
いる。渦のピッチ及び巻数はプラズマを形成する面積等
に合せて決められ、通常の巻数は数ターンである。ま
た、本形状では円形の渦巻に形成されているが、４角形
や６角形等の多角形に形成することもできる。高周波誘
導コイル８Ａの構成材料としては、例えば銅等の良導電
性材料が用いられる。また、中空導体構造とし、内部に
水のような冷媒を通して冷却すれば、イオン衝撃による
昇温を抑えることが可能となる。 ＜実施例２＞図２は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例２の基本構成を示す模式図で、（ａ）は装置全体の
縦断面図、（ｂ）は本装置に組み込まれている高周波誘
導コイルの斜視図である。

【００３６】本実施例の図１に示した実施例１との相違
点は、図２（ｂ）に見られるように、高周波誘導コイル
８Ｂを円筒状の筒型巻線形状として設置した点にある。
本形状の高周波誘導コイル８Ｂの巻線径と巻数は、プラ
ズマを形成する面積、あるいはプラズマ密度等に合せて
決められ、通常の巻数は数ターンである。また、筒型は
円筒形状に限るものではなく、例えば処理容器１０の側
面が傾斜したテ−パ形状をなしている場合には、その傾
斜面に沿ったテ−パ状の円錐殻形状を用いることができ
る。

【００３７】本構成においては、特に高密度のプラズマ
１１を発生することが可能となる。さらに、プラズマ１
１の領域内に酸素ガスを積極的にとり込む経路が確保さ
れるため、酸素が活性化される領域におけるガスの置換
の効率が高められ。また、酸素が活性化される領域から
処理皿４Ａの被処理固体廃棄物のイオン交換樹脂１２の
表面に向かう下向きの流れが形成されるので活性酸素お
よび高温酸素の輸送効率が高く、処理能力を増大させる
ことができる。 ＜実施例３＞図３は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例３の基本構成を示す模式図で、（ａ）は一部を分解
して示した装置全体の鳥瞰図、（ｂ）は本装置に組み込
まれている高周波誘導コイルの平面図である。

【００３８】本実施例の図１に示した実施例１との相違
点は、高周波誘導コイル８Ｃを、図に見られるように、
同一の自己インダクタンスと同一の巻線抵抗を備えた３
個の部分コイルにより構成して相互インダクタンスが同
一となるように対称配置するとともに、各部分コイルに
それぞれ個別に高周波電源を接続した点にある。

【００３９】図１のごとく単一の高周波誘導コイルの場
合には、得られる渦巻き状の誘導電界がある程度の疎密
分布を持つこととなるが、図３の構成においては、３個
のコイルによる誘導電界の重畳によって誘導電界の疎密
傾向が緩和されるので、プラズマ内のイオン種、および
電子の密度分布の均一性が向上する。したがって、大面
積で、かつ高い減容速度での処理が可能となる。

【００４０】なお、本構成では高周波誘導コイル８Ｃを
３個の部分コイルより構成しているが、部分コイルの個
数をさらに増すこととしても同様の効果が得られること
は、その構成原理から考察して明らかである。 ＜実施例４＞図４は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例４の基本構成とその操作方法の一部を模式的に示す
縦断面図である。

【００４１】本実施例の図２に示した実施例２との相違
点は、処理容器１０の内部の高周波誘導コイル８Ｂが処
理容器１０の軸方向、すなわち上下方向に移動自在に配
設されていること、および、実施例２において処理皿４
Ａを載置した移動ステ−ジ１３の上下方向への移動用に
設けられていた移動機構１４が設置されていないことに
ある。

【００４２】本実施例の構成において、図４（ａ）に示
したごとく、高周波誘導コイル８Ｂを下方に移動させて
固体廃棄物のイオン交換樹脂１２を置載した処理皿４Ａ
に近接して配置し、この位置で処理を行えば、高周波誘
導コイル８Ｂの近傍では高密度のプラズマ１１が得ら
れ、高密度プラズマによるイオン交換樹脂１２の処理が
できる。また、図４（ｂ）に示したごとく、高周波誘導
コイル８Ｂを上方に移動させてイオン交換樹脂１２を置
載した処理皿４Ａより隔たった位置に配置して処理を行
えば、中・低密度プラズマによるイオン交換樹脂１２の
処理ができる。すなわち、本実施例の構成においては、
同一の処理容器１０の内部において、高密度プラズマを
用いた第１の減容処理操作と、中・低密度プラズマを用
いた第２の減容処理操作を行うことが可能であり、この
二つの減容処理操作を連続して実施することとすれば、
処理能力が一層増大する。 ＜実施例５＞図５は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例５の基本構成とその操作方法の一部を模式的に示す
縦断面図である。

【００４３】図４に示した実施例４では高周波誘導コイ
ル８Ｂが処理容器の軸方向に移動自在に配設されている
のに対して、図５に示した実施例５においては、２個の
高周波誘導コイル８Ｂ１，８Ｂ２が、処理容器の軸方向
に間隔をおいて配設されている。また、高周波電源が、
それぞれの高周波誘導コイル８Ｂ１，８Ｂ２に選択的に
接続される。

【００４４】本構成において、高周波誘導コイル８Ｂ１
に高周波電源を接続して高周波電流を通電すれば、実施
例４において高周波誘導コイル８Ｂを下方に配して処理
する場合と同様に、固体廃棄物のイオン交換樹脂１２を
高密度プラズマで減容処理することができ、高周波誘導
コイル８Ｂ２に高周波電源を接続して高周波電流を通電
すれば、実施例４において高周波誘導コイル８Ｂを上方
に配して処理する場合と同様に、イオン交換樹脂１２を
中・低密度プラズマで減容処理することが可能となる。
したがって、本構成においても、実施例４の構成と同様
に、同一の処理容器１０の内部において、高密度プラズ
マを用いた第１の減容処理操作と、中・低密度プラズマ
を用いた第２の減容処理操作を行うことが可能であり、
この二つの減容処理操作を連続して実施することとすれ
ば、処理能力が一層増大する。 ＜実施例６＞図６は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例６の基本構成を模式的に示す縦断面図である。

【００４５】本実施例の図２に示した実施例２との相違
点は、処理容器１０の天井部１０ａの中央部分が、被処
理固体廃棄物のイオン交換樹脂１２の方向へ突出する形
状に形成されており、かつ、この天井部１０ａの中央部
分へと、周囲の複数個所から中心部に向けて酸素、ある
いは酸素を含むガスを吐出する供給ノズル１６が備えら
れている点にある。

【００４６】本構成においては、供給ノズル１６より吐
出された酸素、あるいは酸素を含むガスが処理容器１０
の天井部１０ａの突出した傾斜面へ当たり、方向を変え
て下方へと流れて高周波誘導コイル８Ｂの内部に達する
ので、プラズマ１１による活性化領域から被処理用のイ
オン交換樹脂１２の方向へと活性酸素および高温酸素の
流れが形成されることとなる。したがって、活性酸素お
よび高温酸素が効果的に被処理用のイオン交換樹脂１２
へと到達するので、これらの輸送効率が向上し、効率よ
くイオン交換樹脂１２の減容処理が行われる。 ＜実施例７＞図７は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例７の基本構成を模式的に示す縦断面図である。

【００４７】本実施例の図１に示した実施例１との相違
点は、処理容器１０の内部に、被処理固体廃棄物のイオ
ン交換樹脂１２を内包し、ガス導入口５Ａならびに排気
管７Ａを備える空間と、高周波誘導コイル８Ａを収納す
る空間とを隔絶する誘電体材料よりなる隔壁１８が配設
されている点にある。また、この高周波誘導コイル８Ａ
を収納する空間、すなわち隔壁１８と容器外壁１７との
間の空間には、内部を個別に排気するための図示しない
排気装置に接続される排気管７Ａが備えられており、高
周波誘導コイル８Ａを収納する空間にプラズマが発生し
ないように、内部を排気して使用される。したがって、
実施例１のように高周波誘導コイル８Ａがプラズマ１１
に直接曝される恐れがないので、高周波誘導コイルとプ
ラズマとの静電的結合によるプラズマ電位の異常上昇が
防止され、安定した放電を得ることができる。

【００４８】本構成において、隔壁１８を構成する誘電
体材料には、プラズマ耐性の高い材料、例えば、ガラ
ス、石英、アルミナ、シリコンカ−バイド、ガラス状カ
−ボン、窒化アルミニウム、さらにはポリイミド、テフ
ロン等の高分子樹脂が使用される。また、隔壁１８の上
部の容器外壁１７の構成材料には、機械的強度の高い金
属材料、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等が使
用可能である。機械的強度の高い容器外壁１７とプラズ
マ耐性の高い隔壁１８とを用いることにより、処理容器
１０の機械的強度とプラズマ耐性が同時に確保される。
また、隔壁１８には処理容器１０としての機械的強度が
要求されないので厚さを薄くすることが可能で、高周波
誘導コイル８Ａから放射された電磁波の処理容器１０内
におけるパワ−の低下を抑制できるので、処理速度の低
下をもたらすことなく、大面積での処理が可能となる。
したがって、本構成とすれば、処理能力が高く、安全で
信頼性の高い処理装置を得ることができる。

【００４９】なお、容器外壁１７の構成材料は、誘電体
部材とすることも可能である。 ＜実施例８＞図８は、本発明の固体廃棄物処理装置の実
施例８の基本構成を模式的に示す縦断面図である。

【００５０】本実施例の図７に示した実施例７との相違
点は、被処理固体廃棄物のイオン交換樹脂１２に対向す
る隔壁１８の天井部１８ａの中心部に向けて、周囲の複
数個所から酸素ガスを吐出する供給ノズル１６が備えら
れ、前記天井部１８ａの中央部分が、被処理用のイオン
交換樹脂１２の方向へと突出した形状を具備した点であ
る。

【００５１】本構成においても、図６に示した実施例６
の場合と同様に、プラズマ１１による活性化領域から被
処理用のイオン交換樹脂１２の方向へと活性酸素および
高温酸素の流れが形成されることとなり、活性酸素およ
び高温酸素が効果的に被処理用のイオン交換樹脂１２へ
と到達するので、これらの輸送効率が向上し、効率よく
イオン交換樹脂１２の減容処理が行われる。したがっ
て、本構成とすれば、処理能力がより一層高く、しかも
大面積で処理することが可能な、安全で信頼性の高い処
理装置を得ることができる。 ＜実施例９＞本実施例の固体廃棄物処理装置は、図１に
示した実施例１の構成の固体廃棄物処理装置に、高周波
誘導コイル８Ａに直流電流を供給する直流電源を付加し
て構成される。

【００５２】本構成の固体廃棄物処理装置では、高周波
誘導コイル８Ａに、高周波発生器からの高周波電流に重
畳させて、直流電源からの直流電流が供給される。この
ように直流電流を重畳させて高周波誘導コイル８Ａに流
せば、高周波誘導コイル８Ａの周囲が磁力線で覆われる
ので、プラズマの電子の高周波誘導コイル８Ａ表面への
到達が阻止されることとなる。したがって、高周波誘導
コイル８Ａの導体の表面を誘電体で覆わなくとも、また
高周波誘導コイル８Ａをプラズマの存在しない空間に配
するよう構成しなくとも、その高周波誘導コイル８Ａと
プラズマとの静電的結合によるプラズマ電位の異常上昇
が防止され、コイル部材のスパッタが防止されるので、
高周波誘導コイルの損傷が回避され、安定した放電を得
ることができる。したがって、より安全で信頼性の高い
処理装置となる。

【００５３】なお、高周波誘導コイル８Ａに高周波電流
に重畳させて直流電流を供給し、高周波誘導コイル８Ａ
の周囲に磁力線を発生させる本構成は、図１に示した実
施例１の構成のみに限定して用いられるものではなく、
すでに示した実施例２〜６の各構成についても適用でき
る。

【００５４】また、高周波誘導コイル８Ａの周囲に磁力
線を発生させる手段として、上記の直流電流に替えて低
周波電流を高周波電流に重畳させることとしてもよく、
また、高周波誘導コイル８Ａの近傍に適当な寸法と強さ
をもつ磁石を配することとしてもよい。

【００５５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。上記の実施形態においては、いずれ
も被処理物をイオン交換樹脂としているが、本発明が、
原子力発電設備から廃棄される、例えば活性炭のごとき
放射性の固体廃棄物の処理装置等にも適用できること
は、その原理から明らかであり、その他、種々の変形が
可能である。

【００５６】

【発明の効果】上述のごとく、本発明によれば、 （１）固体廃棄物処理装置を請求項１、さらに請求項２
乃至６のごとく構成することとしたので、処理容器に誘
電体材料よりなる壁面を設ける必要がなくなり、機械的
強度に優れ、かつ大型の処理容器が安価に構成できるこ
ととなった。また、高い電界強度が形成で、高密度プラ
ズマにより減容処理ができることとなった。したがっ
て、本構成により、処理速度が速く、処理効率が高く、
コストが低く、かつ、安全で信頼性の高い処理装置が得
られる。

【００５７】（２）また、さらに、固体廃棄物処理装置
を請求項７または８のごとく構成することとすれば、同
一の処理容器内で高密度プラズマによる減容処理と中・
低密度プラズマによる減容処理を連続して施すことが可
能となり、処理能力を一段と増大させることができるの
で、処理速度が速く、処理効率が高く、コストが低く、
かつ、安全で信頼性の高い処理装置として好適である。

【００５８】（３）また、固体廃棄物処理装置を請求項
９のごとく構成することとすれば、酸素ガスを放電領域
内に積極的にとり込む経路を形成することが可能とな
り、特に請求項１０のごとくとすれば、活性化領域から
被処理イオン交換樹脂の方向へ活性酸素および高温酸素
の流れが確実に形成されるので、活性酸素および高温酸
素の輸送効率が向上し、固体廃棄物の処理効率を一層高
めることができる。

【００５９】（４）また、固体廃棄物処理装置を請求項
１１のごとく構成することとすれば、高周波誘導コイル
の誘導電界に疎密があっても、容器を回転させることよ
って均一に減容処理することができるので、大面積での
処理が可能となり、処理能力が一層増大できる。また、
さらに請求項１２のごとくとすれば、同一の処理容器内
で高密度プラズマ処理と中・低密度プラズマ処理とを連
続して施すことを可能となり、処理能力がさらに増大す
る。

【００６０】（５）また、固体廃棄物処理装置を請求項
１３のごとく構成することとすれば、高周波誘導コイル
の活性酸素による損傷が防止されることとなり、安全で
信頼性の高い処理が可能となる。また隔壁は薄く形成で
きるので、誘導電界の低下は微少で、高い処理能力が得
られる。また、請求項１５のごとく構成することとして
も、高周波誘導コイルの活性酸素による損傷が防止さ
れ、安全で信頼性の高い処理が可能となる。

【００６１】（６）また、請求項１８のごとき方法によ
って固体廃棄物の処理を行うこととすれば、同一の処理
容器内で高密度プラズマ処理と中・低密度プラズマ処理
とを連続して施すことが可能となるので、処理速度が速
く、処理効率が高い処理方法として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例１の基本
構成を示す模式図で、（ａ）は装置全体の縦断面図、
（ｂ）は本装置に組み込まれている高周波誘導コイルの
平面図

【図２】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例２の基本
構成を示す模式図で、（ａ）は装置全体の縦断面図、
（ｂ）は本装置に組み込まれている高周波誘導コイルの
斜視図

【図３】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例３の基本
構成を示す模式図で、（ａ）は一部を分解して示した装
置全体の鳥瞰図、（ｂ）は本装置に組み込まれている高
周波誘導コイルの平面図

【図４】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例４の基本
構成とその操作方法の一部を模式的に示す縦断面図

【図５】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例５の基本
構成とその操作方法の一部を模式的に示す縦断面図

【図６】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例６の基本
構成を模式的に示す縦断面図

【図７】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例７の基本
構成を模式的に示す縦断面図

【図８】本発明の固体廃棄物処理装置の実施例８の基本
構成を模式的に示す縦断面図

【図９】高周波誘導コイルを利用した従来の固体廃棄物
処理装置の構成例を模式的に示す断面図

【符号の説明】

１ 放電容器 ２ 処理容器 ３ イオン交換樹脂（固体廃棄物） ４，４Ａ 処理皿 ５，５Ａ ガス導入口 ６ 減圧ポンプ ７，７Ａ 排気管 ８，８Ａ 高周波誘導コイル ９ 高周波発生器 １０ 処理容器 １０ａ 天井部 １１ プラズマ １２ イオン交換樹脂（固体廃棄物） １３ 移動ステ−ジ １４ 移動機構 １５ 回転機構 １６ 供給ノズル １７ 容器外壁 １８ 隔壁 １８ａ 天井部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 9/32 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｌ // Ｈ０５Ｈ 1/46 5/00 ＺＡＢＴ (72)発明者 虎口 信 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D004 AA47 AA50 CA28 CA43 CB02 CB33 CC01 4G075 AA22 BA06 BD14 CA02 CA12 CA24 CA47 CA62 DA01 EB01 EC21 ED01 ED08 ED13

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理固体廃棄物を内包する処理容器、処
   理容器を減圧状態にする減圧手段、処理容器の内部に酸
   素または酸素を含む複数のガスを導入するためのガス導
   入手段、ならびに高周波誘導コイルを備え、高周波誘導
   コイルの電磁界作用によって放電を発生させ、放電によ
   り生じる活性酸素を作用させて固体廃棄物を灰化減容す
   る固体廃棄物処理装置において、 前記高周波誘導コイルが処理容器内に配されていること
   を特徴とする固体廃棄物処理装置。
2. 【請求項２】前記高周波誘導コイルが、筒型巻線形状に
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体
   廃棄物処理装置。
3. 【請求項３】前記の高周波誘導コイルの筒型巻線形状
   が、円筒形状または略円錐殻形状であることを特徴とす
   る請求項２に記載の固体廃棄物処理装置。
4. 【請求項４】前記高周波誘導コイルが、平面渦巻型巻線
   形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載
   の固体廃棄物処理装置。
5. 【請求項５】前記の高周波誘導コイルの平面渦巻型巻線
   形状が、円形形状または略多角形形状であることを特徴
   とする請求項４に記載の固体廃棄物処理装置。
6. 【請求項６】前記高周波誘導コイルが、自己インダクタ
   ンスおよび巻線抵抗が同一の少なくとも３個以上の部分
   コイルよりなり、かつ、各部分コイル間の相互インダク
   タンスが同一となるように各部分コイルが対称配置さ
   れ、かつ、各部分コイルに個別に高周波電源が接続され
   ていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
   載の固体廃棄物処理装置。
7. 【請求項７】高周波誘導コイルが、処理容器の軸方向に
   移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１乃
   至６のいずれかに記載の固体廃棄物処理装置。
8. 【請求項８】複数の前記高周波誘導コイルが処理容器の
   軸方向に間隔を設けて配され、かつ、これらの高周波誘
   導コイルに対して高周波電源が選択的に接続可能に配設
   されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
   に記載の固体廃棄物処理装置。
9. 【請求項９】処理容器の内部にガスを導入するためのガ
   ス導入手段のガス導入口が、処理容器の天井部と高周波
   誘導コイルとの間に配されていることを特徴とする請求
   項１乃至８のいずれかに記載の固体廃棄物処理装置。
10. 【請求項１０】処理容器の内部にガスを導入するための
    ガス導入手段のガス供給ノズルが、処理容器の被処理固
    体廃棄物に対向する天井部の中央部に向けて、周囲の複
    数個所からガスを吐出するよう配され、かつ、前記天井
    部の中央部が、被処理固体廃棄物の方向へと突出した形
    状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の
    いずれかに記載の固体廃棄物処理装置。
11. 【請求項１１】処理容器に内包された被処理固体廃棄物
    を置載する処理皿が、回転可能に配設されていることを
    特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体廃
    棄物処理装置。
12. 【請求項１２】処理容器に内包された被処理固体廃棄物
    を置載する処理皿が、処理容器の軸方向に移動自在に配
    設したことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに
    記載の固体廃棄物処理装置。
13. 【請求項１３】被処理固体廃棄物を内包し、かつ前記減
    圧手段ならびに前記ガス導入手段を備えた空間と、高周
    波誘導コイルを備えた空間とを隔絶する誘電体材料によ
    り形成された隔壁が処理容器の内部に配されていること
    を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体
    廃棄物処理装置。
14. 【請求項１４】前記誘電体材料が、ガラス、石英、アル
    ミナ、炭化珪素、ガラス状カーボン、窒化アルミニウ
    ム、ポリイミドやポリテトラフロロエチレン等の高分子
    樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１
    ３記載の固体廃棄物処理装置。
15. 【請求項１５】高周波誘導コイルの電磁界作用により生
    じた電子の高周波誘導コイルへの到達を防止する磁力線
    の発生手段が備えられていることを特徴とする請求項１
    乃至１２のいずれかに記載の固体廃棄物処理装置。
16. 【請求項１６】前記の磁力線の発生手段が、高周波誘導
    コイルに通流される高周波電流に重畳して供給される直
    流電流あるいは低周波電流の供給電源、あるいは、高周
    波誘導コイルの周辺に配された磁石であることを特徴と
    する請求項１５記載の固体廃棄物処理装置。
17. 【請求項１７】前記の固体廃棄物が、イオン交換樹脂、
    活性炭等の放射性の雑固体廃棄物であることを特徴とす
    る請求項１乃至１６のいずれかに記載の固体廃棄物処理
    装置。
18. 【請求項１８】被処理固体廃棄物を内包する処理容器の
    内部に酸素または酸素を含む複数のガスを導入して酸素
    含有雰囲気とし、高周波誘導コイルの電磁界作用によっ
    て放電を発生させ、放電により生じる活性酸素を作用さ
    せて固体廃棄物を灰化減容する固体廃棄物の処理方法に
    おいて、被処理固体廃棄物の近傍に位置する高周波誘導
    コイルにより減容処理する第１の減容処理工程と、被処
    理固体廃棄物より離れて位置する高周波誘導コイルによ
    り減容処理する第２の減容処理工程とを含むことを特徴
    とする固体廃棄物の処理方法。
19. 【請求項１９】前記の固体廃棄物が、イオン交換樹脂、
    活性炭等の放射性の雑固体廃棄物であることを特徴とす
    る請求項１８に記載の固体廃棄物の処理方法。