JP2003071414A - 化学剤処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学剤が充填された銃砲弾類を解体し、化学
剤を取り出し、分解処理することを安全かつ容易に行な
うことのできる新たな化学剤処理システムを提供する。 【解決手段】 化学剤が充填された銃砲弾類を銃砲弾類
を冷凍し、冷凍状態で破砕、あるいは銃砲弾類の殻体を
水中で電気分解することによって、溶解化学剤を取り出
す。取り出した化学剤は溶融塩の中で分解処理する。化
学剤が火薬を含む場合は、これを分離して分解処理す
る。化学剤がヒ素化合物を含む場合は、分解処理に用い
た溶融塩中に溶解しているヒ素化合物の塩を分離して固
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は化学兵器の中に充填
されている化学剤を取出して安全に処理する化学剤処理
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】化学剤が充填された化学兵器は、過去に
製造されて未使用のまま、現在もなお多量に貯蔵されて
いる。また地中、水中、海中などに遺棄または投棄され
ているものも多い。そうした化学兵器の一部には、その
殻体の表面の腐食が進行しているものがあり、殻体の中
に収容されている化学剤が漏れ出し、大気、土壌、河
川、海水あるいは地下水などの環境汚染をもたらすおそ
れがある。従ってこうした兵器中に充填された化学剤を
取り出し、分解して無害化することが求められている。

【０００３】このような化学兵器を処理し無害化するに
は、化学兵器の殻体から化学剤を取り出すことと、取り
出した化学剤を処理することを、安全を確保して行うこ
とが必要である。このため、化学兵器の殻体から化学剤
を取出し、分解する方法について、これまでに多くの方
法が提案され、あるいは用いられてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで化学兵器に充
填されている化学剤は、毒ガスなどの毒性を持つ化学物
質のほかに、火薬が含まれる場合が多い。このため化学
兵器の殻体から化学剤を取り出す際には、殻体を切断す
るなどの通常の機械的な手段を用いると、爆発を引き起
こす危険があるという問題点があった。

【０００５】また、化学兵器の殻体から取り出した化学
剤を分解する方法としては、これまでに以下のような方
法が用いられ、あるいは提案されており、これらの方法
にはそれぞれ次に述べるよな問題点があった。

【０００６】第1の方法は、化学剤を十分な酸素雰囲気
の下に１０００℃程度の高温で燃焼させて分解する方法
である。この方法で化学剤は二酸化炭素と水、そして分
子中にハロゲン原子を含んでいる場合には、二酸化炭素
と水とハロゲン化水素にまで分解される。この方法は最
も広く用いられてきた方法であって、最近では特開平１
０−１４１６３６号公報あるいは特開平１０−１４１６
３７号公報に示されているように、テルミット反応によ
り発生する高熱を利用した燃焼分解法も報告されてい
る。

【０００７】ところがこうした燃焼法では、化学剤が塩
素原子を含む場合に、塩素や塩化水素ガスが生成するほ
か、猛毒のダイオキシン類などが副生するおそれが大で
ある。また高温の塩化水素ガスは有毒である上に、焼却
炉の炉壁材を腐食する。さらにルイサイトをはじめとす
る多くの毒ガスとして作られた化学剤の分子中に存在し
ているヒ素原子は、そのほとんどが猛毒の三酸化ヒ素
（沸点：４６５℃）になり、そのままでは焼却排ガスと
して大気中に放出されることになる。このことはテルミ
ット反応を利用した処理方法であっても同様である。

【０００８】第２の方法は、化学反応、例えば化学剤の
ハロゲン原子を水素原子などで置換する反応により、化
学剤を無害な物質に変える方法、即ち化学的分解法であ
る。

【０００９】ところがこの化学的分解法の場合は、毒ガ
スとして作られた化学剤は極めて強い毒性を持つことか
ら、毒性の消失のために要求される残留量はナノグラム
ないしピコグラムのごく微少なレベルであり、このレベ
ルになるまで分解を進めることは事実上不可能である。
その上、一部の毒ガスとして作られた化学剤の場合は、
通常の化学反応、例えばハロゲン原子の置換反応を行っ
た程度では毒性がほとんど低下しない。

【００１０】第３の方法は、温度３８０℃以上、圧力２
２MPa以上の超臨界水を用いて化学剤を二酸化炭素と
水、あるいは化学剤がハロゲン原子を含んでいる場合に
は、二酸化炭素と水とハロゲン化水素酸にまで分解させ
る方法である。

【００１１】ところがこの超臨界水酸化法の場合は、水
を臨界状態にするのに多量のエネルギーを必要とする
上、超高圧下で分解を行うことによる危険性があり、ま
た特に化学剤が含塩素化合物の場合には、分解で生成し
た高温高圧の塩素が非常に強い腐食作用を有しているの
で、装置の構成材として使用できる材質は非常に強い耐
食性を持つ特殊で高価なものに限定されてしまう。

【００１２】第４の方法は、例えば特開平０９−１１７
７３５号公報に示されているように、水の臨海点近傍の
アルカリ溶液中で化学剤に水熱加水分解を行い、無毒な
化合物にまで分解するとともに、分解液中に残る重金属
類を水熱処理して固化し、安定化させる方法である。

【００１３】ところがこの水熱分解法の場合にも、水を
臨界点近傍の温度および圧力にするのに多量のエネルギ
ーが必要であることや、超高圧下で分解を行うことによ
る危険が伴うことなど、上述の超臨界水酸化法の場合と
同様の問題点がある。

【００１４】そこで本発明は、これら従来技術の問題点
を解消するためになされたもので、化学兵器中の化学剤
を取り出し、分解することを安全かつ容易に行うことの
できる新たな化学剤の処理システムを提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の化学剤処理シス
テムは、化学剤が充填された銃砲弾類の殻体の材料を変
質させることによって解体して前記化学剤を取出す化学
剤取り出し装置と、化学剤を溶融塩の中で分解する化学
剤分解装置とを備えることを特徴としている。

【００１６】ここに、殻体の材料を変質させることによ
って解体するとは、通常は殻体の解体に、切断などの機
械加工の手段が用いられ、これが振動や発熱を伴うこと
によって、銃砲弾類の爆発を誘起するおそれがあったの
に対し、殻体の材料を物理的あるいは化学的などの手段
によって変質させることにより、機械的なエネルギーを
加えることなく、あるいはごくわずかのエネルギーを加
えるだけで解体するものであって、銃砲弾類に充填され
た化学剤に火薬が混入されていても、これに爆発の条件
を与えることなく解体することができるものである。例
えば銃砲弾類を冷凍し、脆性破砕を示すようにして、極
端に小さい破砕エネルギーで破砕することができる。ま
た銃砲弾類の殻体を水中で電気分解して溶解することに
よって、機械的なエネルギーを加えることなく、銃砲弾
類を解体することができる。

【００１７】このようにして、本発明により、殻体の材
料を変質させることによって解体する方法を用いれば、
銃砲弾類が例え火薬を有していたとしても、化学剤取り
出し装置での爆発を回避することができる。

【００１８】取り出された化学剤は、化学剤を加熱して
気化する気化装置と、気化した前記化学剤を溶融塩の中
に吹き込み分解処理する分解処理装置とによって処理す
ることができる。

【００１９】このような本発明の化学剤処理システム
は、例えばシアン化水素、ホスゲン（塩化カルボニ
ル）、イペリット（ビス（２−クロロエチル）スルフィ
ド）、トリクロロアルシン（塩化ヒ素（III））、クロ
ロジフェニルアルシン、ルイサイト（ジクロロ（２−ク
ロロビニル）アルシン）、クロロジフェニルアルシン、
シアノジフェニルアルシン、サリン、タブン、ソマン、
VXガスなどのいわゆる毒ガスの化学剤を充填した銃砲弾
類を解体して化学剤を取出し、分解する処理に用いるこ
とができる。そして過去に製造されて未使用のまま、地
中、水中、海中などに遺棄または投棄された銃砲弾類の
処理にも用いることができる。

【００２０】上記化学剤分解装置においては、銃砲弾類
の破片と混じり合った化学剤の混合体を低温加熱して揮
発性の化学剤を蒸発させて分離し、分離した前記化学剤
を溶融塩の中で分解処理することができる。

【００２１】また上記化学剤分解装置は、前記化学剤を
低温加熱して揮発性の化学剤を蒸発気化して分離する装
置と、蒸発気化した化学剤を溶融塩の中で分解処理する
装置と、火薬を含み揮発性の化学剤が分離除去された前
記混合体の残留物を別の溶融塩の中で分解処理する装置
とを備えることができる。

【００２２】このような化学剤分解装置によれば、化学
剤が火薬などを含んでいる場合であっても、両者を一緒
に予熱炉の中で比較的低温に加熱し、より揮発し易い化
学剤だけを蒸発させて火薬などから分離して溶融塩の中
で分解処理し、残った火薬などについて化学剤とは別に
溶融塩の中で分解処理することによって安全に処理を行
なうことができる。

【００２３】また上記混合体の残留物を溶融塩の中で分
解処理する装置は、残留物が水溶液である場合に、この
水溶液を100 ℃以下で加熱して水分を蒸発させ、この装
置を経て残った残渣を溶融塩の中で分解処理する装置を
備えることもできる。

【００２４】本発明により、火薬などが水中に溶解して
いる場合であっても、溶液を低温で加熱して水分だけを
蒸発させて分離除去し、その後に残った火薬などを溶融
塩の中で分解処理することにより火薬などを処理するこ
とができる。

【００２５】本発明の化学剤処理システムにおいては、
化学剤分解装置が、化学剤の分解に用いた後の溶融塩の
中に溶解している無機ヒ素化合物の塩を分離し、この無
機ヒ素化合物の塩を固化して安定化する装置を備えるこ
とができる。また上記無機ヒ素化合物の塩を固化して安
定化する装置は、化学剤を分解に用いた後の前記溶融塩
の中に溶解している無機ヒ素化合物の塩を金属ヒ素に還
元し分離する装置を備えることができる。

【００２６】このような本発明の化学剤処理システム
は、化学剤としてトリクロロアルシン（塩化ヒ素(II
I)）、ルイサイト（ジクロロ(2-クロロビニル)アルシ
ン）、クロロジフェニルアルシン、およびシアノジフェ
ニルアルシンの少なくともいずれか１種のヒ素化合物を
含むものの処理に用いることができる。

【００２７】上記ルイサイトやジクロロアルシンなど
の、分子中にヒ素原子を有する化合物は、溶融塩の中で
分解させると、分子中のヒ素原子は亜ヒ酸塩またはヒ酸
塩となって分解に用いた後の溶融塩の中に残っている。
イオウ、リン、或いはハロゲン等の原子と違って、ヒ素
はその単体が毒性を持っている元素であるので、どのよ
うな化学形態に変化しても毒性はなくならない。したが
って、このような分子中にヒ素原子を有する化合物を分
解した場合に生成する亜ヒ酸塩またはヒ酸塩は、処理後
の溶融塩の中から分離除去し、さらに例えばコンクリー
ト中に固化するなどの処理により、安定化させることが
望ましい。

【００２８】この亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を分離する操作
は溶融塩の状態で行っても良いし、溶融塩を一旦水溶液
化した後で行っても良い。溶融塩の状態のままで溶解し
ている亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を分離する方法としては、 亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を溶融塩の中で電解還元し、
金属ヒ素として陰極に析出させる、 亜ヒ酸塩またはヒ酸塩に対して還元剤として作用す
る様な金属（例えば金属ナトリウムや金属リチウム）を
加えて溶融塩に不溶な金属ヒ素に変え、濾過分離する、 と同様にして還元し、生成した金属ヒ素を蒸留に
より溶融塩から分離する、などの方法が適用できる。

【００２９】また溶融塩を水溶液化した後で溶解してい
る亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を分離する方法としては、 アルミニウム等の塩を加えて難水溶性の亜ヒ酸塩また
はヒ酸塩を形成させ、沈殿させる、 イオン交換樹脂、キレート樹脂、アルミナ等に吸着さ
せる、 電解により金属ヒ素として陰極に析出させ
る、などの方法が適用できる。なお溶融塩の中、水溶液
中のいずれの状態で分離する場合にも、上記した〜
の各方法を単独ではなく幾つか組合せて、さらには溶融
塩の中での方法と水溶液中での方法とを組合せて用いる
こともできる。

【００３０】本発明で使用する溶融塩は、化学剤の分解
によって生じる酸性の無機ガスなどを中和して無機アル
カリ塩を形成できる性質を有するアルカリ性の無機塩で
あれば特に制限されないが、これらのガスとの反応の容
易性、その反応によって形成される中性の無機アルカリ
塩の安定性、さらには操作環境からなるべく低い融点で
あることが望ましいことを考慮すると、主成分として、
アルカリ金属またはアルカリ土類の金属水酸化物または
炭酸塩の１種類、または２種類以上の混合物が好まし
い。

【００３１】このような溶融塩としては、例えば水酸化
ナトリウム（融点３２８℃）、水酸化カリウム（融点３
６０℃）、水酸化ナトリウム−水酸化カリウム共晶塩
（融点２１８℃）、炭酸リチウム−炭酸ナトリウム共晶
塩（融点２８６℃）、炭酸リチウム−炭酸ナトリウム−
炭酸カリウム三元共晶塩（融点３９７℃）などがある。

【００３２】本発明に用いる溶融塩の温度は低すぎる
と、化学剤の分解反応が遅くなり、他方で温度が高すぎ
ると大きなエネルギーを必要とすることに加えて、装置
材料の腐食速度が増加する。このため、本発明で用いる
溶融塩は５００〜６００℃程度の温度で使用できるもの
であることが望ましい。

【００３３】なお、本発明で用いる溶融塩として用いる
アルカリ金属水酸化物やアルカリ金属炭酸塩は、純粋で
ある必要はなく、その融点や化学剤の分解によって生成
するハロゲン化水素などの酸性ガスを捕集して無機ハロ
ゲン化物などの中性塩を形成する能力を低下させるもの
でなく、溶融塩を使用する温度での溶融状態を妨げるも
のでない範囲内で、これらの塩を主成分として他の無機
塩が混合されていても、差し支えがない。

【００３４】次に本発明の作用について述べる。本発明
により、銃砲弾類の殻体の材料を変質させることによる
解体、例えば脆性破壊を利用した冷凍破砕や、あるいは
銃砲弾類の外殻を水中で電気分解を行う場合には、機械
的なエネルギーをほとんど加えずに解体して、充填され
ている化学剤を取り出すことができるので、銃砲弾類の
化学剤が火薬を含んでいても、爆発を回避することがで
き、安全に化学剤を取り出すことが可能となる。

【００３５】また化学剤の処理は、以下に述べるように
して、ほぼ完全に分解することができる。代表的な無機
塩の溶融塩は、密度が2 g/cm³程度、粘性率が10³N s/m²
程度でいずれも常温の水と同オーダー、導電率が20〜50
S/m程度、熱伝導率が1 W/m・K程度と金属と同程度に大
きい、融点は500〜1000 ℃程度と大半の金属よりも低
い、溶融金属に比べて化学的安定性が大きく化学変化を
起こしにくい、全体がほぼ完全に均一である、他の多く
の無機塩や金属に対する溶解性がある、等の性質を有し
ている。このような性質によって、溶融塩は化学反応の
溶媒や熱媒体として用いることができることが知られて
いる。

【００３６】本発明においても、化学剤は、溶媒として
も作用するアルカリ溶融塩の中で容易に分解され、炭酸
アルカリ、水、ハロゲン化アルカリ、硫化アルカリ、II
I価またはV価のヒ素酸化物のアルカリ塩（すなわちいわ
ゆる亜ヒ酸塩またはヒ酸塩）等の無機化合物を生成し、
いずれも過剰のアルカリ溶融塩の中に保持されて環境中
には一切排出されない。

【００３７】例として、溶融塩として水酸化ナトリウム
を、また化学剤としてイペリット、ルイサイト、クロロ
ジフェニルアルシン、およびシアノジフェニルアルシン
の４種類を、それぞれ用いた場合の分解反応式を次の
(1)式〜(4)式に示す。 (ClCH₂CH₂)₂S＋12NaOH＝4Na₂CO₃＋2NaCl＋Na₂S＋10H₂ ………………(1) ClCH＝CHAsCl₂＋8NaOH＝2Na₂CO₃＋NaAsO₂＋3NaCl＋5H₂ ……………(2) または、 2ClCH＝CHAsCl₂＋18NaOH＝4Na₂CO₃＋2NaAsO₃＋6NaCl＋11H₂…… (2)’ 2(C₆H₅)₂ AsCN＋54NaOH＋28H₂O＝26Na₂CO₃ ＋2NaAsO₂＋65H₂＋N₂…(3) または、 2(C₆H₅)₂ AsCN＋54NaOH＋29H₂O＝26Na₂CO₃ ＋2NaAsO₃＋66H₂＋N₂…(3)’ (C₆H₅)₂ AsCl＋26NaOH＋12H₂O＝12Na₂CO₃＋NaAsO₂＋NaCl＋30H₂……(4) または (C₆H₅)₂ AsCl＋26NaOH＋13H₂O＝12Na₂CO₃＋NaAsO₃＋NaCl＋31H₂……(4)’

【００３８】これらの反応式に示したように、特に水酸
化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の溶融塩を用い
ると、酸素ガスのような酸化剤のガスを加えなくても溶
融塩単独で、または溶融塩と水（水蒸気）のみで、容易
に化学剤の分解反応が起こる。これは溶融アルカリ金属
水酸化物が持つ強い求核攻撃性や加水分解作用に起因す
るものである。

【００３９】なお、この溶融塩による分解処理は化学剤
に対してだけではなく、以下の各反応式に示す様にＴＮ
Ｔ（2,4,6-トリニトロトルエン）、ピクリン酸（2,4,6-
トリニトロフェノール）、ジニトロナフタレン、ＲＤＸ
（ヘキサヒドロ-1,3,5-トリニトロ-1,3,5-トリアジン）
等の化学兵器中の火薬類に対しても適用することがで きる。2C₆H₂(NＯ₂)₃ CH₃＋28NaOH＋2H₂O＝14 Na₂CO₃＋20H₂＋3N₂……………(5) 2C₆H₂(NＯ₂)₃ OH＋24NaOH＝12 Na₂CO₃＋H₂O＋15H₂＋3N₂………………(6) C₁₀H₆(NＯ₂)₂＋40NaOH＝20 Na₂CO₃＋H₂O＋19H₂＋2N₂……………………(7) (CH₂)₃N₃(NＯ₂)₃＋6NaOH＝3Na₂CO₃＋3H₂O＋6H₂＋3N₂…………………(8)

【００４０】ただしこの様に火薬を溶融塩の分解する場
合には、安全性確保のため（即ち反応槽の内部で爆発反
応が起こるのを避けるため）に、分解反応の生成熱に伴
う急激な温度上昇を防止できる範囲内の速度で処理する
ことが要求される。このため、火薬類を固体状態のまま
で溶融塩の中で処理する場合には、一定量ずつ計量して
間欠的に反応槽内へ投入する必要がある。また、火薬類
の分解処理と化学剤の分解処理とは別々に行う必要があ
ることについてもいうまでもない。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて具体的に説明する。

【００４２】（実施の形態１）化学剤を含む銃砲弾類の
解体方法として冷凍破砕法を用いた場合の処理システム
の第１の実施例を説明する。処理の流れ図を図１に示
す。図１において、化学剤を含む銃砲弾類１０１は、冷
凍破砕の工程１０２にて冷凍状態で破砕され、冷凍状態
の火薬、金属、化合物の混合物１０３となり、マイクロ
波加熱し化学剤だけを選別気化する工程１０４で化学剤
が気化されて、気体状の化学剤１０５となる。この気体
状の化学剤１０５は図示しない反応槽に収容された溶融
塩により分解処理する工程１０６にて処理され、発生水
素１０８となり、この工程からは使用済み塩１０７を排
出する。発生水素１０８は再結合処理の工程１０９にて
空気１１０を取り込み再結合されて、水と空気１１１と
なる。

【００４３】冷凍破砕後の銃砲弾類は、砲弾の弾殻、火
薬、化学剤が小さく凍った状態の破片として混合してい
る。また、常温状態では火薬及び弾殻は固体状態、化学
剤はガス状態かもしくは液体状態、スラリー状態であ
る。

【００４４】この火薬・金属・化学剤の混合物にマイク
ロ波を照射して、化学剤だけを選択的に加熱・気化させ
て溶融塩の中に吹き込み、化学剤を分解させ無害化処理
する。

【００４５】（実施の形態２）化学剤を含む砲弾類の解
体方法として冷凍破砕法を用いた場合の処理システムの
第２の実施例を説明する。処理の流れ図を図２に示す。
図２において、化学剤を含む銃砲弾類２０１は、冷凍破
砕の工程２０２にて冷凍状態で破砕され、冷凍状態の火
薬、金属、化合物の混合物２０３となり、化学剤の融点
よりも若干高い温度で真空蒸発する工程２０４で化学剤
が気化されて、化学剤の蒸気２０５となる。この化学剤
の蒸気２０５は図示しない反応槽に収容された溶融塩に
より分解処理する工程２０６にて処理され、発生水素２
０８となり、この工程からは使用済み塩２０７を排出す
る。発生水素２０８は再結合処理の工程２０９にて空気
２１０を取り込み再結合されて、水と空気２１１とな
る。

【００４６】冷凍破砕後の銃砲弾類は、砲弾の弾殻、火
薬、化学剤が小さく凍った状態の破片として混合してい
る。また、常温状態では、火薬及び弾殻は固体状態、化
学剤はガス状態かもしくは液体状態、スラリー状態であ
る。この火薬・金属・化学剤の混合物を化学剤の融点よ
りも若干高い温度（40℃〜50℃）に維持し、真空蒸発さ
せて得られる化学剤の蒸気を溶融塩に吹き込み、化学剤
を分解させ無害化処理する。

【００４７】（実施の形態３）化学剤を含む砲弾類の解
体方法として冷凍破砕法を用いた場合の処理システムの
第３の実施例を図３の流れ図によって説明する。冷凍破
砕後の砲弾は、砲弾の弾殻、火薬、化学剤が小さく凍っ
た状態の破片として混合している。また、常温状態で
は、火薬及び弾殻は固体状態、化学剤はガス状態かもし
くは液体状態、スラリー状態が想定される。

【００４８】この第３の方法では、氷解、水溶液への溶
解、濾過、加熱・蒸発、磁気分離の各操作を組合わせ
て、化学剤・火薬・金属を相互に選別した後に分解処理
する。図３において、化学剤を含む銃砲弾類３０１は、
冷凍破砕の工程３０２にて冷凍状態で破砕し、冷凍状態
の火薬、金属、化学剤の混合物３０３にする。この冷凍
状態の火薬、金属、化学剤が混在する物質を解凍し、図
の３０４の工程にて、数℃程度の温度に維持しこの温度
によって溶解した液を分離する。この液体は、融点が数
℃以下の液体状の化学剤３０５であり、これを３０６の
工程で加熱気化し、３０７の工程で溶融塩の中で分解し
無害化し、当該工程で発生した水素３０８、使用済塩３
１１および凝縮水３１０を排出する。

【００４９】３０４の工程で液を分離した後に残った物
質は、融点が数℃以上の化学剤・火薬・金属の混合物３
０９である。これらの混合物を３１２の工程で水に溶解
させると、水に比較的溶解するピクリン酸のような火薬
が溶ける。溶解した後に工程３１６で濾過すると、水に
不溶の火薬(TNT、RDX等)と金属との混合物３１７が回収
される。この混合物に工程３１８で磁場をかけて金属３
１９を選別する。この金属３１９は火薬、化学剤が若干
付着している可能性があるので、３２０の工程でバーナ
ー等で焼き無害化して金属残材３２１とし、廃棄処分す
る。他方、バーナーで燃焼中に発生するガス３２４は工
程３２９にて溶融塩の中に吹き込み、含まれている化学
剤を分解して無害化して発生水素３３０と使用済み塩３
３１とを排出する。また、磁場における磁力により金属
を選別した後の固体は火薬３２３であり、これも３２７
の工程にて爆発燃焼が発生しない一定量毎に溶融塩の中
に投入して処理する。

【００５０】工程３１６で濾過した後の水溶液３２２
は、化学剤と水に溶解する火薬の混合溶液であるので、
これを工程３２５にて約100 ℃に加熱して、化学剤と水
３３２を蒸発させる。ここで蒸発した化学剤と水蒸気と
の混合物３３２は、工程３３３にてさらに高い温度で気
化させ、工程３３４にて図示しない反応槽に収容された
溶融塩の中に吹き込み、分解・無害化し、当該工程で発
生した水素３３５、使用済み塩３３７および水蒸気を凝
縮させた凝縮水３３６を排出する。工程３２５で蒸発し
なかった残り３２６は、火薬を含むスラリー状の水溶液
で、これも工程３２７にて爆発燃焼が発生しない一定量
毎に溶融塩の中に投入して処理し、使用済み塩３２８を
排出する。上述した工程で発生した水素３０８、３３５
は回収されて空気３１３を混入させて燃焼させ、再結合
処理３１４がなされて水と空気３１５となる。また上述
した工程で発生した凝縮水３１０、３３６も回収されて
工程３１２の混合物を溶解させる水として再利用され
る。

【００５１】（実施の形態４）図４は本発明の化学剤処
理システムの一実施形態における反応槽４０１の断面を
模式的に示した図であり、（Ａ）はその立面図、（Ｂ）
はその平面図である。

【００５２】図４において本実施例は、気体状の化学剤
を反応槽上部のガス供給管４０２から吹出し管４０３を
通して溶融塩４０４の下方に導き、そこから多数の気泡
の状態で吹出すために、下部にリング状の配管４０５を
設置し、リング状の配管４０５の下部に多数の気泡孔４
０６を有する構造とする。

【００５３】なお、このリング状の配管の代りに、格子
状の配管とし、その下部に多数の気泡吹出し孔を有する
構造であってもよい。

【００５４】（実施の形態５）図５は本発明の化学剤処
理システムの他の一実施形態における反応槽５０１の断
面を模式的に示した図であり、（Ａ）はその立面図、
（Ｂ）はその平面図である。図５に示すように本実施例
は、気体状の化学剤が、反応槽上部のガス供給管５０２
から吹出し管５０３を通って溶融塩５０４の下方に導か
れ、そこから多数の気泡で吹出すようにするために、下
部に円盤状の吹出し板５０５を有する構造物を設置し、
円盤状の上部または下部に多数の気泡孔５０６を有する
構造とする。

【００５５】また、この多数の気泡孔を有する吹出し板
の変形として、多孔質のセラミックス構造とすることが
できる。

【００５６】（実施の形態６）図６は本発明の化学剤処
理システムの他の一実施形態における反応槽６０１の断
面を模式的に示した図であり、（Ａ）はその立面図、
（Ｂ）はその平面図である。図６に示すように、気体状
の化学剤を、反応槽上部のガス供給管６０２から吹出し
管６０３を通り、溶融塩下方に導き、そこから多数の気
泡で吹出すために、吹出し管下部に複数本の吹出し細管
６０５を放射状に配置し、その細管下部に多数の気泡孔
を有する構造とする。この気泡孔の気泡の吹出し方向を
鉛直方向から一様に同じ斜め方向にすることにより、吹
出し反力で噴出し構造回転可能なように、吹出し管上部
に回転軸シール６０８を有する構造とする。

【００５７】（実施の形態７）図７は、本発明に係る化
学剤処理装置の一実施形態を模式的に示した図である。
図７において、反応ガス導入管７０１は分解を目的とす
るガスを反応容器７０６に導入するための管である。反
応容器７０６は、内筒７０７部分の圧力よりも５０〜１
００ｍｍＡｑ程度の負圧条件で操業し、反応ガスが容器
外に漏洩することがなく、また内筒７０７中の溶融塩か
ら分解生成した水蒸気等のガスが溶融塩を通過してガス
抜き出し管７０２の方に移動することを容易にしてい
る。反応ガスは反応ガス導入管７０１より内筒７０７で
仕切られた空間内に導入された後、攪拌翼７１２を有す
る攪拌機７０４で攪拌されている溶融塩７１０と接触
し、分解された後発生する水蒸気は反応容器空間部７０
８を通過してキャリアガス導入管７０３より供給された
キャリアガスと共にガス抜き出し管７０２を通って反応
容器７０６の外に導かれる。反応容器７０６には溶融塩
の攪拌を上下方向にスムースに行うための整流板７０９
と溶融塩からの対流および輻射熱を阻止するための熱遮
蔽板５が具備されている。また反応容器を所定温度に保
持する目的で外部加熱ヒーター７１１が具備されてい
る。

【００５８】銃砲弾等を解体して取出した化学剤は気化
炉等で加熱前処理してガス状にした後、単独であるいは
キャリアガスと共に反応容器７０６内に導入される。当
該反応容器の内部においては、攪拌機で内筒内の溶融塩
７１０が攪拌されており、この攪拌動力により溶融塩の
流動が下向きに生じており、吹き込まれたガスが下降流
となり溶融塩底部に到達し、併せて気泡が微細化され
る。

【００５９】本実施例のような気液接触型の反応装置で
は、気泡界面での物質移動が拡散により行われるため、
反応速度は拡散律速である。従って気泡を細分化して表
面積を大きくすることで分解反応率を向上させることが
できる。しかも、気泡が対流しているため接触時間が通
常の自然上昇速度より極端に遅くなるので、反応時間を
延長でき、分解率が飛躍的に向上する。

【００６０】さらに、従来のノズルを用いて溶融塩の中
にガスを投入する方式の場合には溶融塩によってノズル
が閉塞する恐れがあるが、本方式の場合には溶融塩とノ
ズルとが接触しないために閉塞が起こらないという特徴
を有する。

【００６１】（実施の形態８）本発明において、スラリ
ー状の化学剤を溶融塩の中に投入するための装置の主要
部であるノズル部の模式図を図８に示す。すなわち、図
８は先の実施の形態７の図７において反応ガス導入管７
０１の代わりに、スラリー導入ノズルを設ける場合の、
ノズル部の模式的断面図である。

【００６２】図８において、中心ノズル８１２は処理対
象のスラリーを投入するものであり、外側ノズル８１３
はスラリーを噴出させるための気体導入ノズルである。
このような形態で行うことにより、スラリー状態の対象
物を微小な液滴の状態で投入できる。その他は実施の形
態７と全く同様である。

【００６３】（実施の形態９）本発明において、固体状
の化学剤や火薬等を溶融塩の中に投入する場合に対応す
るための投入装置の一実施形態を図９に模式的に示す。
この実施形態では、固体状物質を定量しながら投入する
ためのホッパー９１４、とスクリューフィーダー９１５
を介して固体を投入する機構を具備している。その他は
先の実施の形態７と全く同様である。

【００６４】なお本実施の形態で用いる攪拌装置として
は、必ずしも図７に示した様な回転式に限定されるもの
ではなく、例えば円盤状のパンチングプレートを上下さ
せる方式の装置であってもよい。

【００６５】（実施の形態１０）図１０は本発明による
化学剤処理システムのさらに他の実施の形態の流れ図で
あって、特に化学剤がヒ素系化合物である場合の処理の
一実施形態を示す流れ図である。

【００６６】銃砲弾類１００１の中から工程１００２に
て取出したヒ素系化学剤１００３を溶融塩１００４を用
いて溶融工程１００５にて溶融塩の中で分解させ、分解
生成ガスを排出する。ここで使用済となった溶融塩１０
０７の中には、ヒ素系化学剤の分解によって生成した亜
ヒ酸塩またはヒ酸塩が溶解している。この中に還元剤で
あるアルカリ金属、本実施の形態の場合には、金属リチ
ウム１００８を加える工程１００９にて、亜ヒ酸塩やヒ
酸塩はいずれも金属ヒ素に還元されて溶融塩に不溶の金
属ヒ素含有溶融塩１０１０となり、一方金属リチウムは
酸化されて酸化リチウムになり、溶融塩中に溶解する。
工程１０１１にて濾過を行って不溶性になった金属ヒ素
１０１３を溶融塩から分離除去し、さらに工程１０１５
にてセメント固化して安定化させる。分離された酸化リ
チウムを含む溶融塩１０１２は再利用１０１４にまわさ
れる。

【００６７】なお、上記において還元剤として加えるア
ルカリ金属はリチウムに限定されるわけではなく、ナト
リウムやカリウムを用いてもよいことはいうまでもな
い。

【００６８】（実施の形態１１） 図１１は本発明によ
る化学剤処理システムのさらに他の実施の形態の流れ図
である。この例では、実施の形態１０の場合と同様にし
て、銃砲弾類１１０１の中から工程１１０２にて取出し
たヒ素系化学剤１１０３を溶融塩１１０４を用いて溶融
工程１１０５にて溶融塩の中で分解させ、分解生成ガス
を排出する。化学剤を分解させた後に得られる亜ヒ酸塩
またはヒ酸塩を含む溶融塩１１０７に、先の実施の形態
１０の図１０に示した金属リチウムなどの還元剤を加え
る代わりに、工程１１０８にて、溶融塩１１０７の電解
還元を行う。これにより亜ヒ酸塩またはヒ酸塩は金属ヒ
素１１１０に還元されると共に電極上に析出して溶融塩
中から分離される。電解終了後、析出した金属ヒ素１１
１０を電極上から掻き落とし、工程１１１２にてセメン
ト固化して安定化させる。また分離された溶融塩１１０
９は再利用１１１１にまわされる。

【００６９】（実施の形態１２） 図１２は本発明によ
る化学剤処理システムのさらに他の実施の形態の流れ図
である。図１０の実施の形態と同様にしてヒ素系化学剤
を分解させた後、亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を含む溶融塩
を、図１０または図１１のいずれかに記載した方法によ
って金属ヒ素に還元し、金属ヒ素含有溶融塩１２１０を
得る。なお、図が複雑になるのを避けるために、図１０
に記載した方法を用いた場合だけを図１２に示した。

【００７０】工程１２１１の蒸留により、金属ヒ素１２
１３を溶融塩の中から分離除去した後、工程１２１５に
てセメント固化して安定化させる。また分離された溶融
塩１２１２は再利用１２１４にまわされる。

【００７１】（実施の形態１３）図１３は本発明による
化学剤処理システムのさらに他の実施の形態の流れ図で
ある。図１０の実施の形態と同様にしてヒ素系化学剤を
分解させた後、亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を含む溶融塩を、
図１０または図１１のいずれかに記載した方法によって
金属ヒ素に還元し、金属ヒ素含有溶融塩１３０９を得
る。なお、図１３の場合も図が複雑になるのを避けるた
めに、図１０に記載した方法を用いた場合だけを示し
た。

【００７２】亜ヒ酸塩またはヒ酸塩を含む溶融塩１３０
９を工程１３１０にて水に溶解して水溶液化する。この
溶液に対して工程１３１１にて既知のヒ素化合物含有廃
水の処理方法に従って液調整を行い、溶解している亜ヒ
酸塩またはヒ酸塩を全て水に不溶なヒ酸鉄（III）とし
て共沈させ、工程１３１２にて濾過して水溶液１３１３
とヒ酸鉄（III）を含むスラッジ１３１５とに分離す
る。分離したヒ酸鉄（III）を含むスラッジ１３１４は
工程１３１５にてセメント固化して安定化させる。

【００７３】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、化
学剤を充填した銃砲弾類を解体して化学剤を取り出す際
に、機械的エネルギーを与えないか、あるいはごくわず
か与えるだけで済ませることができるので、爆発の危険
を防止することができる。また取り出した化学剤は大気
圧下で数１００℃という比較低い温度で処理できるの
で、有毒物質を環境中に排出することを防ぐことができ
る。このため、本発明の化学剤処理システムによれば、
銃砲弾類に充填された化学剤を安全に処理することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 解体前処理に凍結破砕法を用いた本発明に係
る化学剤処理システムの一実施形態を示す流れ図であ
る。

【図２】 解体前処理に凍結破砕法を用いた本発明に係
る化学剤処理システムの他の一実施形態を示す流れ図で
ある。

【図３】 解体前処理に凍結破砕法を用いた本発明に係
る化学剤処理システムのさらに他の一実施形態を示す流
れ図である。

【図４】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽の一実施形態一例を示す図である。

【図５】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽の他の一実施形態を示す図である。

【図６】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽の他の一実施形態を示す図である。

【図７】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽の他の一実施形態を示す図である。

【図８】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽の他の一実施形態を示す図である。

【図９】 本発明係る化学剤処理システムにおける反応
槽のさらに他の一実施形態を示す図である。

【図１０】 本発明係る化学剤処理システムにおいて、
分解に用いた後の溶融塩の中に含まれているヒ素塩を除
去する後処理を行う場合の一実施の形態を示す流れ図で
ある。

【図１１】 本発明係る化学剤処理システムにおいて、
分解に用いた後の溶融塩の中に含まれているヒ素塩を除
去する後処理を行う場合の他の実施の形態を示す流れ図
である。

【図１２】 本発明係る化学剤処理システムにおいて、
分解に用いた後の溶融塩の中に含まれているヒ素塩を除
去する後処理を行う場合の他の実施の形態を示す流れ図
である。

【図１３】 本発明係る化学剤処理システムにおいて、
分解に用いた後の溶融塩の中に含まれているヒ素塩を除
去する後処理を行う場合の他の実施の形態を示す流れ図
である。

【符号の説明】 １０１，２０１，３０１……銃砲弾類、１０２，２０
２，３０２……冷凍破砕工程、１０３，２０３，３０３
……冷凍状態の火薬、金属、化合物の混合物、１０４…
…マイクロ波加熱し化学剤だけを選別気化する工程、１
０５……気体状の化学剤、１０６……溶融塩により分解
処理する工程、１０８，２０８……発生水素、１０７，
２０７……使用済み塩、１０９……再結合処理の工程、
１１０，２１０……空気、１１１，２１１……水と空
気、２０４……真空蒸発する工程、２０５……化学剤の
蒸気、２０６……溶融塩により分解処理する工程、３０
４……数℃程度の温度に維持し溶解してくる液を分離す
る工程、３０５……液体状の化学剤、３０６……加熱気
化する工程、３０７……溶融塩の中で分解し無害化する
工程、３０８……発生水素、３０９……融点が数℃以上
の化学剤・火薬・金属の混合物、３１１，３２８，３３
１，３３７……使用済み塩、３１２……水に溶解させる
工程、３１６……濾過、３１７火薬と金属との混合物、
３１８……磁界選別工程、３１９……火薬と化学剤が付
着した金属、３２０……バーナーで焼く工程、３２１…
…金属残材、３２２……化学剤と火薬を含む水溶液、３
２４……発生ガス、３２５……化学剤と水蒸気を加熱蒸
発させる工程、３２６……火薬を含む水溶液、３２７…
…分解処理工程、３２９……溶融塩分解処理工程、３３
０……発生水素、３３２……化学剤と水蒸気との混合
物、３３３……気化工程、３３４……溶融塩により分解
処理する工程、３３５……発生水素、３３６……凝縮
水、４０１，５０１……反応槽、４０２，５０２……ガ
ス供給管、４０３，５０３……吹出し管、４０４，５０
４……溶融塩、４０５……リング状の配管、４０６，５
０６……気泡孔、５０５……円盤状の吹出し板、５０６
気泡孔、６０５吹出し細管、６０８回転軸シール、７０
１……反応ガス導入管、７０２……ガス抜き出し管、７
０６……反応容器、７０７……内筒、７０４……攪拌
機、７１０……溶融塩、７０８……反応容器空間部、７
０９……整流板、７１１……外部加熱ヒーター、８１２
……中心ノズル、８１３……外側ノズル、９１４……ホ
ッパー、９１５……スクリューフィーダー、１００１，
１１０１，１２０１，１３０１……ヒ素化学剤充填銃砲
弾類、１００２，１１０２，１２０２，１３０２……取
出し工程、１００３，１１０３，１２０３，１３０３…
…ヒ素系化学剤、１００４，１１０４，１２０４，１３
０４……溶融塩、１００５，１１０５，１２０５，１３
０５……溶融塩分解工程、１００６，１１０６，１２０
６，１３０６……分解生成ガス、１００７，１１０７，
１２０７，１３０７……ヒ酸含有溶融塩、１００８，１
２０８，１３０８……金属リチウム、１１０８……ヒ酸
電解還元工程、１００９，１２０９，１３０８……ヒ酸
塩還元工程、０１０，１２１０，１３０９……金属ヒ素
含有溶融塩、１０１１，１３１２……濾過工程、１０１
２，１１０９，１２１２……溶融塩、１０１３，１１１
０，１２１３……金属ヒ素、１０１４……再使用工程、
１０１５，１１１５，１２１５，１３１５……セメント
固化工程、１３１１……液調整工程、１３１４……ヒ酸
鉄。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 律夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 樽谷 耕平 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 井上 正明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 阿部 宏章 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BC01 BD11 4D004 AA50 AB03 AB06 CA05 CA22 CA37 CA44 CA45 CB05 CB13 CB31 CC12 CC13 DA03 DA06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学剤が充填された銃砲弾類の殻体の材
   料を変質させることによって解体して前記化学剤を取出
   す化学剤取り出し装置と、 前記化学剤を溶融塩の中で分解する化学剤分解装置とを
   備えることを特徴とする化学剤処理システム。
2. 【請求項２】 前記化学剤取り出し装置が、前記銃砲弾
   類を冷凍し冷凍状態で破砕する装置を備えることを特徴
   とする請求項１に記載の化学剤処理システム。
3. 【請求項３】 前記化学剤取り出し装置が、前記銃砲弾
   類の殻体を水中で電気分解によって溶解する装置を備え
   ることを特徴とする請求項１に記載の化学剤処理システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記化学剤分解装置が、前記化学剤を加
   熱して気化する気化装置と、気化した前記化学剤を溶融
   塩の中に吹き込み分解処理する分解処理装置とを備えた
   ことを特徴とする請求請求項１ないし３のいずれか１項
   に記載の化学剤処理システム。
5. 【請求項５】 前記気化装置が、前記銃砲弾類の破片と
   混り合った前記化学剤の混合体を低温加熱して揮発性の
   化学剤を蒸発させて分離する装置であることを特徴とす
   る請求項４に記載の化学剤処理システム。
6. 【請求項６】 前記化学剤分解装置が、前記化学剤を低
   温加熱して揮発性の化学剤を蒸発させて分離する装置
   と、分離した前記揮発性の化学剤を溶融塩の中で分解処
   理する装置と、揮発性の化学剤が分離除去された前記混
   合体の残留物を溶融塩の中で分解処理する装置とを備え
   ることを特徴とする請求項1ないし５のいずれか１項に
   記載の化学剤処理システム。
7. 【請求項７】 前記混合体の残留物を溶融塩の中で分解
   処理する装置が、この水溶液を１００ ℃以下で加熱し
   て水分を蒸発させる装置を備え、この装置を経て残った
   残渣を溶融塩の中で分解処理する装置を備えることを特
   徴とする請求６に記載の化学剤処理システム。
8. 【請求項８】 前記化学剤分解装置が、前記化学剤の分
   解に用いた後の溶融塩の中に溶解している無機ヒ素化合
   物の塩を分離し、この無機ヒ素化合物の塩を固化して安
   定化する装置を備えることを特徴とする請求項１ないし
   ７のいずれか１項に記載の化学剤処理システム。
9. 【請求項９】 無機ヒ素化合物の塩を固化して安定化す
   る装置が、前記化学剤を分解に用いた後の前記溶融塩の
   中に溶解している無機ヒ素化合物の塩を金属ヒ素に還元
   し分離する装置を備えることを特徴とする請求項８に記
   載の化学剤処理システム。
10. 【請求項１０】 前記化学剤がトリクロロアルシン（塩
    化ヒ素(III)）、ルイサイト（ジクロロ(2-クロロビニ
    ル)アルシン）、クロロジフェニルアルシン、およびシ
    アノジフェニルアルシンの少なくともいずれか１種のヒ
    素化合物を含むことを特徴とする請求項８または９に記
    載の化学剤処理システム。
11. 【請求項１１】 前記溶融塩の主成分がアルカリ金属ま
    たはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩の１種類
    または２種類以上の混合物であることを特徴とする請求
    項１ないし１０のいずれか１項に記載の化学剤処理シス
    テム。