JP2001153997A

JP2001153997A - 有機物無機化減容装置

Info

Publication number: JP2001153997A
Application number: JP34001299A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Ueda; 清隆上田; Masami Matsuda; 将省松田; Takashi Nishi; 高志西; Toshiaki Matsuo; 俊明松尾; Takeyuki Kondo; 健之近藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】有機物をガス化し、ガス化しない無機残渣を
固体中に閉じ込める有機物処理装置において、有機物の
乾燥、粉砕などの前処理工程を省略する。【解決手段】上部投入口３０および下部出湯口４を有
する炉体１と、炉体１の内部に充填された導電性発熱体
５と、炉体１の側壁内面に設けられた耐火材壁と、炉体
１の側壁外面に設けられ、導電性発熱体５を電磁誘導加
熱する電磁誘導コイル３とを備える有機物無機化減容装
置において、炉体１の上部投入口３０から、導電性発熱
体５の上に、被処理物６である有機物を金属、ガラス形
成剤等とともに投入し、乾燥、熱分解、溶融処理をまと
めて一度に行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機物無機化減容装
置に係り、特に、放射線利用施設より発生する放射能を
有する有機物の無機化に際して、乾燥等の前処理や残渣
処理の不要な有機物無機化減容装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所、原子力関連の研究所から
発生する放射性廃棄物は、様々な方法で減容・安定化さ
れている。そのうち、紙、ビニル、ゴム、使用済イオン
交換樹脂等の有機物に関しては、焼却、熱分解等の方法
により無機化減容処理が行われている。

【０００３】焼却処理装置の代表例として、特開平６−
１２６１７６号公報に示すような流動床式焼却炉があ
る。これは、空気を焼却炉内に吹き込み、８００℃から
１０００℃程度で有機物を酸化分解する方式である。分
解した有機物は二酸化炭素等となって排ガス系へ排出さ
れ、残った無機物は焼却灰として流動砂から分離されて
排出される。

【０００４】また、熱分解処理装置の代表例として、特
表平８−５０４２６１号公報に示すような熱分解炉があ
る。この方式は、４００℃から７００℃程度の不活性雰
囲気下で有機物を分解し、炭化水素として排ガス系へ排
出される。熱分解しなかった炭素分や無機物は、チャー
と呼ばれる炭素化物として排出される。

【０００５】これらの、無機化処理後に発生する焼却灰
やチャー等の残渣は、安定な処分体にするために、セメ
ント固化等の処理が必要になる。しかし、これらの残渣
は、有機物中の放射性物質が濃縮されており、非常に強
い放射線を発する。そのため、安定化処理時には、非常
に高い放射能のために、ハンドリングに遠隔操作が必要
になるなど、残渣の取扱いには困難が伴っている。

【０００６】そこで、残渣の安定化処理の不要な方法と
して、有機物を溶融浴中に吹込み、ガス化するととも
に、放射性物質を有する残渣を溶融浴中に閉じ込める方
式が、特表平１１−５０６６９７号公報で紹介されてい
る。この方式は、有機物をガス化するとともに、ガス化
しない無機残渣が溶融浴中に残るため、溶融浴を排出し
冷却するだけで、ガラス固化体や金属固化体などの処分
可能な安定な廃棄体が得られる。

【０００７】なお、特開平７−２６０１１９号公報、特
開平１０−４８３９７号公報には、ポリエチレンやその
他の有機物と、金属などの無機物とを誘導加熱炉内に供
給して処理することが記載されている。しかし、前者
は、積極的に酸素を供給して被処理物を燃焼させるた
め、飛灰が多量に発生するという問題があった。また、
後者では、炉内を冷却するので処理効率が低下する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】原子力発電所では、原
子炉冷却材等の浄化にイオン交換樹脂を使用している
が、Ｃｏ−６０等の放射性物質を多量に含むため、作業
者が接近不可能なほど強い放射線を発するため、使用済
みのイオン交換樹脂は、処理されずに貯蔵されている。

【０００９】前記特表平１１−５０６６９７号公報記載
のように、放射性物質を含有する有機物を溶融浴中に吹
込む方式は、溶融浴中に有機物を吹込むために、放射性
物質を含有した有機物の乾燥・粉体化等の前処理が必要
となる問題があった。そのため、後段の残渣処理は簡素
化されるが、前段の前処理工程に手間がかかり、その簡
素化が重要な課題となっていた。

【００１０】本発明の課題は、放射性物質を含有する有
機物をガス化し、ガス化しない無機残渣を固体中に閉じ
込めることで、残渣の二次処理が不要となる有機物処理
装置において、乾燥、粉砕などの前処理を不要にするこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、炉体内に投
入された放射性物質を含有する有機物を乾燥させ、か
つ、前記有機物を金属またはガラス形成剤のいずれか一
方もしくは双方とともに溶融させる導電性発熱手段を備
えてなる有機物無機化減容装置によって解決される。

【００１２】すなわち、電磁誘導加熱により発熱する導
電性発熱体によって、放射性物質を含有する有機物を乾
燥させるとともに、前記有機物を金属またはガラス形成
剤のいずれか一方もしくは双方とともに溶融することを
特徴とするものである。

【００１３】具体的には、上部投入口および下部出湯口
を有する炉体と、炉体の内部に充填された導電性発熱体
と、炉体の側壁内面に設けられた耐火材壁と、炉体の側
壁外面に設けられ、導電性発熱体を電磁誘導加熱する電
磁誘導コイルとを備える有機物無機化減容装置におい
て、炉体の上部投入口から、導電性発熱体の上部に、被
処理物である有機物を、金属、ガラス形成剤等とともに
投入し、乾燥、熱分解、溶融処理することにある。

【００１４】これにより、有機物中は導電性発熱体から
の熱により、溶融物と接する前に乾燥、熱分解するた
め、前処理装置を必要とせずに乾燥処理できる。また、
有機物中に含まれる無機残渣および含有する放射性物質
は、金属、ガラス形成剤等の溶融物中に取り込まれ、安
定な固化体となる。

【００１５】また、導電性発熱体として、黒鉛、コーク
ス等を使用し、炉体内を還元雰囲気にするとよい。これ
により、無機残渣中に酸化物の形態で含有するＣｏ−６
０等の放射性物質を、還元して金属コバルト等とするこ
とで、γ線の自己遮蔽能の高い金属中へ放射性物質を閉
じ込めることができる。

【００１６】また、以上のような有機物無機化減容装置
より発生する排ガスを処理する排ガス処理系において、
フィルタ等で捕集された飛灰を再び炉体内に戻し、溶融
物中に溶解することができる。これにより、二次廃棄物
である飛灰の発生量を減少することができる。

【００１７】また、炉体の後段に配置される排ガス処理
系において、排ガス処理系の前段に飛灰捕集部を設置
し、これに固体を充填し、排ガスに含まれる飛灰や放射
性物質を捕集するとともに、捕集後に固体を炉体内へ投
入して溶融処理する。これにより、後段のフィルタ等の
負荷を低減し、さらに二次廃棄物の発生量を減少するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明による有機物無機化減容装
置の第一の実施形態を示す概略構成図である。

【００２０】本実施形態の有機物無機化減容装置である
電磁誘導加熱炉は、下部に出湯口４を有する炉体１、上
部を閉じるふた２、炉体１の外周に巻かれた電磁誘導コ
イル３で構成される。

【００２１】さらに、炉体１内には、導電性発熱体５が
必要に応じた量だけ充填されている。なお、導電性発熱
体５としては、ＳｉＣ等導電性セラミック等の耐熱性導
電材が用いられている。また、ふた２には、被処理物６
（金属、ガラス形成剤、有機物等）の投入口３０が設け
られ、排気口３１が配設されている。

【００２２】ここで、「ガラス形成剤」とは、溶融によ
りガラスを形成する材料のことをいい、保温材、コンク
リート、フィルタエレメント等の廃棄物も該当する。ま
た、「有機物」とは、プラスチック、紙、ゴム、イオン
交換樹脂等のことを言う。これら、被処理物６は、放射
性物質を含む。

【００２３】本実施形態の作業手順は、以下のとおりで
ある。炉体内に充填された導電性発熱体５に、被処理物
６を投入する。電磁誘導コイル３に誘導電流を投入する
ことにより、導電性発熱体５に誘導電流が発生し、ジュ
ール加熱される。導電性発熱体５の発熱により、被処理
物６が、乾燥し、熱分解し、溶融して、有機物残渣と、
金属・ガラス形成剤の混合した溶融物１１となる。

【００２４】溶融物１１は、出湯口４より排出され、そ
の下方に設ける受け容器７により受けられる。炉体内で
発生したガスは、排気口３１より排出される。排気口３
１より排出されたガスは、二次燃焼器４１で未燃カーボ
ン等を燃焼した後、冷却塔４２へ送られる。

【００２５】冷却塔４２で冷却された排ガスは、さら
に、セラミックフィルタ等の荒取りフィルタ４３と、高
性能（ＨＥＰＡ）フィルタ４４で放射性物質を捕集した
後、スクラバ４５で塩酸、硫黄酸化物等を除去し、ブロ
ア４６を通り、排気塔４７より大気中へ排出される。

【００２６】図１に示した電磁誘導加熱炉において、炉
体１内の被処理物６を無機化減容処理する一例を説明す
る。導電性発熱体５の上に投入された被処理物６は、ま
ず、１００℃程度に温められ、含有する水分が蒸発し、
乾燥する。

【００２７】その後、２００℃〜７００℃程度に加熱さ
れるにつれ有機物は熱分解され、二酸化炭素、炭化水
素、水素等とのガスとなって排気口３１より排出され
る。また、ガス化しなかった残渣は、１２００℃以上で
金属やガラス形成剤の溶融物中に取り込まれ、出湯口４
より排出される。

【００２８】このように、本実施形態においては、有機
物の無機残渣は、溶融物と接する前に十分に乾燥され、
熱分解されるため、溶融物と接したときに、水蒸気爆発
等の急激なガス発生が起こらず、きわめて安全に処理さ
れる。

【００２９】次に、本発明による第２の実施形態を説明
する。本実施形態は、上記第１の実施形態の導電性発熱
体５に、黒鉛、コークス等の黒鉛質導電性発熱体を使用
することにより、炉体内を還元雰囲気にしたものであ
る。

【００３０】有機物の一例にイオン交換樹脂がある。イ
オン交換樹脂は、原子炉内の水などを浄化するもので、
原子炉内構造物や配管が腐食した際の錆（クラッド）等
を含有している。この錆中には放射性物質であるＣｏ−
６０が多量に含まれており、無機化減容の際には、酸化
雰囲気では、残渣中に酸化コバルトとして存在する。

【００３１】酸化コバルトの状態では、密度の低いガラ
ス形成剤の溶融物中に溶け込むが、還元雰囲気では、金
属コバルトに還元されるため、密度が高く、自己遮蔽能
の高い金属中に溶け込ませることができる。

【００３２】同量のＣｏ−６０を金属中に溶け込ませた
ときと、ガラス形成剤中に溶け込ませたときの、固化体
の表面線量を比較した場合、金属中に溶け込ませた場合
の方が、表面線量が１／１０程度となるため、固化体の
ハンドリングが簡易となる。

【００３３】次に、図２を用いて、本発明による第３の
実施形態を説明する。本実施形態における排ガス処理系
では、荒取りフィルタ４３で捕集した飛灰５０を、炉体
１内へ戻すための戻りライン６０が設けられている。

【００３４】飛灰５０を炉体１内で溶融物中に溶け込ま
せることで、最終的に排ガス処理系で捕集する飛灰の量
を低減できる。戻りライン６０は、高低差を利用して自
然落下させるものや、空気、窒素等のガスにより圧送す
るもの、スクリューフィーダにより機械的に送るもの等
が考えられる。

【００３５】次に、図３を用いて、本発明による第４の
実施形態を説明する。本実施形態は、炉体１の後段で、
排ガス処理系の二次燃焼器４１の前段に、飛灰捕集器と
もいうべき固体充填層６１を配置したものである。

【００３６】固体充填層６１には充填物６２を投入する
充填物投入口６３が設けられ、充填物６２として、有機
物、金属、ガラス形成剤等の被処理物６、および、導電
性発熱体５、ガラス玉等が供給される。充填物６２は、
形状寸法がそろっていて、寸法の小さいものほど飛灰の
捕集効率がよい。

【００３７】また、充填物６２は、ある程度の飛灰を捕
集した後、飛灰とともに炉体１内へ投入され、溶融処理
される。排気口３１の直後に固体充填層６１を設置する
ことで、後段の排ガス系の配管、フィルタ等に付着する
放射性核種の量を低減することができる。

【００３８】上述のとおり、いくつかの実施形態によれ
ば、放射性物質を含有する有機物を、粉砕・乾燥等の前
処理を行わずに無機化減容し、金属、ガラス形成剤等の
溶融物中へ安定化させることができる。

【００３９】また、有機物中に含有するＣｏ−６０酸化
物等を還元し、自己遮蔽能の高い金属中へ溶解可能であ
る。さらに、排ガス処理系へ飛散した飛灰の最終的な発
生量を低減できる。また、排ガス処理系への放射性核種
の飛散量を低減できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、放射性
物質を含有する有機物をガス化し、ガス化しない無機残
渣を固体中に閉じ込めることで、残渣の二次処理が不要
となる有機物処理装置において、乾燥や粉砕などの前処
理を不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第３の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明の第４の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１炉体２ふた３電磁誘導コイル４出湯口５導電性発熱体６被処理物７受け容器１１溶融物３０投入口３１排気口４１二次燃焼器６０飛灰戻りライン６１固体充填層６２充填物６３充填物投入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西高志茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者松尾俊明茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者近藤健之茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体内に投入された放射性物質を含有す
る有機物を乾燥させ、かつ、前記有機物を金属またはガ
ラス形成剤のいずれか一方もしくは双方とともに溶融さ
せる導電性発熱手段を備えてなる有機物無機化減容装
置。
【請求項２】投入口および出湯口を有する炉体と、前
記炉体内に配置された導電性発熱体と、前記導電性発熱
体を電磁誘導加熱によって発熱させる電磁誘導コイルと
を備え、前記炉体内に、放射性物質を含有する有機物
と、金属またはガラス形成剤のいずれか一方もしくは双
方とが投入されたときに、前記導電性発熱体の発熱によ
って、前記有機物を金属またはガラス形成剤とともに溶
融する有機物無機化減容装置。
【請求項３】前記有機物を加熱する導電性発熱体は、
黒鉛質発熱体である請求項１または２に記載の有機物無
機化減容装置。
【請求項４】前記炉体内より排出された排ガスから飛
灰を捕集する捕集手段と、前記捕集した飛灰を前記炉体
内に戻す手段とを備えた請求項１、２または３に記載の
有機物無機化減容装置。
【請求項５】前記炉体内より発生する排ガスの排出路
に、前記排ガス中の飛灰を捕集する固体が充填され、前
記固体が前記炉体内に投入されるように構成された飛灰
捕集部を備えてなる請求項１ないし４のうちいずれかに
記載の有機物無機化減容装置。
【請求項６】電磁誘導加熱により発熱する導電性発熱
体によって、放射性物質を含有する有機物を乾燥させる
とともに、前記有機物を金属またはガラス形成剤のいず
れか一方もしくは双方とともに溶融することを特徴とす
る有機物無機化減容処理方法。
【請求項７】前記乾燥および溶融処理を、還元雰囲気
下で行う請求項６に記載の有機物無機化減容処理方法。